智能运输系统讲义(ITS综述)

智能运输系统（ITS）ITS综述1．

了解ITS的发展背景

2．

理解ITS的基本概念

3．

概括了解ITS的主要内容

4．

以美、欧、日为重点，了解ITS的发展历程和现状

5．

认识三个主要的ITS推进组织

1．

什么是ITS

2．

ITS的主要研究和开发领域

3．

美、欧、日发展ITS的简要历程和主要特点

4．

我国ITS的发展现状

ITS没有明确定义，要理解ITS的概念，从分析ITS和传统交通运输系统的不同入手。1.1ITS的发展背景

智能运输系统，简称ITS（英语为IntelligentTransportSystems，美语为IntelligentTransportationSystems）,作为一个概念性名词出现于1990年代初，但其思想早在20世纪30年代已有萌芽，当时美国通用汽车公司和福特汽车公司倡导和推广过"现代化公路网"的构想，而1960年代出现的静态路径诱导、计算机交通控制技术等都可谓是ITS的雏形，不过当时其重要性并不明显，没有受到人们足够的重视。进入1980年代中期，特别是1990年以来，ITS却突然以惊人的速度发展，许多发达国家争先恐后地投以巨资进行ITS的研究与开发。经过十余年的激烈竞争，国际ITS领域已形成美国、欧洲和日本三强鼎立的局面。ITS的发展背景是：（1）交通问题的日益严峻和寻求新的解决途径

20世纪60-70年代是世界各主要国家经济发展的黄金时期，但伴随经济高速发展的负产物之一即是交通状况的不断恶化，尤其是近十多年来，无论是发达国家还是发展中国家，都毫无例外不同程度地受交通问题的困扰，交通拥挤、事故、环境污染已成为最难消除的现代社会公害之一。面临日益严重的交通问题，人们曾采取各种手段试图解决之。但是这些手段或受到投资及其它资源的制约，或受见效面狭、见效期短等局限，特别是在城市建成区难于靠大量拆迁来增建、拓建道路交通设施。发达国家的公路网早已建成，不可能再靠多修路来解决问题。同时，人们越来越多地从保护环境、节约能源、谋求社会可持续发展的角度来考虑问题。为此，在摸索缓解交通困境几十年中，随着近20年来计算机技术、通讯技术、信息技术的飞速发展，将人、车、路综合起来，用系统的观点进行思考，并把先进的计算机、通讯、控制和信息技术运用于运输系统的智能运输系统就很自然地诞生了。（2）经济竞争的日益激烈和寻求新的经济增长点

ITS不仅可提高运营率，减少事故率，并带来减少能源消耗、降低大气污染的社会效益，而且可促进智能化交通电子设备的开发，形成一个新型的交叉产业，带来巨大的经济利益。今天的ITS技术竞争实质上就是为了争夺明天市场的经济竞争，美国正是在有了强烈的落后于欧、日的危机感之后而奋起直追的。对于冷战结束后、面临日益激烈的经济竞争、急于寻求新的经济增长点的西方发达国家，竞相不惜投入巨资发展智能运输系统，尽在情理之中。（3）冷战结束促进军用高新技术民用化

不言而喻，各国，特别是工业化国家的军事装备与国防领域，最为集中地应用了当代的高新技术，如：卫星导航技术、信息采集与提供技术、计算机控制与管理系统、电子技术等。从1980年代后半期开始，随着世界范围冷战的结束，前苏联解体，国际形势趋于缓和，美国等国国防经费减少，促使国防工业企业考虑向非军事领域投入其技术的合理性，高新技术民用化便成了发展趋势。而与此同时工业化国家的交通问题日趋恶化，也正需要新的解决手段和技术，国防高新技术的民用化正好为其创造了条件。1.2ITS的基本概念什么是ITS

对于ITS至今没有一个明确的定义。但我们可以归纳地说：智能运输系统是人们将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子控制技术、传感器技术以及计算机处理技术等有效地综合运用于整个运输体系，从而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的实时、准确、高效的运输综合管理系统。其目的是使人、车、路密切地配合、和谐地统一，极大地提高交通运输效率、保障交通安全、改善环境质量和提高能源利用率。

智能的含义

智能运输系统是“智能系统”和“运输系统”的结合。“智能系统”是智能运输系统区别于传统的运输系统的最重要的特征。“智能的”是“有推理能力的”、“有理解力的”意思，具体地说，“智能”具有以下特征：（1）从人工智能学的角度来说，其原理上应是基于知识的系统。（2）智能运输系统其最终目的是要通过模拟出人的智能，使运输系统变得更加有效率，更有人性。即它要模拟出人的一些重要能力如记忆与思维能力、感知能力、自适应能力和表达与决策能力等。所以其功能上应具有感知能力、判断、推理和学习能力。（3）结构上应具有如图示的智能核。其中输入为来自于过程的各种有用信息，输出即为提供给决策、评价等的知识。智能运输系统就是使交通运输系统整体模拟人类智能，具有上述各种能力，能思维、能感知、会学习、会推理判断和自行解决问题。它能感觉出周围环境的变化和自身状态的变化，能针对这些变化主动采取相应对策。

