智能运输系统PP.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除智能运输系统 一、 智能运输系统研究开发的背景交通运输发展的程度是一个国家兴旺发达很重要的标志之一，交通运输高速发展促进了物质交流和人员往来，大大缩短了出行时间，那么也提高了工作效率，就交通运输在国民经济发展的过程当中所起到的作用，它在人民生活当中起到的作用，怎么讲都不过分，作用非常大。但是事物总是要一分为二，它是带了一些弊病，比如,交通事故、交通拥挤、环境污染、能源短缺这是世界各国面临的一个非常严重的问题。不管是发达国家还是发展中国家，毫无例外承受着不断恶化的交通环境带来的影响。美国的“德尔多尔研究所”对美国三十九个主要旅游城市进行调查，每年因交通堵塞所造成的经济损失大约是四百一十亿美元，其中十二个大城市大概损失掉超过十个亿美元，那美国预测在2020年的时候因交通事故造成的经济损失每年里要超过一千五百亿美元。看看我国的情况，我国交通运输事故造成的经济损失在这个方面我们没有做统计，因为这个量是非常大，不太好统计，我们没有这个方面的数字，2009年，全国共发生道路交通事故238351起，造成67759人死亡、275125人受伤，直接财产损失9.1亿元。上海道路交通事故2831起，比上年增长3.1%；造成1042人死亡，下降5.3%；2702人受伤，增长5.8%；直接财产损失1216万元，下降17.2%。火灾事故6086起；造成62人死亡，增长24%，其中生产经营性火灾事故造成13人死亡；41人受伤，下降28.1%；直接财产损失0.39亿元，下降73.1%。那么怎么解决这个问题，就是想借用于航空、航海上navigation 来解决地面交通运输问题，这就产生了这个叫做智能交通系统，就是智能运输系统ITS。美国智能交通系统（ITS）10年发展规划的启动项目建立一个代表政府有关公共机构、私营企业和学术团体的协调委员会，其任务是组织、引导和协调各有关方面针对国家ITS今后10年的发展目标进行广泛地讨论与酝酿；针对一些具体问题进行了一系列专题研究，同时多方面综合已经开展或正在进行的同类研究的成果与阶段性结论； 大量收集有关数据与信息，并在分析整理的基础上形成了各方面的共识。实现四个方面的目标安全：2011年，减少15%的交通事故，每年拯救57千人的生命。 经济/效益：通过提高吞吐量和通行能力，每年节省200亿美元。 机动性/可及性：为客货运输提供更多可行的方式选择。 保护环境/减少能耗：限制燃油耗费，改善大气质量。二、智能运输系统的定义智能运输系统的起源日本、美国和西欧等发达国家为了解决共同所面临的交通问题，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。起初进行道路功能和车辆智能化的研究。随着研究的不断深入，系统功能扩展到道路交通运输的全过程及其有关服务部门，发展成为带动整个道路交通运输现代化的“智能运输系统(Intelligent Transportation System)”。日本，他们的定义是这样的就是智能运输系统运用最先进的信息、通信和控制技术，也就是运用于信息化和智能化来解决（道路等）交通中的交通事故、交通堵塞和环境破坏等各种问题的这样一个系统！我们国家的交通工程学者也在这个领域里面给智能运输系统也下了一个定义，就是智能运输系统是在关键基础理论模型研讨前提下把先进的信息技术、通信技术、电子控制技术以及计算机处理技术等有效的综合应用于地面交通之间，从而建立起一种大范围、全方位，发挥作用实时准确、高效的交通运输系统。ITS是指将先进的信息技术、电子通讯技术、自动控制技术、计算机技术以及网络技术等有效地综合地运用于整个交通运输管理，而建立的大范围全方位发挥作用的，实时、准确、高效的交通运输综合管理和控制系统。“智能运输系统”实质上就是利用高新技术对传统的运输系统进行改造而形成的一种信息化、智能化、社会化的新型运输系统。它使交通基础设施能发挥最大的效能，从而获得巨大的社会经济效益。主要表现在：提高交通的安全水平，提高道路网的通行能力和提高汽车运输生产率和经济效益。ITS（Intelligent Transportation System）是以信息通信技术将人、车、路三者紧密协调、和谐统一，而建立起的大范围内、全方位发挥作用的实时、准确、高效的运输管理系统。 ITS将有效地利用现有交通设施、减少交通负荷和环境污染、保证交通安全、提高运输效率、促进社会经济发展、提高人民生活质量，并以推动社会信息化及形成新产业受到各国的重视。目前已形成世界二十一世纪的发展方向。 由于这个系统可以使汽车与道路的功能智能化，是目前国际公认的解决交通拥挤、改善行驶安全、提高运输效率、减少空气污染等最佳的途径，也是全世界交通运输的前沿，那么可以预料到智能运输系统将成为这个世纪的现代化地面交通运输体系的主要发展方向，是交通运输进信息时代的一个重要标志。