國內外城市智能交通系統建設綜述

黃力彬

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092）

國內外城市智能交通系統建設綜述

黃力彬

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092）

自上世紀九十年代起，城市智能交通系統（ITS）作為一個整體課題出現在城市管理者的桌面上，經過近二十多年的發展，城市智能交通系統已經是國內外城市交通基礎建設的必要組成部分。然而，這只是從無到有的第一步，當前國門內外，甚至國內不同地區的城市智能交通建設標準、方式，要求都完全不同。對此，現通過收集各方資料，試圖描繪出這二十多年來國門內外智能交通系統建設的成果經驗，以便在此從無到有的基礎上，繼續摸索出一條從有到優的智能交通系統發展的方向

智能交通系統；國際建設情況；國內建設情況

1 城市交通監控系統

城市交通監控系統是智能交通系統(ITS，Intelligent Transportation System)中先進的交通管理系統（ATMS）的一部分。ATMS與自動高速公路系統（AHS）、先進的駕駛員信息系統（ADIS）、先進的旅行者信息系統(ATIS)、先進的公共交通系統(APTS)、先進的車輛控制系統(AVCS)和商用車輛運營系統(CVOM)共同組成ITS系統的主要內容。

ITS是于20世紀90年代起，在發達的工業化國家中形成的先進社會管理理念。在諸如交通事故、能源消費和環境污染等社會問題日趨惡化的背景下，僅僅依靠建設新道路以供給來滿足需求的思維模式開始改變，逐漸產生采取供、需兩方面共同管理的技術和方法來改善日益尖銳的交通、社會問題的概念。旨在將先進的信息技術、數據通訊傳輸技術、電子控制技術、傳感器技術，以及計算機處理技術等有效地綜合運用于整個交通運輸體系，從而建立起一種在大范圍內、全方位發揮作用的實時、準確、高效的交通運輸綜合管理系統，達到“保障安全，提高效率、改善環境、節約能源”的目的。

ATMS主要指先進的交通監測、控制和信息處理系統。該類系統向交通管理部門和駕駛員提供對道路交通進行實時疏導、控制和對突發事件應急反應的功能。ATMS在道路、車輛和監控中心之間建立起通訊聯系。監控中心接受到各種交通信息并經過迅速處理后，通過調整交通信號，向駕駛員和管理人員提供實時信息和最優路徑誘導，從而使交通流始終處于最佳狀態。

目前國際上將ATMS系統分為城市集成交通控制系統、高速公路管理系統、應急管理系統、公共交通優先系統、不停車自動收費系統、交通公害減輕系統和需求管理系統等。

2 智能交通系統在國際上的研究狀況

2.1 美國

國際智能交通研究均起步于對道路交通電子誘導的強烈需求，在該項研究中，美國逐漸發展出智能車輛-道路系統（IVHS）研究的全國性規劃。在1994年，IVHS在結合了眾多先進理論和思路后，成為了包括ATMS在內的美國ITS系統。

美國的ITS建設特點是體系結構完整。美國國家IVHS/ITS體系結構開發從1993年9月至1996年7月歷時3 a，耗資2 500萬美元，此后并多次修汀，1999年末完成了其第三版，建構了一個由出行及交通管理、出行及交通需求管理、公共交通運營、電子付費服務、商用車輛營運、應急管理、先進的車輛控制與安全系統等七大系統構成的國家ITS體系結構。

據統計，美國實施ITS取得顯著經濟效益和社會效益。紐約市作為美國最大的超級都市，其早在上世紀末已建設了全市的交通監控中心。紐約市共有45 000個交叉路口，10 800個路口通過交通信號進行指揮，其中6 000個交叉路口由控制中心統一控制。在密西根州，ATMS使高峰小時車速提高35%;ATMS使行駛時間縮短19%;電子收費和交通管理使收費車道上事故大為降低，運營費用降低16萬美元/年，等等。

2.2 歐洲

在歐洲，德、英、法等國于20世紀80年代初期先后各自研究路徑誘導系統并于1991年成立了自己的ITS組織——歐洲道路運輸通信技術實用化促進組織ERTICO，并衍生出是由歐盟組織的為完善道路設施、提高運輸服務水平的DRIVE計劃和T一TAP計劃。

