第三十一章智能交通系统 1.简介 交通运输技术正在发生巨大而快速的变化。我们现在熟悉的运输系统在未来 的十年或二十年将会变的很陌生。新技术一一统称为“智能交通系统”(ITS)或 先进的运输远程信息处理”一一正在从根本上改变交通运输系统的运作模式 并且从根本上改变了人们提供和使用交通基础设施和服务的方式。 ITS是什么?有许多的定义。其中一些如表1所示。他们在使用新技术对于 提高运输系统和实现经济和社会效益都有类似的过程。一些定义强调这些影响 而另外一些人则更关心识别相关技术。 总体来说,使用ITS的目的应该是改善基础设施,车辆,和用户之间的联系, 使各交通个体和运输系统作为一个整体,在更广泛的运输、城市和区域发展、经 济、和环境政策下更有效的工作。我们可以预测到以下应用ITS的潜在效益: (1)更好的利用基础设施; 2)改善交通流; (3)更好的公共交通服务 (4)提高安全性 (5)低成本货物运输 (6)降低对环境的影响 此外,技术正在改变工作性质,影响着家庭和工作场所的位置,影响着旅行的 模式(在区域网络方面,在潜在旅行者的信息需求方面,进而最终影响到旅行 需求本身)。旅行习惯的改变直接影响道路系统及其为了最好地服务于社区的 需要而进行的改进的方式( Taylor and D’Este,1997) 本章试图将新技术的影响同运输领域的政策和规划联系起来,如交通需求 管理(TDM、道路安全、环境的影响(特别是空气污染物排放)和道路定价。表2 列出了ITS的一些应用深刻的影响交通政策、规划和运行 TS的一些定义 澳大利亚和新西澳大利亚 ITS集现代计算机、电子、信息和通信技术的应用于一体,以提 兰交通局联合会 高运输及其相关方面的运作。其本质上是一个各种各样的复杂 的工具的集成应用,可以减少环境影响的交通,减少交通堵塞, 提高运输效率,安全和可持续性 欧洲能交通协欧洲 ITS是在承担旅客和货物运输的车辆和路网信息和通信技术的
第三十一章 智能交通系统 1.简介 交通运输技术正在发生巨大而快速的变化。我们现在熟悉的运输系统在未来 的十年或二十年将会变的很陌生。新技术——统称为“智能交通系统”（ITS）或 “先进的运输远程信息处理”——正在从根本上改变交通运输系统的运作模式， 并且从根本上改变了人们提供和使用交通基础设施和服务的方式。 ITS 是什么?有许多的定义。其中一些如表 1 所示。他们在使用新技术对于 提高运输系统和实现经济和社会效益都有类似的过程。一些定义强调这些影响, 而另外一些人则更关心识别相关技术。 总体来说,使用 ITS 的目的应该是改善基础设施，车辆，和用户之间的联系， 使各交通个体和运输系统作为一个整体，在更广泛的运输、城市和区域发展、经 济、和环境政策下更有效的工作。我们可以预测到以下应用 ITS 的潜在效益： (1) 更好的利用基础设施； (2) 改善交通流； (3) 更好的公共交通服务； (4) 提高安全性； (5) 低成本货物运输； (6) 降低对环境的影响。 此外,技术正在改变工作性质,影响着家庭和工作场所的位置,影响着旅行的 模式（在区域网络方面，在潜在旅行者的信息需求方面，进而最终影响到旅行 需求本身）。旅行习惯的改变直接影响道路系统及其为了最好地服务于社区的 需要而进行的改进的方式(Taylor and D’Este, 1997)。 本章试图将新技术的影响同运输领域的政策和规划联系起来，如交通需求 管理(TDM)、道路安全、环境的影响(特别是空气污染物排放)和道路定价。表2 列出了ITS的一些应用深刻的影响交通政策、规划和运行。 表 1 ITS 的一些定义 来源 地区 定义 澳大利亚和新西 兰交通局联合会 澳大利亚 ITS 集现代计算机、电子、信息和通信技术的应用于一体,以提 高运输及其相关方面的运作。其本质上是一个各种各样的复杂 的工具的集成应用,可以减少环境影响的交通,减少交通堵塞, 提高运输效率,安全和可持续性 智欧洲能交通协 欧洲 ITS 是在承担旅客和货物运输的车辆和路网信息和通信技术的
