第1章绪论1.1课题研究的背景随着世界范围内城市化和机动化进程的加快，城市交通越来越成为一个全球化的问题。

城市交通基础设施供给滞后于高速机动化增长需求，道路堵塞日趋加重，交通事故频繁，环境污染加剧等问题普遍存在。

特别是在一些发展中国家，不仅没有在城市规划布局、城市交通发展模式选择与运营机制等方面吸取发达国家城市交通发展的经验与教训，而且重复着它们在高速机动化发展中所犯过的许多错误，无论是大中城市还是新兴的中小城市，几乎都没有前瞻性地解决好城市交通问题。

自改革开放以来，我国的城市规模和经济建设都有了飞速的发展，城市化进程在逐步加快，城市人口在急剧增加，大量流动人口涌进城市，人员出行和物资交流频繁，使城市交通面临着严峻的局势。

当前，全国大中城市普遍存在着道路拥挤、车辆堵塞、交通秩序混乱的现象。

如何解决城市交通问题已成为全社会关注的焦点和大众的迫切呼声。

探究城市交通发展中存在问题的原因，无论是从宏观上还是从微观上分析，其根本原因在于城市交通系统的管理机制不适应。

不同的城市有不同城市的问题，但共性就是混合交通流问题。

在交叉口如何解决混合交通流中的相互影响或彼此的相互影响，就是解决问题的关键！随着我国城市化建设的发展，越来越多的新兴城市的出现，使得城市的交通成为了一个主要的问题。

同时随着我国经济的稳步发展，人民的生活水平日渐提高，越来越多的汽车进入寻常老百姓的家庭，再加上政府大力发展的公交、出租车，车辆越来越多了。

这不仅要求道路要越来越宽阔，而且要求有新的交通管理模式的出台。

旧有的交通控制系统的弊病和人们越来越高的要求激化了矛盾，使原来不太突出的交通问题被提上了日程。

现在有关部门愈来愈多的注重在交通管理中引进自动化、智能化技术，比如“电子警察”、自适应交通信号灯以及耗资巨大的交通指挥控制系统等。

对交通的管控能力，也就从一个侧面体现了这个国家对整个社会的管理控制能力，因此各国都很重视用各种高科技手段来强化对交通的管控能力。

从技术条件分析，我国的城市交通技术应用水平较低，这在交通规划、交通基础设施建设、运输工具水平、交通组织和管理等方面都有反映。

例如道路布局和交通方式分道不合理，现代化轨道交通缺少，路面公共交通效率低，车况较差，相关技术标准较低、自行车交通比例高，日常交通以人工管理为主等，对城市交通的管理还局限于传统的车流人流控制方面，缺乏对城市交通需求进行研究和管理。

特别是在应用现代通信和网络技术管理交通方面，除少数几个大城市已经起步外，大多数城市还是空白。

另外，我国在城市交通规划和管理方面对基础性研究缺乏重视，研究力量和研发投入不足，也是技术水平低和造成城市交通发展缓慢的原因。

1.2我国智能交通系统（ITS）现状与发展趋势我国智能交通系统（ITS）现状我国开展ITS的开发研究始于八十年代后期，早期主要是由公安部、交通部、建设部等所属研究所、院校在引进、消化国外一些智能交通技术产品的基础上，进行开发研究适合我国国情的智能交通技术及音响器。

例如，我国的城市交通控制系统、高速公路监控系统、电子收费系统等，通过了国家“七五”、“八五”和“九五”重点科技攻关和示范工程应用，已经较为成熟，目前在国内一些大中城市和高速公路上得到了一定程度的应用，胆在先进性、系统性方面与国外同类技术和产品相比，还有一些差距。

1995年以后，我国关于ITS的研究、试验、国际交流活动日益频繁，许多院校、企业相继进入这个领域，除交通部公路科学研究所和公安部交通管理科学研究所长期在从事ITS相关技术研究开发外，清华大学、东南大学、同济大学、中兴通讯、中国普天、东软集团等相继建立了ITS研发机构，国家有关部门也将ITS列入“九五”、“十五”科技发展计划和2010年长期规划中。

我国ITS的研究应用主要体现在：1、城市交通信号控制系统（UTCS: Urban Traffic Control System）交通信号控制系统的目标主要是实现区域内交通信号自适应控制。

它依靠事先建立的交通算法及模型，对实时检测到的交通数据进行分析，从而对信号周期、信号相位等配时参数进行优化，及是时调整配时方案以使整个控制区域内行车延误时间、停车次数等最少。

在全国实施城市交通“畅通工程”两年多来，有近百个城市建立了以交通信号控制系统为主要系统的交通指挥系统，但交通信号控制系统相当一部分是引进国外的系统，如SCOOT（北京、大连等城市使用），SCATS （上海、广州等无城市使用）、京三系统（深圳等无城市使用），西班牙系统（南宁、武汉、长春等城市使用）、意大利系统（太原等城市使用）、美国系统（济南等城市使用）还有韩国系统等，真可谓“八国”系统共存。

这些系统皆是建立在机动车为主的道路交通条件基础上的控制系统，既不适应于中国的混合道路交通情况，无法适应于连续流与间断流的协调控制、公共汽车交通优先控制，也无法适应于中国城市发展ITS的需要。

“七五”“八五”期间，国家组织部交通管理科学研究所、同济大学等单位共同开发研究的“城市交通关时自适应控制系统”，是中国第一个大规模开发完成的交通控制系统，一定程度上考虑了混合交通的特点，在全国近二十个城市得到了推广应用，但总体上仍不能适应于当代乃至未来面向ITS发展的需要。

