（计算机应用技术专业论文）基于信息平台的智能交通指挥中心监控系统的研究和设计.pdf

四川大学硕士学位论文 y7 7 8 8 3 3 基于信息平台的智能交通指挥中心 监控系统的研究和设计 专业计算机应用技术 研究生琚生根指导教师李志蜀 摘要 智能运输系统( i t s ) 是当今信息技术领域的研究热点之一，地面交通管制 是i t s 领域的一个子课题，其核心研究内容为如何构造高效率的信息系统来提 高地面交通管制的效率。指挥中心监控系统是地面交通管制系统的神经中枢， 几乎所有与交通管制相关的实对或准实时信息都会通过各种信道传输到指挥中 心，并且与指挥中心进行信息交互的应用子系统种类较多，信息量也很大。各 类前端系统会将各种类型的实时数据传送到指挥中心，例如，各道路的堵塞程 度、各道口的车辆平均行驶速度、各违章车辆的各类违章记录、针对非法车辆 的实时报警信息等。并且，前端系统的数量也是较大的。指挥中心监控系统必 须及时的将这些数据进行处理、融合，并以最恰当的形式发送到各指挥人员的 席位上。指挥中心监控系统在实时接收前端系统发回数据的同时，也会定期对 前端系统进行可靠性检测，保证前端系统工作的有效性，并且，指挥人员或规 划人员在变更了数据库中电子地图、交通规则等影响前端系统处理正确性的信 息后，监控系统必须及时的将这些变更信息发送到各相关的前端系统，使之按 照新的规则运转。如何使来源不同的管制信息9 够以最快的速度进行整合，并 及时、准确的发送到相关的管制席位或相关的前端系统成为一个必须解决的问 题。 本文提出了一种基于信息平台的解决方案，并给出了一种指挥中心信息流 转的实验模型。在模拟实验中，该模型体现了较好的性能和相当程度的实用性。 本文提出的指挥中心监控系统实验模型研究，将最初建立在一般企业信息 管理基础上的企业信息平台思想运用于地面交通管制系统，为指挥中心监控系 四川大学硕士学位论文 统的设计提供了一种较新的思路，使之能够融合当前较前沿的高效信息流转技 术，从而更大限度的提高了系统的工作效率。 关键词：信息平台；智能运输系统；指挥中心；管理系统 四川大学硕士学位论文 t h er e s e a r c ha n dd e s i g no ft h ec o m m a n d i n g c e n t e r m o n i t o r i n ga n dc o n t r o l l i n gs y s t e mo f i n t e l l i g e n tt r a n s f e rb a s e do ni n f o r m a t i o np l a t f o r m m a j o rc o m p u t e ra p p l i c a t i o nt e c h n o l o g y g r a d u a t ej us h e n g g e na d v i s o rl iz h i s h u a b s t r a c t i n t e l l i g e n tt r a n s f e rs y s t e m ( i t s ) i so n eh o t s p o to fr e s e a r c hi ni n f o r m a t i o n t e c h n o l o g y t h eg r o u n dt r a f f i cc o n t r o l l i n gi so n es u b s e to fi t sf i e l d i t sc o r e c o n t e n ti sh o wt oc o n s t r u c ti n f o r m a t i o ns y s t e m sw i t hh i g he f f i c i e n c yt oi m p r o v et h e e f f i c i e n c yo ft h et r a f f i cc o n t r o l l i n g t h ec o m m a n d i n gc e n t e rs y s t e mi st h ec o r eo f t h ew h o l eg r o u n dt r a f f i cc o n t r o l l i n gs y s t e m a n dt h e r ea r em a n yk i n d so f a p p l i c a t i o ns u b s y s t e m sw h i c hm a i n t a i ni m m e n s ei n f o r m a t i o ne x c h a n g i n gw i t ht h e c o m m a n d i n gc e n t e r k i n d so fa p p l i c a t i o ns u b s y s t e m st r a n s f e rk i n d so fr e a lt i m ed a t a t ot h ec o m m a n d i n gc e n t e r t h e s er e a it i m ed a t ai n c l u d em a n yk i n d si n f o r m a t i o n f