国内外城市职能交通系统的发展状况与趋势及其启.doc

国内外城市职能交通系统的发展状况与趋势及其启示国内外城市职能交通系统的发展状况与趋势及其启示2010-12-28 18：02智能交通系统(ITs，ltellig州l Trans-DonaIion svsicm)在20世纪90年代的迅速崛起为世人所瞩目，lrS作为根本解决交通运输问题的先进技术，它是怎样广生和发展起来的?其发展的现状和前景如何，国内外发展1Ts有哪些值得武汉市借燎的经验?这些是本文拟回答的问题，l智能交通系统兴起的背景ITs作为个慨念陀名词出现丁20世纪90年代初，但其技术雏形n，眦追朔到20世纪60年代出现在美国的静态路往诱导、计算机交通控制等技术，不过当时其重要性并不明显。然而进入20世纪90年代以束，ITs突然以惊人的速度发展，许多发达国家竞相投以巨资进行lrs的研究Lj开发，目前世界上每年对于r鼍的总投入超过200亿黄元，国际rrs领域已形成美国、欧洲和口木二三强鼎市的局面。发达曰家为何不瞄投入巨资竞相发展ITs，主要有以下儿个方面的背景：1.1交通问题的日益严峻和寻求新的解决途径20世纪6070年代是西方各国经济发展的黄金时期，fu伴随经济高速发展的负产物之一即是交通状况的不断恶化，交通拥挤、事故、环境亏染已成为最难消除的现代社会公害之一。据统计和预测，在美国，1988年25个主要城市由于交通阻塞造成的经济损失达420亿美元，到2020年，全国因交通问题ifi造成的损失每年将超过l 500亿美元；在R本，许多大城市和高速公路汽车速度不刘1 5km/h.全国每年冈交通阻塞而造成的时间损失达50亿人/时；1995年，美国、日本，德国、英囤和法国因交通事故而死亡的人数已分别达到4l 798、12 670、9 454、3 621、9 169人=面临口益严重的交通问题.单靠增建、拓建道路交通设施的传统办法4；呵能从根本上解决交通问题，况且发达罔家的公路网早已建成，特别是在城市建成区靠大量拆迁来增建、拓建道路交通设施是得不偿失的。旧时，人们越来越多地从保护环境、廿约能源、谋求社会可持续发展的角度来_考虑问题。近20年米系统科学和信息科学技术的迅筛发展为各国从根本上解决变通问题提供r确效途径，科学家们用系统的观点进行思考.将人、车、路综合起米，并把先进的卜算机、通信、捧制技术运用于交通系统，于是，ITS便应运而生r。L2经济竞争的日益激烈和寻求新的经济增长点Ils小仅可以提高运营率，减少事故率，并带束减少能源消耗、降低大气污染的社会效益，而且叫促进智能化交通电子设备的开发，形成一个新型的交电产、k，带来几大的静济利益。美目运输部】99f牟在向国会的报告中指出，在未束20年里.美国兀弓开发的总投资将超过3 ooo亿茭元，将极大地刺激T商业的发展。全于开发的成果将在国际围内市场带来的经济利益.据一个称为Mo-bililv2000的组织估汁，仅美国ITs相戈产品的心际国内市场效益，到2000年就可达每年280亿美元=日本ITs的车辆信息情报于系统在2000年的市场规模是15兆日元，预计20lO年可达45兆甘元。由此可址，lTs技术竞争的实质是为了争夺末米IiJ场的经济竞争，这正是发达H家竞相不惜投入巨资发展rrs的根本原因所在.I.3冷战结束促进军用高新技术民用化冷战时期，发达国家的军事装备与国防钡域，最为集中地应用r当代高新技术，如卫星导航技术、信息采集与提供技术、汁算机控制与管理系统、电子技术等。进入20世纪，随着世界范围冷战的结束，促使发达吲家吲防工业企业考虑向非币事领域投入其技术的台理性，高新技术民用化便成r发展趋势。而与此同刚发达国家的交通问题H趋恶化，也正需要新的解决于段和技术，国防高新技术的民用化正好为肛创造r条件，它为I啊的发展起r催化剂的作用。