ITS技術(shù)在改善交通環(huán)境過程中的應(yīng)用

鄧佳，崔福軍

（長安大學(xué)汽車學(xué)院，陜西 西安 710064）

引言

隨著我國城市化進(jìn)程的加快，地域面積和人口都在迅速擴(kuò)大，這種空間的擴(kuò)張和人口的聚集效應(yīng)也使得城市交通面臨著巨大的挑戰(zhàn)。無論是國內(nèi)外任何國家的交通發(fā)展，都會存在著或多或少的問題，譬如說環(huán)境問題、生態(tài)問題以及民生問題等，其中環(huán)境問題尤其突出。

因?yàn)橛蓹C(jī)動車排放的CO、NOX、PM2.5等污染物已成為城市空氣中污染物的主要來源，對環(huán)境質(zhì)量和公眾健康產(chǎn)生不利影響。同時噪聲污染一直被稱為城市四大環(huán)境污染問題之一，嘈雜的環(huán)境會導(dǎo)致人產(chǎn)生聽力疲勞，長期生活在強(qiáng)噪聲環(huán)境中甚至?xí)?dǎo)致耳聾。因此，實(shí)施道路智能交通系統(tǒng)（ITS）技術(shù)改造，提高車道通行能力，減少單位路段內(nèi)機(jī)動車通行時污染物排放已經(jīng)成為城市道路污染控制的一個重要手段。

1 ITS簡介

ITS是一個跨學(xué)科，信息化和系統(tǒng)化的研究系統(tǒng)，它將先進(jìn)的人工智能，通信，控制和信息處理技術(shù)集成到整個地面運(yùn)輸管理體系中。而建立起一種在大范圍內(nèi)、實(shí)時、準(zhǔn)確、高效的綜合交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。典型ITS框架如圖1所示。

隨著信息、控制技術(shù)的進(jìn)步,歐盟和日本等國家都將ITS技術(shù)用于汽車尾氣排放的削減，改善道路沿線環(huán)境質(zhì)量。國外ITS技術(shù)的實(shí)施與應(yīng)用，為國內(nèi)開展ITS技術(shù)的研究提供了基礎(chǔ)[1]。

圖1 ITS框架Fig 1 The framework of intelligent traffic system

2 交通污染的控制途徑

2.1 制造性控制途徑

主要通過對機(jī)動車的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)以及路面特性改進(jìn)，發(fā)展低污染交通方式等措施降低污染排放。目前對于機(jī)動車設(shè)計(jì)方面可以分為兩類。一種是機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)，一種是機(jī)外凈化技術(shù)。譬如說選用清潔能源，適當(dāng)?shù)腅GR、安裝曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)裝置等。

2.2 規(guī)劃性控制途徑

通過改變道路布局、建筑物設(shè)置、傳播條件，把減少或避免對大氣的污染物放在重要位置來考慮。再加強(qiáng)交通管理，調(diào)整交通流，使車流盡可能勻速暢通，從而減少因汽車的一些不利工況而帶來的污染。

2.3 ITS技術(shù)的交通控制與管理

利用ITS技術(shù)，通過現(xiàn)代監(jiān)測、通信和控制等技術(shù)手段，來調(diào)整交通流的特點(diǎn)和分布，進(jìn)而來控制和管理城市中機(jī)動車尾氣的排放。由于技術(shù)上的可行性，將交通環(huán)境污染控制作為智能交通發(fā)展的基本約束和目標(biāo)之一已經(jīng)成為必然。

3 改善交通環(huán)境的ITS途徑

3.1 道路交通流要素的控制

3.1.1 先進(jìn)的交通信息系統(tǒng)

先進(jìn)的交通信息系統(tǒng)提供駕駛路線導(dǎo)航信息，使出行者能夠選擇最佳路線并縮短旅行時間，避開高峰期和擁擠的路段，從而使每個路段的交通流量均勻分布。譬如交通擁堵信息、交通管理信息，停車泊位信息，公交信息等。如果整個路網(wǎng)暢通無阻，機(jī)動車尾氣排放峰值將不可避免地下降。平均速度也有所提高，通行速度的增加有助于減少污染總量和降低噪音。

3.1.2 先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)

使用先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)提高交通管理效率，改善現(xiàn)有道路網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營狀況，提高道路的利用率和通行率，減少了燃料消耗和廢氣排放。典型的例子，如不間斷電子收費(fèi)系統(tǒng)（ETC），可減少收費(fèi)等待時間，提高道路交通效率。因此使得收費(fèi)站周圍的排放水平得以下降，改善了局部的城市環(huán)境，保證了群眾的健康。

3.1.3 先進(jìn)的公共運(yùn)輸系統(tǒng)

增加交通需求和減少驅(qū)動污染的車輛數(shù)量的解決方案是增加每輛車的乘客數(shù)量，即開發(fā)公共交通工具。結(jié)合先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)和采取公交優(yōu)先等戰(zhàn)略，可以促進(jìn)公交運(yùn)輸利用率的提高。先進(jìn)的公共交通管理系統(tǒng)包括公共交通智能化調(diào)度系系統(tǒng)，公共交通信息服務(wù)系統(tǒng)和需求響應(yīng)型公共交通運(yùn)營系統(tǒng)，自動售票系統(tǒng)，自動乘客量檢測系統(tǒng)等。

3.2 給出行者提供可靠的交通信息

個人出行系統(tǒng)可以提供給更多在家中或任何地方的人使用，譬如如當(dāng)前各種在用的手機(jī)公交 app，還有一些時刻提供各路段停車需求、道路污染狀況指數(shù)的軟件。幫助人們在最短的時間內(nèi)，選擇符合當(dāng)前情景下的交通工具和方式，從而減少人們的等待時間，避開出行的高污染區(qū)域，減少因交通污染帶來的傷害。

3.3 道路車輛排放達(dá)標(biāo)的自動檢測與控制

不間斷車輛排放合規(guī)自動檢測系統(tǒng)：利用車載測試或路邊測試，將汽車尾氣污染物的排放和擴(kuò)散通過ITS的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心通過分析和預(yù)測后，提供相應(yīng)的決策信息讓出行者有效地選擇車輛和路徑[2]。當(dāng)發(fā)現(xiàn)超標(biāo)車輛時，應(yīng)采取相應(yīng)的措施，包括車主控制，警示，罰款，攔截等，以控制車輛的流動，避免污染增加；同時通過以上兩種方式強(qiáng)制分配高排放車輛的路徑和時間，實(shí)現(xiàn)控制和減少車輛尾氣污染的目標(biāo)。

4 ITS是實(shí)施低污染交通管理的有效方法

基于 ITS技術(shù)交通控制與管理的機(jī)動車污染控制方法具有以下特點(diǎn)：

（1）不需要對道路和車輛進(jìn)行改變；

（2）實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有管理類機(jī)動車排污控制方法的自動化與信息化；

（3）可以在某些方面充分開發(fā)ITS的功能和潛力；

（4）不僅能將交通污染的控制體現(xiàn)在提高運(yùn)輸效率上來，還能將其與交通安全和交通控制；聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)管理和控制的目的。