智能交通系统概述.docx

1、智能交通系统概述智能交通系统概述引言今天，道路运输已经成为超越铁路的最重要的地面运输 方式，在国民经济和社会发展中起着举足轻重的作用。但是 随着汽车的普及、交通需求的急剧增长，进入 80 年代以来， 道路运输所带来的交通拥堵、交通事故和环境污染等负面效 应也日益突出，逐步成为经济和社会发展中的全球性共同问 题。解决车和路的矛盾， 常用的有两个办法： 一是控制需求， 最直接的办法就是限制车辆的增加；二是增加供给，也就是 修路。但是这两个办法都有其局限性。交通是社会发展和人 民生活水平提高的基本条件，经济的发展必然带来出行的增 加，而且在我国汽车工业正处在起步阶段的时期，因此限制 车辆的增加不是解

2、决问题的好办法。而采取增加供给，即大 量修筑道路基础设施的办法，在资源、环境矛盾越来越突出 的今天，面对越来越拥挤的交通、有限的资源和财力以及环 境的压力，也将受到限制。这就需要依靠除限制需求和提供 道路设施之外的其它方法来满足日益增长的交通需求。智能 交通系统( intelligent transportation system, 简称 its )正是解决这一矛盾的途径之一。一、智能交通系统概述从国际上智能交通系统的发展历史来看，各国普遍认为 起步于60-70年代的交通管理计算机化就是智能交通系统的 萌芽。随着社会的发展和技术的进步，交通管理和交通工程 逐步发展成智能交通系统，但是智能交通系

3、统与原来意义上 的交通管理和交通工程有着本质的区别，智能交通系统强调 的是系统性、信息交流的交互性以及服务的广泛性，其核心 技术是电子技术、信息技术、通信技术、交通工程和系统工 程。智能交通系统就是将先进的信息技术、计算机技术、数 据通信技术、传感器技术、电子控制技术、自动控制理论、 运筹学、人工智能等有效的综合运用于交通运输、服务控制 和车辆制造，加强了车辆、道路、使用者三者之间的联系， 从而形成一种定时、准确、高效的综合运输系统。 智能交通系统就是以缓和道路堵塞和减少交通事故，提高交通利用者 的方便、舒适为目的，利用交通信息系统、通讯网络、定位 系统和智能化分析与选线的交通系统的总称。它通

4、过传播实 时的交通信息使出行者对即将面对的交通环境有足够的了 解，并据此作出正确选择；通过消除道路堵塞等交通隐患， 建设良好的交通管制系统，减轻对环 境的污染；通过对智能交叉路口和自动驾驶技术的开发，提高行车安全，减少行 驶时间。日本警察厅开展的 UTMS ( Universal Traffic Management System ，新交通管理系统)项目，是在原有交通指挥 管理中心基础上开展的， UTMS 包括 11 个系统： 交通管理综合集成系统( ITCS ： Integrated Traffic Control System )； 先进的动态交通信息系统 ( AMIS ：Advanced

5、 Mobile Information System )； 动态路线诱导系统( DRGS ： Dynamic Route Guidance System )； 公交车辆优先系统( PTPS ： Public Transportation Priority System )； 车辆运行管理系统( MOCS ： Mobile Operation Control System )； 环保管理系统( EPMS ： Environment Protection Management System )； 以及其它辅助系统包括智能集成的交互式电视系统IIIS )、交通安全支持系统( DSSS )、行人信息和

6、 通信系统（PICS）、紧急车辆优先系统（FAST ）、紧急 救援系统（HELP ）。而美国的ATMS的智能化综合集成系统的研究主要集中 在以下几个方面：实时交通分析系统；动态交通分配系统；实时自适应信号控制系统；事故检测与反应系统；上述系统构成了 ATMS综合集成系统的基本框架，也是交通指挥控制中心必须实现的功能。其结构图如图【、智能交通系统功能“智能交通系统”实质上就是利用高新技术对传统的运输 系统进行改造而形成的一种信息化、智能化、社会化的新型运输系统。它能使交通基础设施发挥出最大的效能，提高服务质量；同时使社会能够高效地使用交通设施和能源，从而 获得巨大的社会经济效益。它不但有可能解决