2智能交通系统的研究与开发领域智能交通系统是人们将先进的的信息技术、数据通讯传输技术，电子控制技术、传感器技术以及计算机处理技术等有效地综合运用于整个交通运输体系，从而建立起种在大范围内、全方位发挥作用的实时、准确、高效的交通运输综合管理系统。其目的是使人、车、路密切配合、和谐统.极大地提高交通运输效率、保障交通安全、改善外境质茸和提高能源利片j率。根据发达卜1家Ils研究与l：发的状况，目前ITs包括范m大致如下：2.I先进的交通管理系统(ATMs J主要指先进的监测、控制相言息处弹系统该类系统向交通管理部门和驾驶员提供对道路交通进行实时疏导、挣制和对突发事件晓急反应的功能。亡包括城llJ集成交通控制系统，高速公路管理系统、虚急管理系统、公共交通优先系统、小停车自动收费系统、交通公害减轻系统和需求管殚系统等、ATMs在道路、车辆和监拄中心之间建屯赳通讯联系。监柠中心接受到各种交通信息并经过迅速处理后，通过凋整交通信号，m驾驶员和管删人员提供宴时信息和最优路径诱导，从向使交通流始终处十最佳状态2.2先进的旅行者信息系统(ATls)主耍是对交通行者提供歧时的信息服务。在出行前通过办公室或家庭的计算机终端、洛询电话、咨向广播系统等，J句出行者提供交通信息，以帮助出行者选择卅行的式、时间和路线。在山行途中，通过车裁信息单元或路边动态信息板.向出行者提供交通信包，通过路径诱导系统对车辆定位和导航，使行者呲摄件的出行方式和路线到达目的地。2.3先进的公共交通系统(APTs)采用各种智能技术促进公共交通的发展，它包括公共车辆定何系统、客运量自动检测系统、行驶信息服务系统、自动凋度系统和电子车票系统等：例如，利用仝球卫星定付系统和移动通讯网络对公共交埘进行监挎和凋度；采用Ic异进行客运量检测和公交出r收费；在公交车辆上和公交车站通过电子站牌乘车者提供车辆的实时运，信息，提高公共交通的吸引力。2.4先进的车辆控制系统(Avcs)主要指智能汽车的研制，该系统包括事故规避系统和监测调控系统等，智能汽车具自道路障碍自动识别、自动报警、自动转向、自动制动、自动保持安全午辟、车速和巡航控制功能。安装在车身各部位的传感器，盲点临删嚣、微波爵达、激光雷达、摄像机等设施由计算机拧制，在易发牛危险的情况下.随时以声、光形式向司机提供f体周围的必要信息，并可白动采取措施，从而有效地防止事故的发生。牟内计算机巾存储大量有关驾驶员个人和车枘各部分的信息参数，当监洲到这些参数发生变化、超过某种安全极限时就会向司机发出警报，并采取相应措施，以预防事故发牛2.5商用车辆运营系统(cvO)这是专为运输企业提高赢利而开发的智能型运营管理技术，目的任十提高商业车辆的运营效率和安全性。通过卫星、蹄边信号标杆等装置，以及车辆自动定f声、车辆臼动姒别.车辆自动分类和动态称重等设备，实现电子通关、辅助企业的车辆凋度中心对运营午辆进行阑度管理。3国外城市智能交通系统的发展概况在闭外，钾能交通系统的发展以美日欧为代表.其他如加拿大、澳大利业、韩国、新加坡等囤电有很好的发展势头.限丁掌握资料和文章篇幅，这里主要介绍智能交通系统在美日欧的发展概况：3.1美国智能交通系统的发展概况美国丌弓始于1967年的电子路径诱导系统研究，由于从政府方面得不到继续J F发的政策和资金支持，1971年该项目巾止，证是这一系统廿致r稍后口本、德国关于路径诱导系统的圳究，导致了日、欧I啊的迅速发展。20世纪80年代术，面对欧、日的领先和城f】交通的恶化，美国Mob岫v2000建波联邦运输部荤视智能牟辆-道路系统(JvHs)研究，得到政府的积极叫应。_=：F是在该组织的推动下，于1990年8月成市了官民台作的垒崮胜组织frHS Aera，从此存全美始了协凋、统的IvIIs的研究、开发和部署。