三、智能运输系统研究的内容智能运输系统的服务领域为：先进的交通管理系统、出行信息服务系统、商用车辆运营系统、电子收费系统、公共交通运营系统、应急管理系统、先进的车辆控制系统。1、 先进的交通（车辆运行）管理系统研究领域第一个就是交通（车辆运行）管理系统 (MOCS: Mobile Operation Control System:利用GPS/GIS技术，跟踪运行车辆的位置，通过信息服务提高运输效率；先进的管理系统，2、 先进的车辆信息系统先进的车辆信息系统 (AMIS: Advanced Mobile Information System):为用户提供道路拥堵、紧急交通事件、行驶时间等交通信息，达到交通流优化和交通疏导； 包括动态路线诱导系统 动态路线诱导系统(DRGS: Dynamic Route Guidance System):实时采集道路和交通信息，为用户提供最短出行路径，缩短行驶时间，缓解交通拥挤； 3、公交优先系统第三个就是公交优先系统 (PTPS: Public Transportation priory System):通过优先交通信号控制和公交专用道设置，保证公交车辆优先通行，提高城市出行运送效率；先进的公共交通优先系统，这里有五项研究内容。4、先进的安全驾驶支持系统（车辆控制和安全系统）安全驾驶支持系统(DSSS: Driving Safety Support System):利用交通管制设施和IC卡等，对车辆的安全行驶提供支持，保护行人，减少交通事故的发生，先进的车辆控制系统自动控制系统，自动控制系统概括起来大概有三个方面的研究内容，第一个基于车辆无人驾驶的这个问题，第二基于公共基础设施智能化的公路控制智能驾驶，第三是这两方面的综合，既有smart car又有smart roadway ，即既有智能化的车辆又有智能化的道路，这两者的综合，大概就这三个方面。5、智能图像处理系统智能图像处理系统 (IIIS: Intelligent Integrated ITV System):利用信息采集装置的图像，抑制违章停车和信号控制，通过红外车辆检测器和网络为用户输送有关图像信息，疏导交通。电子警察电子警察识别率高达 综合市面上出现的大部分闯红灯电子警察系统，它们获取闯红灯违章车辆方式的基本原理是基本一致的，对于拍到的违章车辆的相片或图片的处理方式则各有千秋，根据后者的不同，闯红灯电子警察系统大体可分成四种类型： 普通相机式、数字相机式、计算机串行控制式、计算机串行控制及联网式。根据用户的需求，本公司推荐数字相机式。 1. 结构组成 如图（图1）所示，数字相机式闯红灯电子警察系统由路口设备组成。其中路口设备包括：感应线圈（或探测器）、红灯信号、控制电路、数字相机、闪光灯。 2. 工作过程 感应线圈或探测器为感知元件，当有汽车经过时，便有一信号送至控制电路，并进行判别，如果此时正是亮红灯期间，则启动数字相机，同时启动闪光灯，及时拍下清晰的照片。拍下的照片储存在相机的微型硬盘上，通过转换器自动连接PC机下载照片。如图: 3. 系统功能特点: 自动探测闯红灯车辆并拍照。 系统功能稳定可靠、使用方便。 系统容易维护、成本相对较低。 系统只需有一定电脑知识的专业人员就可操作维护。 6、电子自动收费系统我们国家在这个领域的研究也是很有成效的。新加坡的电子道路收费系统（ERP Electronic Road Pricing）驾驶员在通过收费站时实现不停车自动非现金付费。可以提高驾驶的舒适性，减少收费站管理人员的费用、采集车辆OD数据等。目前，在我国应发展所谓电子不停车收费，是指在汽车内安装一个电子系统，系统里面有一个芯片，在经过高速公路或者大桥收费站时，不用停下车来交费，收费站的系统能够感应到车子里的芯片，从而在电脑里自动扣取过路桥费。此外，这种芯片和手机的充值卡一样可以充值。 随着经济的发展，汽车运输量大幅度提高，在路车辆也越来越多，从而使传统的人工收费和半自动收费方式越来越难以满足收费公路运营和管理的要求，在收费出入口处经常因收费效率低下而引起严重的交通阻塞和车辆延误，造成惊人的经济损失。为了解决这一问题，各发达国家正积极开发不停车电子收费系统，并已进入实用阶段。欧美等国已在一些高速公路上安装了不停车电子收费系统，车辆通过收费站的最高时速可达200公里/小时，有效地缓解了由于停车收费而造成的交通堵塞状况。实践证明，采用不停车电子收费系统不仅能够从根本上解决因收费过程而造成的交通堵塞，而且能够减少收费成本，杜绝征费过程中产生的营私舞弊现象，以及减少车辆油耗，减轻空气污染，从而产生显著的社会、经济效益。不停车电子收费系统是利用当代各种先进技术实现不停车自动收费的系统。与传统手工收费方式不同，它省去了在收费站处的停车、收费环节，从而彻底取缔了车辆在收费口处的停车等待、交费的时间，摆脱了由于收费本身造成的交通堵塞现象。而且，使用电子收费系统，甚至不再需要用来实施收费的实际收费广场，可将ETC装置安装在顶置雷达天线上和路面上，就能够在车辆高速通过时完成收费业务。采用不停车收费系统还给顾客一个选择付费方式如现金、支票、信用卡的机会。