智能交通系统概论-4

1、智能交通系统 王 斌 河南省警察学院 课程内容课程内容 v 绪论 v ITS的发展和基础技术 v ITS框架体系 v 智能交通 v 智能技术与运用 v 智能技术综合智能交通系统（铁路、水运、航空） 第四章 ITS框架体系 一、概一、概 述述 1 1、系统体系框架的意义和功能、系统体系框架的意义和功能 系统体系框架是发展智能交通系统的指导性框架，主要用于明确 智能交通系统的开发目标，为标准研究工作提供参考，避免重复研究 和无计划开发，便于研究成果大大范围应用和ITS技术的发展以及产 业化实现。 功能：功能： （1）保证通过各种媒体提供给终端用户的信息的兼容性和一致性 （2）保证不同交通基础设施的

2、兼容性 （3）为地区、国家政府机关制定ITS发展规划提供基本原则 （4）为服务和设备制造提供一个开放的市场 （5）确保设备制造商的规模经济，保证他们的更具竞争 力的价格和更廉价的投资，提供一个公开的市场环境 逻辑体系框架为每个功能领域开发了数据流图，数据流图显示了每个领域 的功能是怎样被分成高级和低级功能的。 2 2、ITSITS体系框架的组成部分体系框架的组成部分 （1）用户服务 ITS体系框架中的用户服务部分主要用来明确智能交通系统的用户及用户 需求，明确划分智能交通系统中各个子系统的用户，并且通过用户调查、 访问等形式确定各个子系统的用户需求等，对用户需求进行合理排序后指 导实施顺序。

3、（2）逻辑体系结构 逻辑体系结构是用来定义和描述一个系统为了满足一系列用户需求所必需 的功能。 通常以系列功能领域的方式描述ITs的逻辑体系结构，每个领域都定义 了功能及数据库，这些数据库与终端相联系，这些联系就是数据流。 评价内容：项目的技术可行性、经济效益、社会和环境影响 （3）物理体系结构 物理体系结构描述了在逻辑体系结构中定义的功能如何被集成起来形成 系统，这些系统将由硬件或软件或软硬件来集成 （4）通信体系结构 主要描述支持在不同系统部分间进行信息交换的机制 （5）标准化工作 提出智能型综合交通运输系统所需要关键技术的标准需求 标准化需求文件详细描述智能交通系统的标准化需求及每项需求

4、所对应 的标准架构信息 标准化制定机构可以利用标准化需求文件所提供的信息来起草相应的标 准文件 （6）费用效益分析评价 （7）实施措施及策略 二、美国的智能交通系统框架体系 1、开发背景 为相应标准的制定提供框架、为ITS各 子系统间的集成提供基础、确保用户选 择的高度灵活性 2、方法与步骤 ITS体系结构开发分两个步骤 “思路竞争”阶段 合作开发 3、美国ITS体系框架简介 美国ITS体系结构定义了19个物理子系统，它说明了各子系统及其使用者、 周围环境及其它交通信息、交换数据，并定义了整个子系统的功能要求（见下 图：美国ITS体系图） 美国ITS体系结构中定义了7大组用户服务功能，分别是：

5、1、交通管理； 2、出行管理；3、电子收费；4、商用车辆管理；5、应急管理；6、车辆安全 管理；7、公共交通营运 。 远程访问系统 个人信息 访问系统 旅行者远程 访问系统 交通管理系统 中心系统 应急管理系统快速货运管理系统 收费管理系统 服务信息提供系统运输管理系统 计划管理系统商用车辆管理系统 尾气管理系统 广域无线通信系统 车载系统 局 域 通 信 系 统 外场设备系统 车辆商用车 辆 外场设备收费管理 系统 公交车 辆 应急车 辆 停车管理 系统 商用车辆 核查系统 车车通信 4 4、美国、美国ITSITS体系结构子系统体系结构子系统 从上图可看出，美国从上图可看出，美国ITSITS