歐盟，由于它是一個相對松散的主權國家聯合體，因而ITS的研究一般是由各國獨立承擔，其只能采用自下而上的推進模式。這種模式雖然使信息傳遞靈活，決策及時準確，有利于適變化的環境，避免上層決策者掌握信息的不完全性所造成的指導可能不符合實際需求的缺陷。但是，其缺點也很明顯，即子系統間的協調十分困難，然而運輸本身是一個連續的過程，因而不利于歐盟的ITS體系向更高更完善的層次發展。正由于此，歐盟在經過了DRIVE I之后，不得不以加強各國的協調，制定統一的規范和協議為主導方向，啟動了DRIVE II計劃，1998年又開始了全歐的ITS體系結構項目KAREN，從而大大增加了系統架構重復建設的費用。

歐盟的松散政治組織形式，也同時決定了它所關心的ITS系統均是包括道路交通運輸、航空運輸、鐵路和水路運輸及多式聯合運輸的綜合性研究開發計劃，更重視綜合運輸的ITS項目。由此可見，強調國際(主要是洲際)合作和標準化、強調綜合運輸系統智能化是歐洲IS發展的主要特點。

在西班牙、蘇格蘭等國自適應的信號燈控制系統使交通延誤減少了5%～40%。芬蘭赫爾辛基市開發城市公交信號優先模擬系統，使公交巴士有害氣體（如炭化氫、一氧化碳和氧化氮等）的排放得到了控制，燃油消耗費減少了33%。在荷蘭阿姆斯特丹，結合車道管理與交通監控、限速變更和動態信息標識的共同使用，使公路交通事故下降了23%。在英國，根據交通條件對不同車道限速自動化管理，與交通執法自動化相配合后，使公路入口匝道上車輛追尾碰撞事故率下降了25%～30%，同時使公路通行能力上升了5%～10%。而且英國研究表明，30%～90%的出行駕駛者能留意動態信息標識傳遞的信息，同時40%的出行者能對動態標識做出積極的反應，能按照指示改變行車路線或速度。

法國為解決交通堵塞問題采用了新交通管理系統。這套新的交通管理系統被用于治理法國里昂的交通堵塞情況，目前已經收到了較好的效果。該系統可以對條件改變自動做出反應。新Euro350萬系統提供實時的交通活動展示圖，并提出保持城市街道和有軌電車暢通、提升交通效率的最佳方案。該系統控制著包括交通指示燈控制器、公告板等1 000多個裝置。它每秒鐘處理來自里昂市長185 mile公路上的地面設備的高達30 000條信息。從2000年起該項目已經開始實施，并于2006年完成。整個系統將覆蓋837條電車軌道，79個攝像頭和210臺交通感應器。

在德國，趨向智能化與現代化的公共交通系統發展較快。德國出行十分方便，這是因為，市區交通主要是輕軌和公共汽車，一些大城市還建有地鐵，公共交通極為發達。柏林市將改善和提高現有交通的容量和質量作為交通政策重點，包括管理現代化、設計合理化、更好地協調和組織公共交通，并提高其效率。意大利擁有四通八達公路網。意大利的公路分為4種，包括高速公路、國家公路、省級公路和市鎮公路，意大利有長約逾30萬km的公路。其中，有30多條干線，總長逾6 000 km的高速公路通往各大中城市，交通十分便利。意大利與相鄰的法國、奧地利、瑞士也有高速公路互相連通。

瑞典舉行了歐洲最大的公路智能速度適應性實驗。隨著交通管理日益科學合理，瑞典全國交通事故逐年下降。2003年7月，瑞典政府提出了交通事故無死亡的目標“零視點”工程。

2.3 日本

1973年，日本進行其第一個ITS項目CACS，這是世界上第一個動態路徑誘導系統。20世紀90年代中期，日本官、民、學協調體制下相繼完成了路車間通信系統、交通信息通信系統、廣域旅行信息系統、超智能車輛系統、安全車輛系統及新交通管理系統等方面的研究。在此基礎上，1994年1月，由日本警視廳、通產省、運輸省、郵政省和建設省等五個部門聯合成立了日本道路、交通、車輛領域智能化促進協會，其使命是推進ITS的研究、開發和利用。接著，于1995年8月頌布了《公路、交通、車輛領域的信息化實施方針》，提出了ITS研究開發的九大領域，即包括先進的導航系統、ETC系統、安全駕駛支援系統、交通管理最優化支持系統、道路高效管理系統、公交支持系統、商用車輛運營管理系統、行人支持系統和緊急車輛支援系統（見圖1）。日本的ITS研究逐漸形成以眾多政府部門牽頭聯合企業、學院參與，重視技術、產品開發和本地試驗為特點的全面推進日本ITS建設的發展態勢。