结合。“智能",因为他们为旅游者和经营者带来特定信息。在汽 车应用方面,ITS帮助司机导航,避免交通堵塞,避免冲突 火车和公共汽车应用方面,他们让管理者优化车队操作和提供 乘客自动售票和实时运行信息。在道路网络应用方面,他们为 司机协调交通信号,检测和管理事件,显示信息,指导和指令 美国智能交通协美国 ITS是多样化技术的广泛应用,用来解决许多交通问题。它包 含许多技术,包括信息处理、通信、控制和电子产品。在我们 的运输系统加入这些技术将拯救生命,节省时间,节省金钱 澳大利亚智能交澳大利亚 ITS"是一个涵盖性术语,指的是通信技术在交通系统中的 通协会 应用,以降低成本,提高安全,使现有基础设施的容量最大 化。“货运管理系统”是指在货物运输中,有利于操作者和管 理者的那些应用 加拿大智能交通加拿大 ITS,一个新兴的全球现象,是将广泛的多样化的技术应用在交 通中,用于拯救生命,节省金钱和时间。技术涉及的范围包括 微电子、通信和计算机信息学,其跨越学科,如交通运输工程 通信、计算机科学、融资、电子商务和汽车制造业。一年一度 的世界市场对ITS估计为截止到2001年240亿美元和到2011 年900亿美元,并且对 及相关技术领域来说进入这个市 场是至关重要的 美国运输部 美国 ITS集当前和新兴技术等领域如信息处理、通信和电子应用于 用于解决地面交通问题 交通车辆智能化日本 ITS提供了一个解决各种交通问题根本方法,其中包括交通事 促进会 故、交通拥堵,环境污染。ITS通过最先进的通信和控制技术处 理这些问题。它在人、道路和车辆间接收和发送信息 ITS的一些应用 ITS的应用 自动流量控制(ATC 使用实时自适应交通信号的协调来系统应用在加州的 FETSIM和 控制和促进交通和行人的运动。实时监测应用于世界各地 SCATS 道路情况用以提供交通流量和速度的信和 SCOOT交通控制系统 息。该系统可以提供运输和紧急车辆的优 自动车辆控制(AVC) 使用电脑,道路传感器、雷达和其他设备圣地亚哥附近的自动化 来控制车辆的转向和速度,在某些或所有高速公路车道,在混合
会 结合。“智能”,因为他们为旅游者和经营者带来特定信息。在汽 车应用方面, ITS 帮助司机导航,避免交通堵塞,避免冲突。在 火车和公共汽车应用方面,他们让管理者优化车队操作和提供 乘客自动售票和实时运行信息。在道路网络应用方面,他们为 司机协调交通信号,检测和管理事件,显示信息,指导和指令 美国智能交通协 会 美国 ITS 是多样化技术的广泛应用，用来解决许多交通问题。它包 含许多技术,包括信息处理、通信、控制和电子产品。在我们 的运输系统加入这些技术将拯救生命,节省时间,节省金钱 澳大利亚智能交 通协会 澳大利亚 “ITS”是一个涵盖性术语，指的是通信技术在交通系统中的 应用，以降低成本,提高安全,使现有基础设施的容量最大 化。“货运管理系统”是指在货物运输中，有利于操作者和管 理者的那些应用 加拿大智能交通 协会 加拿大 ITS,一个新兴的全球现象,是将广泛的多样化的技术应用在交 通中，用于拯救生命,节省金钱和时间。技术涉及的范围包括 微电子、通信和计算机信息学,其跨越学科,如交通运输工程、 通信、计算机科学、融资、电子商务和汽车制造业。一年一度 的世界市场对 ITS 估计为截止到 2001 年 240 亿美元和到 2011 年 900 亿美元,并且对于运输及相关技术领域来说进入这个市 场是至关重要的 美国运输部 美国 ITS 集当前和新兴技术等领域如信息处理、通信和电子应用于 一体，用于解决地面交通问题 交通车辆智能化 促进会 日本 ITS 提供了一个解决各种交通问题根本方法,其中包括交通事 故、交通拥堵,环境污染。ITS 通过最先进的通信和控制技术处 理这些问题。它在人、道路和车辆间接收和发送信息 表 2 ITS的一些应用 ITS 的应用 说明 实例 自动流量控制（ATC） 使用实时自适应交通信号的协调来系统 控制和促进交通和行人的运动。实时监测 道路情况用以提供交通流量和速度的信 息。该系统可以提供运输和紧急车辆的优 先权 应用在加州的 FETSIM 和 应用于世界各地 SCATS 和 SCOOT 交通控制系统 自动车辆控制（AVC） 使用电脑,道路传感器、雷达和其他设备 来控制车辆的转向和速度,在某些或所有 圣地亚哥附近的自动化 高速公路车道, 在混合
