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智能交通系统

智能交通系统(Intelligent Traffic System,简称ITS)又称智能运输系统(Intelligent Transportation System),是将先进的科学技术(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)有效地综合运用于交通运输、服务控制和车辆制造,加强车辆、道路、使用者三者之间的联系,从而形成一种保障安全、提高效率、改善环境、节约能源的综合运输系统。

智能交通系统(Intelligent Traffic Systems, ITS)的前身是智能车辆道路系统(Intelligent Vehicle Highway System, IVHS)。智能交通系统将先进的信息技术、数据通信技术、传感器技术、电子控制技术以及计算机技术等有效地综合运用于整个交通运输管理体系,从而建立起一种大范围内、全方位发挥作用的,实时、准确、高效的综合运输和管理系统。

包括机场、车站客流疏导系统,城市交通智能调度系统,高速公路智能调度系统,运营车辆调度管理系统,机动车自动控制系统等。

智能交通系统通过人、车、路的和谐、密切配合提高交通运输效率,缓解交通阻塞,提高路网通过能力,减少交通事故,降低能源消耗,减轻环境污染。

据某地区应用ITS,预测2015年效益为:减少交通阻塞10%~50%;节省能源5%~15%;减少空气污染25%以上;减少企业的运营成本5%~25%;减少事故30%~60%。

1、交通信息采集系统

人工输入

GPS车载导航仪器

GPS导航手机

车辆通行电子信息卡

CCTV摄像机

红外雷达检测器

线圈检测器

光学检测仪

2、信息处理分析系统

信息服务器

专家系统

GIS应用系统

人工决策

3、信息发布系统

互联网

手机

车载终端

广播

路侧广播

电子情报板

电话服务台

概述

智能交通系统世界上应用最为广泛的地区是日本,如日本的ITS系统相当完备和成熟,其次美国、欧洲等地区也普遍应用。中国的智能交通系统发展迅速,在北京、上海、广州等大城市已经建设了先进的智能交通系统;其中,北京建立了道路交通控制、公共交通指挥与调度、高速公路管理和紧急事件管理的4大ITS系统;广州建立了交通信息共用主平台、物流信息平台和静态交通管理系统的3大ITS系统。随着智能交通系统技术的发展,智能交通系统将在交通运输行业得到越来越广泛的运用。

中国智能交通体系框架

目前的中国ITS体系框架(第二版)的基本情况如下:用户服务包括9 个服务领域、47 项服务、179项子服务;逻辑框架包括10个功能领域、57 项功能、101项子功能、406个过程、161 张数据流图;物理框架包括 10个系统、38个子系统、150个系统模块、51张物理框架流图;应用系统包括58 个应用系统。

用户服务领域

用户服务

1交通管理

1.1交通动态信息监测

1.2交通执法

1.3交通控制

1.4需求管理

1.5交通事件管理

1.6交通环境状况监测与控制

1.7勤务管理

1.8停车管理

1.9非机动车、行人通行管理

2电子收费

2.1电子收费

3交通信息服务

3.1出行前信息服务

3.2行驶中驾驶员信息服务

3.3途中公共交通信息服务

3.4途中出行者其他信息服务

3.5路径诱导及导航

3.6个性化信息服务

4智能公路与安全辅助驾驶

4.1智能公路与车辆信息收集

4.2安全辅助驾驶

4.3自动驾驶

4.4车队自动运行

5交通运输安全

5.1紧急事件救援管理

5.2运输安全管理

5.3非机动车及行人安全管理

5.4交叉口安全管理

6运营管理

6.1运政管理

6.2公交规划

6.3公交运营管理

6.4长途客运运营管理

6.5轨道交通运营管理

6.6出租车运营管理

6.7一般货物运输管理

6.8特种运输管理

7综合运输

7.1客货运联运管理

7.2旅客联运服务

7.3货物联运服务

8交通基础设施管理

8.1交通基础设施维护

8.2路政管理

8.3施工区管理

9 ITS数据管理

9.1数据接人与存储

9.2数据融合与处理

9.3数据交换与共享

9.4数据应用支持

9.5数据安全

一、车辆控制系统

指辅助驾驶员驾驶汽车或替代驾驶员自动驾驶汽车的系统。该系统通过安装在汽车前部和旁侧的雷达或红外探测仪,可以准确地判断车与障碍物之间的距离,遇紧急情况,车载电脑能及时发出警报或自动刹车避让,并根据路况自己调节行车速度,人称“智能汽车”。美国已有3000多家公司从事高智能汽车的研制,已推出自动恒速控制器、红外智能导驶仪等高科技产品。

二、交通监控系统

该系统类似于机场的航空控制器,它将在道路、车辆和驾驶员之间建立快速通讯联系。哪里发生了交通事故。哪里交通拥挤,哪条路最为畅通,该系统会以最快的速度提供给驾驶员和交通管理人员。

