智能交通系统剖析.doc

此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除学 号（智能交通系统）课程作业交通信息系统的发展The development of transportation information system 学生姓名班级交通班成绩指导教师土木工程学院年 月 日学号姓名主要工作内容成绩1402040107张磊站点调查、问卷调查、ITS、AITS定义与发展1402040109李耀文站点调查、问卷调查、ATIS信息服务类型与组成和功能1402040110申阳站点调查、问卷调查、ATIS信息的提供与访问方式1402040112赵元凯站点调查、问卷调查、现阶段我国智能交通发展注：工作内容应为实质性工作，禁止如“论文整理、资料收集、打字等”。具体指出论文中的那一部分为你的贡献。交通信息系统需求的发展摘要：从ITS的发展趋势开始讲述智能交通信息系统在国际国内的发展情况，并具体阐述了ATIS的各种性质，最后简略介绍了我国的智能交通信息系统的发展。关键词：交通信息系统 信息服务类型 信息提供方式 信息访问 Abstract: starting from the trend of the development of ITS about intelligent traffic information system in the development of international and domestic situation, and elaborates on the various properties of the ATIS, and finally briefly introduces the development of intelligent transportation information system of our country. Keywords: traffic information system information service types to provide access to information 智能交通系统起源于二十世纪六七十年代，美国在 60 年代末期进行的电子路径诱导系统 （ERGS：Electronic Route Guidance system）的研究通常被认为是 ITS 的萌芽，二十世纪 80 年代后 半期 ITS 得到迅速发展，二十世纪 90 年代中期基本归于 ITS 的概念。ITS 按其功能和用户服务可以 分为多个子系统，在美国 ITS 的主要内容划分为以下六个部分。 （1）先进的交通管理系统ATMS； （2）先进的交通信息系统ATIS； （3）先进的公共交通系统APTS； （4）先进的车辆控制系统AVCS； （5）商用车运行管理系统CVO； （6）先进的地方交通系统ARTS。 1.ITS系统的发展趋势 智能交通系统是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术及计算机处理技术等有效的集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。随着交通状况的日益恶化，西方发达国家普遍开展了关于智能交通系统共用信息平台的研究、建设。一方面，西方发达国家开展了许多关于部门间信息共享、以及 公有私有关系的专项研究，从法规、政策、机制等方面对部门间信息共享给予了一定的保障；另一方面，西方发达国家的ITS建设已经发展到一定程度，普遍开 展了较高层次的交通信息服务。然而，在提供良好的交通信息服务的背后，必定要有功能强大、信息资源丰富的ITS共用信息平台作为支撑。在我国，城市智能交通已逐步得到社会各界的广泛关注，并已成为交通领域的研究热点，社会各界对通过智能交通系统 建设、缓解日益严重的交通问题寄予了厚望。鉴于城市智能交通系统建设涉及到城市管理多个部门职能，因此，只有各相关部门协调配合、共同行动起来，在必要的机制和技术手段下充分实现部门间的信息共享，城市智能交通才可能顺利建设和发展。为此，国家科技部提出了建设城 市交通ITS共用信息平台的构想，在此基础上广泛开展关于交通综合信息的研究和应用。