高速公路智能交通系統(tǒng)（ITS）組成與應(yīng)用研究

許超群

XU Chao-qun

（福建新大陸電腦股份有限公司）

(Fujian New World Computer Limited by Share Ltd.)

高速公路智能交通系統(tǒng)（ITS）組成與應(yīng)用研究

許超群

XU Chao-qun

（福建新大陸電腦股份有限公司）

(Fujian New World Computer Limited by Share Ltd.)

高速公路智能交通系統(tǒng)（ITS）是一種現(xiàn)代化的管理手段和技術(shù)手段。通過在高速公路運(yùn)營(yíng)過程中利用智能交通系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)車、人、路的協(xié)調(diào)，從而形成一種高效、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的綜合運(yùn)輸系統(tǒng)，保證交通的可持續(xù)發(fā)展。論文首先對(duì)高速公訴智能交通系統(tǒng)的概念進(jìn)行了介紹，然后對(duì)智能交通系統(tǒng)的組成進(jìn)行了分析，最后對(duì)智能交通系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了研究。

高速公路；智能交通（ITS）；應(yīng)用研究

【Keywords】expressway; intelligent transportation (ITS); application research

當(dāng)前，交通安全和交通擁堵已經(jīng)成為制約公路發(fā)展的一個(gè)重要因素，如何實(shí)現(xiàn)公路和車輛平衡化發(fā)展成為當(dāng)前需要重點(diǎn)解決的問題。隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，電子信息技術(shù)在交通運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越多，其不但可以有效緩解交通擁堵情況，而且可以對(duì)高速公路收費(fèi)系統(tǒng)、客貨運(yùn)輸管理系統(tǒng)、交通事故處理、交通安全等造成比較大的影響，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

1　ITS的定義及功能

智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)（ITS）主要是借助一個(gè)綜合運(yùn)輸管理體系達(dá)到實(shí)時(shí)、高效、準(zhǔn)確的最優(yōu)化車流控制及最佳交通服務(wù)，實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸?shù)闹悄芑芾?。該系統(tǒng)主要涉及智能交通和智能運(yùn)輸?shù)葍煞矫鎯?nèi)容。

ITS主要功能可以分為安全性、環(huán)保性、暢通性等3部分（如圖1），即該系統(tǒng)能夠提升交通運(yùn)輸?shù)陌踩Ｕ?，可以減少交通運(yùn)輸中能源的消耗進(jìn)而改善交通運(yùn)輸對(duì)環(huán)境的污染以及提升交通運(yùn)輸?shù)男б?，還可以降低交通堵塞現(xiàn)象的發(fā)生，確保道路的暢通性[1]。

圖1　ITS的功能

2　ITS組成結(jié)構(gòu)

2.1交通信息服務(wù)系統(tǒng)

ITS具有先進(jìn)的交通信息服務(wù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)有著較完善的信息網(wǎng)絡(luò)，交通參與者能夠借助交通過程中（如路上、車上、換乘站、停車場(chǎng)及氣象中心等）設(shè)置的傳感器和傳輸儀器向交通信息中心傳送詳細(xì)的路況交通信息；信息中心接收到信息后進(jìn)行專業(yè)化處理，及時(shí)向交通參與者傳達(dá)其他交通出行信息，如道路信息、氣象信息、公共信息、換乘信息、停車場(chǎng)信息及其他出行信息等；出行者可以結(jié)合自己的出行選擇最佳線路，進(jìn)而達(dá)到交通均衡分配。該系統(tǒng)可以輔助行車上有自動(dòng)定位和導(dǎo)航系統(tǒng)的駕駛員快速、自動(dòng)選定最佳行駛線路。

2.2交通管理系統(tǒng)（ATMS）

ITS具有先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)，該部分系統(tǒng)與ATIS共享信息采集、處理和傳輸系統(tǒng)。ATMS由在途駕駛員信息系統(tǒng)、交通控制系統(tǒng)、事故處理系統(tǒng)、旅行服務(wù)信息系統(tǒng)和排放檢測(cè)與控制系統(tǒng)等5個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成。交通管理方通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)道路的交通狀況、事故發(fā)生情況、氣象狀況及交通環(huán)境情況等信息，可以及時(shí)采取有效措施高效疏導(dǎo)和控制交通車輛及處理特殊狀況[2]。

2.3公共交通系統(tǒng)

ITS具有先進(jìn)的公共交通系統(tǒng)，該部分系統(tǒng)主要是為了提升公共交通的運(yùn)行效率，確保公共交通可靠、安全運(yùn)行，進(jìn)而改善公交系統(tǒng)，使其更加便捷、經(jīng)濟(jì)和加大客運(yùn)量。

