春季学期ITS综合作业.docx
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春季学期ITS综合作业
2014年春季学期ITS综合作业
一、有如下资料
1、美国交通运输部研究与创新技术管理局智能交通系统处将ITS划分为16类（types）子系统组成，具体的系统名字如下图所示。
2、美国国家ITS体系结构提出了ITS8个用户服务包、含33个用户服务。
8个服务包分别是：
TravelAndTrafficManagement，PublicTransportationManagement，ElectronicPayment，CommercialVehicleOperations，EmergencyManagement，AdvancedVehicleSafetySystems，InformationManagement，MaintenanceAndConstructionManagement。
其中TravelAndTrafficManagement服务包含有10个用户服务，分别是Pre-tripTravelInformation，En-routeDriverInformation，RouteGuidance，RideMatchingAndReservation，TravelerServicesInformation，TrafficControl，IncidentManagement，TravelDemandManagement，EmissionsTestingAndMitigation，HighwayRailIntersection。
3、美国早期将ITS划分为7个系统，先进的交通管理系统，先进的出行者信息系统、先进的公共交通系统，先进的乡村运输系统，商业车辆运营系统，先进的车辆控制和安全系统，自动公路系统。
请根据以上事实资料，并可查阅更多的资料，论证将现有文献即教材提出的“交通流诱导系统”是先进的出行者信息系统的组成部分的正确性，并讨论它与先进的出行者信息系统下路线诱导（RouteGuidance）模块的关系。
（20分）
城市交通流诱导系统（UTFGS）是智能交通系统（ITS）的核心研究领域，其理信纸也是智能交通系统的基础理论，UTFGS主要实现对机动车流动态分配、实时诱导、科学管理等功能，从而达到提高城市道路服务水平的目的。
本著作总结了作者近年来的的科学研究成果，书中所提出的许多理论、模型及方法是智能交通系统理论研究的最新成果，该书主要内容包括，智能交通系统的产生、发展以及我国智能交通系统结构框架，城市交通流诱导系统的主要研究内容；城市交通流诱导系统国内外发展及研究现状，城市交通流诱导系统的体系结构；城市交通流诱导系统中的信息服务；城市交通流诱导系统理论模型与方法；地理信息技、定位技术、通信技术在城市交通流诱导系统中的应用；城市交通流诱导系统地图匹配模式；并引入TC——B算法进行了城市交通流诱导系统的路径优化；提出城市交通流诱导系统的路径诱导技术，探讨了城市交通流诱导系统的人机界面设计方法，探讨了关于城市交通流诱导系统软硬件设计原则及设计原则及设计思路；论述了交通流诱导系统模拟方法，并进行了城市交通流诱导系统宏观与微观评价。
出行者信息系统（ATIS）是为出行者提供准确实时的地铁、轻轨和公共汽车等公共交通的服务信息。
系统的核心是通过电子出行指南来收集各种公共交通设施的静态和动态服务信息，并向出行者提供当前的公共交通和道路状况等，以帮助出行者选择出行方式、出行时间和出行路线。
顾名思义，出行者信息系统就是为出行者提供相关信息的系统。
出行者信息系统的工作原理：
A、交通信息采集
公交时刻表和公交的运行状态信息可以从公交管理系统获得；大部分与道路有关的信息由检测系统（车辆检测器、摄像机、车辆自动定位系统等）采集；其他信息多具有静态的性质，如地图数据库、紧急服务信息、驾驶员服务信息、旅游景点与服务信息等。
