《智能运输系统》第5章智能运输系统的主要内容1先进的交通管理系统ATMS

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1、2013.9,管理资料,课件编制：王兵、陈旭梅编制单位：新疆大学机械工程学院汽车与交通工程系北京交通大学交通运输学院交通工程系新疆大学授课人：王兵,教材主编：陈旭梅,2009.9,管理资料,第5章 ITS的主要内容,5.1 先进的交通管理系统-ATMS 5.2 先进的旅行者信息系统-ATIS 5.3 先进的公共交通系统-APTS 5.4 商用车辆运营系统-CVO,5.5 先进的车辆控制系统-AVCS 5.6 自动公路系统-AHS 5.7 先进的乡村运输系统-ARTS,2009.9,管理资料,5.1 先进的交通管理系统 ATMS,概述结构特点ETC匝道控制事故管理TDM,2009.9,管理资料,

2、5.1.1 ATMS概述,美国Mobility 2000组织在其一报告中将交通管理系统定义为：“为了监视、控制和管理城市街道和公路交通而设计的一系列法规、人员、硬件和软件分量的组合。” ATMS的典型应用领域有 城市道路的集中交通信号控制系统（CTSCS）； 高速公路和公路干道的高速公路管理系统（FMS）； 事故管理系统（IMS）； 电子收费和交通管理（ETTM）系统； 运输需求管理（TDM） 视频:5ATMS,2009.9,管理资料,世界上最早的集中交通信号控制系统是1963年在加拿大的多伦多出现的。此后，美国、欧洲和日本都运用各种各样的管理交通流的监测、控制和通信技术，广泛配置了CTSCS

3、和FMS。截止到1996年，美国在57个大城市中配置了103个CTSCS，在41个大城市配置了FMS；日 本共有165个CTSCS，所运营的高速公路6,768公里分别由4个主要的高速公路公团管理，共有22个高速公路管理中心；欧洲在先进的城市交通控制（UTC）系统方面处于世界领先地位，泛欧道路网络（TERN）已将欧盟15个成员国的70,000公里道路以先进的技术连成一个网络。,2009.9,管理资料,事故管理系统是实施ATMS的主要兴趣之一。现在，美国有39个大城市有事故管理系统，对发生在高速公路和公路干道的事故快速识别和响应。欧洲道路管理系统ROMANSE项目（1992-1998）是一个先进的

4、事故管理系统。,2009.9,管理资料,自从世界上第一个ETTM系统于1987年在挪威的亚历山大隧道出现后，ETTM产业得到了飞速发展。现在，至少有八个国家的20多个机构已经建立或正在集成自动收费系统，另有七个国家的23个机构正处于测试、研究或实现电子收费自动化的进程之中。日本在ETTM系统的应用方面不如欧美，但广泛的研究和试验也正在进行之中。,2009.9,管理资料,ETTM的应用之一就是实施拥挤价格制。即当司机想在交通量最大的时候出行时（如高峰时间或周末），将被额外收费；司机进入交通拥挤区也必须格外缴费，费用多少随拥挤程度的不同而不同。这就是随着ITS的发展、越来越受到广泛重视的运输需求管

5、理（TDM）概念和技术的运用。运输需求管理是欧洲和美国ITS的一个重要研究和应用领域。,2009.9,管理资料,5.1.2 ATMS的结构,2009.9,管理资料,信息收集装置,利用直升飞机、警车或警务人员，以及环型线圈检测器、超声波式车辆检测器 、微波式车辆检测器、光信标、图像型车辆检测器、自动车辆识别（AVI）终端、交通流量监视摄影机等装置以及车载传感器、车载导航器收集交通信息，也通过气象检测器、能见度检测器收集交通环境信息。视频：感应线圈,2009.9,管理资料,（总）交通管理/控制中心,利用大型计算机系统、中小型计算机系统、大型显示板等信息分析装置完成以下工作： 收集、处理和存储交通信

