智能运输系统概论第章2

智能运输系统概论

（第三版）普通高等教育“十一五”国家级规划教材21世纪交通版高等学校教材杨兆升于德新主编史其信高世廉主审目录第11章先进的公共交通系统第12章先进的交通管理系统第13章城市交通信号控制系统第14章电子收费系统第15章高速公路交通事件管理系统第16章应急指挥调度系统第17章智能车辆与自动驾驶系统第18章交通需求管理第19章智能运输系统标准化第20章ITS评价第12章先进的交通管理系统概述12.1国外典型先进的交通管理系统简介12.2国内类似的先进的交通管理系统简介12.3小结12.412.1概述先进的交通管理系统（AdvancedTrafficManagementSystem，简称ATMS）是智能运输系统的重要组成部分，它是依靠先进的交通监测技术、计算机信息处理技术和通信技术，对城市道路和市际高速公路综合网络的交通营运和设施进行一体化的控制和管理，通过监视车辆运行来控制交通流量，快速准确地处理辖区内发生的各种事件，以便使得客货运输达到最佳状态。ATMS不仅为交通管理者提供了一种先进的管理及控制方法，提高了管理效率，而且使交通参与者（包括驾驶员和行人）都能感觉到减少拥堵、提高通行效率所带来的便捷。12.1概述先进的交通管理系统的目标：为大中城市提供交通管理解决方案，在现有交通设施的基础上，改善现有路网运行状况，提高道路的有效利用率和交通流量，缓解车辆增加造成的交通需求压力。改善交通秩序，减少事故，提高行车安全，减少道路的拥挤程度和交通事故的发生率，减少因交通拥挤、事故等造成的出行时间延长等现象。ATMS主要特征：系统的高度集成；信息高速集中与快速信息处理。

目标与特征ATMS主要研究方向有如下几点：城市道路中心式的交通信号控制系统（CTSCS）；高速公路管理系统（FMS）；事故管理系统（EMS）；车辆排放监测和管理（EMMS）。ATMS系统设计的基本原则：遵循实用性、可靠性、先进性、开放性以及可维护性的基本原则，应具备良好的升级、扩展能力。各子系统技术充分合成，做到信息的采集、传输、处理的有机结合，充分发挥整体效能。技术创新原则是集中优势技术，解决关键技术难题。12.1概述ATMS是由一系列的公路状况监视、交通管理与出行建议系统所组成，即：交通管理控制中心（TMC）；交通流量检测系统（TFDS）；城市信号控制系统（UTC）；交通电视监控（TNS）；交通信息服务（TIS）；紧急求援与事故管理系统（EMS）。12.1概述如果把整个ATMS按信息流程划分，则可简化为图所示的四大部分。12.1概述ATMS信息流程图一个完善的先进的交通管理系统还能提供以下管理服务：信息提供；交通控制；交通事故处理；排放测试与污染防治；应急管理；电子收费；提高养护操作效率；特种车辆通行管理。12.1概述先进的交通管理系统（ATMS）是ITS的重要组成部分，也是ITS中最基础的部分。正是ATMS实现了交通信息的采集、传输、存储、分析、处理及应用，实现了交通管理从简单静态管理到智能动态管理的转变，使交通静态及动态信息在最大范围内、最大限度地被出行者、驾驶员、系统管理者、交通研究人员及政府机构所共享和利用，从而实现了大交通系统的动态优化运行，有效地满足了公众不断扩大的交通需求。12.1概述第12章先进的的交通管理理系统概述12.1国外典型先进的交通管理系统简介12.2国内类似的先进的交通管理系统简介12.3小结12.412.2国外典型先先进的交通通管理系统统简介1963年，世界上第一个中心式的交通信号控制系统在加拿大的多伦多建成，该系统将检测器的应用与交通信号控制系统结合起来。城市道路集中式的交通控制系统使用不同的监测器，利用交通控制方法及通信技术进行交通管理，建立起了早期的ATMS管理中心。与此同时，在美国、欧洲和日本，也逐渐开始了城市道路中心式交通控制系统（CTSCS）及高速公路管理系统（FMS）的建设。12.2.1美国的先进进的交通管管理系统在美国著名的汽车城底特律，其智能运输系统中心（MichiganIntelligentTransportationSystemsCenter）应用了先进的信息快速集中及处理技术。使用了148个电视监控镜头、54幅可变交通信息情报板、2419个检测线圈、2070个不同类型的信号控制机以及由9座通信塔和约103km的高速光纤形成的通信系统。