对于使用信用卡的顾客，当其收费帐户上的余额低于预先规定的水平时，还可从信用卡帐户上自动转帐，因此免去了顾客为收费帐户不断补充资金的烦琐事情。此外，顾客每月都能收到付费的详细清单，因此不必去索要收据。对于商业客户来说，他们雇佣的驾驶者不必在收费站直接支付现金或票据，从而避免了各种舞弊和误用现象。 对于收费部门来说，采用不停车收费系统不仅可以在不建造额外收费设施（如更大的收费广场）的情况下提高车流量。而且，还可以减少收费人员的数量，从而减少收费成本。 对于社会来说，由于不停车收费系统消除了汽车在收费站处的等待时间，因此在收费广场上怠速车辆大大减少，从而大大减少了排向大气的汽车尾气，使空气更加清洁。7、紧急救援与公众安全系统紧急救援与公众安全系统(Help: Help System for Emergency Life Saving and Public safety):当交通事故发生或车内发生紧急事件时，系统将紧急救援信息及时传输到交通救援中心,降低事故损失，减轻因事故导致的交通拥挤； 8、应急车辆管理系统应急车辆管理系统 紧急车辆运行的智能型，包括救护车、警车加上运钞车等等这些车辆的营业系统和资源系统。9、环境保护管理系统环境保护管理系统 (EPMS: Environment Protection Management System):基于大气污染和气象状况的交通信号控制系统，降低汽车废气、交通噪音等公害，保护环境。10、商用车辆运营系统商用车辆运营系统CVO，该系统是专为运输企业(主要是经营大型货运卡车和远程客运汽车的企业)提高盈利而开发的智能型运营管理技术，目的在于提高商业车辆的运营效率和安全性。通过卫星、路边信号标杆等装置，以及车辆自动定位、车辆自动识别、车辆自动分类和动态称重等设备，实现电子通关，辅助企业的车辆调度中心对运营车辆进行调度管理。 四、智能运输系统的关键技术先讲的传感器技术电子图象识别技术位置测量的技术判断技术数字化和数据库车辆控制技术电子技术计算机技术移动通信技术通信网络技术人机联系技术交通规划新理论五、国外智能运输系统研发情况在20世纪60年代的末期美国就开始智能运输系统的研究，当时他并不叫智能运输系统，但是带有现代智能运输系统的研究内容，比如说美国最早研究的road guidance systems道路引导系统，这还研究比较早，美国在70年代就有许许多多的文章、成果出现，但是应用方面还是不够的。1991年美国国会通过了“综合地面运输效率方案”(ISTEA)，旨在利用高新技术和合理的交通分配提高整个路网的效率，由美国运输部负责全国的ITS发展工作，并在以后的6年中由政府拨款6.6亿美元，用来进行ITS的研究工作。美国起步早,但是后期发展不是很快，发展比较快的是日本、欧洲。日本目前在ITS项目已经形成了官方、民间、学术机构的协调体制，这对日本ITS的发展起到了很大的推动作用。在1986年，欧洲19个国家组成欧洲社团委员会CEC(The Commission of European Communities)研究ITS，共同投资50多亿美元，联合执行一项旨在完善道路设施提高服务水平的计划(Dedicated Road Infrastructure for Vehicle Safety in Europe),其含义是欧洲用于车辆安全的专用道路基础设施研究开发为主体的项目，现在称 ATT, The Advanced Transport Telematics Program) 。这词在字典上是找不到的，它是一个新词，我把他3翻译成叫电子通信技术或者电子通信系统。经过三十年的发展美国、欧洲、日本成为ITS研究的劲旅。国外智能运输系统的迅猛发展。除了欧、美、日以外，新兴的工业国家和发展中国家也开始ITS的全面开发和研究。目前其他的一些国家和地区在这个领域里的研究也有相当大的规模，譬如说澳大利亚、加拿大、韩国、新加坡、香港等地都有相当大的规模研究，那么全球正在形成一个相当大的ITS产业，以保障安全、提高效率、改善环境、节约能源等。ITS研发领域更注目的在全球形成。达到活起来，死公路放在那不行啊，必须有车运行，这两项认为有关系用红线划出来了。日本智能交通系统日本对智能交通系统的研究较早，1973年，以通产省为主开发的汽车综合（交通），控制系统，（CACS Comprehensive Automobile (traffic) Control System）被认为是日本最早的可ITS项目，当时在世界上处于领先地位，从l984年开始，建设省主持开发了“路车间信息系统(RACS Road Automobile Communication System)。1987年开始，警察厅主特开发了先进的“车辆交通信息与通信系统 ”(AMTICS Advanced Mobil Traffic Information &Communication System)；1989年，建设省又将RACS升级为，“先进的道路交通系统”(ARTS Advanced Road Transportation System)。