第23卷 第1期2001年3月武汉理工大学学报・信息与管理工程版JOURNA L OF W UT(I NFORMATI ON&MANAGE ME NT E NGI NEERI NG)V ol.23N o.1Mar.2001文章编号:10072144X(2001)0120067204智能交通系统(ITS)及其发展边明远,陈思忠,罗汉军(北京理工大学车辆工程学院,北京 100081)摘 要:智能交通系统作为一项高技术综合的新兴产业,将会对传统的交通行业产生深远的影响,也是包括中国在内的世界交通运输行业发展的必然趋势。
简要阐述了ITS的概念和基本构成,并回顾了ITS在国外的产生和发展的历史及现状。
评述了中国ITS的现状及交通运输业面临的问题,提出了相应的发展策略。
关键词:智能交通系统(ITS);交通运输业;交通管理中图法分类号:U113 文献标识码:A1 智能交通系统(ITS)简述随着世界城市化的进展和汽车的普及,不论是在发展中国家还是在发达国家,交通拥挤加剧、交通事故频繁、交通环境恶化等问题变得日趋严重。
在过去的10年当中,美国的道路堵塞程度增加了30%,而且在未来10年内估计还要增加50%。
据统计,美国每年仅因交通信号延误就使驾驶者耽误了2000万小时的时间,相当于1亿美元的经济损失。
同时由于交通堵塞而并发引起的总体资源浪费、排放物对环境的污染等问题更是难于计算。
一般来说,解决交通拥挤的直接办法是建设更多的道路交通设施,提高路网的通行能力,但无论是哪个国家的大城市,可供修建道路的空间有限,而且建设资金筹措也是一个要面临的困难。
同时,由于交通系统是一个相当复杂的大系统,因而单独从车辆方面考虑或单独从道路方面考虑,都很难从根本上解决问题。
此外,能源和环境问题的严重性也日益为人们所认识。
在这种背景下,从系统的观点出发,把车辆和道路综合起来考虑,着眼于充分利用现有的道路交通设施,在不大量兴建新的道路设施的前提下着重提高运行效率,以节约大量的建设资金和时间,从而运用各种高新技术系统解决交通问题的思想就应运而生。
智能交通系统(Intelligent T ransportation Sys2 tems)简称ITS,它实际上包括了智能交通和智能交通两方面的内容。
它将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子控制技术及计算机处理技术等综合运用于整个交通运输管理体系,通过对交通信息的实时采集、传输和处理,借助各种科技手段和设备,对各种交通情况进行协调和处理,建立起一种实时、准确、高效的综合运输管理体系,从而使交通设施得以充分利用并能够提高交通效率和安全,最终使交通运输服务和管理智能化,实现交通运输的集约式发展。
ITS的目标和功能包括如下几方面:提高交通运输的安全水平;减少交通堵塞,保持交通畅通;提高运输网络通行能力;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济效益。
与传统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、消耗大量资源来实现以上目标和功能,而是在现有或较完善的基础设施上,将先进的通信技术、信息技术、控制技术有机地结合,综合运用于整个交通运输系统,实现其目标和功能。
按照1994年美国智能交通协会出版的《智能交通系统结构发展计划》报告,ITS涉及7个服务领域的29个用户服务功能(见表1),基本体现了该系统的构成。
智能交通系统是新一代交通运输系统,通过ITS技术的研究开发和应用,将现在各自独立存在的车辆状态过渡到车辆和道路融合,然后进一步将机动车辆和其他交通手段融合。
通过这些步骤,逐渐使交通系统化。
从车辆方面看,其发展方向首先是开发能够从道路设施接收交通信息的信息车辆,然后随着控制技术的发展,逐步开发凝聚高度控制技术的安全车辆,之后实现车收稿日期:2000211209.作者简介:边明远(19682),男,河南禹州人,北京理工大学车辆工程学院博士研究生.表1 智能交通系统基本构成序号基本系统目 标子 系 统1交通管理系统通过提供一系列信息服务,帮助出行者正确选择行驶路线;帮助交通管理部门对车辆进行有效的实时疏导、控制和处理事故・在途驾驶员信息子系统・旅行服务信息子系统・路线指导子系统・事故处理子系统・交通控制子系统・排放检测与控制子系统2出行需求管理系统提高人们的出行能力和安全系数,合理选择出行方式和路线,从而使路网上的交通流获得平衡分配・预先旅行信息子系统・搭乘匹配管理子系统・出行需求管理子系统3公共交通营运系统提高公共交通的可靠性、安全性及其生产效率,使公共交通对潜在用户更具吸引力・在途交通信息子系统・公共交通管理子系统・满足个人需求的公共交通子系统・公共交通安全子系统4营运车辆运行系统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・营运车辆进出关电子管理子系统・自动化路边安全检查子系统・营运车辆管理子系统・车辆安全监视子系统・营运车队管理子系统・危险物品事故反应子系统5电子收费系统使所有地面交通收费系统实现自动化,以减少用现金收费所产生的交通延误・电子收费子系统6应急管理系统提高对突发交通事件的报告和反应能力,改善应急反应的资源配置・应急车辆管理子系统・突发事件通报和人员安全子系统7先进的车辆控制和安全系统为驾驶员提供各种形式的避撞和安全保障措施,以改善驾驶员对行车环境的感应和控制能力・纵向碰撞预防子系统・横向碰撞预防子系统・交叉路口碰撞预防子系统・改善视野防撞子系统・安全预警子系统・预先抑制事故子系统・自动化公路子系统辆自动驾驶。
