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1、浅谈智能交通运输系统摘 要 :智 能 运 输 系 统 实 际 上 是 一 个 复 杂 的 社 会 系 统 ， 涉 及 众 多 的 领 域 和 部 门 ，管 理 体 制 、 信 息 沟 通 能 力 、 考 虑 问 题 角 度 等 均 会 对 系 统 建 设 与 运 行 产 生 巨 大 的影 响 ;系 统 开 发 涉 及 众 多 的 技 术 领 域 ， 需 要 不 同 学 科 背 景 的 专 家 参 与 和 协 调;还 有政 府 、 企 业 、 研 究 单 位 等 在 智 能 运 输 系 统 建 设 过 程 中 也 要 承 担 相 应 的 不 同 的 责任 。关键词:智能；交通运输；ITS一、智能
2、交通运输系统的内涵及其一些功能特点所谓智能交通系统，就是在现有的交通状况下，充分利用现代高新技术进行合理的交通需求分配和管理，通过卫星导航系统、汽车自动引路系统、交通信息通信系统(VTCS)、视频监控和计算机管理等多种技术手段，将整个路网的通行能力迅速提高，实现安全、快速、便捷运输目的的一种交通综合治理方案。也就是说，智能交通系统能将采集到的各种道路交通及服务信息经交通管理中心处理后，传输到公路运输系统的各个用户、驾驶员、居民、警察局、停车场、运输公司、医院、救护排障等部门，出行者可实时选择交通方式和交通路线;管理部门可随时掌握车辆的运行情况，进行合理调度。从而使路网上的交通流运行处于最佳状态
3、，减少交通拥挤和阻塞，最大限度地提高路网的通行能力，提高整个公路运输系统的机动性、安全性和生产效率。近几年来，计算机技术发展迅速，智能化程度越来越高，从而为交通运输系统的智能化奠定了基础。交通运输系统智能化首先是表现在硬件上。未来的交通运输系统的硬设备都带有芯片，整个交通运输系统就是一个大的计算机网络。交通科学与工程的发展，极大地促进了知识经济时代的到来。同时，新的知识经济时代对交通提出了更新、更高的要求 交通运输系统自身必需包含更多、更新的知识。其次表现在软件上。这不仅表现在人机界面应该更加友好和人性化，而且还要求管理、经营、控制等方案的高智商。真正意义上的智能运输系统具有如下特点:智能运输
4、系统具有以知识表示的非数学广义模型和以数学模型表示的混合模型，适合于对含有复杂性、不完全性、模糊性、不稳定性和算法未知的运输过程的描写具有分层信息处理和决策机构。智能运输系统的核心在高层模块，它对运输环境或运输过程进行组织、决策和规划，实现广义求解智能运输过程具有非线性。智能运输系统根据当前的客货流量的大小和方向，在调整运输系统参数得不到满足时，就以跃变的方式改变运输系统结构，以此提高运输系统的效益智能运输系统具有总体自寻优化的特点。由于智能运输系统具有实时特征辨别、特征记忆和拟人的特点，在整个运输过程中计算机系统实时获取客货和环境的信息，进行实时处理并给出运输决策，通过不断优化参数和寻找运输
5、系统的最佳结构形式，以获取整体最优运输效益。目前，交通运输系统智能化是一个研究热点，并已经取得了很大进展。我们在规划设计交通运输系统时，应该有一定的前瞻性，应该定位在智能运输系统。智能运输系统必将带来巨大的经济效益、社会效益、生态效益、环保效益。ITS 的目标和功能为安全性、畅通性、环保性和舒适性。由于舒适性与其它功能有着直接的关系，因此可以归纳为三大类。即可以提高交通运输的安全水平; 减少交通堵塞，保持道路交通畅通;提高运输网络的通行能力;降低交通运输对环境的污染程度并节约能源;提高交通运输生产效率和经营效益。与传统的提高交通运输水平手段相比，ITS 不是单纯依靠建设更多的基础设施、消耗大量