1991年，运输省主导开发了先进的安全汽车 ，（ASV Advanced Safety vehicle），通产省主导研究开发了“超智能车辆系统”（SSVS :Super Smart Vehicle System）。1991年日本政府还组织了警察厅、通产省、运输省、邮政省和建设省，分别负责交通安全、电子、产业政策、汽车、通信和系统监督以及道路，集中RACS和AMTICS的成果开发并投入运行了车辆信息与通信系统 (VICS Vehicle information & Communication System)，同时，警察厅也于1991年，在AMTICS的基础上，独自开发了新交通管理系统(UTMS Universal traffic Management System)，然后又升级为21世纪交通管理系统UTMA2l Next Generation Universal Traffic Management System。 1999年11月，日本组织了“自动公路系统”（AHS Automated High way System）公开试验。1996年4月“车辆信息与通信系统VICS”在东京都地区正式投入运营。 1994年1月，日本设立了专门负责在5个省厅、大学和科研机构以及民间企业之间联络和ITS的促进机构车辆、道路、交通智能化推进协会VERTIS（ Vehicle Road Traffic Intelligence Society）。 目前日本的ITS研究与应用开发工作主要围绕三个方面进行 它们分别是车辆信息与通信系统 ( VICS Vehicle Information and Communication System )不停车收费 (ETC Electronic Toll Collection)系统、先进道路支援系统（AHS Advanced Highway System） 由警察厅、邮政省和建设省主持的VICS系统以向驾驶员提供道路交通信息，使道路交通安全流畅为目的，它己经开始进入应用化试验的阶段。目前，在日木东京、长野等城市周围己经建立丁VICS服务系统。装载有接收此类交通信息设施和车载路径导航装置的车辆己经超过500万辆，并且仍在以每年至少100万辆的速度增加，1998年，VICS系统的服务范围从关东地区经中部地区发展到了关西地区，并计划在2002年覆盖全国的主要城市。 作为ITS系统的重要组成部分，电子收费ETC系统的研究与开发工作受到了广泛的关注。1995年6月，日本建设省开始组织ETC的试验，并于1996年3月完成。1997年春季 ，一些收费道路开始进行不停车收费的过运行。日本ETC采用的是微波技术，当装有ETC卡的车辆进入收费站时，车内通讯装置与收费站的检测装置进行双向无线通讯，收费站控制系统自动从IC卡帐户中扣除有关费用。这样既减少了收费站的交接手续，又减少了停车时间，并且消除了车辆由于在收费站减速、怠速、加速所产生的环境污染。根据试验数据的统计，收费站的通行能力提高为原来的4倍以上。 日本从1994年开始，建设省组织了以丰田公司为首的25家公司进行了自动高速公路AHS（无人驾驶系统）的研究与开发，无人驾驶系统除了对车辆的加速、减速、制动和转向等一系列操作进行自动驾驶外，还考虑到临近车辆和行人，做到既能够超车又不会导致交通事故的发生。1996年9月在正式投入使用的高速公路上进行了往返11km的AHS系统试验，试验内容包括连续自动驾驶和防撞、防脱线等安全行驶系统，取得了令人满意的效果。 为推广应用ITS的研究成果，引进先进技术，实现ITS的多元化，发挥先进技术的优越性，日本还先后制定了Smartway(智能道路)计划和Smartcar ASV (Advanced Safety Vehicle，先进安全型汽车)计划。计划的目的是创造综合ITS技术的高效、安全的通行环境。在设想中，这条道路将会有：先进的通信设施，不断向车辆发送各种交通信息，所有的收费站都不需停车交费，能以较快的速度通行，道路与车辆可高度协调，道路提供必要信息以便车辆进行自动驾驶。 日木Smartway的计划实施方案如下： 1999年产、学、官结合的“推进委员会”开始运作。2000年为正式引进先进道路支援系统AHS进行试验验证，200l完成有关智能道路标准，2002年将智能道路在全国主要道路上引进。Smartcar ASV计划是在机车上装备电子导航系统、车辆间通讯设备、自动驾驶装置等先进的电子仪器，使之能了解行至路途上的交通状况、不断选择最佳行车路线，依靠车道白线、车辆间通讯等信息进行自动或半自动驾驶。如：在转弯时可测出普通汽车侧后方的视觉死角位置的车辆、行人，进行自动刹车或自动驾驶。日本为推行Smartcar计划，专门组织了ASV(先进安全型汽车)的研究开发项目推进研讨会。 预计通过推广Smartway及Smartcar计划，日本将大大提高道路的安全性、畅通性，扩大安全、舒适的活动空间。 ITS在日本(三) 先进的导航系统。 （1）路线导航信息提供系统。为驾驶员选择最佳行驶路线，最小化出行时间提供信息，这些信息包括：各条路线的拥堵状态、交通管制、可利用的停车设施等。驾驶员出行前也可以在家中或办公室得到这些信息，以制定有效的出行计划。 （2）目的地信息提供系统。提供与目的地有关的各种信息，使驾驶员选择合适的旅行目的地，为了使驾驶员和乘客充分享受旅行，系统还通过车载装置等提供区域的服务信息。 道路交通信息通信系统（VICS）中心的信息采集与发布VICS（Vehicle Information and Communication System）中心是道路交通信息通信系统中心的简称。它将由警察部门和高速公路管理部门（日本高速公路的交通控制由高速公路管理部门负责）提供的交通堵塞、驾驶所需时间、交通事故、道路施工、车速及路线限制，以及停车场空位等信息编辑处理后及时传输给交通参与者，特别是在汽车导航车载机上以文字、图形显示交通信息。VICS是由四个方面进行信息的应用，即信息的收集；信息的处理、编辑；信息的提供；信息的利用。1 信息收集VICS系统收集信息的来源是日本都、道、府、县警察部门和高速公路管理部门。来自警察部门的交通信息主要是交通管制信息，一般城市道路的交通信息等；来自高速公路管理部门的信息主要是城市高速公路的交通信息。2 信息的处理、编辑信息中心将从上述部门收集到的交通信息编辑，处理成为调频广播、电波信标、光信标等进行发布，并便于车载设备接收和驾驶员使用。3 信息提供将信息中心编辑、处理过的信息通过调频多重广播、电波信标、光信标提供给车载设备，供驾驶员使用。4 信息利用（车载机信息的显示方式）VICS根据不同的车载机，以三种不同的型式，即：1.方字显示型；2.简易图形显示型3.地图显示型，实时提供道路交通信息。1996年10月，日本的VICS系统投入使用，规模逐年扩大。VICS的直接管理者是日本道路交通信息通信系统中心。该中心是财团法人，所需运行经费一部分来自官方，另一部分来自于车载导航设备的销售，车载导航设备生产厂家每销售一台车载导航设备，需向道路交通信息通信系统中心交纳2000日元。而目前日本平均每年销售车载导航设备约80万台，中心可以获得约16亿日元的收入，支持中心的正常运转。截止2000年10月，日本车载导航设备累积售出635万台，其中228万台用于VICS系统服务；在全国范围内已安装光信标30000多个（计划发展到6万多个），在日本有28个地区可以提供VICS服务，其中规模较大的东京圈、爱知地区、关西圈、福冈圈。电子自动收费系统（3）电子自动收费。驾驶员在通过收费站时实现不停车自动非现金付费。可以提高驾驶的舒适性，减少收费站管理人员的费用、采集车辆OD数据等。内容已移上 安全驾驶支持系统 （4）道路和驾驶信息提供，为驾驶员提供驾驶信息和道路条件信息，特别是当夜间行驶或雾中行驶时，可以有效地降低事故的发生，提高驾驶安全性。信息通过埋置在道路上的传感器采集。 （5）危险警告，有效防止碰撞和突发交通事件的发生，当车辆所在位置的危险情况被探测到时警告自动发出。 （6）辅助驾驶，通过自动刹车系统和前面所提到的危险警告系统防止车辆因偏离而引起的碰撞或突发交通事件的发生。 （7）自动驾驶，自动驾驶系统可以有效地减少驾驶员的驾驶负荷并能防止交通事故的发生。 交通管理最优化系统 （8）交通流优化，通过全路网的信号控制系统，对交通流进行优化，以此提高交通安全性和驾驶舒适性。 （9）交通事故时交通管制信息提供，对交通事故地点实行有效的交通管制。防止因交通事故引发的突发交通事件的发生。 道路高效管理系统 （10）管理水平提高，保证安全、通畅和舒适的出行环境，提高道路管理水平。 （11）特许商用车辆管理，对重载等特别许可车辆实行管理，保护路面结构，防止危险发生。 （12）道路危险信息提供，根据不同行驶区域的自然条件，提供道路危险警告信息 （如:雨天、大雾、冰雪、大风等，以及沿海道路的海浪警告信息）。 公交支援系统 （13）公共交通信息提供，为乘客提供有关乘车线路、发车时间等信息，并提供与公交有关的实时拥堵、车票费、其它费用、可利用的停车空间等信息。 （14）公共交通运行管理，为提高公共交通的舒适性、安全性、和通畅惟性，有效地管理公共交通和采集公交数据信息。 车辆运营管理系统 （15），商用车辆运营管理，提高商用运营车辆管理水平，降低商用交通量，提高运输安全性。 （16）商用车辆自动跟车行驶，通过商用车辆自动跟车行驶，快速提高运输效率，降低商用车辆的交通量，提高运输的安全性。 行人诱导系统（行人辅助资源系统，在日本对行人的辅助装置挺多，可以拿着手提设备来解决交通信息方面的问题。）（17）人行道线路诱导，为行人和骑自行至者创造安全的路边环境。 （18）行人危险预防，有效防止人 、车事故的发生，当行人在机动车道上穿越时，系统及时向驾驶员发送警告信息并自动刹车。 紧急车辆支援（19）紧急事件自动警报，当车辆发生突发事件或发生地震、洪水等灾害时，系统自动向救援中心发出紧急事件警报，从而缩短救援时间。 （20）紧急车辆诱导及救援行动支援，紧急车辆诱导及救援行动支援系统通过实时采集突发事故地点和受损路况信息，及时通告救援组织并进行救援指导，为交通事故或自然灾害突发地淮备救援车辆。 日本ITS开发具有以下项特点：第一，大多数ITS项目有势力雄厚的汽车、电子这样的大公司为政府机构来承担，当然不排斥一些高等院校、科研机关等等，不排除这类问题，但主持是有他们来主持的。第二项是政府和工业部门对ITS项目长期支持，使得这个领域里面的研究和开发具有连贯性。第三个就是ITS研究成果直接面向市场，这样就促进了象日本的车辆导航系统等产品快速发展和应用。六、中国智能运输系统研发情况我国道路在未来20年内仍然处于建设期，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35 000公里以高等级公路组成的国道主干线。这一期间正是智能运输系统在全世界进入全面实施的阶段，因此，中国也需要根据中国公路运输的实际需求探讨在中国公路运输网中应用智能运输系统来提高运输效率、保障安全和保护环境的可能性。19861995年国家在交通管理系统方面开展了一系列科学研究和工程实施，制定了一系列的标推和规范，无疑这些工作是我们今天进行ITS研究和开发的基础。 近期内，我国的智能运输系统将在以下几个方面重点开展工作： 1. 制定我国ITS发展标准；2. 改造和完善城市的交通管理系统；3. 发展公共交通系统；4. 汽车安全和事故预防系统；5. 快速货运系统；6. 监控、通信收费；7. 交通信息服务。中国智能交通系统发展框架构想 史其信（清华大学交通研究所） （一）、中国发展ITS的必要性与紧迫性 上世纪八十年代以来，世界一些发达国家纷纷投入智能交通系统（ITS）的研究与开发，并已形成二十一世纪交通运输系统的发展方向。我国是一个发展中国家，随着经济的高速发展，城市化、汽车化急速发展，导致交通拥挤、事故增多、环境污染等问题日益恶化。发展中国ITS的必要性：1）中国是一个经济持续发展的发展中国家，改革开放以来，城市化与汽车化发展十分迅猛。进入21世纪以来，我国汽车产业已经实现了中国汽车最快最好发展的历史性突破，毫无疑问，中国汽车产业成为了世界汽车产业的重要组成部分，也成为中国经济中不可缺少的支柱产业。2005年我国汽车生产达571万辆，仅次于美、日、德居世界第四位。预计今年肯定要超过德国居世界第三位。据统计，到2008年底拥有量达5099.61万辆，其中私人汽车拥有量已经达到3501.39万辆。从2009年到2010年之间，中国汽车工业预计将保持每年两位数的增长速度。随着我国汽车市场潜力的释放，世界汽车工业的重心正向中国转移，我国汽车零部件市场前景广阔。据日本经济新闻报道，中国的14家知名汽车企业计划将2010年的汽车总产量增至2006年的2.5倍，达到1600万辆。中国已成为世界汽车制造大国。改革开放前，城市化水平不足19%，截至2008年末，中国城镇化率达到45.7，共拥有6.07亿城镇人口，形成建制城市655座，其中百万人口以上特大城市118座，超大城市39座。显示了中国强劲的城市化发展趋势。 2）中国城市交通的特点是混合交通，目前自行车拥有量超过1.8亿辆，如果公共交通服务水平不提高，城市交通结构不改善，自行车拥有量将会有增无减； 3）改革开放以来，中国道路交通设施及管理设施虽然有较大改观，但跟不上机动车增长速度。总体水平与发达国家有较大差距，特别是大多数城市路网结构不合理，道路功能不完善，道路系统不健全。 交通管理设施缺乏，管理水平不高。即使各地都建立了交通控制中心，大多只是实现了监视功能，而远没有发挥控制功能的效应； 4）中国城市的大气质量恶化，已逐步由无烟煤污染转变为机动车尾气污染。其主要原因是交通拥堵、车速下降以及车况差、车辆技术性能低等，致使在世界十大空气污染最严重的城市中，我国就据之有七。同时，车辆状况差也直接影响到城市交通，并已成为制约我国城市交通的重要因素。以车况较好的北京市为例，平均日故障次数达500次以上，给城市交通带来巨大压力。 （二）、中国发展ITS的主导思想 从上述必要性与紧迫性分析得到如下结论： 1中国是一个发展中国家，与发达国家相比，我国在发展ITS的必要基础条件上还有较大差距，加上我国特有的混合交通特点，以及城市结构、路网结构、交通结构的不完善，因此要结合中国的国情来研究制定我国发展ITS的战略及发展框架； 2中国交通运输正面临经济发展与资源制约的双重压力，因此也不能重复发达国家走过的老路，一定要立足本国实际，走中国ITS发展之路，以推动我国信息化进程及培育自己的ITS产业； 3二十一世纪交通管理的发展趋势必将是管理体制的集约化；管理设施现代化；管理手段网络化、信息化、智能化；管理效率高效化；管理方式社会化。因此中国ITS的发展将带来一场交通管理体制与模式的变革，而这种变革将直接影响着ITS的发展。 （三）、中国发展ITS的目标及基本框架 综上所述，中国ITS的发展框架应逐步实现以下三个阶段目标：前期阶段（5年）1目标缓解交通需求矛盾，提高交通通行能力，减少中心区交通负荷。 