我國城市智能交通系統(tǒng)的發(fā)展

王維民

(圍場縣交通局地方道路管理站)

1 引 言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展,交通需求日益增加,交通問題在世界各國得到了普遍的重視。隨著交通擁堵問題的日益嚴重,智能交通系統(tǒng)(ITS)已成為未來全球道路交通的發(fā)展趨勢和現(xiàn)代化城市的先進標志。其研究的核心,是針對日益嚴重的交通需求和交通資源的壓力,采用信息技術(shù)、通信技術(shù)、計算機技術(shù)等,對傳統(tǒng)道路交通網(wǎng)絡(luò)進行深入的改造,以提高城市交通路網(wǎng)的使用效率,緩解城市交通問題并且減少不必要的損失。中國的智能交通建設(shè)起點低,目前越來越成為制約經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸,如何借鑒發(fā)達國家的智能交通發(fā)展經(jīng)驗,建設(shè)中國的智能交通體系成為中國從事交通事業(yè)研究人員的重要課題。

2 智能交通系統(tǒng)概念

智能交通系統(tǒng)是以緩和道路堵塞、減少交通事故、提供方便和舒適的交通行路為目的,將先進的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、控制技術(shù)及計算機技術(shù)等有效地集成運用于整個地面交通管理系統(tǒng)。它通過傳播實時的交通信息使出行者對即將面對的交通環(huán)境有足夠的了解,并據(jù)此作出正確選擇通過消除道路堵塞等交通隱患,建設(shè)良好的交通管制系統(tǒng),減輕對環(huán)境的污染通過對智能交叉路口和自動駕駛技術(shù)的開發(fā),提高行車安全,減少行駛時間。ITS不單指某種或幾種技術(shù),更代表了一種全新的理論和思維方式。

3 國外發(fā)展智能交通發(fā)展

3.1 美國

美國是當今世界在開發(fā)領(lǐng)域發(fā)展最快的國家,美國交通系統(tǒng)的智能化研究始于 20世紀 60年代末,當時稱為電子線路導(dǎo)航系統(tǒng)(ERGS:ElectronicRouteGuidanceSystem),80年代中期加利福尼亞交通部研究的 PATHFINDER系統(tǒng)獲得成功,隨后美國在全國開展了智能化車輛—道路系統(tǒng)(IVHS:IntelligentVehicle—HighwaySystem)方面的研究;1990美國運輸部成立了智能化車輛道路系統(tǒng)(IVHS)組織;1991年美國國會過了“綜合地面運輸效率法案”,要發(fā)展經(jīng)濟上有效,環(huán)境上完善的國家級合地面運輸系統(tǒng),以提高客貨運輸效率。1992年,由美國運輸部和聯(lián)邦顧委員會和全國智能運輸協(xié)會聯(lián)合制定了“智能運輸系統(tǒng)”發(fā)展戰(zhàn)略計劃;1993年美國 DOT(運輸部)正式啟動了ITS體系結(jié)構(gòu)開發(fā)計劃,目的是要發(fā)一個經(jīng)過詳細規(guī)劃的國家ITS體系結(jié)構(gòu),這一體系結(jié)構(gòu)將指導(dǎo) ITS產(chǎn)品和服務(wù)的配置,它將在保持地區(qū)特色和靈活性的同時為全國范圍內(nèi)的兼容與協(xié)調(diào)提供保證,并允許在產(chǎn)品和服務(wù)上展開自由、公平的競爭。1994年 ITSAmerica(IntelligentTransportationSocietyofAmeriea),其宗旨是協(xié)調(diào)加速美國先進運輸技術(shù)的發(fā)展,出版了智能運輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)展計劃的報告;1995年 3月美國運輸部正式出版公布了“國家智能運輸項目規(guī)劃”;1996年美國亞特蘭大市交通局利用已有的ITS技術(shù)成果,成功開發(fā)了 Olypic交通控制管理系統(tǒng),為 26屆奧運會提供了有效的服務(wù)。1995年 2月,美國開始開發(fā)統(tǒng)一的國家 ITS體系結(jié)構(gòu)(NationalArchitecturefor ITS);1997年 1月運輸部公布了美國國家 ITS體系結(jié)構(gòu)(第一版),經(jīng)過一年多的試用和維護;1998年 9月美國 DOT又公布了修訂后的國家 ITS體系結(jié)構(gòu)(第二版)。根據(jù)ITSA-merica發(fā)布的消息,美國國家 ITS發(fā)展戰(zhàn)略計劃已經(jīng)完成。其主題為“運用智能運輸系統(tǒng)挽救生命、節(jié)省時間和金錢”。