6、息，生成交通管理/控制策略，以便进行信号控制和提供信息； 在交通状况显示板、数据显示板上显示交通信息； 系统装置的监视显示； 收集因交通事故和公路工程等对交通进行限制的信息； 制作面向外部机关提供的信息，并接受咨询。,2009.9,管理资料,控制信号机,通过交通信号机、行人用信号机（附带显示等待时间的装置）、匝道入口控制机等实施通行控制。,2009.9,管理资料,信息提供装置,利用自由式交通信息板、半自由式交通信息板、小型交通信息板、专用交通信息板、多样式交通信息板等可变交通信息标志，路旁通信装置，停车诱导系统，车载装置和广播、电视、Internet网等向公众发布交通信息。,2009.9,管理

7、资料,通信网络,通过光缆、电缆、微波等传输媒介，在上述各部分和交通管理/控制中心之间传输数据、语音和图像等信息。,2009.9,管理资料,其它中心, 城市中心和子中心 邻近地区交通管理中心 城市中的高速公路及城市之间的高速公路等的其它中心,2009.9,管理资料,5.1.3 ATMS的特点,（1） 车辆、道路和交通管理系统一体化 （2）城市交通信号控制系统计算机网络化 （3） 在城市交通管制中应用人工智能技术 （4）信息采集和信息提供技术更加先进和多样化 （5） 城市交通信号控制具有多种新功能,2009.9,管理资料,区域自适应控制系统ATC,自适应控制系统就是在所有交叉口的每一进道口都设置车

8、辆监测装置，传感器分设于每条停车线后面，根据车辆监测装置所提供的实时交通数据，调整各个交叉路口的绿信比，使得交通量大的交叉口优先通行。,区域交通信号控制三种基本的控制类型：,2009.9,管理资料,按照控制结构的不同交通信号的自动控制系统也可分为集中式计算机控制结构和分层式计算机控制结构：（1）集中式计算机控制结构将网络内所有信号连接起来，用一台中、小型计算机或多台微机联网对整个系统进行集中控制 。（ 2）分层式计算机控制结构在整个控制系统分为上层控制和下层控制，上层控制主要接受来自下层控制的决策信息，并对这些决策信息进行整体协调分析，从全系统战略目标考虑下层控制的决策；下层则根据修改后的决策

9、方案，再做必要的调整 。,2009.9,管理资料,集中控制,2009.9,管理资料,分层控制,2009.9,管理资料,自适应控制系统的实现方式有：方案选择式和方案形成式，方案选择式以SCATS系统为代表；方案形成式则以SCOOT为代表。,动态模拟演示:ATC 视频:ATC 视频：SCATS,2009.9,管理资料,5.1.4 电子收费系统（ETC）,电子收费ETC（Electronic Toll Collection）系统是指在网络环境下，采用电子标签作为通行券，收费过程完全由计算机及其外围设备与通行券自动交换信息，实现车辆的自动识别、费额的自动收取，并自动结账的收费系统。视频:ETC1视频:

10、ETC2,2009.9,管理资料,ETC的分类：,2009.9,管理资料,各种收费方式比较表,2009.9,管理资料,ETC系统的构成: （1）车上处理单元 ：包括单独的一个车载单元（电子标签）或车载单元和IC卡。视频：车上处理单元 （2）车道处理单元 ：包括车道上的车辆识别、探测、通信、强制、控制等设备，如 信号处理器、车辆探测器、信号灯、闭路电视设备、照明设备、车道控制器。视频：车道处理单元 （3）收费站计算机管理单元 :一般为设置在路边站房内的高可靠度PC机，实时处理各车道查询、核对的数据，收集各车道的交通、收费运行数据并进行处理，定期将数据上传控制中心。 （4）中央计算机管理单元（控制

11、中心）:实施资料处理、账目处理的完整的计算机系统,有必要的网络设施、周边设备和与金融系统的接口。,2009.9,管理资料,ETC系统构成图1,2009.9,管理资料,ETC系统构成图2,2009.9,管理资料,电子收费过程,2009.9,管理资料,2009.9,管理资料,电子收费系统的效益分析: 消除收费口的瓶颈效应，疏解公路的交通堵塞，从而减少交通延误损失； 减少车辆行车时间，从而缩短旅行者旅行时间和货车周转时间，提高运输效率； 提高单位时间的道路交通量，从而提高公路的利用率； 减少停车次数和停车时间，从而减少燃油消耗和汽车部件耗损，降低运输成本； 减少停车次数和停车时间，从而减少汽车有害尾

