智能交通系统(Intelligent Transport System 或者 Intelligent Transportion System,简称ITS)是将先进的信息技术、通讯技术、传感技术、控制技术以及计算机技术等有效地集成运用于整个交通运输管理体系,而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的,实时、准确、高效的综合的运输和管理系统。
交通拥挤和公路阻塞已经成为许多国家的一个重要问题,交通过分拥挤造成的汽车延时,汽油的浪费,汽车废汽的排放量都成倍增加。
同时,因土地资源使得基础设施的提供受到极大限制,所以自80年代以来,以欧洲、美国和日本为代表的发达国家已从依靠扩大路网规模来解决日益增长的交通需求,转移到用高新技术来改造现有道路运输体系及其管理方式,从而达到提高路网通行能力和服务质量,改善环保质量,提高能源利用率的目的,ITS正是在这种条件下产生和发展起来的。
ITS在日本的发展始于70年代,从1973年到1978年日本成功地组织了一个叫动态路径诱导系统的实验。从80年代中期至90年代中期的10年时间,相继完成了路车间通信系统,交通信息通信系统中国智能交通网,宽区域旅行信息系统,超智能车辆系统,安全车辆系统及新交通管理系统等方面的研究。
1994年1月成立WERTIS(路车交通智能协会),1995年7月成立VICS(道路交通信息通信系统)中心,19%年4月正式启动VICS,先在首都圈内,而后推广至大阪、名古屋等地,1998年向全国推进,日本的VICS是TIS实用化的第一步,居于世界领先水平。
美国的ITS雏形是始于二世纪60年代末期的电子路径导向系统,中间暂停了十多年,80年代中期加利福尼亚交通部门研究的FATHFNIDER系统获得成功,此后开展了一系列这方面的研究,1990年美国运输部成立智能化车辆道路系统组织,1991年国会制定了ISTEA(综合地面运输效率方案),1994年IVHS更名为ITS。
其实施战略是通过实现面向21世纪的“公路交通智能化”,以便从根本上解决和减轻事故、混杂、非效率、能源浪费等交通中的各种问题。
1998年由欧洲10多个国家投资50多亿美元,联合执行一项旨在完善道路设施提高服务质量的DRIVE计划,其含义是欧洲用于车辆安全的专用道路基础设施,现在已经进行第二阶段的研究开发工作。
目前欧洲各国正在进行Tele mastics的全面应用开发工作,计划在全欧范围内建立专门的交通无线数据通信网、智能交通系统的交通管理、车辆行驶和电子收费等都围绕Tele mastics和全欧无线数据通信网来展开。欧洲各国也联合搞了一个叫PROMETHEUS的计划,即欧洲高效安全交通系统计划。
ITS在国内的研究刚刚起步,但作为其基础的城市交通控制系统的开发研究从70年代就已开始,如北京、上海等城市建立的交通信号控制和电视监视系统、警车定位系统、交通地理信息系统,以及交通事故、车辆和驾驶员档案等静态信息系统等;在某些城市还建立了不停车自动收费系统和IC卡驾驶员管理系统。
目前国内的研究和开发还都是就某一地区或城市进行的,全国范围的ITS研究计划尚没有制定,但己有许多部门在致力于这方面的研究。
智能交通是一个基于现代电子信息技术面向交通运输的服务系统。它的突出特点是以信息的收集、处理、发布、交换、分析、利用为主线,为交通参与者提供多样性的服务。
21世纪将是公路交通智能化的世纪,人们将要采用的智能交通系统,是一种先进的一体化交通综合管理系统。在该系统中,车辆靠自己的智能在道路上自由行驶,公路靠自身的智能将交通流量调整至最佳状态,借助于这个系统,管理人员对道路、车辆的行踪将掌握得一清二楚。
智能交通系统具有以下两个特点:一是着眼于交通信息的广泛应用与服务,二是着眼于提高既有交通设施的运行效率。