三、运营车辆高度管理系统

该系统通过汽车的车载电脑、高度管理中心计算机与全球定位系统卫星联网,实现驾驶员与调度管理中心之间的双向通讯,来提供商业车辆、公共汽车和出租汽车的运营效率。该系统通讯能力极强,可以对全国乃至更大范围内的车辆实施控制。行驶在法国巴黎大街上的20辆公共汽车和英国伦敦的约2500辆出租汽车已经在接受卫星的指挥。

四、旅行信息系统 是专为外出旅行人员及时提供各种交通信息的系统。该系统提供信息的媒介是多种多样的,如电脑、电视、电话、路标、无线电、车内显示屏等,任何一种方式都可以。无论你是在办公室、大街上、家中、汽车上,只要采用其中任何一种方式,你都能从信息系统中获得所需要的信息。有了该系统,外出旅行者就可以眼观六路、耳听八方了。

智能交通系统是一个复杂的综合性的系统,从系统组成的角度可分成以下一些子系统:

1、先进的交通信息服务系统(ATIS)

ATIS是建立在完善的信息网络基础上的。交通参与者通过装备在道路上、车上、换乘站上、停车场上以及气象中心的传感器和传输设备,向交通信息中心提供各地的实时交通信息;ATIS得到这些信息并通过处理后,实时向交通参与者提供道路交通信息、公共交通信息、换乘信息、交通气象信息、停车场信息以及与出行相关的其他信息;出行者根据这些信息确定自己的出行方式、选择路线。更进一步,当车上装备了自动定位和导航系统时,该系统可以帮助驾驶员自动选择行驶路线。

2、先进的交通管理系统(ATMS)

ATMS有一部分与ATIS共用信息采集、处理和传输系统,但是ATMS主要是给交通管理者使用的,用于检测控制和管理公路交通,在道路、车辆和驾驶员之间提供通讯联系。它将对道路系统中的交通状况、交通事故、气象状况和交通环境进行实时的监视,依靠先进的车辆检测技术和计算机信息处理技术,获得有关交通状况的信息,并根据收集到的信息对交通进行控制,如信号灯、发布诱导信息、道路管制、事故处理与救援等。

3、先进的公共交通系统(APTS)

APTS的主要目的是采用各种智能技术促进公共运输业的发展,使公交系统实现安全便捷、经济、运量大的目标。如通过个人计算机、闭路电视等向公众就出行方式和事件、路线及车次选择等提供咨询,在公交车站通过显示器向候车者提供车辆的实时运行信息。在公交车辆管理中心,可以根据车辆的实时状态合理安排发车、收车等计划,提高工作效率和服务质量。

4、先进的车辆控制系统(AVCS)

AVCS的目的是开发帮助驾驶员实行本车辆控制的各种技术,从而使汽车行驶安全、高效。AVCS包括对驾驶员的警告和帮助,障碍物避免等自动驾驶技术。

5、货运管理系统

这里指以高速道路网和信息管理系统为基础,利用物流理论进行管理的智能化的物流管理系统。综合利用卫星定位、地理信息系统、物流信息及网络技术有效组织货物运输,提高货运效率。

6、电子收费系统(ETC)

ETC是世界上最先进的路桥收费方式。通过安装在车辆挡风玻璃上的车载器与在收费站ETC车道上的微波天线之间的微波专用短程通讯,利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理,从而达到车辆通过路桥收费站不需停车而能交纳路桥费的目的,且所交纳的费用经过后台处理后清分给相关的收益业主。在现有的车道上安装电子不停车收费系统,可以使车道的通行能力提高3~5倍。

7、紧急救援系统(EMS)

EMS是一个特殊的系统,它的基础是ATIS、ATMS和有关的救援机构和设施,通过ATIS和ATMS将交通监控中心与职业的救援机构联成有机的整体,为道路使用者提供车辆故障现场紧急处置、拖车、现场救护、排除事故车辆等服务。

1、基础设施短缺与其利用的低效率并存;

2、基础设施建设速度落后于车辆增长速度。截至2013年,全国汽车保有量为1.37亿辆,近十年汽车年均增加1100多万辆,增长量是2003年汽车数量的5.7倍,而城市道路每年仅增长35%;

3、交通拥堵已成为大中城市交通中的普遍现象;

4、交通安全形势严峻,造成的损失巨大。1999年,全国共发生412,800起交通事故,其中83,529人死亡,286,808人受伤,因交通事故引起的直接损失折款多达21亿元人民币;

5、机动车尾气排放已成为城市大气污染的主要来源。一些大城市机动车排放的污染物对多项大气污染指标的贡献率已达到60%以上,正在严重地危害着人们的身体健康;

6、运输效率低,能源消耗不断上升。抽样调查表明,全国货运汽车实载率不足70%,而在车辆技术不断提高的今天,运输汽车油耗却从1992年的百公里6.9升增加到1998年的7.4升。