6、能源来实现上述目标和功能，而是在现有或较为完善的基础设施之上，将先进的通信技术、信息技术、控制技术有机地结合起来，综合地运用于整个交通运输系统以实现其目标和功能。二、国内外智能运输系统的发展状况本世纪 80 年代开始，美国、西欧各国和日本就已开始了对智能交通系统的研究。在美国，最具代表性的“驶万达”公路，是一项国际性公路交通智能化计划，由智能公路和智能汽车两部分组成。整个系统包括一个由计算机组成的监控指挥中心，主要用于分析来自道路上的车速传感器、交通遥控检测器、GSP 车载导航设备以及交警导车传回的各类车流车速信息，将交通流量情况显示在汽车导向电子地图上，并用电波发射出去。在道路的沿线，设置交
7、通雷达遥控监视器，在事故高发地段设置具有前方警示标志的电子安全牌，实时发布前方路段的安全信息。在车内，驾驶员还可通过频率锁相的调频广播接收来自监控中心的语音提示信息。因此，在“驶万达”道路行驶的汽车驾驶员普遍具有轻松、安全感，行驶过程中，随时可以得到计算机监控中心的引导和帮助。日本也是较早开展智能交通系统研究的国家，在相关部门密切合作下，研制成功的公路、交通、车辆领域的信息化实施方针 ，由导航系统、自动收费系统、安全驾驶援助系统等 9 个开发领域和 20 个用户服务功能构成，同样能实现为驾乘人员和出行者提供最为便捷的行车线路以及各种路况信息的功能。我国从 70 年代末开始利用电子和计算机技术改
8、进路口的信息灯控制，这只是智能运输系统的初级阶段。进入 90 年代，经济迅速发展，交通需求越来越高，车辆和道路的矛盾日益突出，国家进一步加强了道路基础设施的建设，特别是高速公路和高等级公路得到高速发展。但是道路的发展速度仍赶不上车辆的发展，单纯发展道路基础设施的建设已经不可能解决交通问题，这时，我国也开始智能交通运输系统的研究。从1995 年开始，我国专家积极参与了国际上 ITS 的各种学术交流以及研究、开发活动，部分研制成果已在高速公路上进行了初步试验，取得了一些成效。目前，北京、上海等大城市的科研院所都在 ITS 方面投入力量，并展开了一系列的研究。三、ITS 所包含的内容(一) 先进的交
9、通信息服务系统(ATIS)先进的交通信息服务系统是建立在完善的信息网络基础上的，交通参与者可以通过装备在道路上、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处的交通信息;该系统得到这些信息并经过处理后，适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和选择路线。这样可以提高人们的出行能力和安全系数。由于合理地选择了出行方式和路线，从而使路网上的交通流获得平衡分配。如果车上装备了自动定位和导航系统，该系统还可以帮助驾驶员自动选择行驶路线。(二) 先进的交通管理系统(AT
10、MS)在这个系统中，有一部分与 ATIS 共用了信息采集、处理和传输系统。交通管理部门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控，通过收集到的信息，对交通车辆进行有效的实时疏导、控制与处理等。ATMS 包括的子系统有:在途驾驶员信息系统、旅行服务信息系统、事故处理系统、交通控制系统和排放检测与控制系统等。(三) 先进的公共交通系统(APTS)该系统的主要目的在于改善公共交通的效率(包括:公共汽车、地铁、轻轨交通、城郊铁路和城市间的公共汽车等) ，提高公共交通的可靠性和安全性，以提供便捷、经济、大运量的公交系统。(四) 先进的车辆控制和安全系统(AVCSS)从 当 前 的
11、 发 展 看 ， 由 于 AVCSS 为 驾 驶 员 提 供 了 各 种 形 式 的 碰 撞 和 安 全 保障 措 施 ， 改 善 了 驾 驶 员 对 行 车 环 境 的 感 应 和 控 制 能 力 ， 通 常 把 它 分 为 以 下 两 个层 次 :一 、 是 车 辆 辅 助 安 全 驾 驶 系 统 。 该 系 统 包 括 以 下 几 个 部 分 :车 载 传 感 器 (微 波雷 达 、 激 光 雷 达 、 摄 像 机 、 其 他 形 式 的 传 感 器 等 )、 车 载 计 算 机 和 控 制 执 行 机 构等 。 行 驶 中 的 车 辆 通 过 车 载 的 传 感 器 测 定 出 与 前