智能交通各界通过多年的研究和工程实践，普遍认为信息平台的建设应实现信息共享枢纽、综合交通信息服务、交通辅助决策、重大事件管理等功能目标。目前，已有的交通信息采集系统还处于各自分立的状态。要实现上 述功能，还需面对诸多必须解决的问题。多学科综合集成ITS共用信息平台。ITS共用信息平台的建设决不是一般的IT系统集成，为完整解决信息平台数据采集、数据处理整合以及信息发布的问题，必须同时考虑多方面技术的综合集 成。同时，上述关键技术在平台中也不仅仅是堆砌或者简单组合，而是有机融合、互相渗透。 2.ATIS 的定义、组成和功能 2.1 定义 先进的交通信息系统 ATIS 可以定义为：“收集相关的交通信息、分析、传递、提供信息，从而 在从起点到终点的出行过程中，向路面运输中的出行者提供帮助，使整个出行过程舒适、方便、高 效”。ATIS 充分运用先进的通信技术、信息技术，在各种场合以多种方式向旅行者提供高质量的实 时的交通信息服务。 2.2 ATIS 的组成 2.2.1 车辆导向辅助系统 该系统主要由 GPS 接收机、汽车状态传感器、计算机和无线数据传输设备组成。它们的功能是： GPS 接收机输出信号，提供车辆的位置、速度、方向信息；计算机采集汽车状态信息，并显示在电子地图上，此外，计算机还需要解决车辆运行参数检测；无线通信设备将采集的路况信息、车辆信 息发送到信息中心。 2.2.2 交通信息中心TIC 交通信息中心主要是进行数据采集与处理，其基本数据处理功能包括： （1）针对采用不同方式出行的旅行者，构造相应的交通信息数据库，以满足他们的需要； （2）根据实时交通状况，更新交通运输信息数据库； （3）产生并定时更新历史路段通行时间数据库； （4）分析比较道路当前和历史的行驶资料，提供车辆的最佳通行时间估计； （5）进行事故调查工作，并将这些信息通知出行者，以防止可能出现的事故。 2.3 ATIS 的基本功能 先进交通信息系统以达到规划出行，节约时 间，避免拥挤，路径寻优，提高效率，保障安全 为目的，因而为交通信息使用者提供最佳的服务 是交通信息系统追求的目标。ATIS 的基本功能如 图 1 所示： （1）通信功能 ATIS 利用各种通信方式：光纤通信、射频通 信、微波通信、红外线通信、蜂窝移动通信等。 （2）信息采集和处理功能 ATIS 通过各种有效方式采集交通信息、交通道路况信息、车辆状态信息等。信息处理包括数据 转换、信息编码以及涉及信息传输的各种信息处理技术。 （3）信息服务功能 信息服务功能是 ATIS 的追求目标，一个完善的交通信息系统应提供如下功能：出行前的出行信 息、与目的地相关的信息、实时交通信息和路线导航信息、公交信息等。 3.ATIS 的信息服务类型 ATIS 系统是一种交通信息系统，主要为不同的用户提供相应的交通信息，使用户的出行更为方 便和高效，使交通更为顺畅。 3.1 信息服务的用户群分析 从交通信息系统提供的不同信息种类来看，该系统主要面向司机、公交乘客、行人以及骑自行 车者等几类不同的用户群，通过现代化的交通监测与监视系统和完善的交通信息采集系统，也可以 将采集到的实时信息，如交通拥堵、交通事故等及时准确地传送给交通管理机构，以便其快速及时 地采取相应的措施来调整交通流，确保交通的畅通。 3.2 ATIS 提供的信息服务类型 3.2.1 出发前的信息 出发前的出行信息服务可使出行人员在家里、单位或其它旅行出发地便捷地获取交通信息。该 服务可随时提供有关公交运输的行车时刻和运行方式。这类信息为出行者提供出行的选择，从而由 出行者决定选择何种出行方式和出行时间。3.2.2 目的地的相关信息 这类信息包括：沿途和目的地的环境信息，如加油站、医院、办公时间、重要活动、停车条件、 天气状况等等，这些信息也将影响出行者选择出行方式与出行时间。3.2.3 公共交通信息 这类信息主要为公交乘客用户所使用。完善的公交信息化是我国城市公共交通智能化的关键， 这类信息包括：采用公共交通出行者需要了解的出行路线、换车信息等。 3.2.4 交通与道路状况信息 这类信息为汽车驾驶员提供，这类信息包括：道路几何形状、收费站、交叉口、路况等信息， 尤其要提供相关的视觉（如可变显示板）和听觉信息，对于危险路段使用听觉信息（如广播系统） 有利于提高驾驶的安全性。 