7、交通的拥堵， 而且对交通安全、交通事故的处理与救援、客货运输管理、 道路收费系统等方面都会产生巨大的影响。 its 的功能主要表 现在：（ 1）顺畅功能：增加交通的机动性，提高运营效率； 提高道路网的通行能力，提高设施效率；调控交通需求。（ 2）安全功能：提高交通的安全水平，降低事故的可 能性 /避免事故； 减轻事故的损害程度； 防止事故后灾难的扩 大。（ 3 ）环境功能：减轻堵塞；低公害化，降低汽车运输 对环境的影响。三、智能交通系统 DSRC 协议为了发挥 ITS 的功能， 实现 ITS 对车辆的智能化、 实时、 动态管理，国际上专门开发了适用于 ITS 领域道路与车辆之 间的通信协议，即

8、专用短程通信（ Dedicated Short Range Communication ，简称 DSRC ）协议。DSRC 是 ITS 的基础，是一种无线通信系统，它通过信息的双向传输将车辆和道路有机地连接起来。系统主要包括 三个部分：车载单元（ On-Board Unit ，简称 OBU ）、路旁单 元（ Road-Side Unit ，简称 RSU ）以及专用短程通信协议。1）车载单元（ On-Board Unit ，简称 OBU ） 目前国际上使 用的车载单元很多，主要是通信方式和频率的差异。大多数 国家车载单元主要应用在 ETC （ Electronic Toll Collection

9、 ） 系统中， 因此多采用单片式电子标签。 日本考虑到 DSRC 系 统将来的可扩展性，采用了双片式电子标签。 车载单元一 般由车载机和 IC 卡两部分组成，其中 IC 卡中已经记录了许 多关于该车的信息，比如车辆类型、颜色、车牌号码等。现 在常用的 IC 卡的储存容量有 56K 、128K 、256K 三种。2）路旁单元（ Road-Side Unit ，简称 RSU ） 路旁单元又称 为路边单元、车道单元、车道设备，主要是指车道通信设备 路旁天线。其参数主要有：频率、发射功率、通信接口 等等。路旁天线能够覆盖的通信区域大约为 330米。3）DSRC 协议 DSRC 协议可以说是 DSRC

10、的基础，美国、 欧洲、日本均建立了自己的 DSRC 标准， 但是国际标准化组 织目前尚未制定出完整的 DSRC 国际标准， 但资料表明， 基 于 5.8GHz 的 DSRC 国际统一标准将成为必然。DSRC 标准可以分为三个层次：物理层、数据链路层和 应用层。 物理层( Physical Layer )：规定了机械、电器、 功能和过程的参数，以激活、保持和释放通信系统之间的物 理连接。其中载波频率是一个很关键的参数，它是造成世界 上 DSRC 系统差别的主要原因。目前北美 5.8GHz 系统和 900MHz 系统，欧洲 5.8GHz 系统，日本 5.8GHz 系统。 数 据链路层( Data

11、Link Layer )：制定了媒介访问和逻辑链路 控制方法，定义了进入共享物理媒介、寻址和出错控制的操 作。 应用层( Application Layer )：提供了一些 DSRC 应用 的基础性工具。应用层中的过程可以直接使用这些工具，例 如：通信初始化过程、数据传输和擦去操作等等。另外，应 用层还提供了支持同时多请求的功能。四、智能交通系统重要部分全球卫星定位技术 目前，为了取得广泛的覆盖范围和降低系统投入成本， GPS 系统普遍采用成熟的公共移动通信网作为通信通道。 当 前 GPS 可用的较先进的通信网为 GPRS 网和 CDMA 1X 。 基于 GPRS 网的传输速度理论可以达到 1

12、00kbps 以上，而 2003 年正式开通的 CDMA 1X 网络，由于采用了反向相干解 调、前向快速功率控制等技术，理论带宽可达 300kb/s ，目 前实际应用带宽在 100kb/s 左右(双向对称传输) ，传输速 率高于 GPRS ，可提供更多的中高速率业务。神州数码、安 华北斗、奥星等公司最近已推出了基于 CDMA 1X 无线通信 方式的 ITS 系统，支持实时 GPS 车辆定位、监控、行车信 息采集(如车辆 ID 、车辆速度、定位点经纬度、方向等) 。 日后，随着 2.5G 的 CDMA 1X/GPRS 向 3G 网络过渡，频 谱效率越来越高，支持的速率也将越来越高，增加到 3G

