智慧城市智慧交通ITS建设白皮书 可行性研究报告.docx
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智慧城市智慧交通ITS建设白皮书可行性研究报告
智慧城市下的智慧交通
城市智慧交通ITS建设白皮书
（可行性研究报告）
一、概述
交通是社会生活中的重要因素，是城市正常运行的血脉，是影响公众生活幸福感的重要指标之一。
随着国民经济的高速发展和城市化进程的加快，我国机动车拥有量及道路交通量急剧增加。
尤其是在大城市，交通拥挤阻塞以及由此导致的交通事故、人员伤亡和环境污染的加剧，是我国城市面临的极其严重的“城市病”之一，而且它们现已成为国民经济进一步发展的瓶颈问题。
城市化进程与社会经济的快速发展带来交通需求成倍增长，“十二五”期间我国各城市将接受严峻考验。
城市中的道路资源和承载能力是基本固定的，依托智能交通系统的建设已经不能彻底解决道路资源与交通参与者的需求之间的矛盾。
在现有的条件下，重新梳理城市布局，优化路网结构，用以规范道路秩序，提高道路的运行效率。
在不断加快道路基础设施建设的同时，必须加快城市智慧交通系统的建设，才能从根本上改善城市交通状况，促进人口、资源、环境与经济社会的协调发展。
应用云计算、无线移动、物联网等各种新技术建设高效、安全、绿色、范在、融合的新一代智慧交通体系是解决城市交通问题，推动城市从数字向智慧化发展的重要手段。
21世纪第一个10年后，一些新的科技手段搭建的新一代智慧交通系统为我们提供更大的机会，如何利用新技术解决现有的难题，是各行业都非常关注的焦点。
1.1交通现状
1.1.1城市经济社会发展概况
考虑到城市社会经济发展特点以及城市内部空间结构布局等因素，将全国各城市分为三个类别进行分析，选择特大型城市（北京、上海）、大型城市（南京、沈阳）、大中型城市（呼和浩特、镇江）为主要研究对象。
城市之间经济及产业结构具有相似性，三个类型之间的城市经济及产业结构又有一定的差异性。
1.1.1.1人口状况
总人口及人口未来一段时间的变化趋势，人口影响着交通需求、汽车保有量的变化。
根据普查报告数据分析，第六次人口普查全国大陆总人口为1,339,724,852人，与2000年第五次全国人口普查相比，十年增加7390万人，增长5.84%，年平均增长0.57%，比1990年到2000年的年平均增长率1.07%下降0.5个百分点。
从表1-1中可以看出，特大型城市人口的总增长和平均年增长率居高不下。
城市
2000年
2010年
总增长（%）
平均年增长率（%）
北京
1389.1
1961.2
44.5
3.8
上海
1673.77
2301.91
37.53
3.24
南京
612.62
800.47
28.31
2.52
沈阳
720.37
810.61
12.53
1.19
呼和浩特
243.79
286.66
17.59
1.63
镇江
289.7
311.34
7.47
0.72
图表一1各城市人口普查数据比对表
1.1.1.2经济发展状况
经济发展水平决定了出行率、汽车购买力。
下表中的指标为国民核算生产总值（亿元）。
城市名称
总量指标
北京
2005
2006
2007
2008
2009
2010
6969.5
8117.8
9846.8
11115.0
12153.0
14113.6
上海
9247.66
10572.24
12494.01
14069.87
15046.45
17165.98
南京
2413
2774
3275
3775
4230.26
5075
沈阳
2084.10
2482.50
3073.60
3860.50
4359.20
5012.9
呼和浩特
700.4
900.1
1118
1310
1643
1850
镇江
781
1052
1213
1421
1672
1956
图表一2各城市总量指标表
图表一3各城市国民核算生产总值趋势对比图
