智能交通系统的发展与思考

梦想家

一、引言

　　随着城市化进展的加快和汽车普及率的提高，城市交通拥挤日益加剧，交通事故频频发生，交通环境逐渐恶化。这种交通问题不仅在发展中国家，就是 在西方发达国家也是使人困扰的严重问题。众所周知，解决交通问题的直接办法是提高路网的通行能力，但无论是哪个国家的大城市，可供修建道路的空间有限，建设资金筹措困难。同时，由于交通系统是一个相当复杂的大系统，单独从车辆方面考虑或者单独从道路方面考虑，都很难从根本上解决问题。此外，能源和环境问题的严重性也日益为人们所认识。在这种背景下，从系统的观念出发，把车辆和道路综合起来考虑，运用各种高新技术系统来解决问题的思想就应运而生了，这就是智能交通系统--ITS（Intelligent Transportation System）
本世纪60年代，美国就开始了有关ITS方面的研究，之后，欧洲、日本等也相继加入了这一行列。经过30年的发展，美国、欧洲、日本成为世界ITS研究的三大基地。目前，另外一些国家和地区的ITS研究也有相当大的规模，如澳大利亚、韩国、新加坡、香港等。可以说，全球正在形成一个新的ITS产业，难以记数的大小项目正在开展，发展规模和速度惊人，以"保障安全、提高效益、改善环境、节约能源"为目标的ITS概念正逐步在全球形成。

二、ITS的发展是现代社会经济发展的客观要求

　　交通运输是国民经济和现代社会发展的基础。由于现代社会城市化速度越来越快、国民经济的高速增长、全球经济的一体化进程加快、个人旅行与休闲时间的不断增加以及人们对交通需求越来越高，ITS便成为现代社会经济发展的客观要求。

旅客：需要可靠的出行信息来减少旅行时间与旅行压力、提高安全性与可靠性；以及高质量的运输服务与便捷的支付手段。
企业：需要提高运营效率与服务质量。
政府：需要更好地利用现有的交通运输基础设施，提高安全性和改善环境。
驾驶员：需要最新的交通信息、及时的危险警告、推荐最佳的行车线路、适宜的速度限制、在不利的道路与天气条件下，对司机的有效支持、对紧急情况的快速反映。
　　这些越来越高的交通需求是传统交通运输系统所难以满足的，而ITS恰恰适应了现代社会经济发展的客观要求。

三、ITS能提供的服务

　　（一）出行者信息服务
　　在家中或在任何地方的人均可使用个人出行帮助系统来获得自己所需的相关信息，以帮助他选择出符合其出行预算和时间要求的交通工具与出行路线。

　　在行程中，导航系统将引导司机到达目的地，司机将不断地接受到前方有关交通状况的信息。司机与外界完全相通，出行变得容易、安全和舒适。交通信息数字化很容易与其他服务系统一体化，在进入一城市前，司机被预先告之停车场位置以及如何与公交相接，他可以预定停车位；其移动通讯可以直接进入internet网，自动访问所选择服务（如餐厅、旅馆等）的站点。

另外，通过与相邻交通区域信息的交互，交通管理水平将会有很大提高。

　　（二）高效的快速应急服务
　　在出现紧急状况时，ITS可以对事故发生地进行迅速与精确的定位，并且可以根据出事车辆传感器所提供数据，选择合适的应急设备，从而最大限度地拯救人的生命。

　　（三）安全行车服务
　　在车辆行驶过程中，车内的各种传感器可自动告诉司机所处行车环境的各种信息，及时向司机提出警告并帮助司机摆脱潜在的危险。在交通拥挤地段，车辆只能顺序行驶，以减少碰撞与交通事故。在学校、居民区等地段，司机可以通过按动车内的车速自动控制按扭，将行驶车速控制在允许的范围之内。