2措施 1）完善道路网系统功能，实施主干道（含快速路）的交通监控；2）加强交通需求管理（TDM），实施中心主要道路的收费管理，缓解中心区交通压力；3）减少路口非机动车干扰，实施机动车非机动车时空分离；4）路口渠化。实施信号灯优化配时及多相位信号控制；5）提高公交服务水平。吸引一部分交通量，实施公交优先道路及优先信号；6）公交线路网智能调度系统及信息服务系统。该系统运用GPS和计算机技术、信息网络技术实施运行起讫点的调度，运行期间的控制、突发事件的处理，并向乘客提供实时的车辆运营情况，车辆间隔时间等服务信息；7）建立城市机动车紧急救援系统。机动车突发故障是目前造成我国城市交通拥堵的重要原因，及时、有效地处理故障将大幅度减轻交通堵塞的发生。依靠成熟的GPS定位技术、通信技术、计算机网络技术，并利用城市现有厂、站、救援车辆资源，再加以适当扩充，可以很快形成生产力；8）严格执法，加强违章处理，实施电子抓拍和电视监视等科技手段；9）开展动态交通分配理论方法研究，实施集中式交通控制系统软件的开发。 3目的该阶段的目的是充分利用现有条件，主要解决中心区交通拥堵，有目的地改进交通控制中心监控系统，改善交通结构，减少交通需求，为ITS创造必要的技术条件和交通环境。 4阶段任务该阶段同时要完成以下任务：1）ITS标准化的制定；2）ITS相关部门完成本行业ITS发展规划及信息化建设目标；3）加强宣传、教育，发动有关企业开展ITS开发；4）加强国际交流，了解国际ITS的动态，消化、吸收国际先进技术，研发我国ITS技术及产品；5）进行ITS示范工程建设，推广应用ITS技术； 发展阶段（10年）1目标在综合信息网络平台下，形成信息管理、信息通信、信息服务子系统，实现交通信息双向交互；实施交通指挥、控制，达到减少堵塞时间、降低交通事故、出行便捷及保护环境的目的。 2措施初步建设以下各系统：1）城市信息管理系统该系统按城市GIS数据库、信息网络、车辆管理信息等分步建设，不仅为ITS系统提供直接相关的动、静态信息，同时也为未来城市发展提供各项信息服务。2）道路交通信息通信系统该系统由信息采集、信息处理及信息发布三部分组成。信息采集：实时采集交通拥挤、事故发生、道路施工、气候变化及停车泊位等信息。信息处理、分析：采集的各项信息经交通信息中心进行处理和分析。信息发布：将经过整理的实时信息及分析后的预测信息通过无线通信、有线广播、电子显示屏、net网，车载器向出行者及驾驶员发布。3）微波接入网系统该系统与交通管理监控系统及交通管理信息系统联网，提供开放式联网支持，通过车载单元（微波标识卡）和路边单元（微波天线及其控制器）有效地采集交通数据，提供信息及交通控制。4）网络下的电子收费系统该系统是车路间信息通信系统，通过微波通信技术实行不停车收费。该系统将在全区域内实现收费路网“一卡通”。5）多式联运管理服务系统该系统采取计算机网络技术将各交通方式的运费、管理、服务系统联网，为客、货运输提供联运服务，提高效率和管理水平。 3目的该阶段的目的是信息通信网络化，建立信息通信平台，实行人、车、路之间相互传递实时、准确信息。 4阶段任务该阶段需要同时完成以下任务：1）ITS相关部门在信息平台建设中，要统一规划，联合攻关；2）形成产、学、研一体化，推进信息产业的开发和产品研制；3）加快智能车辆的研制生产，以适应ITS发展对汽车技术提出的要求；4）有指导性地抓好示范工程；5）国际间的交流与合作。成熟阶段（10年）1目标以ITS的发展推动信息化社会的进程，创立新产业，开拓新市场。 2措施1）完善交通基础设施，并达到世界发达国家现有水平；2）在城市综合交通实现规划、管理、运营智能化的基础上，逐步实现全国各交通方式的综合运输规划、管理运营智能化；3）城市交通结构趋于合理，公交运量占较大比重；4）完成车间通信系统；5）成批生产电动汽车、环保车辆及智能车辆；6）建立社会化信息服务系统；7）形成ITS新产业。3目的1）建立一种大范围内、全方位发挥作用的实时、准确、高效的智能化运输综合管理系统；2）实现科教兴国和社会可持续发展的战略目标；3）推动人类迈进信息化社会。 七、ITS 在船舶与港口的使用陆上的ITS源于航海和航空，我们做了很多，但说的不多。（一）、航海中的使用航海技术在近十多年中得到了迅猛的发展。随着科学技术的突飞猛进，21世纪的航海技术也必定会得到日新月异的发展。如果我们对未来一、二十年技术发展进行预测的话，很多东西从现在技术的延伸线上还可以看到。但是，由于人类知识积累和科学技术呈指数级速度发展，因此，对未来30年、50年的情况进行预测，则较为困难（30年前，在我们的脑海里，Personal Computer, GPS等简直就是空想。20年前，人们也不曾想过蜂窝移动电话，现在已是铺天盖地。）。本文采用温故知新的方法，通过对近年来航海技术的发展情况进行分析和比较，找出未来一段时间本学科技术发展的矢量，推断航海技术的发展和走势。