的驾驶任务中不用人操作的系统 路径CA项目。瑞典的智 能速度适应试验 驾驶员信息系统 在道路网络提供司机交通条件和拥挤信圣安东尼奥(德州交通 息的系统。这些信息可能会在出发前或在部)的交通诱导系统 旅途中发出 环境/污染检测(EPM) 在一个区域或沿着一条路段多个传感器用在许多国家对雾和冰 监控和过程测量,广播警告和实现交通预警系统 控制策略,来应对环境污染水平变化的 电子收费(ETC) 在道路使用者通过收费公路或桥梁不需许多电子收费系统已经 要车辆减速而自动支付通行费的系统。一在许多国家高速公路安 般车辆都配备一个“智能卡或者是电子装使用。最显著的例子是 标记以便作为车辆通过一个收费点,费在新加坡电子道路收费 用就会自动从这张卡或一个账户扣除 货运管理系统(FMS) 通过车辆跟踪和识别,计算机调度和双向博思艾伦和汉密尔顿 通信更好的控制操作车队来提高货物运(198)描述的若干被美 输可靠性、服务质量和效率的系统 国货运公司使用的专有 事故管理系统(|NM) 寻求快速检测道路上事件(如事故、车辆美国和其他地方许多高 故障、或车道堵塞)进而提出快速反应计速公路都配备了事故管 划以便事件能被清理的系统 理系统,例如马里兰州的 图表系统 公共交通信息(PT) 这个系统为旅客提供公共交通服务可用目前在英国有许多PTI 性的信息,对于给定的旅程会推荐特定的系统在使用 服务。这一信息可以基于时间表或实时了 解车辆进程在出差之前或在旅途中发出 公共交通管理(PTM) 是提高公共交通工具效率和安全的系统,应用在出租车公司的电 如计算机制定时间表,调度,车辆监控,智脑化的车辆调度系统是 控制系统 个大家熟悉的例子 路径诱导系统(ROG 通过诸如如电子地图显示或合成声音指许多出租车公司现在在 令为司机提供导航和路径诱导信息和旅其出租汽车内提供车载 游计划信息的系统 导航系统 道路安全增强系统(RSE 帮助司机避免碰撞或在系统发生崩溃时防撞自动系统和自动紧 提供更好的保护和应急反应的系统 急援助系统
的驾驶任务中不用人操作的系统 路径 CA 项目。瑞典的智 能速度适应试验 驾驶员信息系统（DIS） 在道路网络提供司机交通条件和拥挤信 息的系统。这些信息可能会在出发前或在 旅途中发出 圣安东尼奥( 德州交通 部)的交通诱导系统 环境/污染检测（EPM） 在一个区域或沿着一条路段多个传感器 监控和过程测量，广播警告和实现交通 控制策略，来应对环境污染水平变化的 系统 用在许多国家对雾和冰 预警系统 电子收费（ETC） 在道路使用者通过收费公路或桥梁不需 要车辆减速而自动支付通行费的系统。一 般车辆都配备一个“智能卡”或者是电子 标记,以便作为车辆通过一个收费 点,费 用就会自动从这张卡或一个账户扣除 许多电子收费系统已经 在许多国家高速公路安 装使用。最显著的例子是 在新加坡电子道路收费 系统 货运管理系统（FMS） 通过车辆跟踪和识别,计算机调度和双向 通信更好的控制操作车队来提高货物运 输可靠性、服务质量和效率的系统 博 思 艾 伦 和 汉 密 尔 顿 (1998)描述的若干被美 国货运公司使用的专有 系统 事故管理系统（INM） 寻求快速检测道路上事件(如事故、车辆 故障、或车道堵塞)进而提出快速反应计 划以便事件能被清理的系统 美国和其他地方许多高 速公路都配备了事故管 理系统,例如马里兰州的 图表系统 公共交通信息（PTI） 这个系统为旅客提供公共交通服务可用 性的信息,对于给定的旅程会推荐特定的 服务。这一信息可以基于时间表或实时了 解车辆进程在出差之前或在旅途中发出 目前在英国有许多 PTI 系统在使用 公共交通管理（PTM） 是提高公共交通工具效率和安全的系统, 如计算机制定时间表,调度,车辆监控,智 能控制系统 应用在出租车公司的电 脑化的车辆调度系统是 一个大家熟悉的例子 路径诱导系统（ROG） 通过诸如如电子地图显示或合成声音指 令为司机提供导航和路径诱导信息和旅 游计划信息的系统 许多出租车公司现在在 其出租汽车内提供车载 导航系统 道路安全增强系统（RSE） 帮助司机避免碰撞或在系统发生崩溃时 提供更好的保护和应急反应的系统 防撞自动系统和自动紧 急援助系统