智能交通系统的最终目的是建立快速、准时、安全、便捷和舒适的交通运输体系,以保证社会经济可持续发展,建立与人类生存环境相协调的良好的交通运输环境。
按照一些专家的评价,智能交通系统的优势可以用方便、安全、舒适、快捷8个字来概括。
国外的经验证明,一旦ITS投入使用,至少可以把城市的交通堵塞减少50%,交通事故甚至可以减少80%。
美国智能交通协会主席柯林斯说,ITS的应用可使现有公路使用率提高15%~30%。
据日本官方的估计,日本在今后的20年内可降低8%~10%的交通事故;每年交通事故死亡人数可比现在减少30%~70%;到2010年,日本国内的交通阻塞可减少20%以上。
同时每年还可减少45.46亿L的燃料消耗,公路网络通行能力成倍增长,并减少尾气污染,经济效益与社会效益都是很可观的。
根据日本道路・交通・车辆智能化推进协会的试算,仅导航系统的开发到目前就已经创造出20亿美元规模的市场,今后20年预计ITS整体将创造出5000亿美元的市场规模[1]。
美国交通部长斯拉特称赞智能交通系统是交通发展的一次革命。
专家们总结了如下5个方面的理由:①提高公路交通的安全性。
据专家估计,采用ITS,在今后20年内全球可降低8%的交通灾难,每年交通事故的死亡人数可减少30%~70%。
减少交通拥挤和阻塞,从而提高公路交通的机动性。
据预测,到2012年,ITS技术可使交通阻塞减少20%;②降低能源消耗,减少汽车运输对环境的影响;③提高公路网络的通行能力。
据估计,ITS可使现有高速公路的通行能力至少增长1倍;④提高汽车运输生产率和经济效益,并对社会经济发展的各方面都将产生积极的影响;⑤通过系统的研究、开发和普及,创造出新的市场[2]。
2 国外智能交通系统(ITS)发展现状由于ITS系统具有很好的经济和社会效益,它正在成为21世纪交通发展的方向。
一些国家和地区纷纷成立各种组织开展研发工作。
目前在国际上推动ITS的3大组织是美国的ITS Ameri2 ca、日本的VERTIS和欧洲的ERIT C O。
欧洲的ITS研究开发是由官方与民间并行进86 武汉理工大学学报・信息与管理工程版 2001年3月行的。
由于欧洲的国家大部分很小,因此ITS的开发与应用是与欧盟的交通运输一体化建设进程紧密联系在一起的。
1969年欧共体委员会就提出要在成员国之间开展交通控制电子技术的开发。
自1986年以来,西欧国家主要在欧洲高效安全交通系统计划(PROMETHE US)和保障车辆安全的欧洲道路基础设施计划(DRI VE)2大计划指导下开展交通运输信息化领域的研究、开发与应用。
1991年欧盟各国的相关制造业、汽车业、通讯业,以及学术研究机构和政府部门等共同组成了欧洲道路科技执行协会(European R oad T ransport T elem2 atics Im plementation C oordination Organization,简称ERTIC O)。
该组织的主要任务是在欧盟范围内推动电子通讯技术与交通运输的结合,协助研究和制定标准,推动欧盟拟定的ITS计划,并作为参与国际ITS的窗口。
发展的目的是改善交通安全和环保,减轻道路拥挤,积极布建泛欧洲的交通信息咨询网络,统一海陆空的复合运输。
欧洲推动ITS 的方式是由下而上,任何一项ITS计划都是以产业界为主,市场是主导力量[3]。
日本发展ITS系统的目标是在未来的30年内大幅度地减少道路交通的肇事次数,减少由于道路堵塞而引起的汽车燃油等资源的浪费和对环境造成的污染。
日本的ITS推动委员会由政府的5个部门于1993年组成,该组织于1995年制定了日本推动ITS发展的基本原则和方针,并于1996年完成了日本综合发展规划,作为日本发展ITS 的蓝图。
日本的智能型车辆道路及交通协会(Ve2 hicle,R oad and T raffic Intelligent S ociety,简称VER2 TIS)于1994年由部分企业和学术团体组成。
VERTIS在日本推动ITS的各组织中发挥了极其重要的作用,其主要工作是推动ITS的开发和研究,与各企业及学术机构间联合和协调一些技术上的问题,以及支持ITS的相关标准化活动等。
美国在智能交通系统的研究和开发方面较日本和欧洲起步稍晚一些,但凭借其先进的技术优势,已经后来居上。
目前在ITS的试验研究和实践应用上都处于国际领先地位。
美国非常重视ITS系统即将形成的巨大市场,对其进行了广泛深入的研究。
1991年美国国会通过了综合地面运输效率法案,其目的就在于要发展经济上有效、环境上完善的国家级综合地面运输系统,以便能够高效率地运送人员和货物。
1992年,由美国交通部、联邦顾问委员会和美国智能交通协会联合制定了智能交通系统发展战略计划。
1995年3月,美国交通部正式出版发布了国家智能交通系统项目规划。
1996年美国亚特兰大市交通局运用已有的智能交通系统的技术成果开发了Olym pic 交通控制管理系统,为26届奥运会提供了有效的服务。
美国交通部(DOT)是推动美国ITS工程的核心机构,而ITS技术的研究和开发则主要由美国智能交运系统协会(ITS America)来完成或提供技术咨询。