在此前后，也有一些研究部门不断地进行相关的研究，如：中国科学院沈阳自动化也开发研究了相应的控制系统理论。

2、高速公路监控系统（Freeway Surveillance and Control System）即通过高速公路信息采集系统获取高速公路的运行信息并进行分析、判断、决断、决策，对高速公路采取恰当的控制措施，减少偶发事件的影响，使得交通流平稳、安全、通畅地运行，以获取高速公路最佳的运行效益。

目前，我国大部分高速公路皆建有监控系统，主要设备大多是引进的，其功能单一，往往只监不控，无法有效地调节或改善交通。

3、电子收费系统（ETC：Electronic Toll Collection）我国高速公路是收费道路，一般使用开放式并自动收费系统，由人工或仪器判断车型、人工收费、数据统计、汇总及管理均由计算机完成，高速公路间是非联网收费，此外，我国有些城市的桥遂开始实施不停车收费，如重庆市等。

4、路径导行系统（ERGS：Electronic Route Guidance System）路径导行系统是试图实时采集和处理交通流信息及其相关数据，，通过CDPD、专用通讯线、光缆等有（无）线通信手段进行远程传输，实现诱导功能，对出行者发布路网结构图、实时交通拥挤、速度限定、预测时间、交通管制及宣传等综合信息，实现交通流的有序流动。

目前，我国有一些厂家正在研究开发车载式系统，但由于后台缺乏交通信息系统和交通地理信息系统GIS－T的魂，这类系统还仅处在实验阶段。

5、公共交通运营与管理公共交通仅是指公共汽车交通，在国内许多城市公交线路发展很快，投入运营车辆多，但仍普遍面临不准时，换乘不便、亏损严重等问题。

北京、上海、广州等特大城市在改革公共交通运营体制的同时，都试图引入公交电子调度系统（车辆定位调度、电子站牌系统等），但目前还没有信服的使用效果来证明该系统的有效性。

6、交通安全与紧急管理突发事故的及时检测、诊断与分析，并采取快速的救援管理措施，对于减少事故损失、缓解交通阻塞是极其重要的。

目前，我国大部分城市的公安交通管理部门已建成了基于紧急电话（110，122）的突发事故接处警系统，对于快速调度警力、快速处警是十分有效的，但还无法获取第一时间的交通事故实时信息，且未能提供系统性救援支持，因此，目前我国城市的交通安全与紧急救援管理还处于初级阶段，拥有的紧急救援设备主要是事故辅助照明、事故勘察、事故清障抢险设备等，它们大都缺乏系统性、先进性。

另一方面，高速公路交通的紧急救援管理也仅是在一些道路上初步形成，如泸宁高速公路上海段和首都机场高速公路的紧急救援管理系统等。

7、交通信息化建设交通信息化的基本含义是指，运用各种现代化的高新技术，将各类交通信息从采集、处理到提供服务加以每夜经，共享其资源，为最佳营运与管理交通、发展智能交通系统和新产业，发经济，推动城市进步奠定基础。

近年来，我国政府一直调度重视并积极推动信息化工程建设，尤其是交通管理部门，在交通管理信息化工作上投入在量人力财力，信息化水平取得了重大进展，实现了进口车核查信息系统的全国联网，建立了统一格式标准的机动信息管理系统、道路交通违章信息管理等系统，正在实现全国联网、信息共享，这些都为智能交通系统建设奠定了坚实的信息基础。

然而，中国交通信息化的整体现状不容乐观，以广州市的情况为例，虽然，建设有不同类别和规模的交通信息系统设施，但这些信息系统资源都无法共享，甚至是一个主管部门内部的系统资源都无法做到这一点，信息化水平较低，交通参与者与交通管理者之间、系统与系统之间仍无法做到信息的互相传递与共享。

这一切都从不同程度上制约了智能交通系统的发展进程。

我国智能交通系统体系框架ITS体系框架，是指系统所包含各个子系统主实现用户服务功能、满足用户需求所应具备的功能、满足用户需求所应具备的功能，以及各个子系统之间的相互关系和集成方式。

ITS体系框架决定了系统如何构成，确定了功能模块以及模块之间的通信协议和接口，它的设计必须包含实现用户服务功能的全部子系统的设计。

通过集成若干个ITS子系统的功能可以实现一个或多个用户服务功能。

我国在“九五”期间，通过公安部、交通部、建设部、教育部等部委下辖研究所、院校、企业的联合攻关，研究制定了我国的ITS体系框架。

我国ITS体系框架主要由以下几个方面组成：用户主体、服务主体、用户服务、系统功能、逻辑框架、物理框架、ITS标准和经济技术评价。

表1明确了ITS体系框架各组成部分与服务的关系。

表1我国ITS体系框架各组成部分与服务的关系组成部分名称作用用户主体谁将是被服务的对象，明确了服务中的一方。

服务主体谁将是提供服务，明确服务中的另一方，这与用户主体和特定的用户服务组成了系统基本的运行方式。

用户服务明确系统能提供什么样的服务。

系统功能将服务转化成系统特定的目标。

逻辑框架服务的组织化。

物理框架服务怎样具体提供。

ITS标准和经济技术评价其它经济技术。

我国智能交通系统共用信息平台结构我国智能交通系统可初步划分为共用信息平台、交通管理系统、物理管理系统、公交管理系统和公路交通管理系统五大部分，以共用信息平台为核心。

只有建立了ITS共用信息平台，ITS各子系统才可以在此基础上进行系统集成，实现交通等信息的交换与共享，为各相关部门制定运行控制方案和科学决策提供依据。

同时，ITS共用信息平台还可以利用数据集成的优势，以共用信息平台为基础，面向社会公众提供全方位、多方式的交通信息服务，为其出行提供极大的便利。