我國城市智能交通系統的發展

王維民

(圍場縣交通局地方道路管理站)

1 引 言

隨著經濟的發展,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(ITS)已成為未來全球道路交通的發展趨勢和現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、通信技術、計算機技術等,對傳統道路交通網絡進行深入的改造,以提高城市交通路網的使用效率,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起點低,目前越來越成為制約經濟發展的瓶頸,如何借鑒發達國家的智能交通發展經驗,建設中國的智能交通體系成為中國從事交通事業研究人員的重要課題。

2 智能交通系統概念

智能交通系統是以緩和道路堵塞、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、數據通訊傳輸技術、電子傳感技術、控制技術及計算機技術等有效地集成運用于整個地面交通管理系統。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境有足夠的了解,并據此作出正確選擇通過消除道路堵塞等交通隱患,建設良好的交通管制系統,減輕對環境的污染通過對智能交叉路口和自動駕駛技術的開發,提高行車安全,減少行駛時間。ITS不單指某種或幾種技術,更代表了一種全新的理論和思維方式。

3 國外發展智能交通發展

3.1 美國

美國是當今世界在開發領域發展最快的國家,美國交通系統的智能化研究始于 20世紀 60年代末,當時稱為電子線路導航系統(ERGS:ElectronicRouteGuidanceSystem),80年代中期加利福尼亞交通部研究的 PATHFINDER系統獲得成功,隨后美國在全國開展了智能化車輛—道路系統(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(IVHS)組織;1991年美國國會過了“綜合地面運輸效率法案”,要發展經濟上有效,環境上完善的國家級合地面運輸系統,以提高客貨運輸效率。1992年,由美國運輸部和聯邦顧委員會和全國智能運輸協會聯合制定了“智能運輸系統”發展戰略計劃;1993年美國 DOT(運輸部)正式啟動了ITS體系結構開發計劃,目的是要發一個經過詳細規劃的國家ITS體系結構,這一體系結構將指導 ITS產品和服務的配置,它將在保持地區特色和靈活性的同時為全國范圍內的兼容與協調提供保證,并允許在產品和服務上展開自由、公平的競爭。1994年 ITSAmerica(IntelligentTransportationSocietyofAmeriea),其宗旨是協調加速美國先進運輸技術的發展,出版了智能運輸系統結構發展計劃的報告;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劃”;1996年美國亞特蘭大市交通局利用已有的ITS技術成果,成功開發了 Olypic交通控制管理系統,為 26屆奧運會提供了有效的服務。1995年 2月,美國開始開發統一的國家 ITS體系結構(NationalArchitecturefor ITS);1997年 1月運輸部公布了美國國家 ITS體系結構(第一版),經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體系結構(第二版)。根據ITSA-merica發布的消息,美國國家 ITS發展戰略計劃已經完成。其主題為“運用智能運輸系統挽救生命、節省時間和金錢”。

圖 1 美國智能交通系統

3.2 日本

日本的智能交通研究開始于 1973年,以通產省為主開發的“汽車綜合(交通)控制系統”(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,因交通堵塞導致的經濟損失估計每年高 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和建設。

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

第一階段(2000年前后):ITS的初始發展階段,在這一階段,交通信息主要提供給己經運行的VICS相關系統,交通堵塞信息和最佳路線信息將提供給車載導航系統,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的思想開始交通系統的革命,ITS將有關目的地的服務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,基礎設施,車載裝置,法律和社會系統將促使 ITS成為一個穩固的社會系統。

第四階段(2010年之后):ITS的所有系統都已經投入使用,ITS己經進入到了一個成熟的時期。據介紹,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,并減少對環境的污染。如果能得到持續的資金支持,智能公路系統完全能為 21世紀可能出現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體系結構

3.3 歐洲

歐洲的 ITS研究開發是由官方(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的開發與應用是與歐盟的交通運輸一體化建設進程緊密聯系在一起的。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計劃(PROMETHEUS)”和“保障車輛安全的歐洲道路基礎設施計劃(DRIVE)”兩大計劃指導下開展交通運輸信息化領域的研究、開發與應用。

英國在 ITS中花費數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”。其二,為減少交通干擾和交通事故,在高速公路上安裝監控攝像機,使其對交通事故和車輛故障等事件有更快的反應。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。

德國趨向智能化與現代化的公共交通系統德國的公共交通極為發達,市內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,經過上百年的發展,紅綠燈已成為一種準確、高效的交通綜合管理系統。交通信號體系將先進的信息技術、計算機技術、數據通信技術、傳感器技術、電子控制技術、自動控制理論、運籌學、人工智能等有效地綜合運用于整個交通服務、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,理論研究重點圍繞交通流理論、交通工程學、城市路口自動控制數學模型等工作展開。80年代中后期,我國開始了 ITS基礎性的研究和開發工作,包括優化道路交通管理、交通信號采集、駕駛員考試系統、車輛動態識別等,北京、上海、天津引進了國外先進的交通控制系統;90年代開始建設交通控制中心或交通指揮中心,并開展了駕駛員信號系統、城市交通管理的誘導技術等方面研究。目前我國己經建立并且開始應用的智能運輸系統包括 10方面內容。

圖 3 中國ITS體系結構

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

(2)交通監視系統監視突發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)交通管理系統利用網絡技術實現車輛檔案、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,并實現信息共享。

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

(5)交通誘導系統利用交通廣播電臺或交通尋呼臺實時發送交通信息。

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

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

(8)交通事故快速勘查系統利用立體攝影、計算機信息和數據傳輸等技術,對事故現場進行快速勘查、制圖和事故現場圖象的及時傳送,使指揮控制中心對交通事故進行實時處理和指揮。

(9)電子收費系統利用電子技術、計算機技術以及信息通訊技術,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器,通過微波或紅外進行快速的數據交換,實現車輛的不停車收費。

5 小 結

智能交通系統不僅僅是個物理系統,更是一個有人參與的,與社會和經濟密切相關的系統。因此,我國的智能交通系統的發展不僅僅要遵循技術和設備的發展規律,更要依據我國國情,開展我國國情相適應的、具有中國特色的智能交通系統,努力提高基礎設施的數量和水平,協調發展基礎設施建設與智能交通,以便提高道路網通行效率,減輕環境污染和財政損失。

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