智能交通系統(tǒng)效益評價研究綜述

官淑琪 張勤康

1.江漢大學商學院，中國·湖北 武漢 430056

2.武漢商學院工商管理學院，中國·湖北 武漢 430056

論文系統(tǒng)梳理了中國和國際上智能交通系統(tǒng)（intelligent transportation systems，ITS）效益的學術研究現狀、熱點前言、存在問題及具體對策，重點分析了ITS效益研究起源、內涵、具體表現及評價方法。研究分析表明ITS效益研究已全面展開，美國ITS效益評估最為系統(tǒng)，中國學者以史其信、王笑京、楊曉光等為代表，在ITS評價領域做出了很多有價值的研究。目前，中國和國際上對ITS效益的分類主要有三種，具體的效益表現大致相同。ITS效益還沒有形成一個明確的、權威的定義，多數定義以效益內容的描述、列舉為主。評價方法是ITS效益研究的熱點，成本效益分析法占據了主導地位，如何將關鍵指標法、倍差法等新方法與經濟分析法、目標導向法和交通仿真相結合，設計出精細完整的評價模型和方法，是未來的研究趨勢。

智能交通系統(tǒng)；效益；內涵；評價方法

1 引言

自1994年被正式提出，智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transportation Systems，ITS）已廣泛應用在交通運輸的各個領域，并且提高了道路通行能力，有效緩解交通擁堵，加快對交通事故快速反應能力，為提高交通安全水平等方面做出了巨大貢獻[1]。與傳統(tǒng)的道路擴容等方案相比，ITS項目能更加有效地解決交通擁堵等問題[2]。ITS技術研究與應用客觀上帶動了關聯(lián)產業(yè)的成長，也催生了新興產業(yè)的出現，某種意義上，間接效益可能比用戶效益的影響更為廣泛[3]。

因此，如何客觀地界定ITS系統(tǒng)建設對解決交通問題、提高道路交通管理水平的凈貢獻，衡量ITS所產生的效益、正面影響和負面影響，對智能運輸系統(tǒng)項目的經濟合理性、技術合理性、社會效益、環(huán)境影響和風險做出評價，為ITS項目的可行性研究、實施效果、方案比選、決策以及對已有系統(tǒng)運作的優(yōu)化提供科學依據[4-5]，是近年來學術界研究的熱點，也是研究的難點。智能交通效益評價研究是一項復雜的工作[6]，論文將從智能交通系統(tǒng)效益評價研究的起源、內涵、具體表現及其評價方法四個方面對現有文獻做出總結分析。

2 ITS效益評價的起源及研究情況

歐美等發(fā)達國家在20世紀90年代初就認識到ITS效益研究的重要性。美國運輸部下屬的智能交通系統(tǒng)聯(lián)合計劃署從1994年開始收集ITS 成本效益的相關信息，于1995年發(fā)表第一本ITS效益評價報告，每年更新效益成本數據。同時，他們建立了智能交通系統(tǒng)資源庫（ITS Knowledge Resources，KRs），不僅包含美國近20年來ITS項目的效益，成本和經驗教訓的具體表現，還對歐盟、加拿大、新西蘭、日本、中國、新加坡等國家和地區(qū)部分ITS項目做了跟蹤統(tǒng)計[7]。

歐盟ITS評價領域的研究也始于20世紀90年代，1998年在ITS評價研究項目“CON2VERGE”中發(fā)布了智能運輸系統(tǒng)評價指南，通過用戶需求定義、項目描述、定義評價目標、影響預評價、評價方法、數據分析和報告結果等內容的論述系統(tǒng)闡述了ITS項目評價思想[8]。隨后，ITS項目的運營評價也分別在倫敦、巴黎和都靈等地開展。C Bonnet 和H Fritz 作為歐洲智能交通協(xié)會的代表人物，在“提升—駕駛人”項目中發(fā)現，電子牽引桿系統(tǒng)能使卡車實現近距離安全駕駛，并減少了燃料消耗[9]。這項研究為進一步認識智能交通的安全效益和環(huán)境效益奠定了基礎。