2.4車輛控制和安全系統(tǒng)

ITS具有先進(jìn)的車輛控制和安全系統(tǒng)，該部分系統(tǒng)借助各種安全保障措施提升駕駛員的環(huán)境感知和行車把控能力，主要包含兩部分。

1）輔助車輛安全行駛系統(tǒng)。該部分包括車載傳感器、車載計(jì)算機(jī)和控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，行車員可以通過車載傳感器及時(shí)發(fā)現(xiàn)本車與周圍車輛、道路設(shè)施的間距及其他狀況，經(jīng)過車載計(jì)算機(jī)及時(shí)處理并警告駕駛員，提高駕駛員警惕性，在特殊情況下可以強(qiáng)行車輛制動(dòng)。

2）自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。該部分系統(tǒng)可以輔助行車員及時(shí)把握行駛情況，達(dá)到自動(dòng)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)導(dǎo)向及自動(dòng)避開障礙物，可以在高速運(yùn)行下自動(dòng)與前面車輛保持一定間距。

2.5營(yíng)運(yùn)車輛運(yùn)行管理系統(tǒng)

ITS具有先進(jìn)的營(yíng)運(yùn)車輛運(yùn)行管理系統(tǒng)，該部分系統(tǒng)在高速道路網(wǎng)和信息管理前提下，結(jié)合物流理論開展物流的智能化管理。通過借助衛(wèi)星定位和地理信息系統(tǒng)以及先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和物流信息對(duì)客貨汽車和公共汽車企業(yè)的技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行高效的管理和運(yùn)輸，提升運(yùn)營(yíng)車輛的生產(chǎn)率、安全性以及運(yùn)輸效率，為車輛行駛提供更加安全、可靠的交通環(huán)境。

2.6電子收費(fèi)系統(tǒng)（ETC）

圖2　車輛實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)

ITS具有先進(jìn)的電子收費(fèi)系統(tǒng)，該部分系統(tǒng)大大降低了因交通客流量增多而導(dǎo)致收費(fèi)站收取公路通行費(fèi)的難度。使用者通過該系統(tǒng)使用預(yù)付通行費(fèi)的方式獲取內(nèi)部安裝了電子線路的通行卡，并安置在車上的相應(yīng)地方，當(dāng)車輛通過收費(fèi)站時(shí)可以行駛在不停車收費(fèi)車道上，車道已裝配的信息讀取設(shè)備可以及時(shí)讀取通行卡上的行駛信息，并自動(dòng)在預(yù)付賬戶上扣減此次通行費(fèi)。該系統(tǒng)的使用很大程度上完成了所有地面交通收費(fèi)系統(tǒng)的自動(dòng)化管理，降低了因現(xiàn)金收費(fèi)引起的交通停滯，提升了車道車輛的通行量[3]。

2.7緊急救援管理系統(tǒng)

ITS具有先進(jìn)的緊急救援管理系統(tǒng)，該部分系統(tǒng)基于ATIS、ATMS及其他相關(guān)救援機(jī)構(gòu)和設(shè)施，通過ATIS和ATMS連接交通監(jiān)控中心和專業(yè)的救援機(jī)構(gòu)，提升對(duì)突發(fā)事件及時(shí)發(fā)現(xiàn)和做出應(yīng)對(duì)的能力，完善應(yīng)急相關(guān)資源的有效配置。其屬于一個(gè)特殊的系統(tǒng)，可以給道路用戶帶來便捷的車輛故障現(xiàn)場(chǎng)緊急處理、救護(hù)、拖車及故障車輛排除等服務(wù)。

3　ITS的應(yīng)用

3.1工程概況

某高速公路工程總建設(shè)長(zhǎng)度為141.62km，為雙向四4車道高速公路，隨著車輛數(shù)量越來越多，道路交通及服務(wù)區(qū)停車所面臨的壓力不斷增加。為了解決這一問題，高速公路公司對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了改造，增設(shè)了1套包括突發(fā)事件處理、事故處理、信息發(fā)布、道路狀態(tài)監(jiān)測(cè)為一體的智能交通系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了交通數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)化監(jiān)控。

