路桥建设公司－支撑世纪公路交通的智能运输系统ITS

1、支撑 21 世纪公路交通的智能运输系统 忠武 随着计算机、通讯及电子技术等的日益成熟并走向产业化，可以预见，在 21 世纪的国民生活中，多媒体将被利用于社会的各个方面，信息化将成为影响未来社会经济发展的重要因素。在这样一个大背景下，美、日、欧等发达国家为了解决共同面临的道路交通日益拥挤，路网通行能力不能满足交通量增长需要的问题，相继推出了适应未来运输需求的智能运输系统 展规划。目前，各发达国家都以国际市场为重点，以解决交通安全性、运输效率、能源和环境问题以及舒适性等为关键环节，以现代电子技术为依托，倾全力进行相关技术的研究和开发，并已陆续取得了一些阶段性成果。智能运输系统是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、电子控制技术以及计算机处理技术等有效地集成运用于整个地面运输管理体系，而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合运输和管理系统。具体在公路运输领域，该系统将汽车、驾驶员、道路及其相关的服务部门相互联结起来，并使汽车在道路上的运行功能智能化。从而，使公众能够高效地使用公路交通设施和能源。具体地说，该系统将采集到的各种道路交通及服务信息经交通管理中

2、心集中处理后，传输到公路运输系统的各个用户（驾驶员、居民、警察局、停车场、运输公司、医院、救护排障等部门） ，出行者可实时选择交通方式和交通路线；交通管理部门可自动进行合理的交通疏导、控制和事故处理；运输部门可随时掌握车辆的运行情况，进行合理调度。从而，使路网上的交通流运行处于最佳状态，改善交通拥挤和阻塞，最大限度地提高路网的通行能力，提高整个公路运输系统的机动性、安全性和生产效率。对于公路交通而言，产生的效果主要包括以下几个方面：提高公路交通的安全性。据专家估计，采用 今后 20 年内可降低 8%的交通灾难，每年交通事故的死亡人数可减少 3070%。减少交通拥挤和阻塞，从而提高公路交通的机动性。据预测，到2012 年，术可使交通堵塞减少 20%。降低能源消耗，减少汽车运输对环境的影响。提高公路网络的通行能力。据估计，使现有高速公路的通行能力至少增长一倍。提高汽车运输生产率和经济效益，并对社会经济发展的各方面都将产生积极的影响。通过系统的研究、开发和普及，创造出新的市场。下面就美国、日本、欧洲智能运输系统的构成及研究开发领域加以介绍：一、美国 作为经济最发达、技术最先进的超级大国的美国

3、，虽在智能运输系统的研究开发上曾一度落后，但凭借其先进的技术优势，已后来居上，目前在试验研究和实践应用上都处于领先地位。在智能运输系统发展规划中，它非常重视 形成的巨大市场，对 服务领域进行了广泛而又深远的研究。根据 1991 年综合地面运输效率法案（，1995年 3 月，美国运输部正式出版公布了“国家智能运输系统项目规划” ，明确规定了智能运输系统的 7 大领域（即基本系统）和 29 个用户服务功能（即子系统） 。其构成如下：1、出行与运输管理系统该系统包括了城市道路信号控制、高速公路交通监控、交通事故处理等公路交通管理的各种功能，以及用来研究和评价交通控制系统运行功能与效果的三维交通模拟系统。系统能够对路网中交通流的实时变化作出及时、准确的反应，帮助交通管理部门对车辆进行有效的实时疏导、控制和事故处理，减少交通阻塞和延误，从而最大限度地发挥路网的通行能力，减少环境污染，节约旅行时间和运输费用，提高运输系统的效率和效益。该系统有 6 个子系统：在途驾驶员信息系统；线路引导系统；出行人员服务系统；交通控制系统；突发事件管理系统；排放测试与污染防护系统。2、出行需求管理系统该系统向用户提