6、体系结构可分为四组，即体系结构可分为四组，即 中心系统（中心系统（Central SystemCentral System）、外场设备系统（）、外场设备系统（Roadside Roadside SystemSystem）、车载系统（）、车载系统（Vehicle SystemVehicle System）、远程访问系统）、远程访问系统 （Remote Access SystemRemote Access System）。 （一）中心系统（一）中心系统 包含9个子系统，不需要安装在道路上，可根据需 要安装在相关的部门，它们和其他子系统通过无线通信网 进行通信。 1.商用车辆管理系统（Commerc

7、ial Vehicle Administration System，CVAS） 针对商用车辆运营服务所开发的系统，商用车辆运营服务涉及商用车辆行 政管理、安全性能管理、运营生产管理等多个方面，通过商用车辆运营服务 可简化如车辆技术性能、注册情况、车辆尺寸、轴荷等检查手续。一方面可 减少此类检查造成的时间延误，提高运输生产效率；另一方面，由于商用车 辆运营服务所提供的有效检查、监控手段，可提高商用车辆运输作业的安全 保障，该系统所提供的商用车辆运营服务包括以下内容： （1）商用车辆电子通关系统 （2）自动路侧安全检测 （3）商用车辆行政管理 （4）车载安全监视 （5）商用车队管理 （6）危险品应

8、急响应 2.快速货运管理系统（Fleet and Freight Management System，FFMS） 该系统可监视、协调快速货运车辆及货运停车场、承运人，根据 发车数据决定货运计划并安排驾驶员。 3.收费管理系统（Toll Administration System，TAS） 为用户支付通行费、车票费用、存车费等所有交通出行活动所发 生的费用，提供一种通用的电子支付手段，实现收费、支付的自动化， 从而推动多式联运的发展。该服务利用智能卡或其他技术形成一种通用 的服务费支付体系。 4.运输管理系统（Transit Management System，TMS） 可根据运输车辆的数据，决

9、定车辆运输计划，安排驾驶员。 5.应急管理系统（Emergency Management System，EMS） 是指处理事故及对危险货物运输的管理。包括两项服务功能：驾驶 员乘员安全和碰撞情况自动通告。驾驶员乘员安全功能能为用户提供 突发事件的初步信息如机械故障或汽车抛锚；碰撞情况自动通告可在 发生交通事故后报告事故的地点、性质及车辆碰撞受损的程度。 本系统通过采用以下主动安全技术和被动安全技术，实现预防汽车 碰撞事故及避免或减少人员伤亡事故的目的。 （1）纵向避碰； （2）侧向避碰； （3）道路交叉口避碰； （4）视觉强化避碰； （5）碰撞前的乘员安全束护； （6) 危险预警。 6.尾气管

10、理系统（Emission Management System，EMS） 采集和处理污染数据，为交通管理系统提供数据。 7.计划系统（Planning System ，PS） 从其他子系统中心或停车子系统采集并处理数据，将结果提供给 计划人员以制订最优计划。 8.交通管理系统（Traffic Management System，TMS） 通过采集和处理外场设备子系统和其他子系统的数据，提供基本 的交通数据和事故处理服务，并通过信号来调度运输车辆及应急车辆， 包括四个步骤：交通数据采集、数据通信、数据处理、实施控制。 9.服务信息提供系统（Information Service Provide S

11、ystem，ISPS） （二）车载系统 安装在车辆上，它支持通过无线通信系统和中心系 统进行通信，也支持路车间通信，即车载系统和外场设备系 统进行数据交换、信息交换，还支持车车通信，即车载系统 之间进行通信。包括四个子系统： 1、一般车辆上的车载单元 2、公交车辆上的车载单元 3、商用车辆上的车载系统 4、应急车辆车载系统 （三）外场设备系统 一般设置在道路上、收费站、检测站等，可通过光纤通信或 无线通信和交通管理中心进行信息交换，也可通过无线通信和车载 系统进行信息交换。 1、外场设备：提供交通管理监视信号和旅游信息的信号。 2、电子收费系统：通过确定小范围通信和车辆收费标识进行通信 收集、