美国ITs发展历程的特点是囤家统一规划、投资充足、发展迅速。1991年荚国在新一轮(1992一1997)的道路交通建设法案中把IvHs的研究开发置十中心项目的位置，行制定了巨大投资计划。从美罔1992年提出的IvHs开发战略计划研究的内粹米看，IvHs不仪涉及开发IvHs所需高新技术的研究，还涉盟实施运行IVHs后，IvI瞒对社会、经济、法律、十地利用及人们H行行为的影响以及所需耍采取的运行规章驶管理制度的建立等研究。可虻，IvHs小仅使交通建设与运行管理走上高科技之路，使交通运输产业划时代的改变.而|对社会、经济、法律、土地利用等都将产牛探远的影响。1994年美国根据lvHs的实际研究项目.队为IvHs的名称已不能覆盖其牟=部内存，冈而把n7s易鼎为Jfs，井于同年9月经罔金批准成直了美国智能交通机会(IIsA)。llsA的成员包括联邦政府.州政府、地方政府羊【|外国政府机构，与ITs开发相咒的国家和国际公司，大学、独立研究村L构.对ITs感兴趣的公共凼体及其他从事I佟活动的团体.它的主要活动是：帮助政府制定政策；组织技术论坛；帮助发展标齄、处理横向问题；促进国际合作；管理和交换ITs信息；展不ITs新技术；支持地方和州范围的I偈汁划；提高公众对lls的认以，美fq实施ITs取得显著经济效益和社会效益。如在密西根州，ATMs使高峰小时车速提高35%；ATMs使行驶时间缩短19%；Avcs使公共汽车交通事舣率降低20%：白动车辆定位节约40万美元/年；电子收费和交通管理使收费车道L事故降低为o；运营费片i降低16万美元/年。根据11葛2002年年初公布的预测，到2011年左右，美国ITs将达到如下一些社会效益：降低_楚通事故.每年减少死亡5 000-7 Ooo人；缓解交通拥堵.幽此每年节省200亿美元支、10亿加仑的汽油消耗和13%的m行时闸；提供充分的实时交通信息.以利于行者做出恰当的出行选择，等等，3.2欧洲智能交通系统的发展概况在欧洲，德、英、法等国于20 J址纪8(年代初期先后符白研究路径诱廿系统。欧洲的心家大部分都很小，而各网的诱导系统互不相容，这对过境车辆和道路交通管理带束了小便。绛济合作与发展组织(OEcD)决定努力促进1Ts的发展片协凋争敞进行有效的同际合作，并将ITs纳八r始于1986年的尤里乍计划.旨在建立跨欧的智能化道路网.=欧洲的rrs推进组织是成立于1991年的欧洲道路运输通信技术实用化促进组织ERTTcO，它的目的是坍调和支持全欧洲的ITs活动。在该组织的积极参与下，欧盟自1988年以来在ITs领域相继实施了五个骨下计划，具体计划中包括许多项日，其中主要的项日分成两条战线=一是南欧盟组织的为完善道路设施、提高运输服务水甲的DRIvE计划和T TAP计划，二是由民问企、止为主导的为提高欧洲汽车竞予力的PROME-HEus计划和政善欧洲运输机动性的l，ROMOTE汁划。这牡计划的共l司特点是它们都是跨国合作的大项目，其巾的子顶月有全欧联台的、局部地区联合的和单个国家或城市的，大多数子项目由下自上通过公开征集确定。从欧盟20世纪90年代中期以来先后实施的两个丌s骨T计划来看，均是包括道路交通运输、航空运输、铁路和水路运输及多式联台运输的综合性研究Jl：发汁划，表现出比闩、美更重视综合运输的ITs项目。由此可见，强凋国际(主要是洲J幻i)仟作和标舫化、强调综f运输系统智能化是欧洲ls发展的主要特点。3.3日本智能交通系统的发展概况日本ITs的发展儿乎与欧洲同时起步。q73年，R木进行其第一个I鸭顶同cA(：s.这是世界上第一个动态路径诱导系统。20世纪80年代中期开始.由运输肯等政府部门组织上百家企、忆会同凡学和研究机构进ir大规模联台开发，形成了官、民、学协调体制.