4、供有关出行信息，改善交通需求管理。若将该系统和出行与运输管理系统结合起来，驾驶员就可以通过车载或处所计算机和无线通讯获得各种交通信息（道路条件、交通状况、服务设施位置以及导游信息等） ，合理选择出行方式、时间和路线。驾驶员还可利用车载定位导航仪，在车载计算机上给出出发地点和目的地，计算机便可根据实时交通信息自动选择出最佳行驶路线，避开交通拥挤和阻塞，并促进高乘载率车辆的使用，从而提高运输效率。这个系统包括 3 个子系统：出发前的出行信息系统；合乘配载和预约系统；需求管理与运营系统。3、公共交通运营系统该系统用以提高公共交通的可靠性、安全性及其生产效率，使公共交通对潜在的用户更具有吸引力。系统包括有交通标志占先权（高乘载率车辆专用车道的设置） 、车辆定位和跟踪系统、语音和数据传输系统。该系统将公共交通管理部门同驾驶员直接联结起来，进行实时调度和行驶路线的调整，帮助运输部门增加客运率，降低运营成本，提高运输效益。该系统有 4 个子系统：公共运输管理系统；途中换乘信息系统；满足个人需求的非定线公共交通系统；出行安全系统。4、商用车辆运营系统该系统能在州际运输管理中自动询问和接受各种交通信息，

5、进行合理调度，包括为驾驶员提供一些特殊的公路信息，如桥梁净高、急弯陡坡路段的限速等，对运送危险品等特种车辆的跟踪以及车辆和驾驶员的状况进行安全监视与自动报警。在特种车辆自动报警系统中，还装有探测靠近障碍物的电子装置，可保证在道路可见度很低情况下的行车安全。通过这一系统，可使营运车辆的运行管理更加合理化，车辆的安全性和生产效率得到提高，使公路系统的所有用户都能获益于一个更为安全可靠的公路环境。该系统有六个子系统：商用车辆电子通关系统；自动化路侧安全检测系统；商用车辆管理程序系统；车载安全监控系统；商用车辆交通信息系统；危险品应急反应系统。5、电子收费系统该系统通过电子卡或电子标签由计算机实现自动收费，可使所有地面交通收费包括道路通行费、运输费和停车费等实现自动化，实现收费车道上无人管理、不停车、不用票据的自动收费，以减少用现金收费所产生的延误，提高道路的通行能力和运行效率，并可为系统管理提供准确的交通数据。该系统只有电子收费 1 个子系统。6、应急管理系统该系统用以提高对突发交通事件的报警和反应能力，改善应急反应的资源配置。该系统有两个子系统：紧急告警与人员安全系统；应急车辆管理系统。7

6、、先进的车辆控制和安全系统该系统应用先进的传感、通讯和自动控制技术，给驾驶员提供各种形式的避撞和安全保障措施。系统具有对障碍物的自动识别和报警，自动转向、制动、保持安全间距等避撞功能。系统的这些功能在很大程度上改善和代替了驾驶员对行车环境的感应和控制能力，从而可以提高行车安全性，减少交通阻塞，进一步提高了道路的通行能力和运输效益。该系统包括 7 个子系统：纵向避撞系统；侧向避撞系统；交叉口避撞系统；视觉强化避撞系统；事故前乘员安全保护系统；危险预警系统；自动公路系统。除此以外，美国的智能运输系统正在开发一个新的领域，即先进的乡村运输系统。该系统是把为城市地区开发的交通管理技术和系统功能推广应用到乡村道路网络中去，主要是应用先进的电子通讯技术，提高行车的安全性，方便外国游客出行，促进乡村地区的经济发展。系统包括为驾驶员和事故受害者提供援助的无线紧急呼救系统，恶劣道路和交通环境的实时警告系统，以及有关服务设施和旅游路线、景点等信息系统。 二、日本 日本 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。1993 年 7 月，日本“车辆、道路与交通智能协会

