智能交通系统
概念
智能交通系统(Intelligent Traffic Systems, ITS)的前身是智能车辆
道路系统
(Intelligent Vehicle Highway System, IVHS)。智能交通系统将先进的信息技术、数据通信技术、
传感器技术
、电子
控制技术
以及
计算机技术
等有效地综合运用于整个交通运输
管理体系
,从而建立起一种大范围内、全方位发挥作用的,实时、准确、高效的
综合运输
和
管理系统
。
智能
交通系统
(ITS)作为一种大范围、全方位覆盖的运输和管理系统[1],依托于近年来
物联网
的迅猛发展,将先进的控制、传感、通讯、信息技术与计算机技术高效结合,综合应用于整个交通管理体系。由于其极大地缓解了交通拥堵,有效减少了交通事故的发生,提高了交通系统的安全性,减少了环境污染,因此成为物联网领域中最具
代表性
的应用。ITS囊括众多分支系统,主要包括
出行者信息系统
、
交通管理系统
、
公共运输系统
、车辆控制和
安全系统
、
不停车收费系统
、
应急管理系统
,以及商用车辆运营系统等。各系统之间各司其职、相辅相成,有效改善交通状况。
智能交通系统
ITS应用现状
概述
智能交通系统世界上应用最为广泛的地区是日本,如日本的
ITS系统
相当完备和成熟,其次美国、欧洲等地区也普遍应用。中国的智能交通系统发展迅速,在北京、上海、广州等大城市已经建设了先进的智能交通系统;其中,北京建立了道路
交通控制
、
公共交通
指挥与调度、高速公路管理和紧急
事件管理
的4大ITS系统;广州建立了交通信息共用主平台、
物流信息平台
和静态交通管理系统的3大ITS系统。随着智能交通
系统技术
的发展,智能交通系统将在交通运输行业得到越来越广泛的运用。
中国智能交通体系框架
目前的中国ITS体系框架(第二版)的基本情况如下:用户服务包括9 个服务领域、47 项服务、179项子服务;逻辑框架包括10个功能领域、57 项功能、101项子功能、406个过程、161 张
数据流图
;物理框架包括 10个系统、38个子系统、150个
系统模块
、51张物理框架流图;应用系统包括58 个应用系统。
中国ITS体系框架(第二版)用户服务列表
用户服务领域
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用户服务
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1交通管理
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1.1交通动态信息监测
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1.2交通执法
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1.3交通控制
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1.4需求管理
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1.5交通事件管理
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1.6交通环境状况监测与控制
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1.7勤务管理
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1.8停车管理
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1.9非机动车、行人通行管理
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2电子收费
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2.1电子收费
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3交通信息服务
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3.1出行前信息服务
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3.2行驶中驾驶员信息服务
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3.3途中公共交通信息服务
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3.4途中出行者其他信息服务
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3.5路径诱导及导航
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3.6个性化信息服务
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4智能公路与安全辅助驾驶
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4.1智能公路与车辆信息收集
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4.2安全辅助驾驶
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4.3自动驾驶
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4.4车队自动运行
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5交通运输安全
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5.1紧急事件救援管理
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5.2运输安全管理