13、初 期的几百 kbps, 再到 3G 增强型的几 Mbps ，然后在 3G 进一 步增强型的几十到上百 Mbps ，再到超 3G(B3G) 的上百 Mbps-1Gbps ， GPS 将可以实现更多视频新业务。智能导航终端：在发达国家，车载导航已经非常成熟。 日本的车载导航发展是全球领先的， 目前超过 80% 的新车装 有车载导航，附带覆盖全国的电子地图。特有的准 3G 无线 通信网络使驾车人可以在车上实现宽带上网，这样日本已经 实现了几乎全部城市的道路信息实时发布。由于巨大的市场 潜力和不可估量的发展前景，日本几乎所有的汽车生产厂家 都参加了这一高科技角逐，如宏达、尼桑、本田、马自达、 三菱以

14、及松下、先锋、阿尔派、健伍等公司都已开发出自己 的车载导航产品。世界其它发达国家如美国、德国、荷兰不 甘落后，在美国，高档车上原厂配备导航设备，中档车型的 用户可以选装或者购车后自行安装，附带的电子地图可以覆 盖整个北美地区和欧盟地区。在欧洲，由飞利浦、西门子开 发的车载导航系统 1995 年已在雷诺、菲亚特等大众化民用 车辆上使用。电子地图：智能交通系统的大部分信息都需要通过电子 地图来表示，电子地图作为空间信息特别是交通信息的可视 化产品，将交通路线及周围环境以视觉感受的方式传输给用 户。欧洲大多数国家开展地图电子化较早，英国甚至在 年代就开始了地图电子化。日本则是亚洲最早开展地理信息 化

15、工作的国家，已能向社会提供电子地图系列产品。目前， 世界各国都在紧锣密鼓地绘就“电子地图”，而其中的主轴是 智能交通系统。就国内而言，上海测绘院是最早开展地图矢 量化的测绘机构，目前，京、晋、陕、闽、湘等地相继绘制 出数字化电子地图。智能交通系统中电子地图的发展趋势是 信息量大、详尽而且支持动态变化。五、智能交通系统应用北京：智能交通十大应用系统将造快捷交通交通综合信息平台与服务系统交通综合信息平台是北京市智能交通系统的支撑层，是 连接其它 9 个应用系统的枢纽，负责全市综合交通运输系统 信息的存贮、处理和发布，是北京市智能交通系统的核心建 设内容。该平台将于 2007 年之前完成一期工程建设

16、，可以实现向政府交通管理部门提供决策支持，向社会公众提供多 方式、全方位的交通信息服务，为 2008 年奥运会的成功举 办创造条件。交通流信息采集处理分析、发布系统 北京市实时动态交通流信息采集、 处理分析、 发布系 统示范工程已经完成，系统按照使用对象的不同可分为对内 显示子系统和对外发布子系统，对内显示子系统的用户为交 通管理者，作为管理和决策依据。对外发布子系统的用户为 出行者，系统将有关的交通信息通过交通广播电台和电视台 以及显示大屏等形式发布，供出行者参考。智能交通信号控制系统 北京市目前有信号灯的交叉路口总数约为 1702 个，其 中 UTC/SCOOT 系统联网控制的路口有 28

17、4 个，17 条道路、 114 处信号灯实现了系统线协调控制。这些控制系统能够根 据不同的交通量自动调整红灯和绿灯时间，使得通过交叉口 时间大大减少，畅通性提高。平安大街在实现了智能信号控 制后停车延误降低近 20 。今后还将实现公交车、 救援车辆 以及特种勤务车辆的信号优先控制。停车诱导系统 智能停车管理主要包括两方面内容， 一是通过电子设备实现对车辆的停车自动收费、自动计时等管理。二是通过停 车诱导和停车信息发布，引导驾驶员寻找并抵达可提供停车 服务的区域，避免车辆因为寻找停车位在道路上的空驶，减 少因停车难而产生的拥堵、能源消耗和环境问题。目前，北京市第二套停车诱导系统已在西单商业街建

18、成，未来将在金融街、中关村等首都繁华地区也将建设停车 诱导系统。客运枢纽站运营调度管理与乘客信息服务系统 北京动物园公共汽车枢纽站运营调度管理与乘客信息 服务系统示范工程已于 2004 年 7 月正式启用，实现了枢纽 站内运营车辆的实时优化调度，是国内公共交通行业第一个 拥有智能调度系统的大型综合性枢纽站。它的启用，能实现 乘客的集中、立体化换乘，有效缓解周围一带的交通拥堵状 况。北京六里桥客运主枢纽是交通部确定的全国 45 个主枢 纽城市中的客运枢纽场站，也是北京市规划审定的以省际客 运为主，集公交、地铁、出租于一体的综合客运枢纽。六里 桥综合客运枢纽信息系统主要包括运营管理和综合信息服 务