圖1 日本ITS研究開發的九大領域圖示

綜觀國外ITS十幾年來的發展，它通過傳播實時信息和主動管理使道路交通更加順暢、舒適;通過智能汽車和自動駕駛技術的開發，使安全性得以飛速提高;通過對商業用車提供信息和引進電子通關功能，使運輸效率得以大幅度提高;通過消除道路堵塞，減輕了交通對環境的負荷。總之，ITS的運用使道路運輸發生了許多根本性的變革。

2.4 韓國

韓國智能交通的建設發展經歷了基礎信息采集與行業管理階段、提供大眾服務階段、個性化服務階段三個階段近20 a的發展，基本完成了智能交通系統的建設。調查表明，韓國全國46%的城市正在提供智能交通服務，7個特別市和所有廣域城市均已完成智能交通第三階段的建設。各地方已經建設統一的智能交通信息網站，富川市、元洲市、濟州特別自治區也相繼建立交通信息系統與公交信息系統（見圖2）。

圖2 韓國交通信息系統與公交信息系統圖示

韓國的智能交通主要建設內容有廣域城市綜合出行信息服務系統（TAGO）、首爾交通運營和信息服務系統（TOPIS）、信號控制系統、匝道控制系統、停車監控系統、公交專用車道監控系統、交通誘導系統和交通檢測系統等（見圖3）。

圖3 韓國智能交通建設主要內容圖示

2.5 新加坡

新加坡以其健全發達的交通路網和運輸系統，富有遠見的交通管理與調節策略，有計劃的土地使用和城市擴張政策，成為世界聞名的“花園城市”。其中，卓有成效地開發和運用智能交通系統，是新加坡在城市交通發展規劃和實踐中引人注目的一環，并且為大多數亞洲發展中國家建立了現代都市發展的典范。新加坡模式體現了高服務水平交通系統不僅依賴于合理的規劃方案和適當的交通需求控制，同時也離不開動態的交通組織、管理技術和策略的ITS理念，使新加坡在世界ITS發展中居于前列（見圖4）。

圖4 新加坡智能交通系統控制平臺圖示

新加坡的ITS包括整合交通管理系統（ITMS）、交通流信息檢測、數控出租車調度系統、出租車信息服務系統、交通流預測系統和交通控制管理系統等。

新加坡的交通管理機構由新加坡運輸部管理，下設兩個機構，新加坡國土交通管理局LTA和公共交通議會PTC。其中PTC不對具體事務直接管理運營，而僅對巴士服務標準評級，對巴士服務和大眾運輸項目資費審核。LTA則負責直接負責包括政策制定、土地運輸規劃、公共運輸牌照、車輛放牌登記、城際鐵路管理、公共巴士管理等大眾運輸領域。

2.6 印度尼西亞

印度尼西亞是目前亞洲經濟增長較快的新興經濟體，與中國一樣同為發展中國家。其經濟先是靠出售石油所帶動，至1980年代大量外資引進，制造業發展急速，在1989年至1997年間，印度尼西亞經濟一直有著平均7%的增長。雖然經1998年經濟危機的打擊，但仍較快復蘇，截至2011年國內生產總值達到7 067.52億美元，位居世界排名第19位。

印度尼西亞經濟發展高度集中于其首府雅加達為中心的大雅加達地區。該地區在2002年人口約2 100萬，占全國總人口的10%左右，而該地區GDP產值約占全國的22%。大雅加達地區的經濟發展程度與社會基礎建設特別是交通建設及其不適應。因而在2002年印度尼西亞政府委托日本國際合作局（JICA）牽頭，由太平洋國際咨詢公司（PCI）和印尼阿美克公司 （Almec Corportation to the Republic of Indonesia）聯合組成專家調研隊伍，對印尼大雅加達地區交通發展做出詳盡的調研規劃，提出針對公共汽車服務擴展，CBD地區交通需求管理（TDM），SERPONG雙軌鐵路線改造，2ND JORR快速道路等一系列交通改造規劃，統稱為SITRAMP項目。該項目目前仍在建設中。