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5.3非机动车及行人安全管理
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5.4交叉口安全管理
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6运营管理
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6.1运政管理
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6.2公交规划
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6.3公交运营管理
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6.4长途客运运营管理
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6.5轨道交通运营管理
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6.6出租车运营管理
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6.7一般货物运输管理
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6.8特种运输管理
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7综合运输
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7.1客货运联运管理
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7.2旅客联运服务
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7.3货物联运服务
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8交通基础设施管理
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8.1交通基础设施维护
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8.2路政管理
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8.3施工区管理
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9 ITS数据管理
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9.1数据接人与存储
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9.2数据融合与处理
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9.3数据交换与共享
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9.4数据应用支持
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9.5数据安全
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24GHZ雷达传感器RFbeam
指辅助驾驶员驾驶汽车或替代驾驶员
自动驾驶汽车
的系统。该系统通过安装在汽车前部和旁侧的雷达或红外探测仪,可以准确地判断
车与
障碍物之间的距离,遇紧急情况,
车载电脑
能及时发出警报或自动刹车避让,并根据路况自己调节
行车速度
,人称“
智能汽车
”。美国已有3000多家公司从事高智能汽车的研制,已推出自动恒速控制器、红外智能导驶仪等高科技产品。
该系统类似于机场的航空控制器,它将在道路、车辆和驾驶员之间建立快速通讯联系。哪里发生了交通事故。哪里交通拥挤,哪条路最为畅通,该系统会以最快的速度提供给驾驶员和交通管理人员。
三、运营车辆高度管理系统
该系统通过汽车的
车载电脑
、高度管理中心计算机与
全球定位系统
卫星联网,实现驾驶员与调度管理中心之间的双向通讯,来提供商业车辆、公共汽车和
出租汽车
的运营效率。该系统通讯能力极强,可以对全国乃至更大范围内的车辆实施控制。行驶在法国
巴黎
大街上的20辆公共汽车和
英国伦敦
的约2500辆出租汽车已经在接受卫星的指挥。
四、旅行信息系统
是专为外出旅行人员及时提供各种交通信息的系统。该系统提供信息的媒介是多种多样的,如电脑、电视、电话、路标、无线电、车内显示屏等,任何一种方式都可以。无论你是在办公室、大街上、家中、汽车上,只要采用其中任何一种方式,你都能从信息系统中获得所需要的信息。有了该系统,外出
旅行者
就可以眼观六路、耳听八方了。
智能交通系统是一个复杂的综合性的系统,从
系统组成
的角度可分成以下一些子系统:
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。
2、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。
APTS的主要目的是采用各种
智能技术
促进公共
运输业
的发展,使公交系统实现安全便捷、经济、运量大的目标。如通过个人计算机、
闭路电视
等向公众就出行方式和事件、路线及车次选择等提供咨询,在公交车站通过显示器向候车者提供车辆的实时运行信息。在公交车辆管理中心,可以根据车辆的实时状态合理安排发车、收车等计划,提高
工作效率
和
服务质量
。
4、先进的车辆控制系统(AVCS)
AVCS的目的是开发帮助驾驶员实行本车辆控制的各种技术,从而使汽车行驶安全、高效。AVCS包括对驾驶员的警告和帮助,障碍物避免等自动
驾驶技术
。
ETC是世界上最先进的路桥收费方式。通过安装在车辆
