美国智能交通10年发展规划.docx

1、美国智能交通10年发展规划摘要： 本文介绍了美国智能交通在新世纪头10年内的发展规划。内容包括技术背景，ITS发展机遇与挑战，美国ITS十年发展规划概要和两大发展主题。 Abstract： This paper introduces the 10-year development plan for intelligent transportation systems in the United States. Its contents include a background, the opportunities and challenges, a summary of the 10-year

2、 ITS development plan in the America and its sets of development themes. 信息革命对于交通运输的重要性并不亚于汽车和喷气式飞机的发明。虽然其最终发展前景尚不十分清楚，但这场革命正在为促进交通运输的一体化带来前所未有的机遇与挑战。很好地把握这一机遇，理智地面对这一挑战，已成为2l世纪交通运输工作者的必然使命。交通运输工作者的最终目标是要极大限度地增强客货运输的机动性和安全性，同时减少交通运输对环境和能源耗费的负面影响。 展望2050：一体化的国家交通运输系统美国联邦交通咨询小组，2001.21 技术背景 过去10年来，信息技

3、术的发展为交通运输行业带来了各种机遇，智能交通系统(ITS)便是其中最典型、最活跃和最具潜力的全面应用信息技术的一个交通运输发展领域。通俗地讲，ITS就是信息技术主要是计算机、通讯和感应技术在交通运输系统中的应用，其目标是强化对公路、城市道路、公共交通和轨道交通设施的管理，实现更安全、更便捷、更有效、与环境更协调的客货运输。 过去10年来，以美国为代表的发达国家开展了大量的ITS先导项目研究，在ITs发展方面取得了令人瞩目的成就。这些成就包括： 更有效地利用现有地面交通设施； 为出行者提供各种信息以便他们更合理地计划出行日程； 大幅度减少各种交通伤亡事故； 增强对交通事故的应变能力，提供更快、

4、更有效的急救服务和事故现场清理，保障正常交通的迅速恢复； 通过缓解交通拥塞、减少撞车事故、实现收费自动化和货车边境入关检查自动化，来保持各种道路设施的通畅。 尽管如此，ITS的潜在效益尚且只是显露端倪而已，发达国家已经清醒地认识到ITS巨大的潜在效益和潜在市场。为保持在此领域的先导地位和竞争力，美国从进入新世纪的第一年，在TEA-21(Transpoltation Equity Act of21st Century)的框架下，就开始了今后10年的ITS发展规划。美国交通部和美国ITS协会(ITSAmerica)是这一规划的联合编制者。2 机遇与挑战 ITS并不意味着建设更多的道路设施和装配更多

5、的车辆。相反，它要求各级政府部门和有关私营企业的专业职能，从大规模的基础设施建设与维护，转为向道路交通设施的使用者提供更优质的服务。换言之，ITS促使了交通管理部门从建设维护基础设施到改善基础设施使用性能的职责转换。这种职责转换将导致交通管理机构的重新组合和机构运作方式的改变；需要对机构之间、机构与出行者之间相互关系的重新认识。在新的职责范围内，要重新设立交通运输项目的优先开发机制，要重新调整对交通运输专业技术人员的教育、培训和雇佣方式，要改变交通规划的模式，甚至要重新组合交通设施规划、管理和执法的区域。总而言之，交通管理机构的这种职责转换将带来一系列的发展机遇和挑战。 从技术方面来分析，IT

6、S的发展已经具备了良好的科技条件。不言而喻，为确保所有技术因素能从整体上支持ITS的发展，仍需要进行大量的和精力集中的研究与开发。 交通不仅与整个社会有着千丝万缕的联系，同时也与每一个出行者的切身利益密切相关。ITS的发展需要更好地了解各种出行者的出行行为，以便极大限度地满足他们的出行需求。这首先就需要消除出行者之间、出行者与交通运输系统之间的联系障碍，从而实现无间隙的、终端至终端的客货运输服务。当然，这方面的研究与开发同样富有机遇与挑战。 再从ITS的发展过程来看，就像其他复杂系统应用计算机和通讯技术进行自动化一样，ITS的自动化过程也经历了两个发展阶段。一般说来，自动化过程的第一阶段主要是