B、交通信息传输
有线通信、无线通信
C、交通信息处理
采集来的交通信息经过交通管理中心的计算机处理（数据挖掘、数据融合等），提取出对出行者有用的交通信息。
D、交通信息传输
E、交通信息提供
可变信息标志（VariableMassageSignal,VMS）、车载终端、蜂窝电话、有线电话、有线电视、大屏幕显示和互联网等。
消费者可以在家中、办公室、旅游车、商用车、公交车、公交车站中或利用随身携带的个人通信设施完成这些信息的查询、接收和交换。
第一代系统
称为出行者信息系统（TravelerInformationSystem,TIS），是在20世纪60年代末70年代初出现的计算机技术和交通监控系统的基础上发展起来的。
最初的将通信技术进行信息发布。
用于提高路网局部的通行能力，如严重拥挤的干道与干道的交叉口，或者由特别事件和交通事故引起阻塞的部分路口与路段等。
发布手段：
可变信息标志（VMS）和公路顾问广播（HighwayAdvisoryRadio,HAR）。
特点：
VMS和HAR是单向的通讯系统，用来向车辆传递通用出行信息，由出行者个人对信息进行筛选，选择出对其有用的信息（如果有的话）。
目前VMS仍是发布交通信息的重要手段
第二代系统
称为先进的出行者信息系统（AdvancedTravelerInformationSystem,ATIS），它采用信息采集、传输、处理和发布方面的最新技术成果，可以为更广泛的出行者提供多种方式的实时交通信息和动态路线诱导功能。
发布手段：
车载终端、蜂窝电话、有线电话、有线电视、大屏幕显示和互联网等。
特点：
通信电子地图、计算机和多媒体技术的高度发展，使得先进的出行者信息系统为出行者提供个性化的出行帮助成为可能；ATIS着眼于提供出行者想要的信息，因而可以大大减少出行者对信息进行筛选的工作量（如装有车载机的车辆可以进行出行起终点的输入，然后查询和选择路线，其中路线的提供是出行者信息系统根据当前实时的道路信息进行计算的最短路径）。
有效的出行者信息系统可以提供多种交通方式的出行计划和路线引导，能为各种类型的驾驶员和其他出行者提供咨询服务，允许出行者确认和支付所享用的服务，并具有个人报警功能。
出行信息服务可以在出行前提供，也可以在出行中提供。
其中，出行前的信息服务可以为出行者提供用于选择出行方式、出行路线和出发时间的交通信息，包括道路条件、交通状态与出行时间和公交信息等。
出行者可以在家中、工作场所、停车场与换乘站、公交车站以及其他地点提出这种服务请求。
在途出行者信息服务在旅途中为出行者提供交通信息，诸如交通状态、道路条件、公交信息、路线引导信息以及不利的出行条件、特殊事件、停车场位置等信息。
先进的出行者信息系统的作用主要体现在以下几个方面：
多种交通方式的出行计划。
提供区域范围的相关信息，帮助出行者制定包括私家车、公家等不同雏形方式的出行计划，出行计划中甚至可以包括铁路交通、水运交通和航空交通。
路线引导的信息服务。
基于实时交通信息的诱导服务能够提供动态路线导航以及道路的行程时间等信息可以帮助驾驶员选择最佳路线以躲避严重拥挤或其他不利的交通状况。
用户咨询服务。
为用户提供广泛的咨询服务，包括事故警告、延误预告、在当前交通状态下到达终点或换乘站（公交出行）的预计时间、不利的出行条件、交通方式之间的衔接及其时刻表、运营车辆（CVO）的限制（高度、重量等）、停车场信息、公交车站位置信息以及即将到达的收费站信息等等。
与相关系统接口。
与区域交通管理系统的接口可以获得高速公路和城市干道的交通信息、事故信息和道路信息，与区域公交管理系统接口可以获得公交信息，包括公交时刻表和公交车辆运行状态信息。