2.相互影响及其意义 很明显,有一系列复杂的技术能够应用到交通系统。它将如何影响我们使用 和管理交通系统的方式?这些新兴技术一个共同的特征是越来越依赖通信和信 息。将来最大的变化是道路系统各部分之间通信和信息流动的次数。目前交通 系统的各组成部分大部分都独立工作,但在未来它们之间将会有更多互动。可 以如下定义三个主要组成部分: (1)道跻和跟踪—一所有支持道路网络的固定基础设施和组织。包括道路 路面、铁路轨道、导沟、桥梁、地下通道、道路设备、标志、车辆检测器和建 立和管理一个运输网络的当局,和销售运输相关服务的任何商业企业。 (2)车辆一在公路上行驶的所有的机车、车厢、船舶、飞行器、汽车 摩托车、卡车、巴士和自行车 3)用户一所有那些使用道路系统的人,如司机,运营商,乘客、客户和 服务接受者。 2.1.道路-车辆交互 这些交互需要基础设施和车辆之间的信息流动,并且没有用户直接干预 然而,这是应用的一个基本要素,如车辆跟踪和识别系统(PTM,PT,FMS)、电子 收费(ETC)、先进的交通控制(ATC)和自动化高速公路(AVC)。 2.2.道路用户交互 涉及到道路基础设施和用户之间通信的技术将越来越重要和复杂。历史上, 对所有道路使用者来说,信息都是静态和定向的。咨询速度曲线上的迹象将会 是一个很好的例子。从现在起信息将越来越动态和个性化。例如,在制定速度曲 线时,不同的车辆(如大型卡车,客车,和摩托车)可能会给予不同的建议值。道 路和交通、公共交通,或环境条件当前状态的信息将被收集起来并综合分析然后 传递给系统用户 2.3.车辆—用户交互 通过车辆提供给用户的信息将迅速改变,尤其是对道路交通来说。目前我们 收到的车辆的信息与其性能(速度、发动机转速、发动机温度、燃料表等)。传 感器和计算机系统可以应用到车辆中,用来对司机提供路线指导信息,并提供安 全环境警告。 2.4.道路一车辆用户交互 从道路到车辆,然后再到用户的通信技术为路上的操作系统提供另一层。这 些技术包括车辆导航系统,包括实时信息,车辆调度系统,司机和安装在车辆公共 交通信息系统,这些技术通常在在公共汽车站,或控制台,或者可以通过计算机网
2.相互影响及其意义 很明显,有一系列复杂的技术能够应用到交通系统。它将如何影响我们使用 和管理交通系统的方式？这些新兴技术一个共同的特征是越来越依赖通信和信 息。将来最大的变化是道路系统各部分之间通信和信息流动的次数。目前交通 系统的各组成部分大部分都独立工作，但在未来它们之间将会有更多互动。可 以如下定义三个主要组成部分： (1)道路和跟踪——所有支持道路网络的固定基础设施和组织。包括道路 路面、铁路轨道、导沟、桥梁、地下通道、道路设备、标志、车辆检测器和建 立和管理一个运输网络的当局,和销售运输相关服务的任何商业企业。 （2）车辆——在公路上行驶的所有的机车、车厢、船舶、飞行器、汽车、 摩托车、卡车、巴士和自行车。 （3）用户——所有那些使用道路系统的人,如司机,运营商,乘客、客户和 服务接受者。 2.1.道路-车辆交互 这些交互需要基础设施和车辆之间的信息流动，并且没有用户直接干预。 然而,这是应用的一个基本要素,如车辆跟踪和识别系统(PTM, PTI, FMS)、电子 收费(ETC)、先进的交通控制(ATC)和自动化高速公路(AVC)。 2.2.道路-用户交互 涉及到道路基础设施和用户之间通信的技术将越来越重要和复杂。历史上, 对所有道路使用者来说，信息都是静态和定向的。咨询速度曲线上的迹象将会 是一个很好的例子。从现在起信息将越来越动态和个性化。例如,在制定速度曲 线时，不同的车辆(如大型卡车,客车,和摩托车)可能会给予不同的建议值。道 路和交通、公共交通,或环境条件当前状态的信息将被收集起来并综合分析然后 传递给系统用户。 2.3.车辆——用户交互 通过车辆提供给用户的信息将迅速改变,尤其是对道路交通来说。目前我们 收到的车辆的信息与其性能(速度、发动机转速、发动机温度、燃料表等)。传 感器和计算机系统可以应用到车辆中，用来对司机提供路线指导信息,并提供安 全环境警告。 2.4.道路-车辆-用户交互 从道路到车辆,然后再到用户的通信技术为路上的操作系统提供另一层。这 些技术包括车辆导航系统,包括实时信息,车辆调度系统,司机和安装在车辆公共 交通信息系统,这些技术通常在在公共汽车站,或控制台,或者可以通过计算机网