圖 1 美國智能交通系統(tǒng)

3.2 日本

日本的智能交通研究開始于 1973年,以通產(chǎn)省為主開發(fā)的“汽車綜合(交通)控制系統(tǒng)”(CACS:ComprehensiveAutomobile(traffie)ControlSystem)被認為是日本最早的 ITS項目。日本的面積不大,但人口不少,目前有 1.26億人口,且80%的人住在城市;每天有 7000萬輛汽車在路上跑,每年有約 100萬人在交通事故中死亡或受傷,因交通堵塞導(dǎo)致的經(jīng)濟損失估計每年高 12兆億日元。日本政府一直試圖解決緊迫的交通問題,但通過增建新的道路網(wǎng)改善交通問題已不可能,為此,日本政府加速了智能交通的開發(fā)和建設(shè)。

日本 ITS研究的一個顯著特點就是政府有關(guān)各部門共同參與,密切合作,以保證在技術(shù)發(fā)展過程中沒有遺漏。日本將ITS的發(fā)展分為以下四個階段。

第一階段(2000年前后):ITS的初始發(fā)展階段,在這一階段,交通信息主要提供給己經(jīng)運行的VICS相關(guān)系統(tǒng),交通堵塞信息和最佳路線信息將提供給車載導(dǎo)航系統(tǒng),使駕駛員能夠減少出行時間并提高旅行的舒適性。

第二階段(2005年前后):通過逐步引入用戶服務(wù)的思想開始交通系統(tǒng)的革命,ITS將有關(guān)目的地的服務(wù)信息和公共交通信息直接提供給用戶。

第三階段(2010年前后):ITS將被推進到一個更高的水平,基礎(chǔ)設(shè)施,車載裝置,法律和社會系統(tǒng)將促使 ITS成為一個穩(wěn)固的社會系統(tǒng)。

第四階段(2010年之后):ITS的所有系統(tǒng)都已經(jīng)投入使用,ITS己經(jīng)進入到了一個成熟的時期。據(jù)介紹,日本智能公路的目標是到 2015年將道路交通事故減少 50%,同時有效地緩解交通擁堵,并減少對環(huán)境的污染。如果能得到持續(xù)的資金支持,智能公路系統(tǒng)完全能為 21世紀可能出現(xiàn)的各種交通問題提供一個新的和有力的解決措施。

圖 2 日本 ITS體系結(jié)構(gòu)

3.3 歐洲

歐洲的 ITS研究開發(fā)是由官方(主要是歐盟)與民間并行進行的。同時,由于歐洲的大部分國家國土面積比較小,ITS的開發(fā)與應(yīng)用是與歐盟的交通運輸一體化建設(shè)進程緊密聯(lián)系在一起的。1969年歐共體委員會就提出要在成員國之間開展交通控制電子技術(shù)的演示。自 1986年以來,西歐國家主要是在“歐洲高效安全交通系統(tǒng)計劃(PROMETHEUS)”和“保障車輛安全的歐洲道路基礎(chǔ)設(shè)施計劃(DRIVE)”兩大計劃指導(dǎo)下開展交通運輸信息化領(lǐng)域的研究、開發(fā)與應(yīng)用。

英國在 ITS中花費數(shù)百萬英鎊為提高交通管理:其一,為減少擁擠路段上游排隊車輛的事故率,在 30%的高速公路上安裝“自動滯留警告系統(tǒng)”。其二,為減少交通干擾和交通事故,在高速公路上安裝監(jiān)控攝像機,使其對交通事故和車輛故障等事件有更快的反應(yīng)。其三,為減少重要交叉口的延誤,安裝可變信號交通標志,用于提供路徑誘導(dǎo)。