12、 车 、 周 围 车 辆 以 及 与 道 路 设 施的 距 离 和 其 他 情 况 ， 由 车 载 计 算 机 来 处 理 ， 在 紧 急 情 况 下 ， 还 可 以 强 制 车 辆 制动 。二 、 是 自 动 驾 驶 系 统 。 装 备 了 该 系 统 的 汽 车 也 称 为 智 能 汽 车 ， 它 在 行 驶 过程 中 可 以 做 到 自 动 导 向 、 自 动 检 测 和 回 避 障 碍 物 。 在 智 能 公 路 上 ， 能 够 在 较 高的 速 度 下 自 动 保 持 与 前 车 的 距 离 。 智 能 汽 车 只 有 在 智 能 公 路 上 使 用 时 才 能 发 挥其 全 部 功
13、 能 ， 如 果 在 普 通 公 路 上 使 用 ， 它 仅 仅 只 是 装 备 了 辅 助 安 全 驾 驶 系 统 的汽 车 。(五) 营运车辆运行管理系统(CVO)这是一个以高速道路网和信息管理系统为基础，利用物流理论进行管理的智能化的物流管理系统。综合利用卫星定位、地理信息系统、物流信息及网络技术来有效地管理和改善客货汽车、公共汽车企业的行驶技术与设备，并组织运输，使营运车辆的安全性和生产效率得到提高，使公路系统的所有用户都能获益于更为安全可靠的公路环境，提高运输效率。(六) 电子收费系统(ETC)公 路 收 取 通 行 费 是 公 路 建 设 资 金 回 收 的 重 要 渠 道 之 一
14、 ， 但 是 随 着 交 通 流量 的 增 加 ， 收 费 站 开 始 成 为 道 路 上 新 的 瓶 颈 。 电 子 收 费 系 统 就 是 为 解 决 这 个问 题 而 开 发 的 。 使 用 者 可 以 在 高 速 公 路 公 司 或 银 行 预 交 一 笔 通 行 费 ， 领 到 一张 内 部 装 有 电 子 线 路 的 通 行 卡 ， 将 其 安 装 在 自 己 汽 车 的 指 定 位 置 ， 这 样 当 汽车 通 过 收 费 站 的 不 停 车 收 费 车 道 时 ， 该 车 道 上 安 装 的 读 取 设 备 与 车 上 的 卡 进行 相 互 通 信 ， 自 动 在 预 交 帐
15、户 上 将 本 次 通 行 费 扣 除 。 这 样 就 可 以 使 所 有 地 面交 通 收 费 系 统 实 现 自 动 化 ， 以 减 少 因 用 现 金 收 费 所 造 成 的 交 通 延 误 。 如 果 在现 有 的 车 道 上 安 装 电 子 不 停 车 收 费 系 统 ， 则 可 以 使 车 道 的 通 行 能 力 提 高 3 5倍 。(七) 紧急救援管理系统(EMS)紧急救援管理系统是一个特殊的系统，其基础是 ATIS、AT-MS 和有关的救援机构与设施。通过 ATIS 和 ATMS 这些设施可以将交通监控中心与职业的救援机构联成有机的整体，提高对突发交通事件的报告和反应能力，改善
16、应急反应的资源配置，为道路使用者提供车辆故障现场紧急处置、拖车、救护、排除故障车辆等服务。四、智能交通运输系统中的主要技术平台(一) 全球卫星定位系统(GPS)全球卫星定位系统是由空间卫星系统、地面监控系统、用户接收系统三大子系统构成，是具有全球性(陆地、海洋、航空与航天) 、全天候优势的导航定位、定时、测速系统。GPS 导航系统与电子地图、无线电通信网络及计算机车辆管理信息系统相结合，可以实现车辆跟踪和交通管理等多种功能。(二) 交通地理信息系统交通地理信息系统是一种空间性数据库管理系统，除具备一般数据管理系统的基本功能外，还具有空间查询和分析的功能，用户可以根据需要建立一个应用分析模型，通过动态分析为评价、管理和决策提供服务，因此它为ITS，提供了数字化平台。(三) 现代通讯和网络技术目前，计算机网络的宽带网技术发展很快，网络主干带可达到千兆位，可满足传输量大的智能运输系统的要求;全球移动通讯系统可以使用户之间方便地进行信息传递，可以在任何时间和地点实现车辆之间、货主之间的生产调度通信联系和营销业务通信联系等等;正