日本在分析借鑒美國和歐盟ITS 體系結構的基礎上，1998年出版了道路事業(yè)評價指南。同時，日本集合大學學者、民間專業(yè)交通咨詢公司等力量，針對智能交通項目的實施效果評價進行立項研究，1999年確定了ITS效果評價流程圖構想，完成了相關指標、參數的選定，2000年初完善了方法體系，并開始進行程序化設計。除技術研究外，日本在政策、制度建設上也出臺了相關規(guī)定以保證ITS評價工作的推廣應用。在2006年發(fā)表的《IT新改革戰(zhàn)略》有關ITS的發(fā)展的記述中，對ITS效果評價做出了明確規(guī)定：從2006年開始，需針對服務有效性、系統(tǒng)構思以及仿真實驗等內容對ITS項目進行論證。由此可見，日本對于ITS效果評價的重視。

中國智能交通系統(tǒng)的開發(fā)研究始于20世紀80年代后期，國家“七五”科技攻關重點項目子課題“城市道路交通實時自適應系統(tǒng)評價方法和技術研究”是中國ITS效益研究的初探，該研究主要以交通控制與管理效益分析為目標。隨著“九五”到“十三五”智能交通系統(tǒng)的廣泛開發(fā)和應用，ITS效益評價也全面展開，代表人物有陳旭梅、陸化普、史其信、衛(wèi)振林、王笑京、楊曉光、朱茵等。

清華大學史其信教授在《智能交通系統(tǒng)評價技術與方法》一書中，從交通管理者、運營管理者以及道路使用者的角度出發(fā)，提出了由技術評價、影響評價、經濟評價以及社會和環(huán)境評價四部分評價內容及相應評價指標構成的評價框架；并且對每項評價內容的評價指標和適用評價方法進行了論述。總體來看，該專著的出版對中國該領域研究及實踐的開展起到了很好地推動作用[10]。

同時，同濟大學楊曉光教授在國家“十五”科技攻關項目“智能交通關鍵技術開發(fā)和示范工程”中，對智能交通系統(tǒng)項目評價進行了研究，建立了ITS評價的三維框架，分別是類型維、邏輯維和方法維，并形成了《ITS評價指南》。研究成果在杭州交通控制系統(tǒng)評價和中山市公交汽車智能交通系統(tǒng)評價中得到應用。

國家智能交通系統(tǒng)工程技術研究中心主任王笑京在《智能交通系統(tǒng)成本效益的研究》中將現有ITS評價方法總結為經濟分析方法、多準則分析法以及ITS成本效益數據庫，并在分析各種方法適用性的基礎上對成本效益數據庫建設內容進行了重點研究，提出數據庫應按照智能車輛和智能基礎設施兩個主要單元對成本和效益進行分組，其中成本包括系統(tǒng)成本、單元成本，效益數據涵蓋安全、機動性、效率、生產率、能源和環(huán)境、用戶滿意度等六個方面。

除了對集成的ITS效益做評價研究，更多的學者以智能交通管理系統(tǒng)、電子收費系統(tǒng)、出行服務系統(tǒng)、安全駕駛系統(tǒng)等子系統(tǒng)為研究對象展開效益研究。賈洪飛，雋志才等運用計算機模擬技術對收費站實施電子收費(ETC)系統(tǒng)進行模擬，應用成本效益法(CBA)對不同交通量條件下實施電子收費系統(tǒng)帶來的貨幣化的增量效益進行分析[11]。黃愛玲、劉運鶴等綜合分析了北京市智能交通管理系統(tǒng)在2008年投入應用后在減少車輛行車成本、節(jié)省出行時間、緩解土地資源等方面產生的社會經濟效益，并結合實際數據，采用有無對比法、計量經濟學、人力資本等理論和方法，對其進行了定量和定性分析，得到運用ITMS系統(tǒng)應用后為北京市帶來的社會經濟效益值達177.11億元[12]。劉宗巍、陳銘等通過調查研究和情景對比分析，從多個維度評估智能化停車模式對個人和社會的巨大效益[13]。

總之，國際上對ITS效益的全面研究已有20多年的時間。其中，美國ITS效益評估最為系統(tǒng)，中國ITS效益的全面研究始于2000年以后，以史其信、王笑京、楊曉光等為代表，在ITS效益評估領域做出了很多有價值的研究。

3 ITS效益的內涵

ITS效益不僅包括對其使用者的貢獻，還包括ITS帶來的社會、經濟和環(huán)境等諸多方面的影響。目前，對智能交通系統(tǒng)效益的描述、定義的研究較有代表性的有以下幾點。