o r e x a m p l e ，t h ej a md e g r e e so fr o a d s ，t h ea v e r a g es p e e do fv e h i c l e st h r o u g ho n er o u t e ， t h ed e r e g u l a t i o nr e c o r d so fv e h i c l e s ，t h ea l a r mi n f o r m a t i o nf o ru n l a w f u lv e h i c l e s f u r t h e r m o r e ，t h eq u a n t i t yo fa p p l i c a t i o ns u b s y s t e m si s a l s ov e r y l a r g e f o r c o m m a n d i n gc e n t e r ，i tm u s tp r o c e s sa n di n t e g r a t et h e s ed a t a , a n dt r a n s f e rt h ec o r r e c t d a t at or e l a t i v ec o n t r o l l i n gc h a i rq u i c k l y b e s i d e sr e c e i v i n ga n dp r o c e s s i n gt h ed a d a f r o ma p p l i c a t i o ns u b s y s t e m s ，t h ec o m m a n d i n gc e n t e rc h e c k st h es t a t u so ft h e s e a p p l i c a t i o ns u b s y s t e m sp e r i o d i c a l l yf u re n s u r et h e s er e m o t ed e v i c e sa r ew o r k i n g r e l i a b l y a n d ，i ft h em a n a g e r so fc o m m a n d i n gc e n t e rc h a n g es o m et r a f f i cr u l e so r e l e c t r o n i cm a p si nd a t a b a s e ，t h ec o m m a n d i n gc e n t e rm u s tt r a n s f e ra n du p d a t et h e s e i n f o r m a t i o nt o a p p l i c a t i o ns u b s y s t e m sq u i c k l y h o w t oi n t e g r a t ed i f f e r e n t i n f o r m a t i o nf r o md i f f e r e n ts o u r c eq u i c k l ya n dt r a n s f e rt h e mt or e l a t i v ec o n t r o l l i n g c h a i r so ra p p l i c a t i o ns u b s y s t e m sq n i c k l ya n dc o r r e c t l yi st h ek e yp r o b l e mw h i c h n e e d sr e s e a r c hf o rc o n s t r u c t i n gc o m m a n d i n gc e n t e rs y s t e m 1 1 1 四川大学硕士学位论文 i nt h i sp a p e r ，w eg i v eo n es c h e m eb a s e do ni n f o r m a t i o np l a t f o r mt e c h n o l o g y ， a n do n em o d e lf o ri n f o r m a t i o ni n t e ：g r a t i o na n dt r a n s f e ri nc o m m a n d i n gc e n t e r i n s i m u l a t i o ne x p e r i m e n t s ，t h i sm o d e la p p e a r sr e l a t i v e l yh i g hp e r f o r m a n c ee f f i c i e n c y a n dp r a c t i c a b i l i t y i nt h i sp a p e r , w em a i n l yd i s c u s st h er e s e a r c ha b o u tt h ee x p e r i m e n t a lm o d e lf o r t h e c o m m a n d i n gc e n t e rs y s t e m w ei m p o r t t h ec o r ei d e a sa b o u tt h ee n t e r p r i s e i n f o r m a t i o np l a t f o r mp r e v i o u s l y b a s e do nn o r m a le n t e r p r i s ei n f o r m a t i o n m a n a g e m e n tt oo n rg r o u n dt r a f f i cc o n t r o l l i n gs y s t e m 。