1船舶大型化、专业化、高速化和智能化的核心为智能化1.1 船舶的大型化 1.2 船舶的专业化 1.3 船舶的高速化 1.4 船舶的智能化 第一时期为初期自动化时代。20世纪60年代前半期，为弥补因经济增长引起的船员不足的自动化时代。1961年，日本的自动化第一船“金华山丸”启航。最初设置机舱控制室，对机舱实行集中监视、计测和远程操作。特别是从船桥对主机的遥控操作，与此前的方式相比有了巨大的进步，引起了世界的广泛注目。由于自动化的导入，船舶的定员从原来的52人减少到35人左右。由于船舶自动化程度进一步提高，在60年代后半期的船舶大型化时期，船舶配员也没有增加。 第二时期为机舱无人化时代（M0时代）。20世纪70年代，日本实现了无人机舱。M0是日本海事协会给予能实现机舱无人化的自动化船舶的船级的名称。第三时期为智能化和综合化时代。20世纪80年代开始，随着电子技术和通信技术的发展，以及劳动力成本的进一步提高，人们提出了驾通合一、机电合一、驾机合一的设想，有的已经实现，并被IMO 采纳，有的将要实现。 第四时期：全智能化时代。这一时间将要延续到这是21世纪上半叶。从20世纪80年代末开始，有些国家的造船厂、船研所、大学和航运公司开始共同进行“高信赖度智能化船”的研究开发，成就卓著。“高信赖度智能化船”的构成系统有：综合航行管理系统（自动航行系统）：智能避碰、船内综合管理、数据通信、陆上助航 港内自动航行系统：狭水道和港内航行导航、港内自行导航、港内船位判定、港内航路设定、 港内避碰最适航路计划系统：广域最适航路、狭域最适航路、局部最适航路自动靠离泊系统： 离靠泊控制、船位判定、拖轮协助气象海况状态监视系统：风浪观测、风浪预测 装卸系统及船体状态监视/姿势控制系统：船体状态监视、姿势控制 上述许多系统正在模拟实验或实船实验之中，不久的将来也许会在实船开始应用。在实现全（高信赖度）智能化船之前，先在船队航行的可能性上作努力，即少数人员在一艘主控制船上操纵，相隔若干距离数艘无人船舶由主控制船控制下进行船舶集体航行法。被控制船上无需设置居住区，航海通信、，救生等设备也全无必要。2船舶航行智能系统更加综合一体化 20年来，尤其是近年来，在实现船舶航行系统的综合一体化、进行自动驾驶或智能化航行的努力过程中，有五个非常引人注目或对航海技术具有划时代意义的变化，即船舶定位方法的变化、航海资料形式的变化、物标识别手段的变化、航行记录方式的变化和航行值班要求的变化。2.1 船舶定位方法的变化 （TF、AFDF、LORAN、DECCA、NNSSGPS、DGPS） 2.2 识别物标手段的变化 （RADARARPA RADARAISLRIT） 2.3 航海资料形式的变化（PAPER CHARTELECTRONIC CHARTECDIS）2.4 航行记录方式的变化 （PAPERVDR；分散记录集成记录）2.5 航行值班要求的变化 (驾驶台多人值班 单人值班(OMOB)；站立值班坐着值班)综合船桥系统IBS（Integrated Bridge System）或自动驾驶仪（automatic navigation 或navpilot）包括组合导航仪INS (Integrated Navigation System )和自动舵为基础，以计算机为核心，并连接电子海图和信息显示系统ECDIS、自动识别系统AIS等仪器的一个自动航行控制系统。主要作用是当初始人工输入相关航路数据后，能使船舶自动沿着计划航线航行，并能在预定的转向点上自动转向，从而实现船舶驾驶的高度自动化。“单手柄操作系统”的单手控制柄“粤海铁一号”作为跨海火车轮渡设备较先进， 该轮除安装有自动驾驶系统以及卫星导航系统等设备外，还在设计和建造中，采用了多项第一次在国内使用的船舶技术，如在轮渡上装有2台四冲程柴油推进调距桨、2个船舵和3个侧推（首部设两台侧推、尾部设一台侧推装置），这7个操作系统在主驾驶室里只由一个单手控制柄就可操作（图3）。这套第一次使用的“单手柄操作系统” 操作装置由英国劳斯莱斯公司提供，它利用计算机自动配置力量，只用一个手柄就将两台主机、两台舵机、三台侧推装置的力合成，驾驶万吨级船舶，如同开自动拨汽车一样轻松，操作简便、灵活，自动化程度高，适应能力强。此外，舵和首尾侧推的设计，可使渡轮在原地进行三百六十度的回转；靠泊时，可使渡轮平移和后退比较自如，也可以原地转圈。因而，使得港池、码头的工程量相对减少，投资比较节约。 在渡轮驾驶室上方，安装了“航行数据记录仪（VDR）”，VDR系统由主机、传感器、数据存储器、专用备用电源和回放再现系统等组成。一旦发生碰撞等海损事故，VDR能回放再现事故前后的实时记录下车、舵、航向和航行轨迹等情况，在发生事故时加以判断。这一装置能承受1500米至3000米深的水压。（二）港口的ITS1、 集装箱装卸与堆放2、 远程过驳卸载控制。（三）船舶工程的ITS八、智能运输系统的展望结束语：智能信息革命对于交通运输的重要性并不亚于汽车和喷气式飞机的发明。虽然其最终的发展前景尚不十分清楚，但这场革命正在为促进交通运输的