7、应用计算机和通讯技术去执行一些特定的任务，但不涉及到改变这些任务的属性及其执行结果。通常，第一阶段不仅能带来时间与金钱的大量节省，其真正的价值还在于给人们以某种启示：即人们能够改变以往对某些事情的处理方式与方法。第二阶段即是以全新的方式与方法来解决问题和处理事务。这些问题和事务可能不再与其传统的物质条件相关连。例如计算机化的会计事务不再依赖于大量的帐本。因此在第二阶段，人们已经具备了一种能力，去重新审视其从事的任务，并且去寻求全新的方法来思考其面临的问题和寻求问题的答案。 在头10年内，美国开发的大多数ITs系统，通过计算机和先进的通讯手段，成功地实现了第一阶段的自动化目标，其中包括： 在75

8、个最大的都市区中，有50个已经建立了交通管理中心。这些中心的主要任务是以自动化的形式来临视高速公路的运行，并且及时地进行事故报警； 交通信号和高速公路匝道信号控制已经大量地用于改善交通运行； 出行信息已经大量地存在于各种媒体之上，出行者可以方便地查询到各种出行信息以便更好地安排出行计划； 电子收费系统的服务已经覆盖了70以上的现有收费道路； 公共交通系统已经安装了计算机卫星通讯调度系统，能够提供更有效、更安全的公共交通服务，同时能够为出行者提供更准确的公交车辆出行信息，以便他们作出更合理的出行方式选择，极大程度地满足他们的需要； 车载电子装置已经大大增强了人们处理紧急事态、召唤紧急救援的能力，

9、同时也增强了车辆的导向性能； 与驾驶失误相关的交通事故死亡人数已经开始随着车辆行使里程的增加而减少； 私营公司也已经开始为广大出行者提供出行信息，这在原来被认为是政府部门所应提供的服务。 随着新技术在交通运输领域涉及范围的扩大，ITS已经开始步入应用计算机和先进的通信技术的第二阶段。第二阶段的应用主要依赖于过去10年来的基础，同时也涉猎到新的领域，触及到新的问题，其中包括： 交通运输行业开始试图深入理解出行者的出行行为特征和驾驶者的驾驶行为特征，以便能更准确地预测出行需求，预防交通事故； 公共交通系统也正在引用新技术新方法来增强其在出行市场上的竞争能力； 为了更好地控制交通运输系统的运转，对地

10、理信息及其处理软件的需求正在增大； 长期以来，人们孜孜以求大幅度降低车辆相撞事故，而不仅仅是减轻事故发生后的人员伤亡和财产损失程度的目标正在逐步实现； 将远程信息处理网络连入到车载装置的努力也进入到实用阶段，今天，已经有大量的车辆装备了这种先进的设备。 概言之，ITS总体目标的实现既具备了良好的技术基础，又需要继续进大量的新的开发与研究，机遇与挑战并存。过去10年所获的成果需要深入总结和巩固推广，今后的发展项目需要谨慎论证与优先排序。大量的资金和人力资源需要召募和征集。新技术、新方法的接受和采用也需要建立新的激励机制加以推动。所有这些都需要一个切实可行的计划来进行协调、组织与引导。这就是美国在

11、新千年伊始便着手研究ITS今后10年发展规划的深层原因。 3 十年规划概要 3.1 规划过程 在TEA21的框架下，美国ITS 10年发展规划的启动项目包括： 建立了一个代表政府有关公共机构、私营企业和学术团体的协调委员会，其任务是组织、引导和协调各有关方面针对国家ITS今后10年的发展目标进行广泛地讨论与酝酿； 通过学术期刊和行业报纸杂志征集了各方面专家的有关论述、设想、方案和意见； 针对一些具体问题进行了一系列专题研究，同时多方面综合已经开展或正在进行的同类研究的成果与阶段性结论； 大量收集有关数据与信息，并在分析整理的基础上形成了各方面的共识。 在2001年1月召开了一次全国性的、针对今