a n dp r o v i d eaf l e wd e s i g n i d e af o rt h ea r c h i t e c t u r eo ft h ec o m m a n d i n gs y s t e m t h e r e f o r e ，t h es y s t e m c a l l e n h a n c ei t se f f e c t i v em o r eb ya p p l y i n gt h e s en e wt e c h n o l o g i e s k e yw o r d s ：i n f o r m a t i o np l a t f o r m ；i n t e l l i g e n tt r a n s f e rs y s t e m ； t h ec o m m a n d i n gc e n t e r ； i n f o r m a t i o nf o rm n a g e m e n t i v 四川大学硕士学位论文 引言 当今世界各国的大城市无不存在着交通拥挤的问题。由于交通拥挤，人们 每天消耗在上下班途中的时间呈现出明显的增长趋势。同时，交通拥挤还导致 商业车辆在交通运输中延误，增加了运输成本。然而有限的土地和经济制约等 使得道路建设不可能达到相对满意的里程数，所以就需要在不扩张路网规模的 前提下，提高交通路网的通行能力。这就需要综合运用现代信息与通讯技术等 手段来提高交通运输的效率。 下面的消息摘自华尔街日报2 0 0 3 年3 月l o 目的相关报导：在中国那些交 通日益拥堵的城市中穿越街道，可能会导致生命危险。出租车和公共汽车司机 经常在行驶中超捷径，其速度令人胆战心惊，很少顾及行人的安全。而亚洲开 发银行( a s i a nd e v e l o p m e n tb a n k ) 新发布的一份报告指出，中国糟糕的交通状况 对其经济而言可能是大威胁。这家总部位于马尼拉的银行表示，中国高得惊 人的道路交通事故发生率可能导致其年度国内生产总值( g d p ) 减少l 至3 。 该行指出，由于街道拥挤、交通安全教育不足以及其他因素，总体而言，亚洲 是世界上交通安全纪录最差的地区。中国令人忧心的统计数字更是被亚洲开发 银行单独列了出来。2 0 0 1 年，中国约发生了7 5 5 万起交通事故，导致1 0 ，6 万 人死亡，伤残5 4 6 万人。 “除非中华人民共和国的道路安全状况实现最佳化，否则，道路安全问题 造成的经济及社会成本，可能会使相当大一部分经济发展所得被抵消掉，”亚 洲开发银行首席交通运输专家查尔斯梅尔海旅( c h a r l e sm e l h u i s l a ) 表示。道路 交通事故频频发生，两此且于中国的汽车拥有率还只是刚开始飙升。中国强劲的 经济增长以及中产阶级的逐渐形成引发了一股购车热潮，本地生产的载客汽车 的销售量在2 0 0 2 年上升至1 1 0 万辆，较上年同期大幅增长了5 0 。大型国际 汽车制造商已争相进军中国，以期在这一潜在规模巨大的消费市场中占据一席 之地。然而，道路安全状况并没有伴随车辆拥有率的迅速增长而出现大幅改观。 “中国管理当局已认识到有必要采取一些措施，对其道路交通网络中不断 上升的伤亡事故数量做出反应，但目前尚无有关如何处理该问题的正式计划，” 亚洲开发银行的梅尔海施称。对于行人、司机、骑车人及车辆乘客来说，亚洲 可谓是最危险的地方，而中国尤为如此。 四川大学硕士学位论文 目前，全世界机动车的拥有量超过9 亿辆，其中美国超过2 亿辆。中国超 过6 5 0 0 万辆( 其中1 4 是汽车) 。自改革开放以来，中国机动车的年增长率 是2 2 ( 而国际上同期机动车的增长率为3 5 ) ，与此同时，中国公路的增 长率仅为2 5 ，现在有1 2 7 8 3 万公里( 其中高速公路8 0 0 0 多公里) ，形成 了车辆快增长、道路慢增长的局面。随着时间的推移，我国经济还要持续高速 地发展，1 9 9 8 年，我国机动车年产量为1 4 0 0 万辆，占世界第一位。 即便如此，我国人均机动车拥有量只相当于英国1 9 2 9 年的机动车人均拥有 量。7 0 年前的美国，人均机动车拥有量已是我们现在人均拥有量的4 倍。可见， 我国的交通需求量有多大! 在与世界发达国家机动车人均拥有量差距还很大的 情况下，我国些特大城市的交通拥堵已排在世界前列，一些特大城市的交通 污染在世界上已名列前茅，交通事故1 9 9 8 年死亡7 8 万人，占全世界交通死 亡人数的1 6 ，死亡率可称世界第一。相对而言，美国有2 亿辆机动车，1 9 9 8 年交通事故死亡人数不足4 万人。