12、收费和查询违法者。 3、停车管理系统 ：收集停车费用和管理停车车位。 4、商业车辆检查系统 ：通过从车辆标识上采集凭证和安全数据， 从而确定车辆运营的正确性，并将结果返送给驾驶员，并把检查结 果记录到CVAS系统的数据库中，在国境上进行国际检查。 （四）远程访问系统（出行者子系统） 通过出行者子系统，驾驶员或出行人员可以实时地了解交通网 络的运行状态，可利用办公计算机远程访问ITS中的信息提供系统， 也可利用车载设备远程访问ITS中的信息提供系统以了解交通信息、 交通服务信息，在此基础上，决定或调整出行方式、出行路线。 四个大系统通过通信系统（车车通信、局域通信、有线通信、 无线通信系统等）建

13、立起四通八达的联系，建立起一个快速、准确、 实时、动态、高效的综合交通系统，即智能交通运输系统，为整个 社会创造出巨大的社会经济效益。 三、欧洲的智能交通系统框架体系 欧盟各国在欧盟委员会的领导下，由来自各国相关 政府部门、大学、科研机构和产业界的专家于1998年4月开始了为期 24个月代号为KAREN项目，进行欧盟ITS体系结构的开发，并于1999 年8月和10月分别推出了其逻辑体系结构和物理体系结构。 1、概述 广义上的“体系结构”是定义一个系统的顶层结构,一个系统体系结 构为许多设计提供一个战略计划，并且是由一个相同系统的不同方 面所组成 2、背景 个人出行者 商业经营者 提供和使用IT

14、S的公司 地方政府 3、KAREN项目简介 KAREN主要包括： 关于用户对ITS需求的欧洲参考系列目录； 描述不同部分及其交互作用的一系列体系结构，从而满足那些用 户需求； 在发展ITS过程中，在国家、地区和服务等级上指引如何使用柜 架来定义特定 的体系结构： 推荐可以用于实施过程中的标准和最好的实践经验； KAREN项目研究成果受益者： 高级部门 广告部门 工业部门 4、欧洲ITS体系框架开发方法步骤 采用方法：面向过程的方法 5、欧洲ITS体系框架构成 （1）用户需求 强调需要由框架体系结构完成的关键优先方面 其他的与ITS的实施、质量需求和限制有关的用户需求 用户需求的主要部分与ITS

15、所提供的功能相关 （2）KAREN功能体系结构 在最高层次上 KAREN功能体系结构由一系列功能领域组成： 提供电子付费、提供安全和紧急情况处理、交通管理、管理公共交通 运营者、提供先进的驾驶便利、提供出行者旅行辅助、为法律强制提供支 持、货物管理和车队调度 KAREN为每个功能领域开发了数据流图，数据流图显示了每个领域的功 能是怎样被分成高级和低级功能的。数据流图还显示了这些功能是如何联 系在一起。如何与不同的数据库联系在一起及如何通过数据流与终端联系 在一起。 （4）KAREN通信体系结构 （3）KAREN 物理体系结构 物理体系结构描述了在功能体系结构中定义的功能如何被集成起 来形成系统

16、这些系统将由硬件或软件或软硬件集成。 在物形体系结构中描述的系统覆盖了以下的领域：电子付费、安 全和紧急情况处理、综合交通管理、公共交通运营、先进的驾驶便利、 出行者旅行辅助、法律约束、货物管理和车队调度。 描述了支持在不同系统部分之间进行信息交换的机制 （5）KAREN提出的标准问题 四、日本的智能交通框架体系 l信息模型 l控制模型 l子服务的信息处理表 l子服务和逻辑框架关系表 1目的和步骤 2日本ITS体系框架的构成 用户服务 逻辑框架 九大系统：导航系统、电收费系统、辅助安全驾驶、交通优化管理、提高 道路管理效率、公共交通支持、提高商用车辆运行效率、行人支持、突发 事故车辆运行支持