3.2.5 路线导航信息 路线导航服务可提供抵达某目的地的行驶路线。交通信息中心根据采集的交通信息情况，在综 合分析和处理后，为一部分驾驶员提供到达目的地的最佳行车方案，进行实时动态交通流的分配， 从而大大改善交通情况。 3.2.6 出行人员服务信息 出行人员服务信息可提供与出行有关的服务及设施的信息指南。此类信息可以是餐馆、停车场、 汽车修理厂、医院等的地址、电话号码、营业或办公时间等。人们可以在家里、办公室或其它公共 场所或者出行途中获取服务信息，据此安排或调整出行计划。 4.ATIS 系统的信息提供方式 信息提供主要是向出行人员提供交通运输信息、发布命令或建议、向交通拥挤地段的驾驶员提 供建议路径等，以促使出行人员选择合理的出行方式及路线，使道路交通流量分布均匀，提高道路 利用率，从而达到交通控制与管理的目的。常见的信息提供方式有： 4.1 可变情报板系统 可变道路情报板是公路上为出行者提供交通示警、交通管制等实时情报所用。特别适于使用这 种标志的有以下几种情况： （1）周期性问题，尤其高峰值拥挤交通流，其特点是时间较短； （2）非周期性问题，由不可预料的事件或随机事件引起的交通流中断，如事故或道路维修养护 活动； （3）环境问题，由诸如雨、雾、冰、雪等自然条件变化所产生的交通问题； （4）特殊事件引起的交通问题，如游行示威活动、特别车队通行等。 4.2 可变限速标志 根据车辆检测器提供的信息，控制中心认定某一路段内车辆拥挤或出现事故，通过中心计算机 向设在该路段前方的可变限速标志发出限速指令，限定车辆的最高速度以避免该路段车辆密度过大 或低速交通流的恶性循环，待事故排除后或交通流恢复正常后解除其限制。 4.3 交通广播和路侧通信广播 利用汽车收音机收听交通广播比视觉更方便，国外的各广播电台一般都有专设的交通信息中心 广播节目时间，定时播送交通情况。现在国内主要用于城市交通广播。4.4 信号灯系统 信号灯系统主要布设在交叉口，隧道入口等处，通过交通控制中心根据需要来调节交通量，其 作用是控制路口开闭，诱导车辆。交通信号灯控制系统是城市的重要基础设施之一。一般的交通信 号灯系统采用固定周期信号灯的控制方式。鉴于目前许多交通信号灯系统的功能不够完备，在本系 统中应使用智能交通信号灯控制系统。 3.5 信号中心终端 在汽车站、停车场、火车站等公共场所设置包括触摸屏、电视数据等各种先进的电子设备终端， 发布集中的大量的交通信息，以供出行者查询。对于私人家庭来说，计算机是较为合适的终端设备， 每户家庭可以通过公用数据网络与信息中心相连，以查询相应的信息。 5.ATIS 的信息访问 用户为了方便出行需要对交通信息进行访问，因此向用户提供一个最佳的信息访问界面是实现 智能交通运输系统的具体体现。 5.1 驾驶员信息访问 对于驾驶员而言，为其提供相应的视觉和听觉信息比较合适。通常情况下，城市交通台的调频 广播为驾驶员播放这些信息，使其在驾驶途中实时掌握这些情况，而又不影响其驾驶的正常进行； 另外，也可在发生事故或阻塞的道路的入口处两侧采用可变情报板提供信息，从视觉上给驾驶员提 示。导航信息是 ATIS 系统为用户提供的一种高智能的服务信息。它要求欲导航的车辆必须配有先进 的车载设备，如 GPS 接收机，计算机和无线传输设备等。 5.2 公共交通信息 公共交通信息是交通信息系统的一个重要方面，是针对采用公共交通方式出行的乘客而提供的 信息。我们应意识到为了激发公共交通的活力，把客流从私人交通方式吸引到公共交通方式上来， 必须建立先进的交通信息系统，向公交乘客发布及时而准确的公交信息。可见，完善的公交信息化 是我国城市交通智能化的关键。5.2.1 公交信息的类型 公交信息的类型如图 2 所示。从公交 乘客需求的立场出发，其信息大致可分为 以下三方面。（1）“出发前”全面的公共交通信息 乘客在出发前能够通过上网查询、电 视广播、电话问询等方式，事先对此次出 行的公共交通状况有所了解，包括可选择 的公共交通方式、公交线路、线路时刻表、 票价、合乘信息等，以帮助乘客选择合适 的出行方式和出行时间。 （2）“移动中”有益的道路交通信息 在公交行驶途中，乘客又可以通过车内的信息广播、视屏引导等工具来了解周边的道路交通现 状，包括路面拥堵状况、车辆预计行程时间等信息。（3）“换乘时”方便的公交换乘信息 乘客换乘时，该智能化信息系统能够根据乘客需求，利用电子站牌、触摸式网络查询等形式给出较 佳的换乘途径和换乘方式。 5.2.2 公交信息的访问 对于公交乘客而言，出行方式基本可分为两类：铁路和公路。铁路和公路信息大致相同，包括 行车时刻、票价、到站时间、车次等信息。只不过，由于无法预知一些突发情况，公路出行方式的 某些信息没有铁路的精确。 （1）按目的地查询 按目的地查询是指按照乘客所要到达的目的地查询相关信息。查询的结果是到达该目的地的车 次、行车区间、发车时间、到站时间、票价等信息。该种查询方式默认起始点为乘客所在城市。 punishment n. 处罚；惩罚（2）按车次查询 按车次查询是指乘客可以查询某个具体车次的相关信息，如发车时刻、行车区间、经由站点、 到达每个站点的时间及票价等信息。6.中国城市交通现状概况 中国的城市交通在近几十年中得到了不可忽视的迅猛发展，但拥堵还是不可 忽视的现状。 一是交通基础设施投资和建设过度集中。在改革之后，我国各个大中小城市的基础设施建设都有了不小的发展，尤其是在面对着美国次贷危机的威胁形式下，我国党中央国务院为保证经济平稳，特别加大了对锅里基础设施的投入，而交通运输也是主要对象之一。但是过于密集投资和建设也会带来负面影响：一方面，过度集中的开发建设会使城市中建设工地数量陡增，造成了严重的交通堵塞的同时，大量的粉尘严重破坏着城市居民的居住坏境。另一方面，由于决策匆忙，这些工程要求尽快完成，在总体规划和试工进度上就显得十分不成熟，工期短而且不能保证资金到位，这对进度和质量都会造成负面影响。 二是私家车出行迅速增长。自12世纪开始，国际汽车市场全面开放，汽车 价格也一降再降，加上国家大力支持私人购车，近几年我国私家车数量迅速增长，造成城市交通严重拥挤。 待着；和单独在一起 三是城市人口剧增。随着经济的发展，城市在加强内涵发展的同时也在向外扩张延伸。发展的城市开始要求合理的城市产业布局、舒适的工作场所、幽静的居住坏境、宽敞的生活休闲布局等城市功能。城市基本要素和城市交通之间应形成合理的协调关系。随着城市化的发展，城乡一体化的进程加快，城市人口剧增，各种矛盾也明显和计划，首当其冲的就是城市交通问题，这种问题甚至形成了“超级城市病”，体现在交通拥堵日益严重，生态坏境日益恶化，城市居民幸福感下挫等方面，而交通堵塞是其中最为严重的问题之一。 relevant adj. 有关的；切题的 四是坏境和交通事故频繁。汽车数量增加导致了能源问题和坏境问题，公民出行便利和国家能源紧张之间的矛盾在不停的激化。更为负面的是，汽车除了要燃烧大量的汽油外，汽车尾气中的硫化物和碳氢氧化物等成分会导致酸雨和气候变暖等难以挽救的生态污染。同时，噪声和震动会对城市居民造成严重的困扰。而随着城市人口的增加，部分交通参与者的素质问题更加令人担忧，比如闯红灯、追尾、飙车、酒驾等交通肇事屡见不鲜，这些无疑给城市交通发展造成了极其恶劣的负面影响。 2000年之后，中国经济发展迅速，各中心城市交通状况逐渐恶化。为改善城市交通，各地纷纷将智能交通系统的建设是为重点，加之北京奥运广州亚运上海世博会等大型活动在中国的举行，为中国智能交通市场的发展带来了一个快速发展的机会。2006年中国智能交通建设投资额达到140亿元，2008年已经达到195亿元，比2006年增加39.3%。 为了应对金融危机，国家在2008年11月开始启动一揽子工程，其中4万亿主要用在保障性安居工程农村基础设施建设医疗卫生文化教育事业铁路公路和机场等重大基础设施建设等多个行业和领域。2009年，全国交通运输行业的基础设施建设投资将力争实现一万亿元(人民币)。主要包含公路高速公路公路干线农村公路等设施的建设。 farmyard n. 农场；农家6.1新形势下我国智能交通发展潜力foresee vt. 预见；预知6.1.1我国智能交通市场需求巨大 apology n. 道谦；谢罪智能交通在欧美日等发达国家已得到广泛应用。其在美国的应用率达到80%以上，预计到2010年市场规模达到5000亿美元。