为了解决这一系列的问题，一方面要增加交 通设施的投入，加速交通供给的建设。更重要的是要充分合理科学地使用现有 的道路交通设施，发挥它们最大的作用，要达到这个目的，采用i t s 是根本的 措施之一。换言之，在中国推行智能交通系统，势在必行。 2 四川大学硕士学位论文 1i t s 简介 1 1 i t s 的概念 什么是智能运输系统( i t s ) ，在以前相当长一段时间内没有一个统一的定 义。在美、欧、日的i t s 推进组织的网页或有关资料中，我们看到分别有如下 的叙述。 i t sa m c d c a ：i t s 是由一些技术组成的，这些技术包括信息处理、通信、 控制和电子技术。交通事故、拥挤使我们为生活、为损失的生产率和浪费的能 源付出了昂贵的代价。i t s 可以通过新技术和综合运输系统的结合实现人和货 物更安全、更高效的位移。 e r t i c o i t se u r o p e ：智能运输系统或信息技术在运输上的应用能够减少 城市道路和城际间干道的交通拥挤，增加运输安全性，给旅行者提供信息和改 善可达性、舒适性，提高货运效率，促进经济增长和提供新的服务。 v e r t i s 一- i t sj a p a n ：i t s 是运用最先进的信息、通信和控制技术，即运用” 信息化”、”智能化”解决道路交通中的事故、堵塞、环境破坏等各种问题的系统， 是人与道路及车辆之间接收和发送信息的系统。通过实现交通的最优化，达到 消除事故及堵塞现象、节约能源、保护环境的目的。而且，i t s 不仅限于道路 交通的智能化，同时谋求与铁路、航空、船舶等不同种类的交通部门的合作发 展。i t s 是会使社会发生巨变的国家级项目，具有创造出新产业和市场的巨大 可能性。 由此可见，虽然关于i t s 概念的理解各有差异，但共同点是主要的。目前 世界上公认的定义为：智能化交通运输系统i t s ( i n t e l l i g e n tt r a n s p o r t a t i o n s y s t e m ) 是一种先进的运输管理模式，是在较完善的交通基础设施的条件下， 将先进的信息技术、数据通信传输技术、电子传感技术、电子控制技术以及计 算机处理技术和系统综合技术有效的集成并应用于整个运输系统，以解决交通 安全性、运输效率、能源和环境问题，从而建立起大范围内发挥作用的、适时 的、准确的、高效的综合运输和管理系统。在公路运输领域，该系统将汽车、 驾驶员、道路及其相关的服务部门相互联系起来，并使汽车在道路上的运行功 能智能化。从而，使公路能够高效地使用公路交通设施和能源。该系统将采集 四川大学硕士学位论文 到的各种道路交通及服务信息经交通管理中心集中处理后，传输到公路运输系 统的各个用户( 驾驶员、居民、警察局、停车场、运输公司、医院、救护排障 等部门) ，出行者可及时选择交通方式和交通路线；交通管理部门可自动进行 合理的交通疏导、控制和事故处理；运输部门可随时掌握车辆的运行情况，进 行合理调度。从而，使路网上的交通流运行处于最佳状态，改善交通拥挤和阻 塞，最大限度地提高路网的通行能力，提高整个公路运输系统的机动性、安全 性和生产效率。 中国的智能运输系统，是在较完善的交通基础设施上综合运用先进的电子 技术、信息技术、传感器技术和系统工程技术，建立起全方位、实时准确、高 效的运输系统。 在公路运输领域，智能交通运输系统i t s 将产生的效果主要体现在以下几 个方面： ( 1 ) 提高公路交通的安全性。 ( 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。 ( 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 ) 通过对系统的研究、开发、和普及，创造出新的市场。 近2 0 年的研究表明；实行i t s ，可以使道路的通行能力提高二至三倍。车 辆在智能道路上行驶，停车次数可以减少3 0 ，行车时间减少1 3 至4 5 ， 交通事故可以成倍地减少。更为重要的是，只有在交通系统都实行i t s ，这样 的交通系统才是真正的可持续的交通系统，这样的交通系统才是当今世界上正 面效应最大、负面效应最小的交通系统。 1 2i t s 的现状 1 2 1 智能交通的国际现状 随着计算机、通讯及电子技术等的日益成熟并走向产业化，在2 l 世纪的国 民生活中，多媒体将被利用于社会的各个方面，信息化将成为影响未来社会经 济发展的重要因素。在这样一个大背景下，美、日、欧等发达国家为了解决共 同面临的道路交通日益拥挤，路网通行能力不能满足交通量增长需要的问题， 4 g q t l 大学硕士学位论文 相继推出了适应未来运输需求的智能运输系统i t s 发展规划。美国、西欧和日 本等发达国家为了解决交通问题，竞相投入大量资金和人力，开始大规模地进 行道路交通运输智能化的研究试验。美国联邦政府从1 9 9 0 年到1 9 9 7 年用于i t s 研究开发的年度预算总计为1 2 9 3 5 亿美元；欧盟从1 9 8 4 年到1 9 9 8 年仅用于 i t s 共同研究开发项目的预算就达2 8 0 亿欧洲货币单位：日本政府仅1 9 9 6 年和 1 9 9 7 年用于i t s 研究开发的预算为1 6 1 亿日元，用于i t s 实用化和基础设施建 设的预算为1 2 8 5 亿日元。 