17、最高子系统： 车辆、道路、中心、人员、外部环境 最低子系统： 个体物理模型 整体物理模型 服务执行表 逻辑框架与物理框架关系表 子系统表 子系统相互关系图 物理框架 标准化 五、中国的智能交通系统框架体系 1、概述 8大服务领域、34项服务和138个子服务 2、我国进行ITS体系框架研究的背景 3、我国ITS体系框架研究的方法和步骤 九五国家科技攻关项目“中国ITS体系框架研究”采用了面向过程的 方法 步骤： 1.确定用户服务内容 2.建立逻辑框架 3.建立物理框架 4.明确标准化内容 服务领域服务内容 1.交通管理与规划 （Traffic Management and Planning,AT

18、MS) （1）交通法规监督与执行 （2）交通运输规划支持 （3）基础设施维护管理 （4）交通控制 （5）需求管理 （6）紧急事件管理 2.电子收费（7）电子收费 4、中国ITS体系框架中的服务领域与服务体系 服务领域服务内容 3.出行者信息 （Traveler Information System) （8）出行前信息服务 （9）行驶驾驶员信息服务 （10）在途公共交通信息服务 （11）个性化信息服务 （12）路径诱导及导航服务 4.车辆安全和辅助驾驶 （Vehicle safety and driving assistance , AVCSS) （13）视野范围的扩展 （14）纵向防撞 （15

19、）横向防撞 （16）交叉路口防撞 （17）安全状况（检测） （18）碰撞前乘员保护 （19）自动车辆驾驶 服务领域服务内容 5.紧急事件和安全 （Emergency and Security) （20）紧急情况的确认及个人安全 （21）紧急车辆管理 （22）危险品及事故通告 （23）公共出行安全 （24）易受伤害道路使用者的安全措施 （25）交汇处的安全服务 6.运营管理 （Transport Operation Management CVO/APTS) （26）公交规划 （27）车辆监视 （28）公交运营管理 （29）一般货物运输管理 （30）特种运输的管理 7.综合运输 （Intermod

20、al Transport) （31）交换客货运信息资源 （32）提供旅客联运服务 （33）提供货物联运服务 8.自动公路（34）自动公路 六、现有的研究体系六、现有的研究体系 在已有的研究成果中，智能运输系统的体系结构可在已有的研究成果中，智能运输系统的体系结构可 分为三大研究体系：分为三大研究体系： l1 1、美国的智能车路系统（、美国的智能车路系统（IVHSIVHS，Intelligent Intelligent Vehicle Highway SystemVehicle Highway System）战略计划）战略计划 该计划制定了全美该计划制定了全美IVHSIVHS计划的总目标、阶段目

21、标计划的总目标、阶段目标 和目的，并制定了实现总目标的智能运输系统开发与实和目的，并制定了实现总目标的智能运输系统开发与实 施框架计划。施框架计划。 l2 2、日本的先进的道路运输系统的目标、日本的先进的道路运输系统的目标 日本政府日本政府19951995年年2 2月制定了推进高度信息通信社会的月制定了推进高度信息通信社会的 基本方针，该方针表示政府希望公用设施的信息化成为基本方针，该方针表示政府希望公用设施的信息化成为 全社会信息化的催化剂，对于公共交通设施的组成部件全社会信息化的催化剂，对于公共交通设施的组成部件 道路、交通、车辆，使用最新的通信技术把道路与车道路、交通、车辆，使用最新的通信技术把道路与车 辆相结合成为一个先进的道路运输系统，以提高安全、辆相结合成为一个先进的道路运输系统，以提高安全、 效率和舒适性，并对环境的改善做出贡献。效率和舒适性，并对环境的改善做出贡献。 l3 3、欧洲的两项洲际计划、欧洲的两项洲际计划 1 1）欧洲汽车安全专用道路设施计划）欧洲汽车安全专用道路设施计划DRIVE