7、”成立，从而在与智能运输系统有关的 5 个省：建设省、通产省、邮政省、运输省和警事厅之间建立了加强合作的机制。1995 年 8 月，在详细分析 户服务范围的基础上，上述 5 个有关部门提出了日本公路交通车辆领域的信息化实施方针 ，其目的在于在 统一规划下推进其工作。根据此方针，导航系统、自动收费系统、安全驾驶援助系统等 9 个开发领域和 20 个用户服务功能构成：1、导航系统。主要包括卫星导航系统和公路交通信息通信系统。卫星导航系统是指以全球定位系统 方式接收卫星电波，进行位置计算，并在地图上显示出目前汽车所在位置，标示出抵达目的地的距离和方位，以帮助驾驶者抵达目的地的系统。公路交通信息通信系统是指为方便驾驶人员，减少和缓和堵塞等，通过公路上设置的信标和 路播放，向导航系统等车载装置实时提供堵塞情况、所需时间、施工/交通限制等有关公路交通信息的系统。主要服务对象为驾驶人员，包括两个服务功能：路途引导交通信息提供系统；与目的地相关的信息提供系统。2、电子收费系统。是指为了解除收费公路收费站上的堵塞，实现无现金化，提高便利性，利用收费站处设置的天线和通行车辆车载装置之间的无线通信自动付费，

8、使收费公路收费站非停车通行成为可能。主要服务对象为驾驶人员、运输企业、管理部门，它只有电子收费一个功能。3、安全驾驶辅助系统。是指为防止事故，确保安全驾驶，通过公路上设置的传感器等收集路面情况等信息，并使其在公路与车辆之间传播，向驾驶人员发出“前方发生危险”等警告。另外，配合高度的车辆控制技术，以实现“自动回避冲撞” ，进而实现“自动驾驶”的系统。主要服务对象为驾驶者，包括 4 个服务功能：驾驶和道路信息提供系统；危险警告系统；驾驶辅助系统；自动驾驶公路系统。4、交通管理的最佳化。即通过路途诱导、信号控制等实现交通管理的最佳化。其主要服务对象为管理部门、驾驶者，包括两个服务功能：先进的交通流控制系统；交通事故通报系统。5、公路管理的效率化。即通过提供特殊车辆管理、通行限制状况等来提高公路管理的效率。其主要服务对象为管理部门、运输企业、驾驶者，包括三个服务功能：管理事务的高效化；特殊车辆管理系统；道路危险信息通报系统。6、公共交通援助系统。即通过提供公共交通运行状况等措施来提高公共交通的运营效率。其主要服务对象为公共交通使用者、运输企业，包括两个服务功能：公共交通信息提供系统；公共交通运

9、行援助系统。7、业务用车的效率化。即业务用车的运行管理援助系统，该系统是指为了提高业务用车的运输效率，减少业务交通量，提高运输安全，实时收集卡车、旅游车等的运行情况等，作为基础数据向运输事业公司等提供，从而援助运行管理的系统。主要服务对象为运输企业，包括两个服务功能：商用车运行管理支援系统；商用车连续自动运行系统。8、步行者援助系统。是指为了形成使步行者，特别是高龄者、残疾人等行走不便的人们能够安心利用的、安全、舒适的道路环境，利用携带的终端机等装置就现在所处位置、设施和路线等，为步行者提供援助的系统。其主要服务对象为步行者，包括两个服务功能：步行路线指引系统；车辆步行者事故规避系统。9、紧急车辆运行援助系统。即灾害/事故发生以及发生情况的自动通报和救援系统。主要服务对象为驾驶者，包括两个服务功能：紧急情况自动通报系统；紧急车辆线路诱导/救援活动支援系统。三、欧洲 欧洲的 究开发是由官方（主要是欧盟）与民间并行进行的。同时，由于欧洲的国家大部分很小，因此，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（”和“保障车辆安全的欧洲道路基础设施计划（”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。1、欧洲高效安全交通系统计划是欧洲研究协调局领导下，主要由汽车制造企业和供应商联合组织的研究计划。它是私营企业间组织的计划，并且主要是从车辆方面研究智能运输系统的建设。该计划于 1987 年正式起动，为期 7 年，研究试验项目分为以下几个领域：视觉增强技术；摩擦力监视和车辆动力学控制系统；车道跟踪保持技术；视野范围内的监视技术；驾驶员状况监视技术；避撞系统；协同驾驶系统；自动化智能行驶控制系统；自动紧急呼救系统；车队管理

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