12、后10年ITS发展方向和目标的“展望会议”。与会专家深入讨论了目前美国ITS所取得的成就和今后优先发展的目标。这次会议后，由著名的ITS专家组成了一个7人小组。他们起草了一份文件，勾勒了未来ITS的使命和发展目标，展望了ITS的发展机遇和可能存在的挑战。在2001年4月，有关部门又组织召开了一次由ITS行业260名专家和有关人员出席的全国高层讨论会。此次会议明确了今后为实现ITS的发展目标所必须采取的行动。此次高层会议后，7人小组总结了会议的成果，形成了未来ITS的两大方面的发展主题，并提交给在2001年6月召开的美国ITS年会讨论。 最后的规划文本经美国ITS协会指导委员会批准，递交美国交通

13、部组织实施。 3.2 展望、使命，目标与效益 展望 未来的地面交通运输系统将通过ITS而逐步转换成一个管理高效和经济适用的先进系统，这个系统将被真正地赋予安全、有效和经济地输送人员和物资的基本功能，从而能在极大程度上满足用户的各种需求，并具有与自然环境的良好相容性。 规划的一个重要作用是适当地引导政府有关公共机构和私营企业共同携起手来，密切合作，在交通运输行业的组织机构转换，现有和待建的基础设施的维护、建设与使用，未来车辆的研制等方面应用ITS技术，从而形成一个整体化的、无间隙的、终端至终端的客货运输系统，以便极大地提高交通运输的安全性、有效性、经济性以及人们的生活水平。 使命 制定一系列综合

14、性发展政策，确定和启动一系列建设和研究项目，包括必要的机构转换，以便促进ITS技术的应用。机构的转换是促使多种方式的运输系统和系统不同组成部分之整体化的基本保证。 目标和效益 为了充分认识ITS技术在强化国家交通运输系统的能力，在提高国民生活质量和满足用户无论是商业运输还是个人出行的要求等方面所起的作用，明确了以下4个方面的目标及其潜在效益。 安全 减少交通伤亡事故和财产损失。通过车辆安全性的增强，交通事故的预防，交通流的有效控制，迅速的事故反应系统和包含车辆、驾车者与乘客、交通设施及其管理者等各种信息在内的交通信息网络的建设，来减少交通事故和财产损失。 其目标是：到2011年，减少15的交通

15、事故，每年拯救57千人的生命。 经济/效益通过更有效的客货运输来节省时间和金钱。这一目标的实现将通过减少延误、减少由交通事故引起的财产损失与医疗救护费用；将通过更有效和更及时的货物运输和管理，以及通过对基础设施的管理，包括延长其使用寿命和减少其扩建重建的需求等来实现。可靠的信息和良好的基础设施管理能保证出行时间的准确性，便于人们决定是否出行、何时出行、通过那种方式出行。其结果是有助于形成高效的、终端至终端的客货运输，包括快速的、无间隙的、多方式之间的货物转换。 其目标是：通过提高吞吐量和通行能力，每年节省200亿美元。 机动性/可达性提供更多的客货运输方式选择。为无论居住、工作和娱乐在何处的人

16、们，不论其年龄和身体是否残疾等，提供高效的、终端至终端的、无间隙的、多方式选择的客运服务。同时，将各类运输方式和各种规模的运输公司联合起来，提高其可靠性，提高其运作速度和经济效益，从而形成一个更有效的、终端至终端的、多方式选择的货运系统。 其目标是：为客货运输提供更多可行的方式选择。 保护环境/减少能耗 改善交通运输系统与自然环境的相容性。尽可能地减少交通运输对大气质量的影响，降低燃油耗费(包括对进口燃料的依靠)，减轻噪音污染以及其他交通因素构成的对人们日常生活的安全和健康水准的危害程度，包括对个人隐私的保护。同时保持交通流的通畅，减少阻塞和交通事故，降低出行延误，优化出行路线和出行计划。 其

