从交通工程到智能运输系统中国ITS的开发与展望.doc

从交通工程到智能运输系统中国ITS的开发与展望 一、ITS开发与应用在中国的兴起 1.90年代以前的交通工程中国的ITS前身或基础工作早在70年代末已经开始，称之为交通工程，当时交通部公路科学研究所与北京市公安局合作首次在中国进行计算机控制交通信号的工程试验，80年代初国家科技攻关项目“津塘疏港公路交通工程研究”，首次在高等级公路上把计算机技术、通信技术和电子技术用于监视和交通管理系统方面开展了一系列科学研究和工程实施，在城市交通管理、高速公路监控系统、收费系统、安全保障系统等方面取得多项科研成果，并开发生产了车辆检测器、可变情报板、可变限速标志、紧急电话、分车型检测仪、通信控制器，监控地图板等多种专用设备，制定了一系列的标准和规范，无疑这些工作是我们今天进行ITS研究和开发的基础。通过多年来中国交通科技界和工程界的不断努力，在中国城市建设和高等级公路建设的带动下，中国为智能运输系统的开发和应用打下了良好的基础。 2.90年代开始ITS的跟踪与开发中国的学者是在90年代初开始关注国际上ITS的发展，他们的通过各种方式将ITS介绍到中国，中国的学者很早就参加了ITS世界大会的指导委员会，不少院校和研究单位的学者和专家参加了ITS世界大会并发表论文。中国科学技术部是中国科学技术发展的主管部门，对于智能运输系统，中国科学技术部表现了巨大的热情，已经将智能运输系统的研究开发和应用列入了中国高新技术开发和产业化计划，近几年来组织中国与交通运输有关的部门讨论联合开发中国的智能运输系统，参加的部门有：交通部、公安部、建设部、铁道部、信息产业部等，还有许多中国的大学和研究机构参加。 为加快中国智能运输系统的开发与应用，中国科学技术部与欧盟开展了一系列的交流与合作，1997年6月和1998年6月分别在北京和布鲁塞尔举行了中欧ITS学术会议，完成了中欧在ITS领域的合作战略，并且已经有合作项目启动，例如北京市二、三环视频监控和诱导系统。 为了学习国际上ITS研究、开发和应用方面的先进经验，了解国外实际工作的进展，中国各政府部门都加强了这方面的国际交流，从1995年以来，中国在ITS方面的部分活动见下表1所示。 表1 1995年以来中国在ITS领域的部分学术活动 时间 内容 组织部门 1995年10月 派团参加第二届ITS世界大会 交通部 1996年10月 中日ITS交流展示会 交通部 1997年1月 派团出访欧盟和ERTICO 国家科委 1997年2月 派团访问美国和加拿大 交通部 1997年4月 97北京智能交通系统发展趋势研讨会 电子部 1997年6月 中欧智能交通系统研讨会 国家科委 1997年10月 派团参加第四届ITS世界大会 交通部 1997年11月 水、环境、交通与可持绩发展国际研讨会 建设部 1998年6月 中欧通信与信息合作大会 科技部 1998年10月 交通部凤懋润总工代表黄镇东部长参加第五届ITS世界大会 交通部 作为政府主管部门之一的交通部，在制定科技发展“九五”计划和2010年长期规划时，就将发展ITS列入计划，从95年开始的交通部即开始组织代表团参加ITS世界大会，并成立了交通部智能运输系统工程研究中心，1996年交通部委托该中心在国家“六五”、“七五”和“八五”科技攻关取得的成果基础上，进行智能运输系统发展战略研究，希望通过这一研究制定发展规划和计划，同时也为企业界提供一个发展的指南，目前这项研究已经完成，研究报告已经提交给交通部。除此之外，该中心还开展了GPS定位与导驶系统研究、基于GPS的路政车辆管理系统等项目的研究、快速货运系统研究与示范工程、高速道路交通仿真的研究和智能运输系统中心试验室的建设等项目。 二、ITS在中国的发展战略 1.