1.1.1.3居民出行现状
影响居民出行次数的深层次因素有城市布局、城市规模、经济状况、生活方式、交通条件及通信设施等。
在城市规模、城市布局无明显差异情况下，经济的差异是导致出行次数差异的主导因素。
出行目的一般可分为上班、上学、生活、文娱、业务、回家等。
出行目的与居民的年龄、职业相关，不同的年龄和职业的居民对某种出行需求的强度是不同的。
不同出行目的时间和方式分布往往具有特定性。
出行方式是指出行者完成一次出行所使用的交通工具或手段。
城市居民对出行方式的选择行为比较复杂，要受到交通方式的可用性、不同交通方式使用的方便程度、舒适性、安全性，以及出行者的年龄、性别、职业、收入等多种因素的影响，但更主要的是该方式的出行速度、可达性和费用。
居民出行方式一般分步行、自行车、小汽车、出租车、摩托车、公交和其他，居民日常出行各种出行方式人数比例的集合就为出行方式结构。
同样的出行总量，不同的出行方式结构对城市交通系统的要求有很大的差异。
有数据表明，人口和经济越发达的城市，出行总人次越多，出行方式中公共交通（含地铁、公共汽车）的比例越大；在人口密度较高的中心城区，自行车和步行的比例呈现增长趋势。
1.1.1.4车辆保有量情况
随着城市经济增长和人民生活水平的提高，机动车辆保有量迅速增加。
如图1-4所示，北京市2000年的机动车保有量为157.8万，到2011年已经快速增长为498.3万，11年内增长了340.5万，同比增长215.78%。
图表一4北京市2000年至2011年机动车保有量
1.1.2城市交通网络建设概况
1.1.2.1交通运输业总体状况
作为现代物流和国民经济发展根基的交通运输业，经历了一个漫长的发展历程。
到今天，它已发展到了包括铁路、公路、水运、航空等多种多样运输部门的社会生产部门。
改革开放以来，中国交通运输从过去的封闭和垄断走向了开放和竞争，百姓对交通工具、运输方式有了更大的选择余地，运输服务质量明显提高。
以下是交通运输子行业发展现状：
铁路运输业：
铁路运输在国民经济的发展中处于重要的地位，是能源、矿类等重要物资的重要运输方式。
2009年，全年全国铁路旅客发送量完成15.21亿人，同比增加6479万人，增长4.4%；全国铁路货物发送量完成33.17亿吨，超奋斗目标9674万吨，18个铁路局（公司）全部实现了奋斗目标。
与2008年相比，全国铁路货物发送量增加了2638万吨，增长0.8%。
公路运输业：
我国公路在客运量、货运量、客运周转量等方面均遥遥领先于其他运输方式的总和。
根据交通部规划，到2010年，公路总里程要达到210万至230万公里，全面建成“五纵七横”国道主干线。
省级高速公路以及农村公路建设投资会继续快速增长，中部交通运输网络将趋于完善。
水运行业：
由于进出口贸易增速下降、船舶运力增加等因素影响，水路运输行业将面临结构性调整，行业内航运企业整合力度会进一步加强，中国远洋运输与内河运输具备长期发展潜力。
2008年，全国完成水路货运量29.45亿吨、货物周转量50262.74亿吨公里，平均运距为1706.66公里。
全国完成水路客运量2.03亿人、旅客周转量59.18亿人公里，平均运距为29.10公里。
未来中国水运业发展前景整体上还是很明朗的。
到2020年中国将实现水运业的现代化，中国将实现由海洋大国、航运大国向航运强国的转变。
港口行业：
竞争局势比以往更为激烈，港口建设投资依然高涨，行业整合力度会进一步增强；许多中小港口面临等级下降威胁，但具有国家政策支持、地缘优势、资金优势的重点港口获胜希望增加。
2009年11月江海主要港口货物吞吐量4.76亿吨，较1月份增长18%，其中外贸货物吞吐量增长27.4%。
集装箱运输业：
以集装箱做为运输单位进行货物运输的一种最先进的现代化运输方式。
它具有“安全、迅速、简便、价廉”的特点，有利于减少运输环节，可以通过综合利用铁路、公路、水路和航空等各种运输方式，进行多式联运，实现“门到门”运输。