17、目标是：限制燃油耗费，改善大气质量。 3.3 实施领域 为了实现上述目标，收到预期的各种效益，构成整个交通运输系统的3个基础设施领域要通过新技术的应用加以逐步改造或进一步开发。 基础设施和设备 道路交通基础设施包括道路、桥梁、隧道、站场和客货转换枢纽；管理和控制设备包括标志、标线、信息板、交通管理中心、交通事故处理机构、公共交通运营和调控中心等。 车辆 包括私人小汽车、出租车、公交车辆(巴士、轨道车辆)、货运车辆、公共安全车辆(救护车、消防车、警车等)以及铁路货运车辆等。 信息 包括有关整个交通运输系统的信息、有关基础设施设备和车辆的信息，有关天气预报的信息。这些信息有助于出行者更好地计划他们

18、的旅行路线，时间和停留站点；有助于运输公司优化其运输计划，更有效地控制其运输车队的行程；有助于公共安全机构快速确定交通事故的发生地点并迅速作出反应；有助干公共交通公司提高其运营效率和服务水平；也有助于对基础设施和设备的有效管理、使用和控制。 4 两个发展主题 在明确了今后的发展目标、预期效益和实施领域之后，接着就是要抓住机遇，迎接挑战，制定相关政策，采取具体行动，分阶段地进行一系列研究、开发与建设。为此，美国ITS 10年发展规划进一步明确了今后在两个方面的发展主题。一是“项目发展主题”(Programmatic Themes)，指明了今后新技术开发与应用的重点领域；二是“辅助发展主题”(En

19、abling Themes)，旨在解决一系列非纯技术性方面(如社会、机构和政策等)的有关问题。 4.1 项目发展主题 建立一个整体化的交通运输信息网络未来地面交通运输系统发展目标的实现，在很大程度上取决于有关信息的有效使用与管理，因此当务之急是要建成一个全国性的、整体化的交通运输信息网络。这个信息网络需要收集的信息包括：交通基础设施的现行自然状态，设计、施工、使用与维护档案，环境状况，有关的天气条件和预测的天气变化等信息。这些信息的收集、使用和有效管理还需要各级政府有关部门和私人企业，包括建造商、运输公司、服务行业以及使用各种运输方式的广大出行者的全面协作和努力。 对于广大出行者而言，一个整体

20、化的交通信息网络意味着将来的出行将更加方便、更加省时、更加经济。各种交通方式，包括公共汽车，城市轨道交通，公路客运和小汽车交通之间的全面协调运营，将形成一个整体化的交通运输系统。这样，在一次出行过程中，方式之间的转换问题，绕行和换乘引起的时间改变，不同地区之间的服务标准问题等，都可望得到合理的解决。其他信息服务还包括“在线地图”，行驶向导，公路沿线可变信息标牌和信息亭，行程中的出行住宿预订服务，出行计划安排和行程中的实时出行计划改变等。 对于货运交通而言，信息服务也有助于无论是通过单一运输方式还是在多种运输方式之间，更有效地完成货物运输任务。针对货物运输的特点，信息的收集、使用和管理将重点用于

21、解决货运过程中货运方式的转换问题，和在跨州界时，如何更好地提供交接服务的问题。美国公路货运中的一个典型例子是，在州际公路上，商业货车进行跨州运输作业时，需要在沿途每个州设置的称重站(Weigh Station)停下来称重、检测货物、并交纳税款等。如果及时地将货物信息在沿途各州之间交流，贝可免去很多繁复的手续和不必要的延误，提高货运效率。另一方面，货运公司和货主通常十分关注某些货物在运送途中的状况，这样，实时的货运信息收集与传送就显得很有必要了。开发先进的车辆防撞技术 ITS的一个重要目标是大量地减少撞车交通事故。通过新一代车载电子装置、车辆自动驾驶设备、驾驶员驾驶能力和精神状态自动检测仪表的研