美國運輸部的聯(lián)合計劃署在其ITS評價報告中指出，ITS的效益可以從6各方面衡量，分別是安全效益、流動性、效率提升、生產力和成本節(jié)省的效益、能源和環(huán)境影響，公眾滿意度[6]。

歐洲智能交通協(xié)會表明智能交通系統(tǒng)或信息技術在運輸上的應用能減少城市道路和城際干道的交通擁堵、增加運輸安全性，給旅行者提供信息，改善可達性、舒適性、提高貨運效率，促進經濟增長和提供新服務[14]。

世界道路協(xié)會編寫的《智能交通系統(tǒng)手冊》中，ITS 被定義為對通信、控制和信息處理技術在運輸系統(tǒng)中集成應用的統(tǒng)稱。這種集成應用產生的綜合效益主要體現在挽救生命、節(jié)省時間和金錢、降低能耗以及改善環(huán)境，保護生態(tài)等方面。ITS發(fā)展的最終目標是交通運輸的高效、安全、舒適和可持續(xù)發(fā)展[15]。

上述描述和界定雖然沒有明確提出智能交通系統(tǒng)效益的定義，但從中可以部分看出智能交通系統(tǒng)效益應包含的含義。

中國學者對智能交通系統(tǒng)效益的定義也主要集中在對其內容的描述上。衛(wèi)振林等指出，與傳統(tǒng)的交通基礎設施項目相比，ITS項目能更有效地提高交通效率，減少交通事故以及降低能源消耗和交通環(huán)境污染[16]。與此同時，ITS項目投入巨大，對經濟社會以及環(huán)境等各方面帶來的影響也更加難以預料。楊曉光、云美萍等認為，ITS項目的效益包括交通參與者直接得到的效益以及ITS項目帶來的聯(lián)動社會效益和產業(yè)效益，前者稱為用戶效益，后者稱為間接效益[6]?！吨袊悄芙煌ㄏ到y(tǒng)（ITS）手冊》中對智能交通系統(tǒng)效益的描述更加具體，主要包括減少交通事故、提高交通出行的可靠性、幫助緩解交通阻塞、降低能耗和環(huán)境保護、提高運輸效率并帶動相關產業(yè)、舒適因素等[17]。何建偉、曾珍香等指出智能交通系統(tǒng)的應用有助于實現服務和信息的移動，通過提高道路通行能力、節(jié)省警力、減少交通事故和降低環(huán)境污染產生潛在的可估算社會經濟效益[18]。陸化普在分析城市智能交通系統(tǒng)的角色與作用的基礎上，認為通過應用智能交通系統(tǒng)，交通基礎設施會得到充分利用，交通安全水平會得到大幅度提高，交通環(huán)保節(jié)能目標會得到更好的實現，交通系統(tǒng)的服務水平會得到不斷提升[19]。

因此，從現有的文獻來看，目前中國和國際上還沒有形成一個明確的、權威的智能交通系統(tǒng)效益的定義，多數定義主要是智能交通系統(tǒng)效益內容的描述、列舉，還缺乏一個明確的、本質性的界定。因此，對智能交通系統(tǒng)效益的定義還需要從經濟學、交通科學、環(huán)境科學和社會科學等角度進行探索、研究。

4 ITS效益的構成

4.1 ITS效益的分類

智能交通系統(tǒng)效益的構成主要有三種觀點，見表1。

第—種按照效益內容劃分，如歐盟公路運輸系統(tǒng)信息評價研究中心(EVA)提出，智能交通系統(tǒng)的效益可以從效率、安全和環(huán)境三個方面評價；美國運輸部的聯(lián)合計劃署在其ITS評價報告中指出，ITS的效益可以從6個方面衡量，分別是安全效益、流動性、效率提升、生產力和成本節(jié)省的效益、能源和環(huán)境影響、公眾滿意度。

第二種分類方法是按照智能交通的受益主體進行劃分，如Underwood和Gehring認為ITS評價必須按照社會效益、個人效益、企業(yè)效益進行分類[20]。BarbaraJ.Kanninen 將ITS效益分為個人利益和公共效益。個人效益是從個人角度分析ITS所帶來的好處，如出行時間減少、便利性的提升等；公共效益包括減少交通堵塞、提高安全性、改善環(huán)境、減少能源消耗等[21]。楊曉光、云美萍等認為ITS效益包括用戶效益和間接效益，間接效益是指ITS項目帶來的聯(lián)動社會效益和產業(yè)效益，尤其是ITS 產業(yè)化帶來的效益。