日本政府在i t s 领域进行了大量的资金、政策等方面的投入，以期形成i t s 产业推动日本经济发展。在过去的5 至6 年的时间里，已经有近4 0 0 万套车内 导航系统在市场上应用。日本的i t s 应用主要是在交通信息提供、电子收费、 公共交通、商业车辆管理以及紧急车辆优先等方面。 欧洲在i t s 应用方面的进展，介于日本和美国之间。由于欧洲各国政府的 分散投资和各国的i t s 需求不一致，在整个欧洲建立统一的交通信息服务系统 困难重重。然而在开发先进的旅行信息系统( a t i s ) 、车辆控制系统( a v c s ) 、 商业车辆运行系统( a c v o ) 、电子收费系统等方面，市场前景十分诱人。 除了美、日、欧以外，新兴的工业国家和发展中国家也开始了i t s 的全面 开发和研究，如韩国由建设交通部牵头制定了全面的i t s 框架结构和发展计划， 新加坡已经在全国开始推行不停车电子收费。世界各国纷纷开展i t s 的研究和 开发，除了解决交通问题的原因之外，另一个重要的出发点则是i t s 将成为继 军事应用之后高新技术最大的应用市场，这就不难解释为什么发达国家在i t s 领域投入如此巨大的人力和财力。 同时，利用地理信息系统( g i s ) 、全球卫星定位系统( g p s ) 、专用短 程通信技术( d s r c ) 开发a t i s 、不停车收费系统( e t c ) 车辆安全系统作为 i t s 的主要应用在全球范围内已呈一种趋势。 目前，各发达国家都以国际市场为重点，以解决交通安全性、运输效率、 能源和环境问题以及舒适性等为关键环节，以现代电子技术为依托，倾全力进 行相关技术的研究和开发，并已陆续取得了一些阶段性成果。下面就美国、日 本、欧洲智能运输系统的构成及研究开发领域加以介绍： 1 2 1 1 美国现状 作为经济最发达、技术最先进的超级大国，美国虽在智能运输系统的研究 四川大学硕士学位论文 开发上曾一度落后，但凭借其先进的技术优势，已后来居上，目前在试验研究 和实践应用上都处于领先地位。在智能运输系统发展规划中，它非常重视i t s 将形成的巨大市场，对i t s 的服务领域进行了广泛而又深远的研究。根据1 9 9 1 年综合地面运输效率法案( i s t e a ) ，1 9 9 5 年3 月，美国运输部正式出版公布 了“国家智能运输系统项目规划”，明确规定了智能运输系统的7 大领域( 即基 本系统) 和2 9 个用户服务功能( 即子系统) 。其构成如下： l 、出行与运输管理系统 该系统包括了城市道路信号控制、高速公路交通监控、交通事故处理等公 路交通管理的各种功能，以及用来研究和评价交通控制系统运行功能与效果的 三维交通模拟系统。系统能够对路网中交通流的实时变化作出及时、准确的反 应，帮助交通管理部门对车辆进行有效的实时疏导、控制和事故处理，减少交 通阻塞和延误，从而最大限度地发挥路网的通行能力，减少环境污染，节约旅 行时间和运输费用，提高运输系统的效率和效益。该系统有6 个子系统： ( 1 ) 在途驾驶员信息系统： ( 2 ) 线路引导系统； ( 3 ) 出行人员服务系统： ( 4 ) 交通控制系统； ( 5 ) 突发事件管理系统： ( 6 ) 排放测试与污染防护系统。 2 、出行需求管理系统 该系统向用户提供有关出行信息，改善交通需求管理。若将该系统和出 行与运输管理系统结合起来，驾驶员就可以通过车载计算机和无线通讯获得各 种交通信息( 道路条件、交通状况、服务设施位置以及导游信息等) ，合理选 择出行方式、时间和路线。驾驶员还可利用车载定位导航仪，在车载计算机上 给出出发地点和目的地，计算机便可根据实时交通信息自动选择出最佳行驶路 线，避开交通拥挤和阻塞，并促进高乘载率车辆的使用，从而提高运输效率。 这个系统包括3 个子系统： ( 1 ) 出发前的出行信息系统； ( 2 ) 合乘配载和预约系统； ( 3 ) 需求管理与运营系统。 6 四川大学硕士学位论文 3 、公共交通运营系统 该系统用以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 潜在的用户更具有吸引力。系统包括有交通标志占先权( 高乘载率车辆专用车 道的设置) 、车辆定位和跟踪系统、语音和数据传输系统。该系统将公共交通 管理部门同驾驶员直接联结起来，进行实时调度和行驶路线的调整，帮助运输 部门增加客运率，降低运营成本，提高运输效益。该系统有4 个子系统： ( 1 ) 公共运输管理系统； ( 2 ) 途中换乘信息系统： ( 3 ) 满足个人需求的非定线公共交通系统： ( 4 ) 出行安全系统。 4 、商用车辆运营系统 该系统能在州际运输管理中自动询问和接受各种交通信息，进行合理调 度，包括为驾驶员提供一些特殊的公路信息，如桥梁净高、急弯陡坡路段的限 速等，对运送危险品等特种车辆的跟踪以及车辆和驾驶员的状况进行安全监视 与自动报警。在特种车辆自动报警系统中，还装有探测靠近障碍物的电子装置， 可保证在道路可见度很低情况下的行车安全。通过这一系统，可使营运车辆的 运行管理更加合理化，车辆的安全性和生产效率得到提高，使公路系统的所有 用户都能获益于一个更为安全可靠的公路环境。