3 智能交通在國內的狀況和發展趨勢

我國早在20世紀70年代末在交通運輸和管理中應用電子信息技術的工作就已經開始，當時稱為交通工程。隨后，在90年代初我國學者開始關注ITS的國際發展趨勢。北京市公安局與有關研究院所合作首次在我國進行計算機控制交通信號的工程試驗，在1986-1995年間國家在交通管理系統方面開展了一系列科學研究和工程實施，在城市交通管理、高速公路監控系統、收費系統、安全保障系統等方面取得多項研究成果，并開發生產了車輛檢測器、可變情報板、可變限速標志、緊急電話、分車型檢測儀、通信控制器、監控地圖板等多種專用設備，制訂了一系列的標準和規范。與此同時，自行研制開發了自適應交通信號控制系統，繼在南京首先投入使用之后，在廣州、天津、沈陽等20多個城市建立了交通信號控制系統。近幾年來，許多大中型城市相繼建成了現代化的交通綜合管制系統或交通管理中心，并在國家GB50688《城市道路交通設施設計規范》中建議每座城市均宜設置一座交通監控中心作為城市交通智能化管理的基礎平臺。

3.1 香港

香港特區政府為配合社會不斷發展的需要，盡量增進道路網絡的服務能力和促進道路安全，加強香港作為國際運輸樞紐的優勢，在全國范圍內率先采用了先進科技管理交通，建設了區域交通控制系統、交通控制及監察系統、自動收費系統、八達通卡、電子停車收費表、違章檢測攝像、行車時間顯示系統、運輸資訊系統、交通控制中心等多個系統，發展香港的本地ITS（見圖5）。

圖5 香港交通控制中心圖示

3.2 北京

北京的ITS建設一直在國內城市智能交通系統發展的前列。2007年ITS世界大會和2008年北京奧運會的舉辦，對北京市的ITS系統提出了更高的要求和更大的挑戰，促使北京進一步全面推進智能交通系統的建設。北京市在“十五”智能交通重點建設項目基礎上，在“十一五”期間，加大技術創新和資金投入力度，使智能交通系統建設和發展進入了全面推進階段。

借助奧運契機，北京市先后共投資7億元，以“服務奧運、方便出行、緩解擁堵”為總體建設目標，以“資源整合、信息共享、提高效率”為把握重點，建設“一個共享平臺，七個應用領域”的智能交通安全，其總體架構如圖6所示。

圖6 北京交通綜合信息共享平臺圖示

3.3 上海

上海的ITS發展大致可分為3個階段，第一階段是1980-1990年，是ITS建設的探索階段，建立了SCATS系統和高速公路監控系統等。第二階段是1990-2000年，是ITS建設的大發展時期，建立了內環路信息監控系統和高架路信息控制系統，開通了專業交通廣播臺，建立了初級的信息發布系統，推出了上海交通網站，開始了交通信息共享與交換平臺的建設。上海還以世博會保障建設為契機，以交通信息共享與交換平臺為基礎，建立了世博交通信息共享與交換平臺、世博交通信息服務應用平臺，為世博會的交通保障和信息服務提供了成功的技術支持（見圖7）。

圖7 上海市交通綜合信息平臺圖示

3.4 天津

天津高速集團在十二五發展規劃中提出智能交通系統戰略（ITS)規劃，其具體內容包括：一是建成“縱向貫通、橫向集成”的一體化企業級信息集成平臺，實現公司上下信息暢通和數據共享；二是建成適應天津高速集團公司管理需求的八大業務應用，提高公司各項業務的管理能力；三是建立健全規范有效的六個信息化保障體系，推動信息化健康、快速、可持續發展；四是力爭到“十二五”末，公司的信息化水平達到國內領先、國際先進，初步建成數字化路橋網絡、信息化企業。