　　（四）减少交通阻塞，提高交通安全
　　与ITS控制中心相连的路况监控设备对路网交通状况进行实时监控，借助人工智能的帮助，控制中心将所连续监控的路网信息进行整合处理，从而提出整个路网的优化运行方案。与此同时，司机接受到与路网优化运行方案相应的引导信息。他可以根据引导信息选择行车路线、从而大幅度提高现有路网基础设施的使用效率和安全性。

　　（五）高质量低成本的快货运输
　　ITS强大的网络效能可以给整个社会提供高质量低成本的快货运输。一方面，运营者可以运用ITS综合不同的运输模式，选择出能够及时运抵货物的最低成本的承运方案，并据此向货主提供承运报价；另一方面货主可以根据不同运营者各自的承运方案与报价进行合理选择。

　　另外，在承运过程中，被运货物始终由电子标签进行追踪，同时，承运者还可以根据货主需要随时改变货运路线及其目的地。

　　（六）方便快捷的支付手段
　　作为无现金社会的扩展，交通运输服务要求实现更加方便快捷的电子支付手段。智能卡将被广泛用来来支付过路费及停车费等，从而代替现金支付。当车辆处于行驶过程中时，可以通过用户与ITS支付中心可靠的无线通讯来完成交易。

四、国外ITS研究开发的目的

　　（一）治理解决日益严重的交通问题，有效地节省能源和减少环境污染。
　　近30年来,世界各个发达国家城市道路的交通问题日益严重,以美国为例,全美汽车交通流量增加了两倍,每年行车总里程超过3.2万亿km,许多城市在高峰时段平均车速只有13km/h，造成的延误损失估计高达每年1200亿美圆，每年因车祸而死亡的人数超过4万人。

　　据科学家和工程师预测，应用ITS后，可有效提高交通运输效益，可使交通拥挤降低20%--80%，油料消耗可减少30%，废气排放减少26%。

　　（二） 培育发展新兴产业，提供基业机会
　　ITS将是未来最主要的公路交通建设事业，广大的企、事业单位都将积极投资和参与，同时也将创造数以万计的就业机会。据美国运输部估计，仅美国本身在未来20年之内就要向ITS投入2000亿美圆。目前，美国参与ITS研究开发的公司已达600多家，其中半数以上是美国的大型公司，包括航空工业及国防工业的公司。

　　（三） 发展先进的公路汽车交通事业，提高国际间的竞争力
　　美国、欧洲及日本都是当今世界主要的汽车产地，彼此之间争夺十分激烈。将来，谁能在ITS的研究开发中保持领先地位，谁就将拥有庞大的汽车消费市场。因此，他们之间谁也不甘落后，纷纷投入了大量的人力物力进行开发研究。

五、ITS的未来发展

　　美国是当今世界在ITS开发领域发展最快的国家，目前，美国根据其ITS开发的经验与技术支撑的展望，将未来的ITS发展划分为3个阶段：
　　　　（一）1997-1999年，出行信息管理时代
　　　　（二）2000-2005年，运输管理时代；
　　　　（三）2006-2010年，增强型车辆时代。

　　第一阶段，出行信息管理时代
　　在这阶段，ITS的关键目标是建立公共部门与私人公司如何共享的交通运输信息数据库，这一数据库，能够有效地将交通运输与安全服务信息进行系统集成，并能够将其所集成的信息以一种及时、有效的方法提供给公众。

　　第二阶段：运输管理时代
　　随着公共机构所提供的信息越来越可靠、运输基础设施越来越稳定，有效的私人与公共运输管理系统将会出现，政府机构将与私人公司联合起来，以便采用最有效的方法传播信息。在此基础上，实时的交通控制系统将成为现实。公共与私人机构将共同分享实时信息，商用车辆将接受到动态线路引导信息，由此将实现路网道路阻塞最小化。