这些信息可以与监视信息以及其他来源的实时信息融合，共同发挥作用。
通过对出行者和出行者信息系统操作人员的调查得知，出行者信息系统应该具备的特性主要体现在如下几个方面：
（1）提供的信息要及时、准确、可靠，要具有出行决策的相关性并具有市场前景；
（2）为整个区域提供信息，这要求跨行政区的公共机构共同参与；
（3）由训练有素的人员操作；
（4）容易与ITS其他系统相结合，如紧急事件管理系统、高速公路管理系统、交通信号控制系统、公交管理系统等，以便获得大量的交通信息；
（5）易于被出行人员使用和接通；
（6）易于维护，不需要过高的运行成本和较长的操作时间；
（7）最终用户能够承受所提供服务的费用。
出行者信息系统应该满足特定国家的发展目标，一般情况下，出行者信息系统的目标主要体现在六个方面：
（1）促进以实时准确的交通状态为基础的出行方式选择；
（2）减少出行者个体在多方式出行中的出行时间和延误；（3）减轻出行者在陌生地区出行的压力；（4）降低整个交通系统的行程时间和延误；（5）通过公私合作降低交通系统的总成本；（6）减少碰撞危险和降低伤亡程度（如减轻出行者在陌生地区的精力分散程度）。
前面我们说了出行者信息系统的作用和功能，下面具体介绍它的服务内容。
有效的出行者信息系统需要建立广泛的、便于使用的公共信息数据库，如地理信息数据库（电子地图）、交通运行数据库、公共交通信息数据库、道路信息数据库等。
以这些数据库为基础，通过有线和无线通信系统，出行者信息系统可以为出行者提供出行前信息服务、行驶中驾驶员信息服务、途中公共交通信息服务、个性化信息服务、路线引导与导航服务、合乘匹配与预订服务等6项主要功能。
出行前信息服务。
出现前信息服务可使出行者在家里、单位、车内或其他出发地点在访问出行前信息服务系统，以获取当前道路交通系统和公共交通系统的相关信息，为确定出行路线、出行方式和出发时间提供支持。
该服务可随时提供公交时刻表和公交线路、换乘站点、票价以及合乘匹配等实时信息，以鼓励人们采用公交或合乘出行；还可以提供包括交通事故、道路施工、绕行线路、个别路段车速、特殊活动安排以及气候条件等信息，出行者可以据此制定出行方式、出行路线和出发时间等。
行驶中驾驶员信息服务。
通过视频或音频向驾驶员提供关于道路信息、交通信息和各种警告信息，帮助驾驶员修改出行路线，并为不熟悉地形的驾驶员提供向导服务。
其中，道路信息包括预先向驾驶员提供的收费站、交叉口、隧道、纵坡、路宽、道路养护施工等前方道路条件，交通信息包括路网交通拥挤信息、交通事故信息、平均车速与行程时间等动态信息，警告信息包括冰雪风霜等气象信息和特殊事件信息。
这些信息可以帮助在途驾驶员顺利到达出行终点。
途中公共交通信息服务。
利用先进的电子、通信、多媒体和网络技术，使已经开始出行的公交用户在路边、公交车站或公交车辆上，通过多种方式获取实时公交出行服务信息，以便乘客在出行中能够对其出行路线、方式和时间进行选择和修正。
个性化信息服务。
个性化信息是指满足特定出行者个体需要的信息，通常涉及交通信息、公交信息和黄页信息（例如旅游目的地、住宿）等，出行者可在任何地方通过交互式咨询终端获得这类信息。
路线诱导及导航服务。
这是出行者信息系统提供的比较高级的服务形式，它利用先进的信息采集、处理和发布技术为驾驶员提供实时交通信息，并通过实时的路线优化和路线诱导达到减少车辆在途时间的目的。
其中，路线优化是按照驾驶员、出行者和商业车辆管理者等用户的特定需要确定最佳行驶路线的过程，用户的特定需要包括路程最短、时间最短、费用最少等；而路线诱导是指运用多种方式将路线优化结果告知用户的过程，路线诱导的方式包括语音、文字、简单图形和电子地图等。
合乘匹配与预定服务。
合乘匹配和预定服务是一种特殊类型的信息服务，出行者/驾驶员提出合乘请求后，由管理中心选择最合理的匹配对象并通知用户双方或多方。