该系统有六个子系统： ( 1 ) 商用车辆电子通关系统； ( 2 ) 自动化路侧安全检测系统； ( 3 ) 商用车辆管理程序系统； ( 4 ) 车载安全监控系统； ( 5 ) 商用车辆交通信息系统： ( 6 ) 危险品应急反应系统。 5 、电子收费系统 该系统通过电子卡或电子标签由计算机实现自动收费，可使所有地面交通 收费包括道路通行费、运输费和停车费等实现自动化，实现收费车道上无人管 理、不停车、不用票据的自动收费，以减少用现金收费所产生的延误，提高道 路的通行能力和运行效率，并可为系统管理提供准确的交通数据。该系统只有 电子收费1 个子系统。 7 四川太学硕士学位论文 6 、应急管理系统 该系统用以提高对突发交通事件的报警和反应能力，改善应急反应的资源 配置。该系统有两个子系统： ( 1 ) 紧急告警与人员安全系统； ( 2 ) 应急车辆管理系统。 7 、先进的车辆控制和安全系统 该系统应用先进的传感、通讯和自动控制技术，给驾驶员提供各种形式的 避撞和安全保障措施。系统具有对障碍物的自动识别和报警，自动转向、制动、 保持安全间距等避撞功能。系统的这些功能在很大程度上改善和代替了驾驶员 对行车环境的感应和控制能力，从而可以提高行车安全性，减少交通阻塞，进 一步提高了道路的通行能力和运输效益。该系统包括7 个子系统： ( 1 ) 纵向避撞系统； ( 2 ) 侧向避撞系统； ( 3 ) 交叉口避撞系统； ( 4 ) 视觉强化避撞系统； ( 5 ) 事故前乘员安全保护系统； ( 6 ) 危险预警系统； ( 7 ) 自动公路系统。 除此以外，美国的智能运输系统正在开发一个新的领域，即先进的乡村 运输系统。该系统是把为城市地区开发的交通管理技术和系统功能推广应用到 乡村道路网络中去，主要是应用先进的电子通讯技术，提高行车的安全性，方 便外国游客出行，促进乡村地区的经济发展。系统包括为驾驶员和事故受害者 提供援助的无线紧急呼救系统，恶劣道路和交通环境的实时警告系统，以及有 关服务设施和旅游路线、景点等信息系统。 1 2 1 2 日本现状 日本i t s 研究的一个显著特点就是政府有关各部门共同参与，密切合作， 以保证在技术发展过程中没有遗漏。1 9 9 3 年7 月，日本“车辆、道路与交通智 能协会”成立，从而在与智能运输系统有关的5 个省：建设省、通产省、邮政省、 运输省和警事厅之问建立了加强合作的机制。1 9 9 5 年8 月，在详细分析i t s 用 户服务范围的基础上，上述5 个有关部门提出了日本公路交通车辆领域的信 四川大学硕士学位论文 息化实施方针，其目的在于在i t s 的统一规划下推进其工作。根据此方针， i t s 由导航系统、自动收费系统、安全驾驶援助系统等9 个开发领域和2 0 个用 户服务功能构成； 1 、导航系统 主要包括卫星导航系统和公路交通信息通信系统。卫星导航系统是指以全 球定位系统g p s 的方式接收卫星电波，进行位置计算，并在地图上显示出目前 汽车所在位景，标示出抵达目的地的距离和方位。以帮助驾驶者抵达目的地的 系统。公路交通信息通信系统是指为方便驾驶人员，减少和缓和堵塞等，通过 公路上设置的信标和f m 多路播放，向导航系统等车载装置实时提供堵塞情况、 所需时间、施i 交通限制等有关公路交通信息的系统。主要服务对象为驾驶人 员，包括两个服务功能： ( 1 ) 路途引导交通信息提供系统； ( 2 ) 与目的地相关的信息提供系统。 2 、电子收费系统 是指为了解除收费公路收费站上的堵塞，实现无现金化，提高便利性，利 用收费站处设置的天线和通行车辆车载装置之间的无线通信自动付费，使收费 公路收费站非停车通行成为可能。主要服务对象为驾驶人员、运输企业、管理 部门，它只有电子收费一个功能。 3 、安全驾驶辅助系统 是指为防止事故，确保安全驾驶，通过公路上设置的传感器等收集路面情 况等信息，并使其在公路与车辆之间传播，向驾驶人员发出“前方发生危险”等 警告。另外，配合高度的车辆控制技术，以实现“自动回避冲撞”，进而实现“自 动驾驶”的系统。主要服务对象为驾驶者，包括4 个服务功能： ( 1 ) 驾驶和道路信息提供系统； ( 2 ) 危险警告系统； ( 3 ) 驾驶辅助系统； ( 4 ) 自动驾驶公路系统。 4 、交通管理的最佳化 即通过路途诱导、信号控制等实现交通管理的最佳化。其主要服务对象为 管理部门、驾驶者，包括两个服务功能： 9 四川大学硕士学位论文 ( 1 ) 先进的交通流控制系统： ( 2 ) 交通事故通报系统。 5 、公路管理的效率化。 即通过提供特殊车辆管理、通行限制状况等来提高公路管理的效率。其主 要服务对象为管理部门、运输企业、驾驶者，包括三个服务功能： ( 1 ) 管理事务的高效化； ( 2 ) 特殊车辆管理系统； ( 3 ) 道路危险信息通报系统。 6 、公共交通援助系统。 即通过提供公共交通运行状况等措施来提高公共交通的运营效率。其主要 服务对象为公共交通使用者、运输企业，包括两个服务功能： ( 1 ) 公共交通信息提供系统； ( 2 ) 公共交通运行援助系统。 7 、业务用车的效率化。 即业务用车的运行管理援助系统，该系统是指为了提高业务用车的运输效 率，减少业务交通量，提高运输安全，实时收集卡车、旅游车等的运行情况等， 作为基础数据向运输事业公司等提供，从而援助运行管理的系统。主要服务对 象为运输企业，包括两个服务功能： ( 1 ) 商用车运行管理支援系统； ( 2 ) 商用车连续自动运行系统。 