中国道路交通发展的简况经过48年的建设，特别是近十多年的发展，中国的公路今天已经具有了一定的规模，在国民经济建设中发挥着重要作用，干线公路已初步形成网络，客、货运输条件有了明显的改善，截止到1997年末，全国公路通车里程达到122.6万公里，其中属于二级以上汽车专用公路标准的高等级公路已超过24000公里，其中包括高速公路4771公里。全国所有的县市、98的乡镇、81的行政村都已经通了公路，全国汽车保有量超过1100万辆（不包括农用运输车）。 根据国家的“九五”计划和2010年发展纲要，交通部原计划用30年左右的时间完成公路主骨架、水运主通道、港站主枢纽和支持保障系统的规划建设。公路主骨架的主要内容是：根据“五纵七横”的布局框架，建设12条约35000公里以高等级公路组成的国道主干线。为了使公路运输实现高速、高效、舒适并保证安全，还需要建设与高等级公路网相适应的监控、通信和信息服务等管理系统。这35000公里的国道主干线公路网，占全国公路通车总里程的4，但是承担的运量将是公路总运量的30，将连接所有的省会城市和重要城市、贸易口岸以及交通枢纽。新一届中国政府为了保证经济的发展，对公路的建设提出了更高的要求，在1998年公路建设的投资为1800亿元，预计新增公路3.3万公里以上，其中新增高速公路1560km，新增二级公路7947km。预计到2000年，全国高速公路总里程将达到8000km，二级以上公路达到16万km以上。 2.ITS发展战略中国的道路交通正以前所未有的速度发展，特别是国家加快公路建设的政策和大量投资，使得中国将发生以下变化，首先是原来预计要在20年以后才形成的全国高速公路网，要提前形成，特别是计划中的两纵两横和三个重要路段将在2000年完成；第二，各个省区根据自己的发展需要和国家加快公路建设的政策，将加快本省区高速公路网的建设，到2000年中国东部地区的高速公路将形成具有一定密度的网络。因此中国ITS发展的战略是在中国高速道路网建设和形成这个背景下来讨论的，也就是说是如何同步协调发展我们的道路基础设施建设和ITS，以便提高运输效率和安全性，减轻环境影响。 智能运输系统不仅仅是个物理系统，更是一个有人参与的、与社会和经济密切相关的系统，因此，它的发展不仅仅要遵循技术和设备的发展规律。智能运输系统的发展应该依照以下原则： (1)根据中国国情，研究确定中国智能运输系统发展的总体规划和发展模式，同时智能运输系统的规划应该成为整个道路网规划的一部分。由于中国的智能运输系统是与道路网（包括城市道路和公路）的建设同时进行的，而道路建设在相当一段时间内是中国交通部门的主要任务，因此应该将智能运输系统也纳入基础设施建设的内容一并考虑。 (2)打好智能运输系统发展的基础。在智能运输系统中交通工程是处于基础的地位，特别是交通工程基础设施更是基础的基础，这也就要求在交通基础设施的建设中必须充分考虑道路的规划和交通工程设施，例如：交叉口的设计与信号控制、出入口的设计、立交的设计、匝道的设计和基本标志标线的设计等。由于中国目前仍处于道路的建设期，信息化的水平也较低，因此，目前大量的工作仍然是进行智能运输系统的基础工作，这一阶段工作的好坏将直接影响今后智能运输系统的全面实施和应用效果。 为了今后智能运输系统的实施，在做好基础工作的同时，开始进行一些智能运输系统高层面上的研究工作是必要的，这有助于用系统的观点研究路网的布局，并根据智能运输系统的要求，提出对基础设施的配套要求和技术与设备需求。 (3)分步骤实施智能运输系统。根据中国的实际情况，智能运输系统的实施必须分步骤进行，在做好总体规划的前提条件下，根据实际的需要和资金的可能，从容易实现的部分做起。 (4)智能运输系统涉及道路建设、道路管理、交通和运输管理、计算机、通信以及电子设备等专业和有关的设备制造企业，因此，智能运输系统的实施需要在交通主管部门的统一领导下，有关的部门、企业和科研单位密切的配合，联合攻关，才可能顺利地实施。 (5)智能运输系统的实施必须注重效益。经济发展的原则是效率优先兼顾公平，因此，没有效益的项目是不能进行下去的。在开发和应用智能运输系统的过程中应充分注意对道路运输和交通管理中急需解决的有明显效益的项目优先开发，使社会认可智能运输系统，为智能运输系统的发展起好头。 综上所述，智能运输系统发展的总方针应该是：统筹规划，打好基础，分步实施，联合攻关，注重效益。 3 智能运输系统发展的战略目标根据中国的“九五”国民经济和社会发展奋斗目标，在“九五”期间将全面完成现代化建设的第二步战略部署，到2000年，人口控制在13亿以内，实现人均国民生产总值比1980年翻两番；基本消除贫困现象，人民生活达到小康水平；加快现代企业制度建设，初步建立社会主义市场经济体制；为下世纪初开始实施第三步战略部署奠定更好的物质技术基础和经济体制基础。到2010年实现国民生产总值比2000年翻一番，人口控制在14亿以内，人民的小康生活更加富裕，形成比较完善的社会主义市场经济体制。 中国交通建设的目标是紧紧围绕着国家经济发展的总目标而制定的，根据国家“关于国民经济和社会发展九五计划和2010 年远景目标纲要”，在今后国民经济发展的两个阶段中，国家将重点抓好国道主干线建设，带动整个公路网的完善和配套。同时要将经济工作的重点放在转变经济增长方式上，交通部部长黄镇东在回答国外记者提问中谈到公路建设时指出：“公路建设在今后5到15年内，要建设国家的国道主干线。这个发展思路充分体现了关于实现两个根本转变的要求，特别是对经济增长方式的要求。我们的公路交通基础设施建设，要转移到依靠科技进步，要不断增大和提高公路基础设施的科技含量，要增加高等级公路的比重。” 智能运输系统是交通建设的一部分，因此，智能运输系统的战略目标和实施部署必须在国家总规划下进行。根据国家经济发展的战略部署和中国交通基础设施建设的实 际情况，智能运输系统的战略部署也可以分成三步走：(1)在“九五”期间，智能运输系统的开发和应用要完成中国智能运输系统总体规划和体系框架的研究，明确智能运输系统在交通基础设施建设和管理中的地位以及发展模式；根据国际上信息化的发展趋势，开展智能运输系统中有关通信技术和信息应用技术的研究，同时注重智能运输系统标准化系统和标准的研究及制定；根据公路建设和运输管理的实际需求，找到合适的切入点，结合公路建设工程进行小规模的研究和开发；根据中国高等级公路收费管理的需要，开展有关不停车收费系统的应用研究和标准的制定；根据运输管理的需要，开展客货运输管理系统方面的应用开发；根据中国城市交通面临的问题和发展方向，做好城市的交通规划和道路网建设，根据城市实际的交通构成和现状，开发与引进相结合，加快交通监控和管理系统的建设，大力发展公共交通。通过“九五”期间的研究和开发，将为21世纪智能运输系统在中国的大规模开发和应用打下良好基础。(2)从2000年开始，在“九五”研究与开发的基础上，根据当时国家经济建设和公路建设的实际情况，结合道路建设项目，开发具有国际先进水平的智能运输系统成套技术与装备，使智能运输系统在高等级公路网及城市得到更多应用，路网运输效益和管理水平明显提高。(3)从2010年开始，将在前一阶段建成的高速公路网上大量使用先进的通信电子技术，逐步地提高整个路网的效率和安全性，争取通过二十年到三十年的时间，在中国完成国民经济和社会发展第三步战略部署的同时，完成智能运输系统的第三步战略部署，达到和完成智能运输系统的战略总目标：用大约五十年的时间，在逐步建设和完善全国以高速公路为主干的公路网的同时，应用现代化的科技手段，在中国建成以提高国家综合国力和人民生活水平为基本目的的，高效、安全、保护环境和资源的最具有竞争力的综合地面运输系统。 