智能交通系统的安防新技术不断涌现和应用,新技术的出现对于高速公路领域有着较强的针对性。如3G无线传输是针对高速公路恶劣的气候、地理环境所采用的独特方式。高速公路移动无线监控,一般应用在高速公路的某一段内。巡逻车可以实时将巡逻时的视频情况传回高速公路管理中心,加强了智能交通系统管理的实时性。此外,其他新技术的应用更大程度上也都为系统管理的高效提供了进一步的支持。
  移动卡口系统: 采用计算机视觉仿真、雷达测速、智能图像分析以及数据库管理等技术的超速抓拍系统。能够精确测量车辆行驶速度,一旦超速,系统会自动抓拍图片,清晰捕捉车辆全貌、车牌号码、车辆类型、车身颜色等元素,将图片保存在数据库中,并叠加超速违法所发生的日期、时间、路段、违法时车辆实际行驶速度以及该路段的限定行驶速度等信息,数据库可按日期、车牌号码等条件进行分类查询,也可通过打印机实时输出违法车辆照片,具有车牌自动识别、现场报警、移动存储及综合管理等功能,其网络版的产品构架,使得该系统集现场执法、3G远程传输和指挥中心网络化调度管理于一体,为高速管理部门科学执法提供可靠的依据,充分符合科技强警战略;
  GPS定位:对出警车辆进行GPS定位,方便进行调度,以快速处理交通事故。
  车辆缉查发布系统:卡口对车辆进行超速抓拍并对比黑车牌,发现报警后在收费站或前端LED屏实时显示违章车辆信息,并在收费站进行拦截。
  另外,GIS从空间上、时间上彻底了解高速公路沿线情况的现状与变化,奠定高速公路管理所需要的数字基础,完成对静态交通信息(收费站、服务区、隧道、无线视频等基础设备)和动态交通信息(天气变化、道路维修封闭、突发的交通肇事等路面状况)的重组,为高速公路管理提供直观、系统、科学的管理工具;同时可以规范管理数据,实现信息共享,便于各部门数据的交换,改进和完善高速公路管理工作。按各子系统的要求,以规定的格式向子系统传输所需信息,比如无线通讯终端的应用(如手机短信、PDA等)根据服务请求和查询权限提供给客户数据、图形或图像等信息 。

1994年我国部分学者参加了在法国巴黎召开的第一届ITS世界大会,为中国ITS的开展揭开了序幕。

1996年交通部公路科学研究所开展了交通部重点项目《智能运输系统发展战略研究》工作,1999年《智能运输系统发展战略研究》一书正式出版发行。

1999年由交通部公路科学研究所牵头,全国数百名专家学者参加的“九五”国家科技攻关重点项目《中国智能交通系统体系框架研究》工作全面展开,2001年课题完成,通过国家科技部验收,2002年出版《中国智能交通系统体系框架》一书。

2000年由科技部主办,全国ITS协调指导小组办公室协办的第四届亚太地区智能交通(ITS)年会在北京举行。

2000年2月29日,科技部会同国家计委、经贸委、公安部、交通部、铁道部,建设部、信息产业部等部委相关性部门的充分协商和酝酿的基础上,建立了发展中国ITS的政府协调领导机构全国智能交通系统(ITS)协调指导小组及办公室,并成立了ITS专家咨询委员会。

2002年4月科技部正式批复“十五”国家科技攻关“智能交通系统关键技术开发和示范工程”重大项目正式实施,北京、上海、天津、重庆、广州、深圳、中山、济南、青岛、杭州十个城市作为首批智能交通应用示范工程的试点城市。

2002年9月,由中国科技部和交通部共同举办的“第二届北京国际智能交通系统(ITS)技术研讨暨技术与产品展览会”在北京举行。

2003年11月,科技部马颂德副部长第一次率中国政府代表团参加在西班牙马德里举办的第十届ITS世界大会,科技部联合交通部、建设部、公安部和北京市政府联合申办“2007年第十四届ITS世界大会”获得成功,标志着中国的智能交通系统建设将在更加开放、竞争与合作并存的环境中加速发展。

2004年10月,科技部第一次大规模组团参加第十一届在日本名古屋举办的第十一届ITS世界大会,中国政府展览团在ITS大会的首次展览,获得成功。

2007年10月9-13日,第十四届智能交通世界大会在北京展览馆举行。大会展示了中国多年来各部门、各地区在ITS领域所取得的成就,并加强了中国在ITS领域的对外交流。

2012年5月25日,由北京交通大学主办,香港交通运输协会协办的2012年智能交通系统国际研讨会(International Workshop on Intelligent Transport Systems, 2012)在中苑宾馆举行。本次国际会议旨在加强智能交通系统领域专家学者的学术交流,进一步加深我国与其他国家和地区在智能交通系统领域的合作与研究,扩大我国交通科学研究在国际上的影响。 


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