这项服务可以提高车辆的实载率、降低出行总费用和道路拥挤程度。
传统的出行者信息系统通过道路交通标志与标线、交通广播电台、电视报刊等形式为出行者提供信息。
这些信息通常是静态的，虽然也有部分动态信息（如电台提供的道路交通信息、电视台发布的交通事故信息等），但系统性和实时性较差。
先进的出行者信息系统（ATIS）运用先进的信息技术和通信技术，可以在多种场合、以多种方式向出行者提供质量高、实时性好的交通信息服务。
相比之下，ATIS的技术进步体现在以下几个方面：
信息发布手段的视觉化。
ATIS除了利用无线电广播、电话咨询等技术发布语音交通信息外，还普遍运用Internet网页、交换电视、车载单元显示屏和合作VMS来发布信息。
例如，美国1996年亚特兰大夏季奥运会期间使用的“亚特兰大出行者信息showcase”项目，将100个车载设备及250个个人通信设备提供给外来用户，在CrownPlaza饭店的300个房间设有交互电视，并采用互联网网页提供相关的出行信息。
无线电广播技术的更新。
将交通信息传送给出行者的最一般方法是使用无线电广播。
但是，随着可得信息量的大幅度增加和对信息实时性要求的提高，以往的无线电广播技术已无法满足需要，因此，在ATIS中采用了更先进的无线电广播技术。
如目前欧洲广泛使用的是交通数据专用电台RDS-TMC（无线电数据系统――交通信息频道），日本使用的是先进的路侧广播系统。
双向通信技术的广泛应用。
在传统的出行者信息系统中，主要由交通信息中心采用单向通信的方式（广播、电视、VMS等）为出行者提供信息。
由于没有信息反馈，因而所提供的信息没有个性化特点。
在ATIS中，由于越来越多地采用了双向通信技术，交通信息中心不仅向出行者发布交通信息，也从出行者那里获得交通运行状况信息。
出行者不仅能获得面向大众的交通信息，而且能获得所需要的特殊信息并提出特殊的服务请求。
信息的实时性不断提高。
随着信息采集、处理、传输、发布技术的不断进步，ATIS提供的信息的实时程度越来越高。
如美国休斯顿的道路交通网页信息每1min更新一次；日本东京的MEPC项目提供的高速公路交通信息也是每1min更新一次。
1993年东京都新宿区建立的日本第一个停车引导和信息系统PGIS，每2min更新一次29个停车场的使用状况信息，1991年和1994年的对比分析表明，该系统的使用使停留在街上的汽车减少了44.3%。
信息的复杂程度日益增强。
由于GPS、GIS和移动通信等技术的广泛应用，ATIS所提供的信息越来越复杂，对交通系统产生的影响也越来越大。
如电子地图的使用使ATIS所提供的信息更加丰富、清晰和准确；路线诱导系统的路线选择不再仅仅以路网结构数据和历史交通数据为依据，而是更多地依据路网最新的和预测的交通信息，使网络交通流的整体优化成为可能。
二、MIT课件给出的ATMS与ATIS有如下图的联系，结合教材的智能协同理论，以ATMS与ATIS为例，谈谈你对ITS的各组成部分如何协同地工作的理解？
（20分）
ATIS先进的交通信息系统
ATMS先进交通管理系统
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。
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。
三、查阅一些英文资料，比较分析一上近10年来美国等西方发达国家的ITS主要的研究与实践进展，并对ITS的发展作一展望？
（要求2000字）
四、我国在先进的交通管理系统、先进的出行者信息系统、先进的公共交通系统方面取得了哪些主要的进展？
（20分）
我国智能交通三大发展态势
是交通、信息、控制计算机技术在交通领域集成应用的产物中国城市低碳经济网新技术的发展将极大地推动智能交通技术的发展。
