我国城市智能交通系统的发展

王维民

(围场县交通局地方道路管理站)

1 引 言

随着经济的发展,交通需求日益增加,交通问题在世界各国得到了普遍的重视。随着交通拥堵问题的日益严重,智能交通系统(ITS)已成为未来全球道路交通的发展趋势和现代化城市的先进标志。其研究的核心,是针对日益严重的交通需求和交通资源的压力,采用信息技术、通信技术、计算机技术等,对传统道路交通网络进行深入的改造,以提高城市交通路网的使用效率,缓解城市交通问题并且减少不必要的损失。中国的智能交通建设起点低,目前越来越成为制约经济发展的瓶颈,如何借鉴发达国家的智能交通发展经验,建设中国的智能交通体系成为中国从事交通事业研究人员的重要课题。

2 智能交通系统概念

智能交通系统是以缓和道路堵塞、减少交通事故、提供方便和舒适的交通行路为目的,将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统。它通过传播实时的交通信息使出行者对即将面对的交通环境有足够的了解,并据此作出正确选择通过消除道路堵塞等交通隐患,建设良好的交通管制系统,减轻对环境的污染通过对智能交叉路口和自动驾驶技术的开发,提高行车安全,减少行驶时间。ITS不单指某种或几种技术,更代表了一种全新的理论和思维方式。

3 国外发展智能交通发展

3.1 美国

美国是当今世界在开发领域发展最快的国家,美国交通系统的智能化研究始于 20世纪 60年代末,当时称为电子线路导航系统(ERGS:ElectronicRouteGuidanceSystem),80年代中期加利福尼亚交通部研究的 PATHFINDER系统获得成功,随后美国在全国开展了智能化车辆—道路系统(IVHS:IntelligentVehicle—HighwaySystem)方面的研究;1990美国运输部成立了智能化车辆道路系统(IVHS)组织;1991年美国国会过了“综合地面运输效率法案”,要发展经济上有效,环境上完善的国家级合地面运输系统,以提高客货运输效率。1992年,由美国运输部和联邦顾委员会和全国智能运输协会联合制定了“智能运输系统”发展战略计划;1993年美国 DOT(运输部)正式启动了ITS体系结构开发计划,目的是要发一个经过详细规划的国家ITS体系结构,这一体系结构将指导 ITS产品和服务的配置,它将在保持地区特色和灵活性的同时为全国范围内的兼容与协调提供保证,并允许在产品和服务上展开自由、公平的竞争。1994年 ITSAmerica(IntelligentTransportationSocietyofAmeriea),其宗旨是协调加速美国先进运输技术的发展,出版了智能运输系统结构发展计划的报告;1995年 3月美国运输部正式出版公布了“国家智能运输项目规划”;1996年美国亚特兰大市交通局利用已有的ITS技术成果,成功开发了 Olypic交通控制管理系统,为 26届奥运会提供了有效的服务。1995年 2月,美国开始开发统一的国家 ITS体系结构(NationalArchitecturefor ITS);1997年 1月运输部公布了美国国家 ITS体系结构(第一版),经过一年多的试用和维护;1998年 9月美国 DOT又公布了修订后的国家 ITS体系结构(第二版)。根据ITSA-merica发布的消息,美国国家 ITS发展战略计划已经完成。其主题为“运用智能运输系统挽救生命、节省时间和金钱”。

图 1 美国智能交通系统

3.2 日本

日本的智能交通研究开始于 1973年,以通产省为主开发的“汽车综合(交通)控制系统”(CACS:ComprehensiveAutomobile(traffie)ControlSystem)被认为是日本最早的 ITS项目。日本的面积不大,但人口不少,目前有 1.26亿人口,且80%的人住在城市;每天有 7000万辆汽车在路上跑,每年有约 100万人在交通事故中死亡或受伤,因交通堵塞导致的经济损失估计每年高 12兆亿日元。日本政府一直试图解决紧迫的交通问题,但通过增建新的道路网改善交通问题已不可能,为此,日本政府加速了智能交通的开发和建设。

日本 ITS研究的一个显著特点就是政府有关各部门共同参与,密切合作,以保证在技术发展过程中没有遗漏。日本将ITS的发展分为以下四个阶段。

第一阶段(2000年前后):ITS的初始发展阶段,在这一阶段,交通信息主要提供给己经运行的VICS相关系统,交通堵塞信息和最佳路线信息将提供给车载导航系统,使驾驶员能够减少出行时间并提高旅行的舒适性。

第二阶段(2005年前后):通过逐步引入用户服务的思想开始交通系统的革命,ITS将有关目的地的服务信息和公共交通信息直接提供给用户。

第三阶段(2010年前后):ITS将被推进到一个更高的水平,基础设施,车载装置,法律和社会系统将促使 ITS成为一个稳固的社会系统。

第四阶段(2010年之后):ITS的所有系统都已经投入使用,ITS己经进入到了一个成熟的时期。据介绍,日本智能公路的目标是到 2015年将道路交通事故减少 50%,同时有效地缓解交通拥堵,并减少对环境的污染。如果能得到持续的资金支持,智能公路系统完全能为 21世纪可能出现的各种交通问题提供一个新的和有力的解决措施。