三、ITS标准化 标准化工作的开展将大大促进智能交通系统的实施，具体表现在：(1)标准化可保障全国范围内的兼容性；(2)标准化有助于拓展ITS相关产品的提供渠道，创造更大的市场空间；(3)标准化有利于系统集成；(4)标准化有利于减轻风险，保护投资。 标准化是全国范围内兼容性的保证，是实施可操作ITS项目的基础。标准化有利于建立局部和全国范围内的可靠、稳定的系统。开放式的标准鼓励为提供更好的ITS服务功能而竞争，从而使用户最终获益。标准化开辟出更大的规范化产品市场，使生产者易于规模经营，从而降低成本和经营风险。 1.中国ITS标准化工作1995年交通部被国家技术监督局确定为道路交通工程标准化委员会依托部门，委员会秘书处依托在交通部公路科学研究所，同时国家技术监督局还批准ISO/TC204在中国的归口部门为交通部，技术依托部门为交通部公路科学研究所。 从1995年开始，交通部公路科学研究所在国家技术监督局和交通部的指导下，开始参与TC204的活动。1998年在国家质量技术监督局的指导下，交通部正式批准成立ISO/TC204中国委员会（ISO/TC204 China Domestic Committee），该委员会将把推进中国ITS标准化作为主要任务，该委员会将由政府有关部门的官员，企业界和学术界的专家组成，将在中国国家质量技术角度局的领导下，代表中国参加国际ITS标准化活动。 2.中国需要标准化的ITS领域通过对ITS体系结构的分析, 中国需要标准化的ITS领域：物理层中的所定义的接口是典型的需要标准化的领域。物理层中的部分实体也是需要标准化的潜在对象。传输层中涉及的通信技术已绝大多数经标准化，可以直接引用，但一些显著具有ITS色彩的通信技术譬如道路车辆之间或车辆与道路之间的短程通信的标准化问题却是一片空白。处理层和服务层难以标准化，相反这也正好给ITS实施者预留了充分发挥他们主观能动性的空间，在这两层，可以提出一些大的原则，供ITS实施者和用户参考。 众多的需要标准化的ITS领域中，迫切性要求很不一样，这主要与技术的发展水平、ITS项目开展程度有密切关系。通过对中国目前ITS开发应用的调查和需要标准化的潜在领域分析，当前部分急需开展的标准化项目现列举如下表2所示。 表2 当前部分急需开展的标准化项目 急需开展的标准化项目 应用领域 短程通信 不停车收费车路信息交换 数字地图数据交换和存放格式 自动车辆导航，路由服务交通监控车辆调度 无线信息服务接口 广播式信息服务 数字地图数据交换和存放格式的标准制定也迫在眉稍。这项标准的尽早制定，将大大推动中国数字地图的发展，同时也可保护好中国这一幼稚的充满前景的信息产业。 综上所述，尽管ITS的研究与应用在世界各地迅速的发展，但是在随后的十至二十年间，中国仍需要努力提高基础设施的数量和水平，然而ITS是世界交通运输发展的共同趋势，我们所必须考虑的是如何同步协调发展我们的基础设施建设和ITS，以便提高运输效率和安全性，减轻环境影响。随着中国道路基础设施建设的加快，别是高速公路建设的迅猛发展，高速道路网络将在世纪之交形成，这为中国实施ITS提供了舞台，我们要做好充分的准备，迎接智能运输系统的美好未来！ 王笑京 (交通智能运输系统工程研究中心) 中国智能运输系统(ITS)发展的现状及应用前景近年来，“出行难”常常是令京城百姓感到头痛的一个问题，特别是遇有特大型活动时，交通拥堵现象就愈加严重。尽管公安交通管理部门想方设法，增派警力，但往往是杯水车薪，很难从根本上解决矛盾。人们渴望能在现有交通设施的基础上最大限度地改善交通安全，减少道路拥挤，提高通行能力然而，人们的这种渴望将逐渐变成现实智能运输系统（ITS）的发展会改变我们的生活。在第四届亚太地区智能运输系统（ITS）年会暨技术产品展览会即将在京举办前夕，记者采访了作为此届年会主席的国家科技部高新技术发展司的张智文博士和公安部公安交通管理局张殿平总工程师，请他们谈谈中国ITS发展的现状及应用前景。