经改造后的新系统可以实时监控高速公路的运行状况。新的事故管理支持系统可以提醒监控人员潜在的事故并能够提供一系列的处理方案。在美国，ATMS要解决的主要问题是将高速公路与城市的交通管理结合起来，这需要能够减少旅行时间，提高效率，更好地自动检测事故并建立事故反应系统。洛杉矶的自动交通监控和控制系统在1170个交叉口建立起4509个检测器。该系统使旅行时间减少达18％，速度提高了16％，交叉口延误减少了44％。在ATMS系统中，事故管理系统发挥其巨大的效益，一方面减少事故的发生，另一方面提高事故反应时间。12.2.1美国的先进进的交通管管理系统美国的I-95东北通道的MAGIC项目是一个典型的ATMS项目。都市圈诱导信息与控制（MetropolitanAreaGuidanceInformationandControl，简称MAGIC）是新泽西的ATMS的主要项目，目标是减少道路交通拥挤，从而减少车辆废气排放。MAGIC包括监测公路条件、支持交通管理和为旅行者提供咨询的一系列构成，其结构如图所示。12.2.1美国的先进进的交通管管理系统

MAGIC系统结构各种传感器接收信息，经主计算机处理后，控制公路交通条件并可显示相关数据及进行事故处理。由专家系统向车辆提供替代路径和缓解交通堵塞的建议。通过公路咨询广播和声音等传播提供宽带扩充功能，形成管理系统的通信中心枢纽。TCC的事故检测系统的一个重要功能是事故管理，即快速的事故检测和为尽快恢复车辆行驶正常所进行的指挥、协作功能。事故检测是将来自道路监测系统的数据，经计算机的软件系统计算后自动对可能发生的事故做出报警。12.2.1美国的先进进的交通管管理系统MAGIC利用公路咨询广播为车辆驾驶人员提供服务信息，告知交通、道路和天气状况，建议路径选择；另外MAGIC可利用匝道仪系统，经环形线圈检测匝道的占有率和在匝道上的车辆速度，配合CCTV摄像机，监测控制匝道的车辆进入。新泽西运输部还计划使MAGIC包括多模式运输管理，如公共运输、停车和搭乘的停车场的管理。12.2.1美国的先进进的交通管管理系统12.2.2日本的先进进的交通管管理系统日本从1971年起连续地实施了对CTSCS投资的五年计划。作为东京交通控制中心的一部分，一个称之为STREAM的新控制系统被开发，它的目标是无论是欠饱和还是过饱和情况下都有效地缓解交通拥挤、疏导交通流和减少交通事故。面向21世纪，日本的车辆道路交通智能化协会（VERTIS）组织提出了通用的交通管理系统（UniversalTrafficManagementSystem，简称UTMS），致力于实现“安全、舒适、有利环境的交通社会”。

UTMS系统结构12.2.2日本的先进进的交通管管理系统UTMS的中心目标是在车辆与控制中心之间实现交互式双向通信。通信系统使用红外线信号标杆（光信标），它是系统的关键设施。UTMS以集成的综合交通控制系统为中心，主要包括8个子系统。综合交通控制系统（IntegratedTrafficControlSystems，简称ITCS）由与车载装置的双向通信而获得信息，对信息进行收集、分析、处理，对交通信号进行控制。12.2.2日本的先进进的交通管管理系统先进的车辆信息系统（AdvancedMobileInformationSystems，简称AMIS）利用现有的移动通信网络，使旅行者出发前在家里或在办公室能用电话查询交通条件，甚至于在途中，也可用车内的移动电话获取实时交通信息。公交优先系统（PublicTransportationPrioritySystems，简称PTPS）通过控制优先信号和设定优先路线，保障公共车辆使用道路的优先权，提高运营效率，使乘客更加方便。UTMS子系统12.2.2日本的先进进的交通管管理系统车辆运行管理系统（MobileOperationControlSystems，简称MOCS）向车辆行驶管理人员提供公共汽车、出租车、卡车的行车位置等信息，帮助车辆有效行驶，促进交通畅通无阻。环境保护管理系统（EnvironmentProtectionManagementSystems，简称EPMS）根据大气污染和气象等情况来提供交通信息，控制交通信号。减少排气、交通噪音等交通公害，保护环境。