极大地推动了ITs的艇展20世纪90年代中期，R小相继完成r路车间通信系统，交通信息通信系统、广域旅行信息系统、超智能车辆系统，安全车辆系统以厦新交通管理系统等方向的研究。在此蕞础上.1994年1月，山日本警视厅、通产省、运输省、邮政省和建设省等五个部门联合戚市了日本道路、交通、车辆领域智能化促进饥会.其使命是推进I碟的研究、川发翮利用。在新阶段，凹省一厅于1995年8月颂布r公蹄、交通、车辆领域的信息化实施方针，提出了rrs研究发的九大领域；四省一厅于1996年7月提出推进Ils总体构想，开始了而向Ils采取综合的、有体系发展的对策，并投巨资进行TTs的研究、开发与利用，形成以众多政府部门参，重视技术.产品开发和场地试验为特点的全面推进日本ITs建设的发展志势。综观国外Ils十几年米的发展，它通过传播实时信息和主动管理使道路交通更加顺畅、舒适；通过智能汽车和自动驾驶技术的开发，使安全性得以飞速提高；通过对商业片j午提供信息和引进电子通关功能，使运输效率得以大幅度提高；通过消除道路堵塞.大大减轻了交通对环境的负荷。总之，ITS的运用使道路运输发牛丁许多根本陛的变革，4国外城市智能交通系统的发展趋势目前叫外lrs的研究、开发与利用主要集巾在城市交通和高速公路两个方面，对于区域交通和综合运输涉及较少，仅欧盟和美国有少量研究=ITs想的发展趋势可以概括为眦下儿个方面：4.1美日欧竞相重点开发智能交通系统体系结构埘于Irs的总体规划和设计柬说.最重耍的任务就是11的体系结构开发，它是历J占lTs世界大会的一个主题。美吲崮家ITS体系结构的研究起丁1992年，19941995年l鹏优先项目中排第一位的便是系统体系结构开发。美囤采取白上而1、的模式推进rrs体系结构的开发，由政府部门指导.统一规划，政府、k.科研机构密叼西作，迅速地推进r lls这样一个跨学科的综合件高科技领域的研究开发及应用，美国国家Is/Ils体系结构开发从1993午9月1996年7月历时一年，耗资2 500万美元，此后并多次修订，1999年末完成了其第二版，建构r个由出行及交通管理、出行及交通需求管理、公共交通运营、电子付费服务、商用车辆营运、应急管理、先进的车辆控制与安全系统等t大系统构成的同家ITs体系结构。d本十】998年在四省厅的支持j、JF始开发I7雎体系结构，行于1999年完成，硅构了一个由先进的导航系统、电了收费系统、辅助安牟=驾驶、优化交通管理、通路管理效率化、胁助公交车辆运营、商用车效率化协助行人、西助紧急车辆运营等九大领域构成的囤家s体系结构。至于欧盟，南丁它是个相对松散的十权四家联合体，困而I啊的研究一般屉由齐国独立承担，采取自下而上的推进模式、.该模式的优点是便于信息传递.决策及时，灵活|生大，有利于适应不断变化的环境二这就克服了美口自1.而下模式由丁决策首掌握信息的不完全性所造成的指导可能不符合实际需求的缺陷。但是，欧盟摸武的缺点也很明硅，即子系统间的悱州十分困难，然而运输本身是一个连续的过程，凶而不利于ITs向更高更完善的层次发展：正由于此，欧盟在经过r DRIvE I之后，不得不蹦加强各国的|办调，制定统的规范和协议为主导方向.启动了DRIvE计划.1998年又Jf：始了牟胀的1Ts体系结构脚l目kAREN，从而揭开J欧盟ll研究新的一页，这足以说明系统结构开发在rrs q的重要地位。4.2美日欧日益重视智能交通系统标准化研究lIs是先进的信息技术、通信技术、屯广技术和交通运输管理系统相结合的大系统，其最基小的特征是集成，而标准化足系统集成的重要慕础然而，在lrs的开发热潮中，曾一度忽视标准化的工作ITs的罔际标准化蜘蹦IS0，/Tc204的建立(】993年j就比1Ts的发展本身自所滞后，各国在ITs开发与利用的实践中越束越清醒地认识到，没有标准化.