挡风玻璃
上的车载器与在收费站ETC车道上的
微波天线
之间的微波专用短程通讯,利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理,从而达到车辆通过路桥收费站不需停车而能交纳
路桥费
的目的,且所交纳的费用经过后台处理后清分给相关的收益业主。在现有的车道上安装电子
不停车收费系统
,可以使车道的
通行能力
提高3~5倍。
EMS是一个特殊的系统,它的基础是ATIS、ATMS和有关的救援机构和设施,通过ATIS和ATMS将
交通监控中心
与职业的救援机构联成有机的整体,为
道路使用者
提供车辆故障现场紧急处置、拖车、现场救护、排除事故车辆等服务。
1、基础设施短缺与其利用的低效率并存;
2、基础设施建设速度落后于车辆
增长速度
。截至2013年,全国
汽车保有量
为1.37亿辆,近十年汽车年均增加1100多万辆,
增长量
是2003年汽车数量的5.7倍,而
城市道路
每年仅增长3—5%;
4、交通安全形势严峻,造成的损失巨大。1999年,全国共发生412,800起
交通事故
,其中83,529人死亡,286,808人受伤,因交通事故引起的
直接损失
折款多达21亿元
人民币
;
5、
机动车尾气排放
已成为
城市大气污染
的主要来源。一些大城市机动车排放的污染物对多项大气污染指标的
贡献率
已达到60%以上,正在严重地危害着人们的身体健康;
6、
运输效率
低,
能源消耗
不断上升。抽样调查表明,全国货运汽车
实载率
不足70%,而在车辆技术不断提高的今天,运输汽车
油耗
却从1992年的百公里6.9升增加到1998年的7.4升。
智能交通系统的安防新技术不断涌现和应用,新技术的出现对于
高速公路
领域有着较强的针对性。如
3G无线传输
是针对高速公路恶劣的气候、
地理环境
所采用的独特方式。高速公路移动
无线监控
,一般应用在高速公路的某一段内。
巡逻车
可以实时将巡逻时的视频情况传回高速公路管理中心,加强了智能交通
系统管理
的
实时性
。此外,其他新技术的应用更大程度上也都为系统管理的高效提供了进一步的支持。
移动卡口系统
:
采用
计算机视觉
仿真、
雷达测速
、智能
图像分析
以及
数据库管理
等技术的超速抓拍系统。能够精确测量车辆
行驶速度
,一旦超速,系统会自动抓拍图片,清晰捕捉车辆全貌、车牌号码、
车辆类型
、
车身颜色
等元素,将图片保存在数据库中,并叠加超速违法所发生的日期、时间、路段、违法时车辆实际行驶速度以及该路段的限定行驶速度等信息,数据库可按日期、车牌号码等条件进行分类查询,也可通过打印机
实时输出
违法车辆照片,具有车牌
自动识别
、现场报警、
移动存储
及综合管理等功能,其网络版的产品构架,使得该系统集现场执法、3G
远程传输
和指挥中心网络化调度管理于一体,为高速管理部门科学执法提供可靠的依据,充分符合
科技强警
战略;
车辆缉查发布系统
:卡口对车辆进行超速抓拍并对比黑车牌,发现报警后在
收费站
或前端
LED屏
实时显示
违章车辆信息,并在收费站进行拦截。
另外,
GIS
从空间上、时间上彻底了解高速公路沿线情况的现状与变化,奠定高速公路管理所需要的数字基础,完成对静态
交通信息
(收费站、
服务区
、隧道、
无线视频
等基础设备)和动态交通信息(天气变化、道路维修封闭、突发的
交通肇事
等路面状况)的重组,为高速公路管理提供直观、系统、科学的
管理工具
;同时可以规范管理数据,实现信息共享,便于各部门数据的交换,改进和完善高速公路管理工作。按各
子系统
的要求,以规定的格式向子系统传输所需信息,比如
无线通讯
终端的应用(如
手机短信
、PDA等)根据服务请求和查询权限提供给客户数据、图形或图像等信息
1994年我国部分学者参加了在法国
巴黎
召开的第一届
ITS世界大会
,为中国ITS的开展揭开了序幕。
1996年
交通部
公路科学研究所开展了交通部重点项目《智能运输系统发展战略研究》工作,1999年《智能运输系统发展战略研究》一书正式出版发行。
1999年由交通部公路科学研究所牵头,全国数百名专家学者参加的“九五”国家科技攻关重点项目《中国智能交通系统体系框架研究》工作全面展开,2001年课题完成,通过国家科技部验收,2002年出版《中国智能交通系统体系框架》一书。
2000年由科技部主办,全国ITS协调指导小组办公室协办的第四届
亚太地区
智能交通(ITS)年会在北京举行。
2000年2月29日,科技部会同国家计委、经贸委、公安部、交通部、铁道部,
建设部
、
信息产业部
等部委
相关性
部门的充分协商和酝酿的基础上,建立了发展中国ITS的政府协调
领导机构
——全国智能交通系统(ITS)协调指导小组及办公室,并成立了ITS专家咨询委员会。
2002年4月科技部正式批复“十五”国家科技攻关“智能交通系统关键
技术开发
和示范工程”重大项目正式实施,北京、上海、天津、
重庆
、广州、深圳、中山、
济南
、
青岛
、杭州十个城市作为首批智能交通应用示范工程的试点城市。
2002年9月,由中国科技部和交通部共同举办的“第二届
北京国际
智能交通系统(ITS)技术研讨暨技术与产品展览会”在北京举行。
2003年11月,科技部
马颂德
副部长第一次率中国政府代表团参加在
西班牙
马德里
举办的第十届ITS世界大会,科技部联合交通部、建设部、公安部和
北京
市政府联合申办“2007年第十四届ITS世界大会”获得成功,标志着中国的智能交通系统建设将在更加开放、
竞争与合作
并存的环境中加速发展。
2004年10月,科技部第一次大规模组团参加第十一届在日本
名古屋
举办的第十一届ITS世界大会,中国政府展览团在ITS大会的首次展览,获得成功。
2007年10月9-13日,第十四届
智能交通世界大会
在
北京展览馆
举行。大会展示了中国多年来各部门、各地区在ITS领域所取得的成就,并加强了中国在ITS领域的对外交流。
2012年5月25日,由
北京交通大学
主办,香港
交通运输
协会协办的2012年智能交通系统国际研讨会(International Workshop on Intelligent Transport Systems, 2012)在
中苑宾馆
举行。本次国际会议旨在加强智能交通系统
领域专家
学者的
学术交流
,进一步加深我国与其他
国家和地区
在智能交通系统领域的合作与研究,扩大我国交通
科学研究
在国际上的影响。