UTMS子系统12.2.2日本的先进进的交通管管理系统驾驶安全运行支持系统（DrivingSafetySupportSystems，简称DSSS）利用交通管制系统的基础设施及IC卡，为司机安全驾车提供帮助，并保证行人安全。紧急救援系统（HelpsystemforEmergencyLifesavingandPublicsafety，简称HELP）在发生事故和车内紧急情况时，能利用自动或手动方式，通过车载（移动式）电话向专门的办事中心通报情况。UTMS子系统12.2.2日本的先进进的交通管管理系统快速紧急车辆优先系统（FastEmergencyVehiclePreemptionSystems，简称FAST）通过对警车等紧急车辆传送指令、引导道路等，可减少紧急行驶造成的交通事故。还可缩短紧急车辆的响应时间，为事件的尽早解决和迅速采取援救活动提供帮助。行人信息通信系统（PedestrianInformationandCommunicationSystems，简称PICS）用声音向行人通报红绿灯及延长绿灯时间等，确保行人（特别是老人和视觉残疾人）的安全。UTMS子系统12.2.3欧洲的先进进的交通管管理系统ATMS在欧洲发展也有30年的历史，欧洲的城市交通控制系统（UTC）曾风靡世界。目前，专门用于道路车辆安全系统检测与控制的UTC系统表现在减少时间延误和提高速度上。英国UTC系统被称为绿信比相位差优化技术（SplitCycleOffsetOptimizationTechnique，简称SCOOT）。城市交通控制系统（UTC）和车辆管理系统（VMS）使汽车降低了26％-30％有害气体（CO、N、HC）的排放，使城市的环境得以改善。第12章先进的的交通管理理系统概述12.1国外典型先进的交通管理系统简介12.2国内类似的先进的交通管理系统简介12.3小结12.412.3国内类似的的先进的交交通管理系系统简介根据中国特有的大中城市道路交通情况，即人车混行，非机动车（主要是自行车）数量大，路口混乱，通过路口的车速低等特点，并考虑到基础设施建设的渐进性，以及中国交通观念意识不强的水平，ATMS建设应该分阶段逐步进行，可采用从低级到高级、逐步建设的原则。分阶段建设的步骤和包括的系统如下：交通网络监视和检测，实时提供道路和交通状况数据；交通流量分析和预测，交通流量的模型识别，预报与分析，优化交通组织；12.3国内类似的的先进的交交通管理系系统简介城市交通控制的优化，中心管理的动态控制策略，交叉口自适应控制，建立行人、车辆和非机动车控制的模型；高速公路出入口车辆控制，城市出入口的监控；运输流量的控制，提高公共交通的效率；提供交通信息服务，缩短旅行时间；事故监测与管理，建立快速反应的紧急救援系统；环境的监测和控制。我国几个主要城市都建立了类似的智能交通管理系统。12.3.1北京市智能能交通管理理系统北京市智能交通管理系统包括的应用系统如图所示。交通指挥调度系统交通电视监控系统交通违章监测系统警用车辆卫星定位系统交通诱导系统交通信号控制系统122接处警系统道路交通流实时动态信息采集处理分析发布系统智能交通管理系统应用系统构成图12.3.1北京市智能能交通管理理系统1）交通电视监控系统提供实时的道路交通运行情况，特别是重要交叉路口和交通干道与快速路等事故多发地的车流路况。系统的基本功能是：实现快速路网、城市主干道全程监控，并与北京市公安局治安电视监视系统和高速公路管理部门的电视监视系统实现联网运行。交通监控系统显示屏12.3.1北京市智能能交通管理理系统2）交通违章监测系统该系统主要针对闯红灯、超速、走单/禁行线、走公交车道、走紧急停车带、走导流带和二/三环出入口逆行等7种交通违章行为，利用视频摄像机24小时自动监测，定时回传数据，并建立上端数据库对违章数据进行分析和存储。该系统丰富了非现场执法手段，为交通执法提供准确数据。该系统主要用于解决道路上违章的现场执法，提高执法效率和执法力度，节约警力。12.3.1北京市智能能交通管理理系统3）警用车辆卫星定位系统采用该系统，指挥中心将对巡逻车辆统一指挥调度和管理，对交通事故、故障车、拥堵快速清理，缩短平均出警时间，减少因交通意外事故造成的交通阻塞。