智能交通戰略中技術平臺綜合先進的信息技術，智能控制技術，完善的傳輸網絡技術，以及有效的人工控制理論等多方面技術，綜合服務于交通管理體系范圍內部，促進智能交通的發展，服務于社會主義現代化的發展。符合國家十二五中針對高速公路智能交通總體規劃的發展方向。

3.5 杭州

杭州正在打造城市智慧交通全集成管控平臺，包含交通控制、道路監控、警務管理、動態信息服務、支撐管理、車輛監控和集成管理等 7大體系。每一體系對應了若干個交通業務，如圖8所示。新型管控平臺體現了交通的智能控制、數據融合快速決策和多元協同指揮調度。

杭州市公安局交警支隊采用了智能交通理念在實務管理中進行了探索和實踐。時空一體化管理是杭州提出的最新管理思路。時空一體化總體原則是：信號配時靈活使用、監控系統無縫連接、交通誘導實時發布、非現場查處準確無誤。在控制策略上實現戰略控制和戰術控制相結合；在控制方式上實現自適應與線控、面控相結合；在控制方法上實現常規控制與特殊優先控制相結合；特別是在配時優化上，以不犧牲相交道路相位時間為原則。結合路網誘導屏，通過計算出路網擁堵狀態，并將計算結果存儲至數據庫，情報板服務器定時讀取路網狀態，實現交通信息與交通使用者信息傳遞。情報板服務器將路網信息圖劃分為不同的區域，每個區域對應不同的路段，根據不同的路網狀態信息，替換路網狀態圖的不同的區域，合成或者畫區域填充，形成最終的發送路網圖。

3.6 西安

西安市在其城市道路交通管理規劃中提出了城市ITS方面的建設規劃目標。包括：

（1）在全市交警支隊范圍內實現各項業務的計算機管理，實現“辦公自動化、信息資源化、傳輸網絡化”，提高部門的工作效率和質量，健全管理機制。

（2）實現數據集中管理，重新設計數據庫，實現所有數據集中存儲在數據中心。數據與應用系統分離，所有數據由管理中心統一調度、管理。

（3）將目前使用的各個業務系統重新開發整合（不含機動車、駕駛員管理系統），使之成為一個完整、實用的綜合業務辦公系統。

（4）建立西安市公安局交通管理支隊互聯網站。

為實現上述目標，西安市正在積極構建統一的城市交通管理信息網絡，建設交通指揮中心，整合交通指揮中心、信息顯示、GIS、GPS、指揮調度和信息管理業務功能，并完善其交通監控系統（包括交通信號燈控制、閉路電視監視、電子警察和高清治安卡口），交通誘導系統（包括信息采集、信息處理、信息發布），交通信息管理系統（包括機動車輛管理、駕駛員管理、交通違章管理、交通事故管理、交通秩序管理），事務管理系統（包括規費管理、財務管理、人事與警務管理、法治與宣傳管理），辦公自動化系統（包括個人辦公、日常辦公、公共信息和資源管理）。并出臺一系列的公共交通政策等。

4 結語

綜合看來，近幾年，隨著城市人口快速增長、國民經濟飛速發展和城市化進程的加快，特別是隨著“汽車進入家庭”為標志的新交通時代的來臨，我國城市道路交通管理明顯落后的局面成為制約城市發展及城市交通可持續發展的瓶頸之一。各地大塞車，大擁堵現象層出不窮，被迫進行大量的交通基礎設施建設用于解決大城市的交通阻塞問題。但是，道路城市的擴張又會反向誘發小汽車的快速發展，刺激交通需求增長，加劇交通擁擠狀況。因此從交通監控的角度上，推廣推進ITS系統的建設，是提升城市管理水平、適應城市形象發展的需要；也是完善道路交通功能、挖掘道路潛能的需要；更是智慧城市發展的需要。智慧城市是現代都市社會發展的下一階段，而依托城市智能交通監控系統，可以展望進一步車與車之間的“車聯網”時代的到來。一個運用交通工程、無線通信、自動控制等技術，實現人-車-路之間信息交互，使交通達到安全、通暢和環保的時代，必將達成真正的車路協同系統。

圖8 杭州城市智慧交通全集成管控平臺圖示

U491.2

E

1009-7716（2016）05-0040-06

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.05.012

2016-02-06

黃力彬（1982-）男，上海人，工程師，從事市政交通工程強弱電系統設計工作。