电子支付系统被用于收取过路费、停车费以及进行其他财务结算。基于阻塞定价策略的基础设施将被建立，其所获收入将用于ITS系统的运行与维护。

　　在此期间，ITS发展的第二个浪潮是：航天与防护技术将为汽车系统提供出行安全与实时导航帮助，加强的车辆控制系统（如车内警告与避免碰撞系统）将被投放市场，车与车之间通讯系统的开发，将避免十字路口的撞车事故。

　　第三阶段：增强性车辆
　　到2010年，高新技术的研究与开发将把ITS到入到一个支持车内更加先进的事故避免系统、视觉增强系统、刹车帮助系统的时代。依靠前面所建立起来的基础设施与数据库，自动化公路系统即将形成。

六、我国ITS发展现状

　　我国ITS 的发展起步较晚，70年代以来，从国外引进、消化了一些项目，并进行了一些ITS或类ITS基础项目的研究和应用。70年代中至80年代初，主要是进行城市交通信号控制试验研究，80年代中至90年代初，在一些大城市引进和消化城市交通信号控制系统，如上海引进澳大利亚SCAT系统，北京引进英国的SCOOT及南斯拉夫的TRANSYT-7F交通信号控制系统；实现了一些（高速）公路监控系统、高等级公路电子收费系统和路边信息服务系统，如广佛高速公路监控系统、首都机场高速公路电子收费系统。90年代中以来，开始研究部门ITS发展战略和GIS、GPS、EDI在交通中的应用等，重视交通信息网络的建设，如交部的公路智能运输系统发展战略研究、铁道部TMIS、DMIS等信息系统开发。公路和桥梁管理用基础数据库和道路交通量和气象数据采集等经过多年的努力，也已取得明显的进展。

　　2000年2月29日，国家正式成立了全国智能运输系统（ITS）协调指导小组及办公室。全国智能运输系统（ITS）协调指导小组及办公室的成立，将有助于改善我国交通运输科技多头管理、工作交叉的问题，对我国智能运输系统建设走上正轨必将起到积极的推动作用。

七、我国现阶段ITS建设工作的构想

　　根据国内ITS的发展情况，笔者认为我国ITS建设近期应在以下几个方面开展工作。

　　（一） 制定我国ITS发展标准
　　由于ITS是一个非常庞大的系统，需要许多部门和企业提供产品，因此，标准和规范的制定必须走在前头

　　（二）改善和完善城市交通管理系统
　　我国的城市交通已经成为地方政府关心的首要问题之一，由于经济的快速发展和人民生活水平的提高，城市的家庭越来越不能满足需求，加上我国城市交通特有的汽车、自行车、和行人混行，管理落后，使改善城市交通管理已经成为当前迫在眉睫的任务。

　　（三）发展公共交通系统
　　城市公共交通的发展与城市的交通政策和道路的配套有关，同时还要应用先进的管理技术和设备使公共交通系统有效地运行。目前，需要发展配有 GPS的计算机化指挥调度系统，和联网的计算机售票系统，为运输业带来更多的客源，同时也为乘客提供更加便捷和舒适的旅行服务。

　　（四） 发展快速货运系统
　　随着我国高等级公路网的逐步形成，以高等级公路为基础的快速货运系统已经被列为我国的发展重点。在这个系统中，将运用物流理论指导运输的组织和管理，并且借助先进的计算机技术、EDI技术、车辆定位跟踪技术和货物的管理技术，为货主提供快速、完善的货运服务。

　　（五） 发展交通信息服务
　　ITS的重要应用方面是为公众提供完善的信息服务，包括为公众提供订票、旅行、旅馆、货运以及道路交通状况等服务。
　　（六）设立专项的ITS技术研究和发展基金，保证ITS技术研究和项目开发的投入
　　（七）建立ITS教育、培训基地，组织进行多层次、大规模的ITS人员的培训，并开展ITS发展的普及、教育宣传活动。
　　（八） 在推进ITS开发的同时，国家应重点扶持一到两个城市ITS的发展与建设，建设一到两个ITS运用的示范城市，为大范围地推广ITS积累经验。