同时中国城市低碳经济网智能交通开拓了个性化的移动服务，也将为大数据、云计算、新一代宽带技术、泛在网络等新一代技术提供应用环境，并提供广阔的市场空间，创造新型商业机会。
近年来，我国智能交通行业取得了长足的进展，也存在着一些亟待解决的问题，主要表现在发展理念还有待转变和提升，对于公众出行和货物运输服务，以及交通安全这样一些民生的需求关注需要进一步加强。
自主创新能力相对薄弱，适合国情的技术和模式还有待进一步突破，特别是市场化推进的机制比较缺乏。
智能交通的产业链、价值链还没有真正形成，这是我们目前遇到的一些问题和存在的不足。
从整体而言，我国智能交通未来发展呈现三大态势。
一是城市化进程加快给智能交通产业创造巨大空间。
我国经济社会发展正处在城市化的进程加快、机动化程度迅速提高的阶段，交通运输的效率、交通服务的水平、交通的安全、交通的环境、交通的拥堵等诸多问题集中出现，成为制约我国经济社会发展一个重要的瓶颈。
应该说智能交通系统对于缓解和解决上述问题具有直接的作用和意义，大力发展智能交通管理系统，探讨实现更加安全、更加顺畅的交通环境技术，将是我国交通运输领域的一项重要的战略任务。
我们将加快技术转移，加大应用力度来推动智能交通产业规模和水平的提升。
进一步完善智能交通系统建设相关的技术规范，重视基于物联网技术的智能交通标准以及重点领域相关标准的制定。
积极营造智能交通产业化的市场环境，要建立起技术、应用和资本三者共同引领的智能交通产业发展模式。
要鼓励和支持优势企业来参与智能交通有关领域里的项目研发、建设与运营。
二是世界智能交通系统将进入到一个创造新一代移动社会的崭新阶段。
“十二五”期间，将是中国智能交通提升的一个阶段。
我们要把握好加快城镇化发展和建设智慧城市这两大机遇，不断提升交通感知的智能化水平，推动政府关于交通信息资源的有序开发，而且要形成公益服务和市场化增值服务两者相结合的交通信息资源开发利用机制，以此提高交通信息资源的综合应用能力。
要大力发展公交智能化管理和服务技术，持续改善和提高公众出行的智能化服务水平，满足公众出行的多样化、个性化和动态化交通服务的需求。
要以综合交通枢纽的智能化管理和服务作为突破口，提升交通系统整体运行的效果。
要关注智能车辆技术的研发，要发展智能车路协同技术，提高交通主动安全的水平。
三是应用智能交通技术来减少交通污染，发展低碳和绿色交通，促进城市交通的可持续发展成为重要方向。
与改善人与交通关系相关的智能交通项目将得到重视和发展。
在发展新能源汽车的同时，要通过城市交通运行管理、智能化监测和智能化信号控制等智能交通技术来减少交通污染。
内容摘要：
我国建设的一系列公路智能交通系统，经过较广泛的应用之后，已经取得了明显的成效。
智能交通系统应用在公路特别是高速公路方面，其实施目标主要包括：
提升运行管理水平、增强监管力度、提高安全监管与应急能力、丰富公共信息服务等。
我国已经在部分地区建立了公路桥梁管理信息系统、不停车收费系统、高速公路联网监控系统、部省道路信息化及联网工程、超限超载联网监控系统、公众出行信息服务系统等。
我国重点建设的公路智能交通系统
分项系统
主要功能
实施范围
公路桥梁管理信息系统
实现对公路桥梁的评价分析、投资决策、状态预测
应用于全国20多个省及自治区,纳入管理的公路桥梁19.6万座
公路基础设施养护系统
实现对公路中任意路段的公路路况检测、状况评定、使用性能、生命周期、养护需求的全方位了解.
覆盖全国约30个省
高速公路联网监控系统
监控流量分布、交通事故、公路运行情况、周边气象情况等
至2010年底全国约20多个省实现联网监控
电子不停车收费系统
完成车辆自动识别、收费数据处理
至2011年底全国20多个省建设不停车收费车道约3200多条,用户超过200万.