第三種是按照效益的所屬領域劃分，如衛(wèi)振林，劉志碩、Susan Grant-Muller 等將ITS項目的綜合效益分為經濟效益、社會效益和環(huán)境效益[16，22]。其中，經濟效益包括促進經濟發(fā)展和降低成本，社會效益包括提高運輸效率、提高交通安全性、優(yōu)化運營組織管理、促進科技進步等，環(huán)境效益包括環(huán)境保護和資源節(jié)約。

表1 ITS效益分類表

4.2 ITS效益的具體表現

ITS效益有多種分類方式，但效益的具體內容大致相同，下文將按照第三種分類方式，闡述ITS效益的具體表現見表2。

表2 ITS效益的具體表現

4.2.1 社會效益

智能交通系統(tǒng)提供的服務和產品被稱為“公共資源”，其規(guī)劃、建設歸根到底是服務于城市交通發(fā)展的總體目標，提高設施系統(tǒng)的使用效率和服務水平[19]，智能交通的社會效益是指智能交通為城市社會發(fā)展帶來的交通及其他方面的效益，受益主體包括交通使用者、社會公眾、交通管理者等。具體效益表現為緩解城市交通擁堵和安全問題，提升城市交通系統(tǒng)運行效率，提高公眾出行服務水平等。通過ITS技術的使用，可以在現有交通路網設施下，最大限度地提高運輸效率和安全性[23]。

4.2.2 環(huán)境效益

智能交通系統(tǒng)是手段，是實現綠色交通系統(tǒng)的技術支撐[19]。在第14屆ITS世界大會的部長論壇和2020年ITS展望論壇上，多國政府部長、專家和工業(yè)界人士都談到ITS與節(jié)能減排密切相關。它的開發(fā)和應用大致與世界能源問題和環(huán)境問題的時間脈絡重合。因此，現在發(fā)達國家已經不僅僅將ITS 看成是解決交通擁堵的工具，更將其看作解決能源和環(huán)境問題的可選項[24]，通過現場試驗、交通仿真等方法，ITS項目產生的環(huán)境效益得到了驗證[25-29]，見表3。

表3 ITS項目的節(jié)能減排效果

4.2.3 經濟效益

智能交通產業(yè)可以看成是當前高新技術與其市場化、產品化的集成產物，智能交通系統(tǒng)需要強大的經濟基礎作為支撐，同時一個先進成熟的智能交通系統(tǒng)同樣可以促進經濟的發(fā)展，兩者相輔相成。首先，不停車收費系統(tǒng)、出行誘導系統(tǒng)等子系統(tǒng)的應用，能有效降低車輛運行成本和擁擠成本；其次，由于智能交通本身的開放性和兼容性，能帶動交通運輸設備制造業(yè)、貨物運輸及倉儲業(yè)等相關產業(yè)的發(fā)展，提高區(qū)域經濟發(fā)展的勢能；最后，產生與其他民生環(huán)節(jié)交叉聯(lián)系而附帶來的便民、惠民的經濟效益，日漸成為拉動GDP的重要組成力量[23]。

5 ITS效益的評價方法

有關ITS效益評價方法的研究，Newman-Askins 和Raechelle 等在《智能交通評價：理論與實踐》中做了詳細的統(tǒng)計分析，ITS效益評價方法包括成本效益分析、商業(yè)分析、多標準分析、成本效果分析、商業(yè)案例、有無對比法、交通仿真、工程判斷、發(fā)展水平分析和政治判斷[30]。王笑京、李宏海等在《智能交通系統(tǒng)成本效益的研究》中將現有ITS評價方法總結為兩類，分別是經濟分析方法和多準則分析法，并提出新的評價手段——成本效益數據庫。其中，經濟分析方法試圖量化ITS系統(tǒng)項目的所有影響，將ITS 產生的社會、環(huán)境、經濟等效益用經濟尺度加以衡量，具體包括成本效益分析、成本效果分析、盈虧平衡分析、投入產出分析、生產函數法、全要素生產率法等。多準則分析方法研究中比較具有代表性的方法有層次分析法、數據包絡法、模糊綜合評判法、灰色相關分析法等，將交通仿真和現場試驗歸結為實現評價的手段，并詳細闡述了每種方法的重點內容和研究案例。也有學者將ITS評價方法劃分為單準則方法（貨幣化方法）和多準則方法（非貨幣化方法），或者目標導向方法和經濟分析方法[31]，雖然在叫法上有差異，但分類的結果基本相同。