8 、步行者援助系统。 是指为了形成使步行者，特别是高龄者、残疾人等行走不便的人们能够安 心利用的、安全、舒适的道路环境，利用携带的终端机等装置就现在所处位置、 设施和路线等，为步行者提供援助的系统。其主要服务对象为步行者，包括两 个服务功能： ( 1 ) 步行路线指引系统； ( 2 ) 车辆一步行者事故规避系统。 9 、紧急车辆运行援助系统。 即灾害，事故发生以及发生情况的自动通报和救援系统。主要服务对象为驾 驶者，包括两个服务功能： 1 0 四川大学硕士学位论文 ( 1 ) 紧急情况自动通报系统； ( 2 ) 紧急车辆线路诱导，救援活动支援系统。 1 2 1 3 欧洲现状 欧洲的i t s 研究开发是由官方( 主要是欧盟) 与民问并行进行的。同时， 由于欧洲的国家大部分很小，因此，i t s 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。1 9 6 9 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演示。自1 9 8 6 年以来，西欧国家主要是在“欧洲高效 安全交通系统计划( p r o m e t h e u s ) ”和“保障车辆安全的欧洲道路基础设施 计划( d r i v e ) ”两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。 1 、欧洲高效安全交通系统计划是欧洲研究协调局领导下，主要由汽车制造 企业和供应商联合组织的研究计划。它是私营企业间组织的计划，并且主要是 从车辆方面研究智能运输系统的建设。该计划于1 9 8 7 年正式起动，为期7 年， 研究试验项目分为以下几个领域： ( 1 ) 视觉增强技术； ( 2 ) 摩擦力监视和车辆动力学控制系统； ( 3 ) 车道跟踪保持技术； ( 4 ) 视野范围内的监视技术： ( 5 ) 驾驶员状况监视技术； ( 6 ) 避撞系统； ( 7 ) 协同驾驶系统： ( 8 ) 自动化智能行驶控制系统； ( 9 ) 自动紧急呼救系统； ( 1 0 ) 车队管理系统； ( 1 1 ) 双向通信路线诱导系统； ( 1 2 ) 出行与交通信息系统。 1 9 9 4 年，欧洲高效安全交通系统计划进入结束期，各成员单位经协商后 同意建立新一轮的研究计划一一“欧洲运输机动化计划( p r o m o t e ) 。该计划 将涉及更广泛的综合交通运输系统问题，而不再只是集中于车辆系统，同时， 还向公共部门开放，不再限于企业范围。 2 、保障车辆安全的欧洲道路基础设施计划是欧盟根据其“研究与发展框架 t m j t l 大学硕士学位论文 计划”分阶段组织的大型研究开发计划，旨在通过改善道路交通基础设施来提高 安全性、运输效率以及减少环境污染等。该计划于1 9 8 8 年发出第一阶段的项目 申请，目前已完成三个阶段的工作，其主要研究内容有： ( 1 ) 交通需求管理； ( 2 ) 出行与交通信息： ( 3 ) 综合城市交通管理； ( 4 ) 综合城间交通管理； ( 5 ) 驾驶服务与辅助驾驶： ( 6 ) 货运与车队管理； ( 7 ) 公共运输管理： ( 8 ) 网络管理、运行与控制； ( 9 ) 车辆控制； ( 1 0 ) 集成与评价； ( 1 1 ) 支持问题。 从研究结果来看，欧洲的研究领域和系统功能与美、曰大致相同，但它不 是以一整套统一的用户服务为起点和依据，而是在不同系统结构研究项目成果 基础上进行分类和集成的。这种自下而上的建立结构方式与美国和日本相比有 所不同，其效果和质量也将有所不同，在国际标准化的过程中，它们之间将发 生竞争并相互影响。 由美、日、欧的i t s 开发领域可以看出，未来的智能运输系统将使目前道 路交通系统存在的种种问题得以解决或大大缓解。而且，i t s 的开发也将以诸 多信息通信、汽车方面的新技术开发为支柱，创造出众多的新兴产业，进而形 成巨大的市场。根据日本道路交通车辆智能化推进协议会的试算，仅就导航系 统的开发，到目前就已创造出2 0 亿美元规模的市场。随着今后i t s 的推进，以 车载装置为主，在信息收集机器、信息发送机器等电子、通信、汽车等领域， 今后2 0 年预计i t s 整体将刨造出5 0 0 0 亿美元的巨大市场。因此，对于企业来 说，这也是很有希望的事业领域。目前，成为推进i t s 支柱的主要项目包括自 动公路系统a h s 、不停车自动收费系统e t c 、公路交通信息通信系统v i c s 等。 四川大学硕士学位论文 1 2 2i t s 的国内现状 i t s 的产生是道路建设与运输领域的一场革命。它对道路建设提出了更新 更高的要求，使运输在形式、观念和效果上都发生了根本的变化，将促进交通 运输的安全、环保和高效。如果说因特网改变了人们的思维和工作方式，那么 智能交通将改变人们的出行和生活方式。我国是一个处在城市化和工业化进程 的发展中国家，如何协调城市规划、基础设施规划、交通基础设施建设等与智 能交通系统发展和应用的关系，如何找到合适的切入点，如何使眼前的方案和 利益不影响将来的整体利益。是我国发展i t s 必须要解决的问题。 