22、制与开发使用，有可能将交通安全和运输效率提高到史无前例的水平。 在车载电子装置和“车辆一交通设施协作”(Vehicle-InfrastructureCooperation)系统开发方面，有4种产品将得到重点开发：车内信息处理设备、故障诊断/预警设备、辅助驾驶设备和一种能自动介入的安全设备(ActiveSafety Products)。所有这些设备将与安装在沿线交通设施上的其他装置协同工作，以确保车辆的性能和驾驶员的驾驶能力维持在最佳状态。 在驾驶资格自动检测方面，车载装置将不容许无驾照者、身体与精神状态不佳者进入车辆启动程序。同时，车载装置将实时检测驾车者是否处于警觉状态，实时检测其驾驶行为是

23、否正常和负责任。开发交通事故自动检测、通报和应变技术交通事故一旦发生，拯救生命和救护伤员的关键是要尽快地将救护人员召集到事故现场。这就要求车载装置能自动检测事故的发生，及时自动地通报事故发生地点和伤员人数及其伤情。交通事故救援中心在收到事故通报后，必须尽快确定并召唤离现场最近的医疗单位，为其提供赶赴现场的最佳路线和伤员伤情等报告。 在此方面，现有技术条件已经相当成熟。事故自动定位信息系统能通过911无线电话和其他通讯设施传送信息。交通事故应变路线规划软件(Traffic-Sen-sitive Route Planning Software)能够用来搜寻最适宜的救援中心并为其救护人员赶赴现场规划

24、最佳路线。路线引导软件(Route Guidance Software)也能有效地引导救护车辆快速地到达事故现场，其功能包括最佳路线识别，优先调用平交口交通信号等。在救护现场，声像通讯设施能将抢救实况直接转送到医疗中心，以便医疗中心的手术人员在伤员到达之前作好抢救手术的准备工作。进一步研发先进的交通管理技术 先进的交通管理技术应具备“智能”地，自适应地管理各种地面交通的能力。因此，未来的交通管理系统应能实时地监视、探测区域性交通流运行状况，快速地收集各种交通流运行数据，及时地分析交通流运行特征，从而预测交通流的变化，并制定最佳应变措施和方案。 这方面的研究将包括正在开发之中的“车辆一道路自动化

25、协作系统”(CVHAS:Cooperative Vehicle-HighwayAutomation system)和“设施一车辆运输自动化系统”(IVTAS：InfrastructureVehicle Transportation Automation system)。CVHAS将利用智能化的道路设施和车载装置来自动地完成全部或部分的车辆驾驶任务，包括私人小汽车、公交车、商用货车以及各类维护用车辆。在此前提下，未来的道路设施可能分为装备化的“智能车道”和一般车道，其主要目标是提高现有设施的通行能力和运行效率。IVTAS主要致力于公共交通自动化系统(包括公交车辆自动靠站)、自动化货运车辆的专用车

26、道、道路铲雪车和其他维护用车的自动导航、以及将来可能出现的全自动小汽车驾驶系统等方面的探索。 另一方面，为了尽可能地增强未来社会的机动性和提高交通运输系统的通行能力，区域性交通网络应当在超越地区界限和运输方式的前提下，“无间隙地”整合起来，实现一体化的运行目标。各地区的交通控制中心和管理系统应该网络化，工作人员应该相互协作。交通管理中心的数据汇集也将有助于更有效地管理超区域性的交通系统的运行。另外，先进的交通管理系统还将在保障交通安全、防止交通事故、提供事故救援和快速恢复事故现场的交通秩序等方面发挥其神奇的功能。 4.2 辅助发展主题 促进交通行业运行机制的转变 在过去10年内，ITS项目主要