德國趨向智能化與現(xiàn)代化的公共交通系統(tǒng)德國的公共交通極為發(fā)達,市內(nèi)交通主要是輕軌車和公共汽車,一些大城市還建有地鐵,出行十分快捷方便。柏林有世界上第一座紅綠燈,經(jīng)過上百年的發(fā)展,紅綠燈已成為一種準確、高效的交通綜合管理系統(tǒng)。交通信號體系將先進的信息技術(shù)、計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、電子控制技術(shù)、自動控制理論、運籌學(xué)、人工智能等有效地綜合運用于整個交通服務(wù)、管理與控制,從而基本解決了道路交通擁擠問題。

4 我國智能交通發(fā)展

中國的智能交通研究開始于 20世紀 70年代中期至 80年代初,首先是在北京、天津、上海和廣州等大城市交通信號控制的研究與開發(fā),理論研究重點圍繞交通流理論、交通工程學(xué)、城市路口自動控制數(shù)學(xué)模型等工作展開。80年代中后期,我國開始了 ITS基礎(chǔ)性的研究和開發(fā)工作,包括優(yōu)化道路交通管理、交通信號采集、駕駛員考試系統(tǒng)、車輛動態(tài)識別等,北京、上海、天津引進了國外先進的交通控制系統(tǒng);90年代開始建設(shè)交通控制中心或交通指揮中心,并開展了駕駛員信號系統(tǒng)、城市交通管理的誘導(dǎo)技術(shù)等方面研究。目前我國己經(jīng)建立并且開始應(yīng)用的智能運輸系統(tǒng)包括 10方面內(nèi)容。

圖 3 中國ITS體系結(jié)構(gòu)

(1)交通控制系統(tǒng)具有對信號周期綠信和相位差實時優(yōu)化的功能不僅能夠適應(yīng)不斷變化的交通量,以取得盡可能小的交通延遲,而且具有智能化的自學(xué)習(xí)功能。

(2)交通監(jiān)視系統(tǒng)監(jiān)視突發(fā)交通事故使管理人員能夠及時處理交通事故、交通堵塞和記錄交通違章。

(3)交通管理系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)車輛檔案、駕駛員檔案、交通事故及交通違章的綜合管理,建立盜搶機動車信息庫、車輛與駕駛員信息庫,并實現(xiàn)信息共享。

(4)交通信息動態(tài)顯示系統(tǒng)利用交通控制系統(tǒng)和交通信息系統(tǒng),以及 122報警臺采集突發(fā)交通事件信息,通過道路交通顯示屏發(fā)放信息,引導(dǎo)道路使用者合理地參與交通。

(5)交通誘導(dǎo)系統(tǒng)利用交通廣播電臺或交通尋呼臺實時發(fā)送交通信息。

(6)交通運輸安全報警系統(tǒng)利用GPS/GIS等的功能,監(jiān)管長途客車安全運行,及時制止意外(犯罪、恐怖分子等)的發(fā)生。

(7)駕駛員考試系統(tǒng)利用激光技術(shù)、攝影檢測以及計算機信息技術(shù)自動記錄駕駛員的駕駛過程,實施場地考試自動監(jiān)測;利用檢測、信息技術(shù)自動記錄駕駛學(xué)員的道路行駛過程,實施道路考試自動監(jiān)測。

(8)交通事故快速勘查系統(tǒng)利用立體攝影、計算機信息和數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g(shù),對事故現(xiàn)場進行快速勘查、制圖和事故現(xiàn)場圖象的及時傳送,使指揮控制中心對交通事故進行實時處理和指揮。

(9)電子收費系統(tǒng)利用電子技術(shù)、計算機技術(shù)以及信息通訊技術(shù),通過安裝在汽車上的電子標識卡與安裝在收費車道旁的讀寫收發(fā)器,通過微波或紅外進行快速的數(shù)據(jù)交換,實現(xiàn)車輛的不停車收費。

5 小 結(jié)

智能交通系統(tǒng)不僅僅是個物理系統(tǒng),更是一個有人參與的,與社會和經(jīng)濟密切相關(guān)的系統(tǒng)。因此,我國的智能交通系統(tǒng)的發(fā)展不僅僅要遵循技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展規(guī)律,更要依據(jù)我國國情,開展我國國情相適應(yīng)的、具有中國特色的智能交通系統(tǒng),努力提高基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)量和水平,協(xié)調(diào)發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與智能交通,以便提高道路網(wǎng)通行效率,減輕環(huán)境污染和財政損失。

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