络实现。 2.5.其他交互 这个新技术还将使每个系统组成部分收集和处理更多、更丰富的信息。通 过广泛使用传感器,利用高速通信和计算,道路管理者将获得更多关于当前交通 状况的信息。然后,这些信息被用来更快地应对事件并且调整交通信号灯,以纾 缓交通挤塞和减少污染。汽车将会变得“更智能”。传感器和车载计算机将监控 车辆的状况,道路和司机用以优化车辆性能并有助于保护司机。 3.益处 到目前为止本章考虑了新兴技术的功能及其应用,交通系统组成部分之间的 联系方式将会改变。但这些技术带来利益吗?在这里介绍这种新技术带来的六个 益处。这些益处将通过技术的组合实现,其最终目标使交通系统更好的服务社 会,无论是在城市和农村地区。改善的交通控制,交通条件和交通选项的更好的 信息,更好的汽车,和改善的公共交通将共同努力,交通网络的利用更容易,更 有效。ITS还将提髙现有基础设施的利用进而减少提供更多的道路和公路运输服 务。此外,通过使用更环保的汽车而使道路网络有效利用,从而降低对环境的影 响。 量化新技术将带来的个人利益仍处于初级阶段,虽然现在新兴起许多研究, 例如加勒特(1998)、博思艾伦和汉密尔顿(1998),鲍姆(199),和 Kulmala和 Pa junen- Muhonen(1999。在许多情况下整体收益很可能是特定的,不是通用的, 这取决于每个城市或地区的特点和运用中的技术的组合。此外,许多技术是互补 的,并且只有被合适利用,他们的全部好处才会全部实现。表3总结了每个技术 类别可能带来的利益。 表3 此新兴技术带来的潜在益处 技术 益处 更好的利用改善交更好的提高安降低|降低对环境 基础设施通流公共交全性货物的影响 通 运送 成本 先进的交通控 √ 制技术 交通诱导技术 出行者信息系
络实现。 2.5.其他交互 这个新技术还将使每个系统组成部分收集和处理更多、更丰富的信息。通 过广泛使用传感器,利用高速通信和计算，道路管理者将获得更多关于当前交通 状况的信息。然后,这些信息被用来更快地应对事件并且调整交通信号灯,以纾 缓交通挤塞和减少污染。汽车将会变得“更智能”。传感器和车载计算机将监控 车辆的状况,道路和司机用以优化车辆性能并有助于保护司机。 3.益处 到目前为止本章考虑了新兴技术的功能及其应用,交通系统组成部分之间的 联系方式将会改变。但这些技术带来利益吗?在这里介绍这种新技术带来的六个 益处。这些益处将通过技术的组合实现，其最终目标使交通系统更好的服务社 会,无论是在城市和农村地区。改善的交通控制,交通条件和交通选项的更好的 信息,更好的汽车,和改善的公共交通将共同努力, 交通网络的利用更容易，更 有效。ITS还将提高现有基础设施的利用进而减少提供更多的道路和公路运输服 务。此外,通过使用更环保的汽车而使道路网络有效利用，从而降低对环境的影 响。 量化新技术将带来的个人利益仍处于初级阶段,虽然现在新兴起许多研究, 例如加勒特(1998)、博思艾伦和汉密尔顿(1998), 鲍姆(1999),和Kulmala和 Pajunen-Muhonen(1999)。在许多情况下整体收益很可能是特定的,不是通用的, 这取决于每个城市或地区的特点和运用中的技术的组合。此外,许多技术是互补 的,并且只有被合适利用，他们的全部好处才会全部实现。表3总结了每个技术 类别可能带来的利益。 表 3 此新兴技术带来的潜在益处 技术 益处 更好的利用 基础设施 改善交 通流 更好的 公共交 通 提高安 全性 降低 货物 运送 成本 降低对环境 的影响 先进的交通控 制技术 √ √ √ √ √ √ 交通诱导技术 √ √ √ √ √ √ 出行者信息系 √ √ √ √ √ √