中国已初步建成环渤海、长江三角洲、东南沿海、珠江三角洲和西南沿海5个规模化、集约化、现代化的港口群体，将进一步促进中国港口集装箱运输的发展。
航空运输业：
继续快速增长，成本压力小于往年，预计吞吐量将继续保持高速增长，同时在油价趋稳、人民币升值等积极因素的影响下，航空运输行业的经营环境将好于往年。
根据2008年国务院批准通过的《全国民用机场布局规划》，到2020年，国内将新建机场97个，机场总数达到244个，其中新建机场主要是支线机场。
届时，全国80%以上的县级行政单位能够在地面交通100公里或1.5小时车程内享受到航空服务。
从我国交通运输结构情况看，公路运输和民用航空运输所占比重上升较快，这与我国经济发展，产业结构的变化紧密相关。
经济越发达，产业结构中第二、三产业的比重逐渐增长，对高质量、高效率客货运输的需求越高，公路运输以其机动、灵活和“门到门”运输的优势，在公路状况和车辆装备水平提高的前提下，其承担的运输量必然增长；民航则因其快速、安全的运输也在经济高速发展过程中占有一席之地。
这种发展趋势与发达国家运输发展规律基本相吻合。
公路运输作为一项比重逐年上升的运输子行业，与其息息相关的城市道路交通情况也越来越受重视。
合理配置运输路线，优化运输路径，努力提高车辆运行效率，减少车辆空载率，提高道路交通的通行能力，合理配置城市道路交通设施将成为重要的研究课题。
1.1.2.2交通设施现状
国外对于道路基础设施的重视由来已久，因为他们充分认识到道路交通设施不仅对于交通运行，而且对经济增长又有着推动作用。
而道路基础设施若受到影响，会极大影响道路交通的顺畅。
所以，国外已经存在将道路基础设施进行统筹管理的信息化系统。
“十一五”期间我国将开发建设国家公路基础设施信息采集网络。
我国的道路基础设施现状描述如下：
（1）城市道路管理信息以人工管理为主，管理效率不高。
目前道路管理采用分区管理，专人负责的办法，在没有信息系统支持的情况下完全依靠业务人员的记忆和经验来管理，属于典型的“经验密集型”工作。
业务人员专门管理自己负责的道路区，道路的断面、结构、绿化、井盖、退让区域的附属设施等信息非常繁多、复杂，管理难度很大，管理效率较低。
对井盖丢失等造成的突发事故，缺乏准确及时地处理，往往造成不良的社会影响，甚至会损坏行业的整体形象。
（2）数据分散，信息资源得不到充分利用。
管理部门在城市道路设施管理过程中积累了大量的、宝贵的信息，但各区所采集的第一手资料是各自分散的，送交上级的数据大多为汇总性的数据，这会造成上级对数据的合理性和正确性难以检验，同时各区所不能共享全市的城市道路及附属设施等数据，这对提高其管理、养护水平非常不利。
只有建立起全市范围内的市政设施管理地理信息系统，才能为各个部门之间实现数据共享提供基础保障。
（3）城市道路以及相关信息更新管理难度大，阻碍管理的现代化进程。
城市道路、桥梁、隧道都有明显的空间分布特征，具有分布广、数据关系复杂、数据具有历史属性等特点，空间信息在市政基础设施信息中均占有举足轻重的地位。
传统的信息管理系统（MIS）根本无法有效地对空间信息进行管理。
蓬勃发展的GIS技术则为空间信息管理系统提供了强有力的工具，利用GIS技术可以将市政设施的空间信息和属性信息有机结合起来，从而以直观、形象、准确的方式对道路、桥梁、隧道等设施进行有效管理。
1.1.3公共交通现状
1.1.3.1公共汽、电车
公共汽车是为公众出行提供服务的运输系统。
具有方便、安全、及时、低碳、绿色等多种优点。
对区域政治经济、文化教育、科学技术等方面的发展影响极大。
优先发展公共交通是城市交通的基石,世界发达国家公交出行率普遍达到70%~80%的比例。
伦敦、巴黎、纽约等城市公交化均在70％左右，东京更高达87％，而在我国这个比例却大多在20％。
为了协调各公共交通系统的服务工作，在大中型城市中一般设立公共交通企业联合会或类似的管理机构。