從各國的ITS效益研究成果來看，對于評價方法的選擇雖有地域性的差異，但經典的成本效益分析法占據了ITS評價的主導地位。

Zavergiu 定義了四類受益人，用戶、交通基礎設施供應者和管理者、社會、潛在的私人投資者及ITS 供應商，建立了面向目的的成本效益分析框架[32]。Brand 針對如何使用成本效益分析方法評價ITS 進行了詳細探討，從供給方和需求方的角度指出了輸入到ITS 成本效益中的效益指標[33]。

在評價過程中，由于很多效益難以量化、數據樣本缺乏，僅僅采用成本效益法是遠遠不夠的。Glllen 和李建林認為傳統(tǒng)的成本效益分析僅僅包含ITS系統(tǒng)對速度、時間節(jié)省和成本等的影響，這種分析可能是不完整的，而且不能解決關于ITS 投資是否以及如何使生產者和消費者更好的問題，并將生產函數法和全要素生產率法引入到ITS項目評價中[34]。因此，更多的學者選擇將多種方法相結合，對ITS的影響進行全面可靠的評價。

婁寶娟等基于層次分析法，從交通管理效率、交通安全、交通服務水平和能源環(huán)境影響五個方面構建了智慧交通系統(tǒng)評價模型[35]。彭慶艷采用有無對比法，提出了因交通方式轉移而產生的車輛運輸成本、CO2排放環(huán)境成本效益計算方法[36]。衛(wèi)振林、趙鵬等采用模糊綜合評判方法，結合北京市的發(fā)展實踐，對比分析了城市交通與經濟及能源環(huán)境子系統(tǒng)的相對有效性變化趨勢[37]。

近幾年，部分學者開始嘗試新的評價方法。在歐盟第七科技框架計劃項目中（FP7 EU Project CONDUITS），Kaparias[38]和Eden 等[39]提出了智能交通評價的新框架，關鍵績效指標法（Key Performance Indicators，KPI），專注于交通效率、安全、減少污染和社會滿意度的評價。在中國交通部重點科技項目中，李明偉，云俊等運用雙重差分模型，計算了智能交通對城市路網運行速度的凈貢獻[40]。

因此，智能交通的效益評價中，主要以成本效益分析為主，多目標分析等方法相結合，針對ITS的具體實施目標，采用定性與定量綜合集成的思路，考慮ITS 對整個交通系統(tǒng)甚至社會系統(tǒng)所產生的客觀影響。但由于仍存在評價方法難以普遍適用、歷史數據缺乏、部分效益難以量化的問題。近年來，ITS效益評價開始融入新的理論和框架，這也是未來的研究方向。

6 總結與研究展望

ITS效益研究有其深厚的理論基礎，是交通試驗及仿真、信息技術、經濟管理方法等多維度結合的綜合研究。綜合上述分析，結合ITS的發(fā)展趨勢，可以得出以下三點結論。

（1）中國和國際上對ITS效益已展開全面的研究。其中，美國ITS效益評估最為系統(tǒng)。中國學者以史其信、王笑京、楊曉光等為代表，在ITS效益研究領域做出了很多有價值的文獻，但從國家層面和理論研究層面來看，還沒有形成體系。

（2）目前ITS效益還沒有形成一個明確的、權威、本質的定義，多數定義以效益具體內容的描述、列舉為主。對ITS效益的定義還需要從經濟學、交通科學、環(huán)境科學和社會科學等角度進行探索、研究。

（3）評價方法是ITS效益研究的熱點，成本效益分析法占據了ITS評價的主導地位，但評價中仍存在評價方法難以普遍適用、歷史數據缺乏、部分效益難以量化的問題。近年來，ITS效益評價開始融入新的理論和框架，如何將成本效益數據庫、KPI、倍差法、仿真模型與原有方法相結合，解決以上問題，像傳統(tǒng)運輸基礎設施社會經濟影響評價程序那樣設計出精細完整的評價模型和方法，將是未來的研究方向。