起步较早但未形成完整体系据张博士和张总工程师介绍，我国从20世纪80年代初就开始从治理城市交通管理入手，运用高科技来发展交通运输系统。80年代中，在广泛开展城市调查、规划、治理的同时，着手对城市交通控制技术进行研究。90年代初，一些高校和交通研究机构开始了城市交通诱导系统技术的研究和尝试。这些研究主要借鉴英、美和澳大利亚等国的先进控制系统（如TRANSYT、SCOOT、SCATS等）的理论和思想，并在北京、上海、南京等城市做了试点。同时，北京、上海、沈阳等城市先后从英国、澳大利亚等国引进了SCOOT或SCATS控制系统。这些研究和实践，开拓了我国交通研究新领域，也在一定程度上缓和了当地的交通紧张矛盾。但由于我国城市交通流的特性（混合交通）、道路条件和市民的交通法规意识等方面与发达国家之间差异较大，因此，难以充分发挥这些先进交通控制和诱导系统的作用。在“九五”期间，交通部提出“加强智能公路运输系统的研究与发展”，结合我国国情，分阶段地开展交通控制系统、驾驶员信息系统、车辆调度与导航系统、车辆安全系统及收费管理系统等5个领域的研究开发、工程化和系统集成，并在此基础上，加速科技成果商业化。在“八五”期间，铁道部就开始了全路货车运营管理系统的研究和实施，使全国6万公里铁路和40多万辆货车从传统人工的管理办法进入到计算机管理新阶段，为实现全国铁路运营智能化打下基础。此外，还有铁路列车运图自动化编制、京九铁路编组站车辆实时跟踪系统、高速铁路车站到车控制系统、智能化铁路运营信息系统及铁路运输智能化网络结构研究等。另外，高速公路的监控系统、自动收费系统，汽车工业部门的汽车自动驾驶系统、多功能显示系统、诱导系统、防撞系统等都正在进行研究，有的已有了成果。民航系统化的空中导航、航线调整以及售票系统等方面的智能化开发也有突出的发展。总之，通过对ITS技术的研究开发和应用，将目前单独存在的车辆、道路、环境、信息融合，将各种交通运输手段融合，逐渐使交通系统化，使之真正成为快速、准时、安全、便捷和舒适的交通运输体系。张博士指出，中国虽然起步不晚，但各个部门做各自的工作，没有形成一个完整的体系。ITS是一项系统工程，需要各有关政府部门、地方、产业界及科研单位的协调行动和共同努力。因此，在国家有关部委充分协商酝酿的基础上，今年2月29日正式成立了全国智能运输系统（ITS）协调指导小组及办公室。为了从整体上规范ITS的建设，在协调指导小组的领导下，目前有关单位正在进行智能交通系统体系框架和标准框架的研究编制工作。公安部、交通部、铁道部3个国家级智能运输系统工程技术研究中心的建立，将把中国ITS发展推向一个新的阶段。同时，科技部与相关部委还将在近期安排有关的ITS示范性项目。我国ITS的发展框架张博士介绍说，组织各领域专家编制的适合我国地面交通体系的智能运输系统体系框架，目的是为国家进行智能运输系统规划、设计、实施、管理提供依据。ITS框架体系主要集中在如下几个方面：确定我国ITS的总体需求；提出我国ITS的定义和总体的体系框架结构、逻辑结构、物理结构；分析我国ITS中可能存在的标准问题，确定我国ITS标准化领域；分析各种运输方式在整个ITS体系中应起到的作用，确定各种运输方式和管理部门协调工作的方式；我国ITS的规划和实施，以及ITS的经济和技术评估。目前，ITS体系框架涉及：通用技术平台、通信信息、车辆、运输管理、交通管理和规划、电子收费（交易）、紧急事件和安全、综合运输（枢纽）、经济技术评价9个领域，专家小组研究工作正在开展。ITS标准体系制定要先行张博士和张总工程师都认为，ITS将在21世纪形成一个新的产业，该产业的出现必然带来标准化问题。ITS大范围应用的基础是标准化，如不及时有效地进行这一工作，将直接影响我国智能交通系统领域的协调发展。建立科学、合理、完善的智能交通系统标准体系，以指导和规范我国智能交通系统技术和相关事业健康、有