3.2ITS的應(yīng)用思路

ITS的應(yīng)用主要表現(xiàn)在車輛檢測(cè)器（VD）、氣象檢測(cè)器（WS）、能見度檢測(cè)器（VISI）、路側(cè)攝像機(jī)（CCVT）及緊急電話等5個(gè)方面，通過這些方面信息的匯交，在總的監(jiān)控中心對(duì)信息開展分析處理，借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)管理者與車戶間的信息共享。具體方面應(yīng)用如下。

l）車輛檢測(cè)器（VD）：整個(gè)公路線段共設(shè)置了28套車輛檢測(cè)器，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)過往車輛的車型、車速及占有率，將得到的交通數(shù)據(jù)及時(shí)打包發(fā)送到中心服務(wù)器上，經(jīng)服務(wù)器計(jì)算得到該道路的運(yùn)行路況，一般可以用暢通、車多、密集、緩慢、擁堵等5個(gè)等級(jí)來描述該道路運(yùn)行狀況。車輛監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)會(huì)直接存入平臺(tái)中心服務(wù)器上，便于交通管理部門可以直接調(diào)取數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，作為之后管理的理論依據(jù)，見圖2。

2）氣象檢測(cè)器（WS）： 整個(gè)公路線段共設(shè)置了10套氣象檢測(cè)器，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)沿路天氣狀態(tài)（如風(fēng)、雨、雪、霧等），將得到的天氣狀態(tài)和數(shù)據(jù)打包發(fā)送至中心服務(wù)器上。此外，氣象站還可以對(duì)路面狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如路面溫度、濕度、風(fēng)力、雨量大小及路面殘留物，為高速公路的運(yùn)營(yíng)管理提供有力指導(dǎo)，提升了高速公路的管理力度。

3）能見度檢測(cè)器（VISI）： 整個(gè)公路線段上重要且多霧的地方共安置了2套能見度檢測(cè)器，該檢測(cè)器主要使用太陽(yáng)能供電并且可以無線傳輸數(shù)據(jù)，方便及時(shí)地將監(jiān)測(cè)道路實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸至中心服務(wù)器。

4）路側(cè)攝像機(jī)（CCVT）： 整個(gè)公路線段在收費(fèi)匝道附近共設(shè)置了17套可360°旋轉(zhuǎn)的攝像機(jī)，方便實(shí)時(shí)收集道路最直觀的路面信息，而后布設(shè)的全程監(jiān)控系統(tǒng)可以達(dá)到整個(gè)路段的無死角監(jiān)控。

5）緊急電話： 整個(gè)公路線段將每隔1km安裝1部緊急電話，發(fā)生突發(fā)狀況時(shí)行車人員可以及時(shí)報(bào)警，同時(shí)也可以收集一些其他信息。

在整個(gè)平臺(tái)控制中心設(shè)有地圖板、視頻顯示墻屏及大屏幕投影設(shè)備，信息中心的地圖上設(shè)置了不同顏色和圖標(biāo)。不同顏色代表不同路況，通常紅色代表?yè)矶隆⒕G色代表暢通等；地圖上藍(lán)色圖標(biāo)代表氣象檢測(cè)器，可說明路面狀況和天氣信息；若遇突發(fā)事件地圖上相應(yīng)圖標(biāo)會(huì)警報(bào)提示；若道路發(fā)生異常情況或氣象站警報(bào)路面能見度、風(fēng)力不正常，中心人員可以到就近點(diǎn)查詢具體狀況。使用者可以通過網(wǎng)頁(yè)瀏覽器鍵入登陸賬號(hào)查看實(shí)時(shí)交通路況信息、視頻圖像、交通氣象信息及其他統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等?；ヂ?lián)網(wǎng)的廣泛使用大大加速了信息資源的共享，交通道路互聯(lián)網(wǎng)的引入極大地方便了道路交通狀況信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

4　結(jié)論

綜上所述，通過在交通運(yùn)輸中引入智能交通系統(tǒng)，可以顯著提升交通運(yùn)輸效率，保證交通運(yùn)輸?shù)陌踩院褪孢m性，提升資源的利用率，實(shí)現(xiàn)公路交通的可持續(xù)發(fā)展。

[1]李暉,等.智能交通系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇,2008(8):166.

[2]薛嬌,熊燕舞.智能化:交通發(fā)展的戰(zhàn)略選擇[J].運(yùn)輸經(jīng)理世界,2007(1):14.

[3]鄧永輝,伍錦銘.創(chuàng)建高速公路智能交通系統(tǒng)的探討[J].廣東公安科技,2006(2):49-51.

Study on the Composition and Application of Intelligent Transportation System (ITS) for Highway

【Abstract】The highway intelligent transportation system (ITS) is a kind of modern management means and technical means. Through the use of intelligent transportation system in the process of expressway operation and can realizes coordination of cars, people, road, to form a highly efficient and accurate, real-time data integrated transportation system and guarantee the traffic sustainable development. This paper firstly introduces the concept of the intelligent traffic system, and then analyzes the composition of the intelligent transportation system, and finally, the application of intelligent traffic system is studied.