部省道路运输信息化及联网工程
涵盖运管工作中的客、货、班线、维修、驾培、站场、票证、人员等多个业务领域内容,是道路运输工作的一个基础信息平台
至2011年底覆盖全国29个省的省、市、县三级道路运输管理
重点营运车辆动态联网监控系统
随时掌握重点营运车辆的位臵、车辆技术状况等信息
至2010年底20多个省建立重点营运车动态监控中心
超限超载联网监控系统
超限运输监控、治超检测站远程监控
全部省份均已建设
公众出行信息服务系统
为出行公众提供出行相关的道路、气象、运输方式等相关信息
多数省份及重点城市建立公众出行信息服务系统
资料来源：
产业信息网整理
例如，ETC（ElectronicTollCollection）车道收费系统，即电子不停车收费系统，是利用微波（或红外或射频）技术、计算机、通信和网络技术、传感和图象识别技术等高新技术的设备和软件所组成的先进系统，实现车辆无需停车即可自动收取道路通行费用。
ETC车道收费系统通过路边车道设备控制系统的路侧控制器，识别车辆上的车载设备内的特有编码，判别车型，计算通行费用，将交易信息显示在费额显示器上，并自动从车辆用户的专用账户中扣除通行费。
当交易出现异常情况时，控制费额显示器给出提示信息，声光报警器报警；当成功交易后，控制自动栏杆起落。
ETC车道收费系统还负责把交易的数据进行存储、上传等。
ETC车道收费系统使公路通行效率明显提高，而且使收费走向无纸化、无现金化管理，从根本上杜绝收费票款的流失。
又如，高速公路联合监控系统，是通过在高速公路沿线、服务区、收费广场设臵摄像机，将信号传输至监控中心，实现交通状况图像监控；通过在高速公路关键位臵设臵车辆计数器、车辆检测器、气象信息采集器，并把信号传输至监控中心集中处理，实现交通信息和气象信息的采集；通过安装于道路中间分隔带的可变速标志和可变情报板，从中心对外发布交通疏导和交通控制信息等。
我国建设的一系列公路智能交通系统，经过较广泛的应用之后，已经取得了明显的成效。
例如超限超载此前是公路治理的顽疾，不仅带来重大安全隐患，还使公路设施受到严重损害，而通过超限超载的全面监控，以及公路计重收费及超载罚款的普遍推广，超载运输的经济收益已经明显下降，从而使得超载现象大幅减少。
例如不停车收费系统的建设及逐步推广，明显提高行车效率，降低能耗，减少噪声及空气污染。
公路桥梁管理信息系统、养护系统及高速公路联网监控系统，则通过对公路路况、流量、事故、气象信息的全面监控，可以预先排除运输隐患、迅速清理事故现场、控制高峰流量、提示气象风险等，从而显著提高交通安全、行车效率，并提高公路运行及服务质量。
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。
北京市智能交通系统建设已取得初步成果，主要表现在以下六个方面：
道路交通管理：
建成了比较完善的智能化道路交通指挥管理系统，包括城市道路交通信号控制系统，交通检测、电视监控系统，交通违法检测系统，以及全市“122”交通事故接处警系统；
公共交通管理：
建成了动物园公交枢纽运营管理和乘客信息服务系统，公交区域运营组织与调度系统，公交抢修救援调度系统，BRT智能管理系统；
高速公路管理：
建成了全市统一的高速公路信息中心，实现了五环路和六条高速公路的联网监控，并与交管部门共享；
出行信息服务：
自主研发了浮动车动态交通信息采集处理和发布系统，有效扩展了动态交通信息采集的范围，有力的促进了北京市交通信息服务发展水平。
电子收费：
在全市公共电汽车、轨道交通和3万多辆出租车开通了市政交通一卡通
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