12、气排放，减少交通对人类生存环境的危害； 采用电子货币，杜绝了公路收费中的贪污、舞弊、乱收费等不良现象，从而改善收费管理，保证道路的正常收益； 采用电子货币，不必为缴纳通行费携带现金和硬币，极大地方便了司机； 收费过程自动化，极大地提高收费站的工作效率。 动态模拟演示:ETC,2009.9,管理资料,5.1.5 匝道控制,从高速公路控制来说，避免堵塞的重要措施就是高速公路入口匝道控制。入口匝道控制是高速公路交通控制中使用最广泛的形式。美国和其他国家很多的城市使用这种形式。入口匝道控制是用来限制进入高速公路的车辆数，以便使对高速公路的交通需求量不超过其容量。,2009.9,管理资料,匝道控制的设备

13、和设施 ： 监视 车辆检测器 闭路电视 环境传感器 HOV高乘载 率车(道)处理 信息发布 通信 控制中心,2009.9,管理资料,5.1.6 事故管理,主要目的：对事故引起的伤害进行及时的救治和尽快地使受事故影响的道路恢复到事前状态。主要任务： 检测与证实 紧急响应 现场管理 事故清理 驾驶员信息提供,2009.9,管理资料,5.1.7 交通需求管理 TDM,通过交通政策等的导向作用，运用一定的技术，通过速度、服务、收费等因素影响交通参与者对运输方式、运输时间、运输地点、运输路线等的选择行为，使运输需求在时间、空间上均衡化，以在运输供给和运输需求间保持一种有效的平衡，使交通运输结构日趋合理。

14、,产生背景： 1、简单增加具体供给无法满足具体需求 2、具体需求的无限增长是具体问题的根源 角度：减少拥挤、引导交通,2009.9,管理资料,交通需求管理的目的： 1、促进与完善交通规划与交通管理的互动与反馈，减少和避免不必要的交通发生源和吸引源 2、协调和处理有限的产生空间与不同道路交通设施之间的矛盾，实现有限产生空间内形成最大效能的交通设施能力 3、促进公共交通的发展，充分发挥公共交通的运能优势，引导其他交通方式的合理使用，形成产生最佳交通结构。 4、缓解有限的道路交通资源同不断增长的交通需求之间的矛盾，合理控制道路上私人交通总量，引导理智使用道路交通资源，使道路设施得到最充分和最有效的利

15、用 交通需求管理的基本策略： 1、调整交通源，减少发生量 2、引导交通方式、高效利用私人汽车，减少汽车交通量 3、诱导行车路径和时间，使交通量时空分布均匀,2009.9,管理资料,许多TDM新策略，是随着ITS的实施而得以发展的：,（1）合乘（Car Pooling）管理合乘管理为在家、在办公室或在其它场所的用户提供实时搭乘匹配服务和出行经纪人服务，提供了一种可行的多人合乘方式代替单独驾车，特别适于通勤出行。这种管理系统需要提供交通状况、事故、公交服务、停车位和可供合乘的车辆（私家车、出租车、单位接送职工的客车）信息。,2009.9,管理资料,（2）HOV（High Occupancy Veh

16、icles）车道高乘载率车（HOV）道是在高速公路上专门（或部分时间内专门）为多人乘用的车辆提供通行权的车道，一般路面设置菱形标记。,2009.9,管理资料,（3）响应需求的公共交通对于个体出行者提供门到门的公共交通服务。只要用户事先告知他们的地址、出行时间、出行目的地及其它要求，到时候就有一辆公共汽车或出租车（或需运送货物时是货车）被派往用户处。这是一种更先进的公共交通方式，在APTS（先进的公共运输系统）部分有更详细介绍。,（4）实时路径诱导实时路径诱导是更高级的交通运输需求管理手段。通过它可以使交通流更加平稳，实现交通系统的整体优化。在ATIS部分专门介绍路径诱导系统。,2009.9,管理资料,（5）可变收费实行可变价格或浮动价格，对于拥挤时段、拥挤路段多收通行费。通过事先向驾驶员提供实时交通信息和价格信息，引导驾驶员避开拥挤，从而起到疏导交通流的作用。对于单人乘车和多人合乘收费不同，鼓励合乘。对于不同地点的停车场、收费道路，收费差别很大，鼓励在城市中心区选择公共交通。,