城市交通不仅是城市基础建设的重要组成部分,而且还是与人们生活密切相关的民生工程。交通就像是一个城市的血脉一样,交通问题解决不好,城市就很难健康快速的发展。近年来随着经济和城市的发展,城市交通也变的越来越发达了,地铁、公交、出租车等交通工具在交通运输中起着越来越重要的作用,随之而来的交通紧急情况也变的越来越频繁。
智能交通系统具有以下两个特点:一是着眼于交通信息的广泛应用与服务,二是着眼于提高既有交通设施的运行效率。与一般技术系统相比智能交通系统建设过程中的整体性要求更加严格,这种整体性体现在:
(1)跨行业特点。智能交通系统建设涉及众多行业领域,是社会广泛参与的复杂巨型系统工程,从而造成复杂的行业间协调问题。
(2)技术领域特点。智能交通系统综合了交通工程、信息工程,通信技术、控制工程、计算机技术等众多科学领域的成果,需要众多领域的技术人员共同协作。
(3)政府、企业、科研单位及高等院校共同参与,恰当的角色定位和任务分担是系统有效展开的重要前提条件。
交通指挥中心是交通管理人员进行决策、指挥、调度的中心,是城市现代化建设管理系统的心脏,使整个管理体系的中枢。它利用人的智慧、知识、经验结合计算机的高速运算、大容量存储的特性进行快速反应和准确决策,达到高效、高水平和高度智能的现代化城市交通管理。指挥中心的功能分为系统信息的收集、系统信息的显示、系统信息的分析和决策信息的输出四个部分,下表为各部分的具体内容。
车载定位于导航系统可以帮助引导驾驶员完成从一个地方到另外一个地方的出行,提供交通运营和拥挤信息。通过所提供的这些信息(最优路径、导航信息、实时动态交通信息),驾驶员可以绕开拥挤区和事故区,从而大大地缩短出行时间和提高运输效率。
我国高速公路要在基础设施建设的基础上,实现各省市范围内的联网收费,然后逐步过渡到跨区域,乃自全国范围内的联网收费。高速公路联网收费系统的使用,减少收费站点,提高收费效率,方便了驾乘人员,减少了交通堵塞,减少无谓消耗和污染,增强通行能力。
高速公路联网收费系统在我国主要是不停车收费系统的应用,不停车收费系统的显著特点就是:不停车和自动收费。车辆通过ETC车道时,安装在车辆内的电子标签立即将车辆信息、行车纪录等信息向车道天线发送,车道天线接收的信息经过收费控制器传送到收费处理机,处理后的信息再逆向传给车道天线,最后写入车载电子标签中。如下图所示
公交车辆调度的智能化,可从内部提高公交管理的集约化水平,从外部提高公共交通的社会服务水平。它是将高度先进的信息和技术应用于整个公交系统的指挥调度及车辆的有效控制,涉及到公交车队时间调度、公交中心收费和营运管理、固定路线车辆营运等方面,具体实践过程如下图所示。
公交优先信号控制的使用有效确保公共交通的道路优先使用权,为公交使用者提供快速、便捷、安全、舒适的公共交通服务。它将公交优先与信号控制集成,通过交叉口群的研究,实现公交优先控制和动态调度的协调,特别是基于公共汽车时刻表的优先控制技术与方法,可确保优化的信号控制,同时降低了非公交和公交乘客的延误。
公交智能卡管理系统,是公交公司实行无人售票、月票发行及各类优惠乘车卡的实施技术保障,智能卡以其存储量大、使用方便,网络要求低,适应环境强等特点,大大缩短了公共汽车的停车时间、方便乘客,目能及时准确地统计出各路车次的运营状况,便于科学竹理,同时强有力的数据安全系统,保证公交公司的利益不受影响。下图为公交智能卡竹理系统的原理结构图。
公交信息服务系统是采用先进的信息和通讯技术,动态实时采集公共交通信息,对其加以处理并传递给用户,如下图所示。公交信息服务系统可以同时为驾驶员和乘客提供实时的路况、路径和车辆运营信息。可改善公交运行的便利性、安全性、通畅性和准点性。实现公共交通的最优调度。
静态交通与动态交通共同构成了完整的城市交通系统。随我国城市建设的发展和机动车保有量的增长,静态交通日益受到人们的关注。信息化在静态交通中的应用可合理有效的发挥有限的停车资源的效率,缓解城市停车难,促进排堵保畅。