就不可能实现有赦的智能交通系统。ITs标准化日需受到各重视，目前已有50多个同家加入了TC204、各国都在担极推进lI苫标准化工作，其中美日欧是lTs标准化工作成效显著的地区。美国为了保证标准化的发展能在产业界集思广益.先是通过各民问绀纽制定标准.然后由ITsA和【IsDOT共叫确定了符标准研究的优先级，并确定以国际合作.完善标准、培训人员为资助再点，显然，美心想利用其技术优势、经济优势变美国标准为l过界标准，抢-叶圈际ITs市场。欧洲虽然没打统一的ITs体系结构.但高度重视ITs标准的同际化.主张建寺一个开放的、秉性的标准化体系结构，保证全政范周不同系统和盥用之间的互操作性。例如，敞盟正住开发公共交通巾用于数据模型、信息系统、车辆定位、货运管理、智能卡和集成付费系统的标准.日本尽管国家I倦体系结构动手得晚，但ITs标准工作并不落后，积极地在国内推进标准化，极力使自已的标准发展为凼际标准。黄d欧竞相向国际标准化组织提出ITs的系统力案，便使之成为标准，予夺IH田际市场的耳标是破而易见的。4.3智能交通系统建设出现了从单一的道路运输智能化向综合运输智能化的方向发展的趋势目前世界rrs的发展主流是道路运输的智能化。但是，要根本解决交通运输问题，必定要宴现整个综合运输系统的智能化。20世纪90年代中期开始，多式联运智能化在国际范围尤其是欧盟和美国运输界引起高J堑关注。欧盟率先丁1995年制定了多式联运智能化具体计划，其实施结果日益显示山综合智能交通系统较道路智能交通系统能提供更有救、更安全、更少污染、更具有吸引力的服务，多式联运智能化在美国受到广泛关注，日前止在积极探讨推进多式联运智能化的有效途径。日本由于在大城市通勤客运方面早巳以公共运输为丰，所以至今在综合运输智能化方而尚未取得明显进展。但是尢论如何，综合运输智能化的出现预示着未来Ils的发展方向，井将日益品示其是解决交通M题的根本途径，5国内城市智能交通系统的发展概况及前景我国1偈的发展始于2()世纪70年代木进行的城市交通信号榨制试验研究，但真正迅速发展起来是在20世纪90年代中期以后，交通部门开始研究IH发疑战略和地理信息系统、全球定位系统、电子数据交换等在交通巾的直用，均已取得明显的进展。为了推进我国lTs的加快发展.1998年1月，经交通部批准，以交通部公路科学研究昕为依托，成寺了国家智能交通系统工程研究中心。国内一些高校也相继建立r l。rs研究机构，如清华大学、同济大学、东南人学、北方交通大学和武汉理工大学等。经过几年来的努力，我国rrs研究与开发工作取得了累累硕果：交通部组织、国家智能交通系统工徉中心承于日的智能交通发展战略研究已于1998年完成；科技部牵头、囤家智能交通系统工程中心组织，多家院校参与编制的中国智能运输系统体系框架和中同智能运输系统标准体系及关键标准制定已经通过国家鉴定，正式出台。这些成果为我国建设I鸭打下了良好基础。十丁j-期间，科技部、交通部组织力量正在对一些城市进r交通智能化改造，并确定北京、上海、天津、重反广州、深圳、济南、青岛，杭州、中山等十个城市作为丌弓示范城市。【.述城市盘部陆续制定并出台了ITs发展规划。冈此叮K预计，未来我固城市Ils的发展前景是光明的。6国内外城市智能交通系统建设经验对武汉市的启示综观国内外城市ITs的发展概况畸趋势，可以从中汲取值得武汉市借鉴的经验，得到以下几点启示：6.1实施武汉市智能交通系统建设跨越式发展战略发达罔家城市与武汉市玎发和应用rrs的条件不同，发达国家城市是在已绛建成四通八逃的交通基础设施的基蚵上开始发展I佟的.F汉市的交通基础殳施建设正处在大规模的建设之中。冈此，