它们的任务是：
制定统一的公共交通网络规划；协调各个公共交通企业之间的经营范围；协调和监督执行统一的行车时刻表；制定统一的票价政策和票价制度等。
城市公共交通的运营方式通常有三种。
定线定站服务：
车辆按固定线路运行，沿线设有固定的站位，行车班次和行车时刻表完全按调度计划执行。
在线路上行驶的车辆有全程车、区间车，有慢（各站均停）车，也有快（重点站停）车。
定线不定站服务：
车辆按固定线路运营服务。
乘客可以在沿线任意地点要求停车上下，乘用非常方便。
在线路上运行车辆的数量，根据客流变化情况自动调节。
广州、北京的部分小型公共汽车、香港的“小巴”和马尼拉的“吉普尼”属于这种运营方式。
不定线不定站服务：
即出租汽车运营方式。
一般是24小时营业制，乘客可以电话要车或预约订车，也可以到营业点租乘或在街道上招手乘车。
20世纪50年代以来，电子技术在城市公共交通企业经营管理工作中逐步地得到了推广应用。
目前，电子技术已经能够为公共交通企业自动采集、整理和储存在经营管理方面所需要的各种技术数据，优选网络，编制运营计划和运行时刻表，对运行系统实现集中监测和调度，向乘客提供交通咨询服务，自动售票、检票，自动显示下一班车的到站时间和载客数量,以方便乘客候车。
但由于体制和政策的原因，公共交通的信息发布和诱导系统仍需进一步普及。
1.1.3.2轨道交通
城市快速轨道交通（地铁与轻轨）是大城市公共客运交通的骨干，是大众化、大运量、独立专用轨道的城市客运系统。
同时又是城市的大型基础工程，所以它在城市建设总体规划中占有十分重要的地位，并且对城市建设和规划发展具有明显的导向作用。
轨道交通以其运量大、速度快、安全可靠、准点舒适的技术性能，深受市民欢迎，因此修建城市轨道交通系统将成为我国大城市公共交通的发展方向。
城市轨道交通对城市结构的影响目前许多城市修建轨道交通仅仅从城市交通堵塞的角度出发，仅仅认为它是大量的运载工具，忽略了城市轨道交通在城市结构变迁中的重要诱导作用，没有有意识的利用轨道交通来促进我国城市结构和城市发展模式的改变。
以北京为例，北京已建成二环、三环、四环等，市区道路面积年平均递增4％。
但是新环修成不久，道路依旧堵塞。
这是因为北京民用机动车增加速度更快，年平均增加14．5％，车流量年平均增长过快。
道路的生产速度始终跟不上汽车的增加速度。
从我国城市可持续发展角度出发，要从根本上改善交通状况，更重要的是以交通结构的改变来促进城市结构的变化，使城市总体交通需求均衡。
经济技术能力分析城市轨道交通的实现，主要取决于城市的经济实力和行业的技术水平，其中，城市经济实力是最重要的约束条件，对轨道交通这类社会公益性项目的实施起着决定性的作用。
因此，城市轨道交通待建城市的GDP、人均GDP、财政收入和城镇居民人均可支配收入等指标，能较好的综合反映城市经济发展水平和潜在的经济能力。
轨道交通与城市人口城市结构改变的一个重要因素就是人口的疏解，但是我国城市传统的以步行、自行车为主的交通方式，限制了城市人口的有机疏解。
城市轨道交通具有快捷、安全、大容量等特点，不仅能及时疏解大量密集人群，而且由于其对沿线的可达性的大大提高，对居民产生巨大吸引力，可以诱导人们远离市中心居住，从而促进城市结构的改变。
我国城市轨道交通建设起步较晚。
20世纪60年代，北京市采用浅埋开挖法修建地下铁道于1969年10月建成我国第一条地铁线路，即北京地铁1号线。
进入21世纪，随着中国经济的飞速发展和城市化进程的加快，城市轨道交通也进入大发展时期。
2008年下半年，受国际金融危机的影响，中国及时调整宏观经济政策，提出扩大内需保持经济增长，政府进一步加大基础设施建设力度，各地方政府也纷纷出台政策规划，大批城市开始筹建轨道交通。
根据国务院批准的第一批城市轨道交通项目规划，至2015年的规划线路长度是2400公里，投资规模近7000亿。
1.1.3.3出租车