图 2 日本 ITS体系结构

3.3 欧洲

欧洲的 ITS研究开发是由官方(主要是欧盟)与民间并行进行的。同时,由于欧洲的大部分国家国土面积比较小,ITS的开发与应用是与欧盟的交通运输一体化建设进程紧密联系在一起的。1969年欧共体委员会就提出要在成员国之间开展交通控制电子技术的演示。自 1986年以来,西欧国家主要是在“欧洲高效安全交通系统计划(PROMETHEUS)”和“保障车辆安全的欧洲道路基础设施计划(DRIVE)”两大计划指导下开展交通运输信息化领域的研究、开发与应用。

英国在 ITS中花费数百万英镑为提高交通管理:其一,为减少拥挤路段上游排队车辆的事故率,在 30%的高速公路上安装“自动滞留警告系统”。其二,为减少交通干扰和交通事故,在高速公路上安装监控摄像机,使其对交通事故和车辆故障等事件有更快的反应。其三,为减少重要交叉口的延误,安装可变信号交通标志,用于提供路径诱导。

德国趋向智能化与现代化的公共交通系统德国的公共交通极为发达,市内交通主要是轻轨车和公共汽车,一些大城市还建有地铁,出行十分快捷方便。柏林有世界上第一座红绿灯,经过上百年的发展,红绿灯已成为一种准确、高效的交通综合管理系统。交通信号体系将先进的信息技术、计算机技术、数据通信技术、传感器技术、电子控制技术、自动控制理论、运筹学、人工智能等有效地综合运用于整个交通服务、管理与控制,从而基本解决了道路交通拥挤问题。

4 我国智能交通发展

中国的智能交通研究开始于 20世纪 70年代中期至 80年代初,首先是在北京、天津、上海和广州等大城市交通信号控制的研究与开发,理论研究重点围绕交通流理论、交通工程学、城市路口自动控制数学模型等工作展开。80年代中后期,我国开始了 ITS基础性的研究和开发工作,包括优化道路交通管理、交通信号采集、驾驶员考试系统、车辆动态识别等,北京、上海、天津引进了国外先进的交通控制系统;90年代开始建设交通控制中心或交通指挥中心,并开展了驾驶员信号系统、城市交通管理的诱导技术等方面研究。目前我国己经建立并且开始应用的智能运输系统包括 10方面内容。

图 3 中国ITS体系结构

(1)交通控制系统具有对信号周期绿信和相位差实时优化的功能不仅能够适应不断变化的交通量,以取得尽可能小的交通延迟,而且具有智能化的自学习功能。

(2)交通监视系统监视突发交通事故使管理人员能够及时处理交通事故、交通堵塞和记录交通违章。

(3)交通管理系统利用网络技术实现车辆档案、驾驶员档案、交通事故及交通违章的综合管理,建立盗抢机动车信息库、车辆与驾驶员信息库,并实现信息共享。

(4)交通信息动态显示系统利用交通控制系统和交通信息系统,以及 122报警台采集突发交通事件信息,通过道路交通显示屏发放信息,引导道路使用者合理地参与交通。

(5)交通诱导系统利用交通广播电台或交通寻呼台实时发送交通信息。

(6)交通运输安全报警系统利用GPS/GIS等的功能,监管长途客车安全运行,及时制止意外(犯罪、恐怖分子等)的发生。

(7)驾驶员考试系统利用激光技术、摄影检测以及计算机信息技术自动记录驾驶员的驾驶过程,实施场地考试自动监测;利用检测、信息技术自动记录驾驶学员的道路行驶过程,实施道路考试自动监测。

(8)交通事故快速勘查系统利用立体摄影、计算机信息和数据传输等技术,对事故现场进行快速勘查、制图和事故现场图象的及时传送,使指挥控制中心对交通事故进行实时处理和指挥。

(9)电子收费系统利用电子技术、计算机技术以及信息通讯技术,通过安装在汽车上的电子标识卡与安装在收费车道旁的读写收发器,通过微波或红外进行快速的数据交换,实现车辆的不停车收费。

5 小 结

智能交通系统不仅仅是个物理系统,更是一个有人参与的,与社会和经济密切相关的系统。因此,我国的智能交通系统的发展不仅仅要遵循技术和设备的发展规律,更要依据我国国情,开展我国国情相适应的、具有中国特色的智能交通系统,努力提高基础设施的数量和水平,协调发展基础设施建设与智能交通,以便提高道路网通行效率,减轻环境污染和财政损失。

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