该系统能够通过集群通信和GPS等系统，为指挥中心在遇有交通拥堵和意外路面突发事件时，提供越级调度的能力，做到快速反应处置，从而满足特勤警卫工作需求，提高工作效率，为交通警卫方式的改革和确保特勤警卫活动的万无一失提供技术保障。12.3.1北京市智能能交通管理理系统4）交通诱导系统室外交通诱导信息显示系统在北京市交通综合数据平台基础上，整合交通信号控制系统、快速路出入口控制系统，快速路、主干路交通信息采集系统数据，旅行时间预测系统数据、视频交通监控系统等数据基础上，建立覆盖全市范围的室外诱导屏显示发布系统，通过“总体协调、区域诱导”控制策略，“总体规划，分步实施”的建设策略，使在途出行者能够最大限度的获得所需的交通信息，并能根据交通信息采取有效措施，实现全市范围内总体交通效率的最优化。系统总体结构图系统主要由：数据接入、中心数据处理、监控确认、通信系统以及室外显示屏等五部分组成。数据接入部分主要接入来自环路及其联络线的微波检测器数据、主干道线圈检测器数据，牌照识别系统的旅行时间数据、122报警数据、巡逻车报告数据以及勤务、天气等预报数据。中心数据处理部分该部分是系统的核心部分，包括了所有的数据存储和处理功能。12.3.1北京市智能能交通管理理系统监控确认部分首先接受中心系统下发的事件描述信息，通过视频监控设备或者巡逻警车确认的方式，对事件状态进行确认；中心自动生成的发布信息或生成预案后，本部分将进一步确认该方案，并实现数据的回传。通信系统部分主要包括两部分：中心数据处理部分和监控确认部分之间的确认，中心数据处理部分到外场设备之间的通信。室外显示屏执行上端发布的诱导方案，定期回传自检信息。12.3.1北京市智能能交通管理理系统12.3.1北京市智能能交通管理理系统4）交通诱导系统停车诱导系统通过室外显示屏向出行者提供目的地附近的停车场信息，引导驾驶员到达停车位置，由四个部分构成：数据采集系统：记录驶入和离开停车设施的车辆数。信息发布系统：包括可变信息标志和其他媒体（如手机、广播、电视等）。中央控制系统：汇总各停车设施的收集数据，并向信息发布系统发送。传输系统：停车设施、中央控制系统、信息发布系统三者之间传递数据。停车诱导系统总体框架示意图12.3.1北京市智能能交通管理理系统12.3.1北京市智能能交通管理理系统目前国内各城市的区域停车诱导系统主要依靠路侧设施实现诱导，在驾驶员正确识别和理解后，按照信息提示实现。在设计上应考虑实现与其他系统的连接，实现多种方式的停车诱导信息发布服务。停车诱导系统的功能主要包括数据采集、数据传输、数据处理以及数据发布等功能。12.3.1北京市智能能交通管理理系统5）交通信号控制系统在“集中控制、分级管理、协调联动”原则指导下，根据北京交通特点和实际需求，采用数据融合技术，实现相关系统的信息共享，使系统达到：在控制模式上将实现集中与分散相结合；在控制方式上将实现协调控制与感应控制相结合；在控制方法上将实现常规控制与优先控制结合； 在控制范围上将实现市区交叉路口与快速路进出口控制相结合。12.3.1北京市智能能交通管理理系统5）交通信号控制系统目前北京市二环以内道路基本上纳入SCOOT系统控制，海淀区纳入符合美国NTCIP协议标准的ACTRA系统控制，并建设了双方进行数据共享与交换的平台。交通信号管理与控制系统界面12.3.1北京市智能能交通管理理系统6）122接处警系统通过计算机网络将报警信息自动发布到警情发生地管界所在支队，提高对交通意外事故的接处警能力，加快交通事故的接警处理速度，在一定程度上减少道路拥挤事件的发生，为保证道路的安全畅通提供了有力的技术保障。7）道路交通流实时动态信息采集、处理/分析、发布系统向北京市智能化交通管理系统实时动态地提供准确的交通信息，包括车流量、车流速度、道路占有率等交通信息。12.3.1北京市智能能交通管理理系统7）道路交通流实时动态信息采集、处理/分析、发布系统系统还通过交通电视监控系统、视频检测系统、微波检测系统、基于牌照识别的旅行时间检测、信号控制系统中的检测器及122接处警系统等科技手段，对环路、联络线、主干道及关键路口、路段等进行实时动态交通流信息采集。交通流动态实时显示主界面12.3.2上海市智能能交通管理理系统在交通控制方面，在引进并消化澳大利亚交通信号控制系统（SydneyCoordinatedAdaptiv