出租车是城市交通发展动脉中不可或缺的一部分，并被看成是一个城市经济、文化、涉外活动等方方面面的缩影而被冠以“城市名片”、“流动风景”等美誉。
是城市常规公共交通的重要补充,直接反映城市客运交通水平的高低与出行方式选择的多样性,在建立城市形象、满足高层次的出行需求等方面都具有重要的意义。
我国出租车行业在目前的发展和管理中存在以下问题：
出租汽车市场准入不足、居民“打车难”、服务质量差等问题在一些城市仍然较为突出；经营权管理当中还存在不少隐患，成为影响出租汽车行业稳定发展的重要因素；非法营运屡禁不止，影响了行业正常的营运秩序，成为影响司机收入和导致群体性事件的又一个重要因素；司企关系没有完全理顺，司机负担过重、收入低的问题还不同程度地存在；行业管理体制不顺，缺乏上位法，成为制约出租汽车行业长期稳定健康发展的重要因素。
1.1.4智能交通现状建设
1.1.4.1交通监控
近年来随着我国国民经济的日益发展,各种车辆迅速增加,公路,特别是高速公路的里程数逐年增长,这些在使人们生活便利的同时,也引发了新的问题,超速、超载等违章现象以及汽车犯罪等事件剧增,伤亡事故不断发生。
交通违法违规行为,是造成交通事故、交通拥堵的主要原因,也是交通管理的重点之一。
尤其是高速公路,一旦发生交通事故,大都是重大和特大交通事故。
通过对公路、高速公路的交通流量,超速、超载等交通违法行为以及路况信息进行监测、取证,建立交通违章自动监测系统是非常必要的。
自动监测系统具有强大的威慑效果,可以促使广大驾驶员不敢随意违章,从而既保障了交通安全,减轻了民警的劳动强度,又解放了大量的纠违警力用于处置突发事件。
因此,建立有效的自动监测系统是交通管理现代化的重要标志之一。
目前由于对交通监控、安全管理的要求日益增高,采用智能交通管理系统已成为当前公路交通、城市交通管理的主要手段和发展方向,而车牌识别技术作为智能交通管理系统的核心技术,将在今后城市和公路交通管理中发挥举足轻重的作用。
它在高速公路、公路、城市道路和停车场等项目管理中具有不可取代的地位,自动监测、自动报警、智能处理,大大提高智能化管理水平,减少人力物力,降低劳动强度,提供了较先进的技术管理手段。
截至2011年底，全国机动车保有量为2.25亿辆，其中汽车1.06亿辆，全国机动车驾驶人达2.36亿人。
近五年，中国驾驶人数量年均增加1986万人，2011年全年增加2269万人。
其中，驾龄不满1年的新驾驶人所占比率达到11.09%。
女性驾驶人占18.96%，比去年提高了1.37个百分点。
对城市道路,公路,尤其是高速公路的交通监控和管理工作就增大了难度。
对公路的管理和监控主要是对车辆的违章监控、行驶速度、车辆载重以及车辆在高速公路上乱停乱靠行为进行监督和管理,加强《道路交通安全法》的实施。
高速公路管理和监控信息系统具有监督和管理的科学性、实时性和准确性,其建设势在必行。
目前我国各大城市已经开始使用电子警察系统,国内一些大学和相关公司也都在这些方面有一定的研究成果。
移动式电子警察在一些城市中也有应用。
而我国公路、高速公路的违章现象正随着其里程数量的增长而逐年增长,单纯依靠固定式公路交通智能监控系统远远达不到对公路交通状况的完善监控。
我国公路,尤其是高速公路迫切需要违章监控系统,从国外的经验来看,移动式电子警察对高速公路违章监控效果良好。
在国内对移动式电子警察的需求具有广阔的市场,但国内在这方面的研究相对还较少,不够深入,重视不够。
因此,针对我国国情,研制开发以计算机视频技术为核心,以现代网络技术为依托,采用先进的图像处理技术、无线传输技术,将模糊控制技术和神经网络技术相结合,通过对各种先进的通讯形式的试验研究与分析,建立各种复杂气象条件及交通情况下的交通信息采集、处理及监控的基于多种通讯形式的公路交通车载智能监控系统,具有及其重要的现实意义。