27、侧重于技术和系统开发。未来10年将愈加重视系统对用户的优质服务和系统性能的优化。内部和外部环境的改变正在引起交通行业的运行机制朝着向用户提供优质服务的方向转变，这标志着交通行业开始由基础设施建设和车辆生产，逐步转向通过交通设施和车辆性能的完善，来提高交通运输系统的服务质量。今后交通行业的“产出”应根据用户的满意程度而不是产量和工程量来衡量。这种“产出”的转变，将要求通过系统管理来整体提高车辆设施的系统性能。 这种转变也将引起一种所谓“行业文化”的演变，包括组成一支由多学科技术人员加盟的工作队伍、高层次的协作、强化工作人员的责任感和重视信息的交流等。 明确政府有关公共机构的作用、关系和投资机制

28、ITS为重新确定各级政府有关部门，以及相关私营企业之间的关系提供了机遇和需求。借助于信息和通讯技术，适应于ITS发展与建设的、新的地区性机构及其共同协作关系已经开始形成。另一些机构的作用和关系需要进一步确定，以支持地区问整体化，多方式交通运输系统的运作和服务。 ITS技术将持续得到广泛应用和发展，政府在ITS发展方面的投资也将持续增长。ITS的全面推广应用要求将ITS的发展与建设纳入到各级政府的基本投资计划程序之中，同时也要创建新的投资机制。未来10年将需要更多的资金投入，以便部署、支持、开发和建设新系统，雇用和训练技术人员来管理这些系统。 ITS发展的大部分资金将通过传统的方式，如公路信用基

29、金等，由联邦、州和各级地方政府提供。同时，新的投资机制和私营企业界也将发挥其应有的作用。发挥私营企业的作用 在开发ITS技术和提供ITS服务方面，私营企业将发挥其重要作用。私营企业在其中的作用将体现在其为各级政府提供各种专业服务，在其商业交易，在其直接为用户服务等等方面。应当认识到，私营企业将不会在ITS的发展中尽其所谓的“社会义务”，但可以相信，它们为追求利润会积极地涉足有关产品制造和提供商业服务等经营领域。这提供了一个开辟资金来源的重要契机。另一方面，政府行为和私营企业的商业活动从来就不是对立的和决然分开的。政府各级公共机构有责任去创造条件来帮助私营企业的商业经营，私营企业也乐于支持政府去

30、实现为公众谋利的目标。ITS的发展同样需要在政府各级机构和私营企业界之间建立这种健康的互惠关系。对驾驶行为中人的因素展开研究 勿容置疑，ITS提供的大量信息是有益的，而且在许多情况下是必需的。但是，大量的信息也能带来另外方面的潜在问题。提供太多的信息，或在不恰当的时候、以不合理的方式提供信息甚至可能引发交通事故。一个警告标志出现在不适当的时间和地点，可能让小汽车驾驶者，甚至专业驾驶员分心或错误理解，从而导致交通事故。交通控制中心的工作人员在交通高峰时刻，面对如潮水般涌来的各种信息，可能会做出错误的反应，并发出错误的指令，这甚至可能引起交通系统的灾难性的后果。因此，深入理解出行者的出行行为和驾驶

31、行为等人的因素是实现ITS的各种潜在效益的重要保证。 5 结语 美国ITS今后十年发展规划的最终文本于2001年10月10日定稿。可以说，这一规划文件的形成对新世纪美国交通运输业的发展将产生深远的影响。以上是这一重要文件主要内容的概括性介绍。除了文中涉及到的内容外，这一规划还考虑了其他方面的一些问题，如ITS发展与建设的标准问题，有关法律法规问题，个人隐私保护问题，大学和研究院有关专业的课程调整问题等。规划文本在对“两大发展主题”的论述中，针对每一主题，均包含有一个对现有发展状况和将来发展机遇的讨论，一个对潜在效益的评估，一个对在发展过程中可能遇到的挑战的分析，以及一个对研究开发项目与有关机构调整等具体行动的沦证。除