日本1998年到2015年的市场规模累计将达5250亿美元，其中基础设施投资为750亿美元、车载设备为3500亿美元、服务等领域为2000亿美元。欧洲希望智能交通在2010年产生1000亿欧元的经济效益。相比于国外智能化和动态化的交通系统，我国智能交通服务手段和内容单一、运行效率和管理水平不高、地区分割和行业分割普遍，整体发展水平还比较落后。而近年来随着国民经济的快速增长和人民生活水平的提高，我国的汽车保有量迅速增加，交通出行量大幅上升，使得巨大的行车需要与有限的交通基础设施之间的冲突进一步加剧，必将催生出庞大的智能交通产品市场。仅以车载导行系统为例，目前，我国车载导行系统的安装率仅为2%，远低于日本60%、韩国40%、欧美25%的水平。按目前市场价格每台10000元计算，保守估计，若我国达到25%的安装率，车载导航系统的潜在市场规模就可达1400亿元。 6.1.2智能交通将带动并催生庞大的产业链 n.同伴；同志；伙伴发展智能交通在带动庞大软硬件设备行业发展的同时，还将催生交通信息服务等新兴产业的形成，形成交通管理、出行信息服务、应急管理、电子收费、公共交通运营管理等不同的系统应用。从软硬件产品看，智能交通建设需要大量芯片、光纤、传感器，这些产品的研发、投资、生产，将拉动高科技产业增长，创造大量就业岗位。同时，智能交通信息平台的建设为交通信息服务业的兴起提供了基础，以位置信息服务为例，就包括了地图、定位、导航，以及智能交通调度、智能站牌、智能停车等服务，从而衍生出多个新兴产业。从美国已实施的智能交通系统看，其收益成本比低的为2：1，高的达到62：1，大多达到10：1。 6.1.3智能交通直接带来物流效率的显著提高 cruelty n. 残忍；残酷智能交通的发展能够显著改善物流效率，提高经济整体效益。目前我国物流运输车辆空驶率达37%，车辆运输成本是欧洲或美国的3倍，物流运输成本占GDP的20%。而在发达国家，物流占GDP的比例仅为10%左右。 物流效率的提高需要改变不合理的运力结构，减少地方保护主义，但构建完善的交通和货物信息平台也是其重要基础和保证。通过智能化交通建设，可以对运输车辆进行有效的调度、管理、控制，真正实现“物畅其流”，大幅度地降低空驶率。 （待洗的或洗好的）衣服6.1.4智能交通带来广泛的社会效益 智能交通是缓解城市的交通拥堵问题的有效手段，也是实现节能减排的重要方式。2007年，斯德哥尔摩智能交通系统实施以来，市中心的交通拥堵量降低了25%，市中心的零售店也因此实现了6%的业务增长。在美国，广泛使用的交互式导航系统能使车辆废气排放量减少了5%16%。在日本，智能交通实行后，可望在30年内将CO2产生量减少15%，NOX排出量减少20%，燃料消费量降低25%。欧洲计划到2012年，实现新车平均每千米CO2排放120g，与现在相比降低25%，其中，使用技术手段就可以将CO2的排放量降低到每千米130g，而另外10g主要应用信息和通信技术即智能化和创新的运输系统解决，包括智能化引擎管理、智能化车辆安全系统、智能化实时交通管理、驾驶人信息系统、集成化的物流系统等。从国内已经实施的部分智能交通系统看，智能交通在城市内部交通方面可以减少10-20%的交通拥堵量，在高速公路方面可以增长超过30%的交通流量。 6.2国内智能交通发展面临的主要问题crop n. 庄稼；农作物；产量6.2.1产业链条发育不健全 智能交通在国内的发展一直强调交通管理手段的智能化，忽视了交通信息的服务功能。国外成功经验表明，当智能交通发展到一定阶段，高层次的交通信息服务就应成为智能交通的主要部分。国内目前在利用现有信息资源进行高层次交通信息服务的开发方面，还比较落后，没有形成包括供应商、运营商、政府和消费者间的完善的智能交通产业链。交通信息收集，开发和消费的市场机制还没有形成。高层次的交通信息服务相关的产业环节还非常不建全，运营商和交通信息消费者还没有融入智能交通体系之中。造成国内智能交通产业链条不完善的主要原因是由于各主要交通部门之间缺乏信息共享，没有形成一个能够同时掌握足够全面的交通信息搜集和发布的机构或平台，因此，无法从现有资源中产业能够提供辅助决策的信息。 6.2.2核心技术被国外企业垄断 我国的智能交通发展较晚，在应用方面更显得落后。在