具体实施过程中可以通过对交通流量、车速车况（超速车辆、超限车辆）、路况（雾、雨、雪等）、事故（碰撞）情况、监控车辆等信息,采用视频的方式进行采集,并进行现场预分析和处理,采用多种通讯形式上网的方式将经预处理后的信息,传输到监控中心,对公路、高速公路危险路段进行随机监控,从而为公路、高速公路的交通指挥,危情和事故预报,违章车辆监控等提供实时监控有利于高等级公路的智能化管理。
1.1.4.2交通信息采集
交通信息采集是利用各种交通流检测技术，实时采集反映交通系统运行状态的相关信息，包括交通量、车速、交通流密度、交通事故等信息，并将这些信息进行初步统计后加以分类存储。
目前常用的交通信息采集设施主要是线圈检测器和视频检测器。
浮动车数据的处理流程如图1-5所示。
图表一5浮动车数据的处理流程
浮动车采集方式具有建设周期短、覆盖范围广、数据精度高、实时性强等优点，与传统的固定式采集方式相比具有一定的优势。
武汉市1.2万辆出租车已全部安装GPS设备，将其作为浮动车采集动态交通信息，可以弥补现有交通检测系统的不足。
不同检测器采集交通信息内容对比如图1-6所示：
（备注：
*表示各种检测器能采集到的交通信息）
信息
检测器
交通
流量
车速
占有率
排队
长度
行程
时间
延误
起讫点
环形线圈
*
*
*
视频
*
*
*
*
超声波
微波
*
*
*
*
红外
*
*
*
浮动车
*
*
*
*
图表一6检测器采集交通信息内容对比表
1.1.4.3交通政务信息化及交通信息服务
在交通运输行业管理方面，国内部分城市开发并实施了一系列应用软件系统，如公路运输行业管理系统、公路客运线路管理系统、道路运政管理系统已在交通委得到应用；客运出租车办证系统、出租车司机培训系统、出租车投诉电话语音系统也得到应用。
在交通信息服务方面，部分城市的交管部门与电台、电视台联手，通过广播、电视等向公众发布实时路况信息，提高公众出行效率。
同时，部分主干道上安装了LED可变信息板，实时发布动态交通信息和停车场信息。
1.1.4.4公共交通管理
（1）公交IC卡收费
目前国内很多城市已经施行了公共交通IC卡收费系统及营运调度系统。
主要包括综合管理子系统、司机管理子系统、用户卡管理子系统、售卡充值子系统等。
该系统有效堵住了公交收费漏洞，杜绝了贪污和假票现象；解决了零钞短缺问题，方便市民出行；大大提高了车辆运行效率。
（2）公交车辆监控与调度
公共交通车辆的调度主要可以分为定线定站服务、定线不定站服务、不定线不定站服务三类：
定线定站服务：
车辆按固定线路运行，沿线设有固定的站位，行车班次和行车时刻表完全按调度计划执行。
在线路上行驶的车辆有全程车、区间车，有慢（各站均停）车，也有快（重点站停）车。
定线不定站服务：
车辆按固定线路运营服务。
乘客可以在沿线任意地点要求停车上下，乘用非常方便。
在线路上运行车辆的数量，根据客流变化情况自动调节。
不定线不定站服务：
即出租汽车运营方式。
一般是24小时营业制，乘客可以电话要车或预约订车，也可以到营业点租乘或在街道上招手乘车。
目前，电子技术已经能够为公共交通企业自动采集、整理和储存在经营管理方面所需要的各种技术数据，优选网络，编制运营计划和运行时刻表，对运行系统实现集中监测和调度，向乘客提供交通咨询服务，自动售票、检票，自动显示下一班车的到站时间和载客数量,以方便乘客候车等,从而提高了城市公共交通企业的运营服务质量和经济效益。
（3）公交信息发布
目前国内各城市的公交信息发布手段主要有：
通过网站发布静态公交线路信息；车内信息显示屏发布将要到达的公交站名称信息等。
1.1.4.5不停车收费系统
目前有部分城市已经实施了不停车电子收费系统。
该系统具有“用者付费”、有效提高通行能力、推动节能减排等明显特点和优势。
该系统是由电子标签、天线、车牌抓拍系统、车牌自动识别系统、用户缴存帐户及前
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