为推动中国i t s 的发展，2 0 0 0 年2 月2 9 目，科技部会同国家计委、经贸 委、公安部、交通部、铁道部、建设部、信息产业部等部委相关部门的充分协 调和酝酿的基础上，建立了发展中国i t s 的政府协调领导机构全国智能运输 系统( i t s ) 协调指导小组及办公室，并成立了i t s 专家咨询委员会。全国智能运 输系统( i t s ) 协调领导小组及办公室的成立将有助于改善我国交通运输科技多 头管理，工作交叉等问题，积极推动我国的智能运输系统建设。今后，全国智 能运输系统( i t s ) 协调小组及办公室将加强对国内智能运输系统研究与发展的 组织协调，并将结合“十五”计划及2 0 1 0 年远景规划的编制工作，组织研究和制 定中国智能运输系统发展的总体战略，技术政策和技术标准，以及相关的扶持 政策，积极支持有关部委、地方、产业和科研院所，根据行业、地区特点进行 研究开发和应用示范工作、促进智能运输系统的产业化，推动与国际组织、机 构的箭头与合作，开展宣传和科普工作。 目前，我国已建立并开始使用的智能运输系统包括以下方面： 1 ) 交通控制系统。中国开发的交通控制系统具有对信号周期、绿信号比 和相位差实时优化的功能。不仅能够适应不断变化的交通量，以取得尽可能小 的交通延误，还具有智能化的自学习功能。 2 ) 交通监视系统( c c t v ) 。中国目前已经有大约5 0 4 0 个城市建立了以电 视摄像为主题的交通监视系统，管理人员通过该系统监视突发交通事件，即使 处理交通事故、交通堵塞和记录交通违章，有些城市的监视系统还能够根据交 通量的变化来控制摄像机镜头自动指向道路拥挤或发生突发交通事件的路段， 具备了一定的智能化功能。 3 ) 交通管理系统。利用网络技术实现车辆档案、驾驶员档案、交通事故 四川太学硕士学位论文 及交通违章的综合管理、建立盗抢机动车信息库，车辆与驾驶员信息库，并实 现数据共享。1 9 9 9 年全国已有4 0 0 多个车辆管理机构实现了数据共享。 4 ) 交通信息动态显示系统。通过道路交通显示屏发放信息，引导道路使 用者合理地参与交通。目前，全国已经有一些城市安装了该系统。 5 ) 交通疏导系统。利用交通广播电台或交通寻呼台。进行了交通数据广 播网试点。利用调频附加信道和广播信息交换网，实现跨地区长途运输的交通 信息传送。 6 ) 交通运输安全报警系统。利用g p s 和g s m 功能，监管长途客车安全 运行，及时制止意外( 犯罪、恐怖分子等) 的发生。 7 ) 闯红灯违章监测系统。利用照相、摄像、视频检测等手段、记录闯红 灯车辆所在路口、车牌号码、发生时间等信息。我国的主要城市基本上都实现 了闯红灯自动监测。 8 ) 驾驶员考试系统。利用激光技术、摄像检测以及计算机信息技术自动 记录驾驶学员的驾驶过程，实施场地考试自动监测：利用检测技术、信息技术 自动记录驾驶学员的道路行驶过程，实施道路考试自动监测。 9 ) 交通事故快速勘查系统。利用立体摄影、计算机信息和数据传输等技 术，对事故现场进行快速勘查、制图和事故现场图像的及时传送，使指挥控制 中心对交通事故进行实时的处理和指挥。 1 0 ) 电子收费系统( e t c ) 。利用电子技术，计算机技术以及信息通讯技术。 通过安装在汽车上的电子标识卡( 存储与车辆收费有关的大量信息，如预缴金 额、车型、车主等) 与安装在收费车道旁的读写收发器，通过微波或红外进行快 速的数据收发，实现车辆的不停车收费。不仅可以解决收费站的排队问题，而 且应用它可方便实现道路拥挤收费，进行交通需求管理：可进行交通监视、事 件检测、实时o d 矩阵估计，驾驶员信息采集和各种费用的自动收取等。目前， 我国许多城市和公路的收费站正在试行e t c 技术，四川宜宾正进行全面的e t c 示范工程。 今后我国i t s 研究和开发的重点主要集中在以下领域： 1 ) 根据中国国情制定i t s 的近期发展战略，以城市为中心以交通干线为纽 带，逐步将现有的i t s 各个子系统集成联网，实现数据和信息共享； 2 ) 道路交通综合管理，关键技术为交通事故管理技术、机动车信息管理技 1 4 蟹型查兰堡圭兰堡堕苎 术、驾驶员档案信息管理技术及应用软件； 3 ) 城市交通诱导系统，关键技术为城市快速环路及干道交通的诱导和监视， 停车诱导技术以及系统集成技术； 4 ) 高速公路联网收费和不停车收费，关键技术为自动车辆识别技术，专用 短程通信技术和收费系统安全技术： 5 ) 智能控制和管理，关键技术为智能算法，交通事件自动识别和系统集成 技术： 6 ) 交通信息服务，关键技术为交通信息采集与处理技术、交通信息发布技 术： 7 ) 货物运输信息化。关键技术为货运信息系统，货物跟踪调度系统： 8 ) 车载路径导航系统； 9 ) 安全和事故预防系统； l o ) 提高商用车辆综合效率的管理系统等。 i t s 的发展是靠应用来促进的。“九五”期间，我国各行业和中心城市充分 利用高速公路建设、城市发展和国家项目的支持，进行了一系列的i t s 开发和 应用工作。目前，我国在高速公路通信、监控和收费系统的建设中都大力引入 i t s 的有关理念。特别是在收费系统的建设中，交通部紧紧抓住公路收费这个 政府和老百姓都关心的问题，以联网收费为突破e 1 ，出台了联网收费暂行技术 要求，保证了大范围内的统一和兼容。在i t s 的服务领域中，电子不停车收费 ( e t c ) 是最先开始应用的