19、两方面主要内容，实现公交、长途、地铁、出租等多种运输方式的协调统一调度管理和换乘，通过信息引导、信息发 布为乘客提供通过互联网、电话等方式的购票，到发班次、 换乘信息查询，实现系统高效率、高品质的经营运转。公共电汽车区域运营组织与调度系统公共电汽车区域运营组织调度将根本改变 一线一调 的传统调度方式。通过对区域内公交车进行统一组织和调度， 提高公交线路的调配和服务能力，实现区域人员集中管理、 车辆集中停放、计划统一编制、调度统一指挥，人力、运力 资源在更大范围内的动态优化配置，降低公交运营成本，提 高调度应变能力和乘客服务水平。从 2002 年开始，北京市已经开展公共交通区域运营组 织调度示范

20、工程的研究和建设，选定十一条线路的调度实 体，示范工程将于 2005 年完成。南中轴路大容量快速公交智能调度系统 目前，大容量快速公交系统运量大、服务效率高，较之 轨道交通建设周期短、投资省而受到了普遍关注。北京市南 中轴大容量快速公交系统于 2004 年年底试运营。通过智能 化的调度和信号优先手段保证车辆的快速、准点运行，通过 方便的售检票系统和完善的乘客信息服务保证服务质量。公交车救援调度系统2003 年底，北京市公交总公司已经为 50 辆救援抢修车 安装了 GPS 定位设备和 GSM 语音电台，在国内交通行业， 率先实现了抢修救援服务的流程自动化，初步实现公交救援 的智能化。通过对事故车

21、辆的快速抢修，可以减少因公交车 事故给乘客带来的不便，并减少由此产生的交通拥堵。采用 该智能调度系统，实现了从救援请求到救援车到达现场时间 平均提高了 30 以上， 救援车的平均利用率提高了约 15， 公交系统应对重大事故和重大事件的响应能力明显提高。出租车智能指挥调度系统 北京市出租车智能指挥调度系统是以 GPS 为基础，乘 客可以通过电话或者网络叫车，通过智能调度平台实现预约 服务和快速派车，实现出租行业的品牌竞争。由此乘客可以 得到更加安全、舒适的乘车环境和高水平服务，空驶率的降 低可以释放宝贵的道路资源，缓解交通拥堵。高速公路不停车收费（ ETC ）系统 通过安装在汽车上的电子标识卡与

22、安装在收费道旁的 读写收发器，进行快速数据交换，实现车辆的不停车收费， 不仅可以解决收费站的排队问题，而且还可以进行交通需求 管理，进行交通监视、事件检测、驾驶员信息采集和各种费 用的自动收取等。北京市现有 ETC 系统位于北京首都机场高速公路天竺 收费站的两个车道。 2005 年年底，八达岭高速等将陆续建立 ETC 系统。六、我国智能交通的发展现状与未来 回顾往昔，随着高速公路的不停车收费系统、以电视监 视系统、警车 GPS 指挥调度系统以及 122 报警服务系统为 核心的城市交通管理系统、水运和公路运输的智能运输系统 项目及中国智能交通系统标准体系的研究任务的顺利完成， 我国智能交通的发展

23、已经有了一定的基础。目前，我国通过对智能交通系统技术的深入研究和推广 应用，已在综合利用交通资源、提高交通效率、改善交通环 境等诸多方面取得了重大成果，我国智能交通新型产业初步 形成。据了解，为解决亚运期间交通问题， “城市管理移动信息 化-智能交通”业务，把移动信息化技术融入到智能交通项目 中，制定集 GPS 定位、 GPRS 传送行车数据、数据挖掘、 移动信息发布平台等技术于一身的移动信息化整体解决方 案，可实现车辆监控调度、电子站牌、防盗防抢、电召服务 等功能。预计该业务将全面覆盖广州约 1.8 万部出租车、 1100 多辆公交车、 330 多个电子站牌和 70 多条公交线路。此外， “行讯通”可为亚运选手、广大市民和企事业单位提供路况查 询、路况定制、动态导航、路径规划等交通信息服务，确保亚运会期间出行无忧智能交通系统关键技术开发和示范工程的广泛实施，促 进了中国智能交通的应用和产业发展，已经形成了多学科、 多领域、多产品百家争鸣的喜人势头，建立快速、安全、舒 适和经济的交通运输系统将成为中国今后交通建设的重要 内容和发展方向。