通常,基于GIS的停车诱导系统由信息采集、信息处理、信息传输以及信息发布4部分组成洛部分之间的关系如下图所示。
信息采集系统作为这个信息诱导系统的输入前端,通过远程监视装置、传感装置等采集日标区域各个停车设施和周边道路的相关信息;这些信息经信息处理系统加工处理,形成可以向驾驶员提供的适当的信息。再经过信息传输系统,最后以匀_联网、移动电话以及车载导航装置、个人PC机等方式适当的形式向使用者发布。
基于GIS平台的停车诱导信息系统的最直接的作用就是在适当的时间、地点,以适当的方式向驾驶员提供及时准确地信息,下图显示了在有无停车诱导信息时的驾驶员寻找停车泊位的流程示意图。
从上图可以看到,建立了停车的诱导系统并目驾驶员装有接受系统信息的装置(如车载信息接收系统、PC机等)的情况下,驾驶员在驾驶途中,改变了传统上的自日地寻找停车泊位的状况,甚至在出发前就可以通过停车设施诱导信息,在较短的时间内走最短的路径找到合适的停车泊位。停车诱导系统的使用不但节省了驾驶者个人的时间、费用,而目减少了因寻找泊车位而在公共道路空间巡游的车辆数量,减少了由于寻找停车设施所带来的交通、环保以及安全的问题。
欧美及日本等西方国家在ITS的发展方面处于明显的领先地位。由于社会的广泛参与和市场的积极推动,经过几十年的发展ITS的服务功能越来越丰富和完善,产品也形式多样,使人们对交通运输的需求不断地得到满足,使运输网络的功效得到不断的提高。
我国ITS的研究起步较晚,但是我国科技发展速度很快,道路基础设施建设已趋于饱和,同时我国的交通量增长很快,特别是机动车的增长。这些现状与发达国家智能运输系统的起步阶段有很大相似,我们应借鉴和学习他们的先进经验,同时立足于我国实际国情,研究和建立有中国特色的智能交通系统。
发达国家已经建成完善的高速公路网和城市基础设施,它们是在这样的条件下开发和应用ITS。我国既是当今世界道路等基础设施建设速度最快的国家,同时又是交通需求增长最快的国家,所以我国的高速公路建设还要持续很长的时间,另一方面,广大农村的城市化进程日益加快,我国城市的基础设施也处于建设阶段。我国ITS的开发和应用应与建设同行。这就要求我们在建设基础设施的同时,将ITS应用的基础条件一并考虑,甚至退步建设。这就需要特别注意不要将国外为修补原有系统而开发的一些产品引进中国,而且,中国的企业应该与中国的终端用户一起研究中国的ITS产品,做出我们自己的ITS框架体系。
由于经济发展和人口分布的不平衡,道路基础设施的发展在各地区之间存在着较大差距,不同城市的交通智能化水平也有较大差别,在一些经济较发达的大城市和特大城市,如北京、上海、广州等城市已经拥有了较先进的智能运输系统,而且在对ITS的研究和发展都较快。但是一些内陆城市和中小城市交通的智能化较低,甚至有些城市根本没有建立自己的智能交通系统。针对我国的交通基础设施建设和交通智能化水平存在较大差异的现状,我国的智能运输系统应采取分地区、分阶段发展的方针。
国外的城市经历了了现代交通运输业完整的发展过程,其政府的交通运输管理也随着交通运输业的成长而不断调整,最终形成了综合的交通管理体制。我国的城市交通管理体制大多是分割性的,大体上可以分为三种模式:分散式管理、道路运输统一管理和综合管理。分散式管理分别由交通、城建、市政、公安等部门对交通实施交叉管理(如南京、杭州等);道路运输统一管理实行城乡道路运输一体化管理(如沈阳、哈尔滨);综合管理为“一城一交”,由市交通委员会进行综合交通管理(如北京、广州)。城市智能交通系统的应用领域和发展规模需适应我国不同的交通管理体制。
《2025-2031年中国智能交通系统行业市场运营格局及未来前景分析报告》共十一章,包含2020-2024年智能交通系统行业投资机会与风险防范,智能交通系统行业发展战略研究,研究结论及发展建议等内容。
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