在智能运输系统中，车辆靠自身的智能在道路上安全、自由地行驶，道路靠自身的智能将交通流调整至最佳状态，驾驶员靠系统的智能对道路交通情况了如指掌，交通运输管理人员靠系统的智能对道路上的车辆行驶和交通状态一清二楚，使传统的被动式交通管理转变为主动的交通管理。1.3ITS的主要内容1.3.1日本的九大领域

日本将ITS的研究内容大体上分为9大领域：（1）先进的导行系统

为了使驾驶员在驾驶中可以采取最佳的行动、通过分散交通流等为驾驶员提供便利,将经由路线的堵塞信息、所需时间、交通管制信息、停车场的满空信息等通过可进行双向通信的导航器系统或信息提供装置提供给驾驶员。此外，也可事先在家中、办公室等地获得同样的信息,以便制定合适的旅行计划。并且,可通过车载机或在停车场、服务区、一般道路上的车站等地以双向通信的方式获得目的地的信息以及其他信息。

（2）自动收费系统

为了解决收费道路收费站的堵塞及通过事先无现金化为驾驶员提供更多的便利、减少管理费用，在收费道路的收费站实施无须停车的自动收费。

（3）

协助安全驾驶

为将事故防患于未然，通过车辆及道路的各种传感器掌握道路、周围车辆的状况等驾驶环境信息，通过车载机、道路信息提供装置等实时地提供给驾驶员，并进行危险警告。此外，通过在车辆上设置自动控制功能，判断自身车辆及周围车辆的位置、动向、障碍物等信息，危险时自动地实施速度控制、驾驶控制等辅助驾驶动作，为驾驶员的驾驶提供帮助。随着辅助驾驶功能的完善，把握驾驶环境状况，最终实现自动驾驶。

（4）交通管理优化

为提高交通的安全性、舒适性及环境的改善，不仅限于堵塞、环境恶化显著的地区，在道路网络全体范围内实现最优信号控制。为进行交通的管理，通过车载机及信息提供装置实施对驾驶员的经由路线引导。为防止由交通事故引发的二次损失，在尽早发现交通事故、实施相应的交通管制的同时，通过车载机或其他信息装置将交通管制信息提供给驾驶员。

1.4ITS的发展历程和现状

欧、美、日ITS的主要项目

ALI：AutofahrerLeitundInformationSystem（驾驶员引导和信息系统，德国）

PROMETHEUS：ProgramforEuropeTrafficwithHighestEfficiencyandUnprecedentedSafety（欧洲高效率和安全交通计划）

PROMOTE：ProgramforMobilityinTransportationinEurope（欧洲运输机动性计划）

DRIVE：DedicatedRoadInfrastructureforVehicleSafetyinEurope（欧洲道路交通安全设施)

T-TAP：TransportTelemeticsApplicationsProgramme（运输通信技术应用计划）

ERGS：ElectronicRouteGuidanceSystem（电子路径诱导系统）

IVHS：IntelligentVehicle-HighwaySystems（智能车辆——道路系统）

CACS：ComprehensiveAutomobiletrafficControlSystem（汽车交通综合控制系统）

RACS：RoadAutomobileCommunicationSystem（路、车间通信系统）

VICS：VehicleInformationandCommunicationSystem（新公路交通信息通信系统）

AMTICS：AdvancedMobileTrafficInformationandCommunicationSystem（先进交通信息系统）

ARTS：AdvancedroadTransportationSystem（先进道路交通系统）

SSVS：SuperSmartVehicleSystem（智能汽车系统）

ASV：AdvancedSafetyVehicle（安全车辆系统）

UTMS：UniversalTrafficManagementSystem（新交通管理系统）1.5.1美国ITS的推进体制

美国的ITS推进组织ITSAmerica（）——是由美国国会于1991年批准、为协调美国ITS的开发和利用而组织的。它的成员包括联邦政府、州政府、地方政府和外国政府机构；与ITS开发有关的国家和国际公司；大学、独立研究机构、对ITS感兴趣的公共团体及其他从事ITS活动的团体。有60000多个成员单位，其中有近50%为私人所有公司或团体。

美国ITS的推进体制：1.6ITS的效益评估

以日本ITS效益、市场规模及产业前景的分析为例说明。

日本对ITS的效益从多方面作过概略的分析：（1）交通效益：道路交通问题得到缓解

（2）ITS的收益投资比

10年后20年后30年后减少交通事故0.850.700.50降低堵车发生率0.500.200节省燃料0.900.800.78降低废气污染

0.900.850.80（3）创造新产业：2015年产值超过60兆日元（1996年约5兆）（4）成为高度信息化社会的先锋（5）VICS的投资效益预算（新公路交通信息通信系统）

日本对已在实施的VICS的投资效益作过分析，目前VICS的导航系统投资为2,000亿日元。它的回报分析：阶段

投资（兆日元）

收益（兆日元）

收益/投资

1995-20001.0

1.2

1.2

2001-20053.2

4.4

1.375

2006-20153.6

9.6

2.667

1.7我国ITS发展现状70年代末开始在交通运输和管理中应用电子信息及自动控制技术。在南京试验自行开发的自适应交通信号控制系统。80年代后期，开始了ITS基础性的研究开发工作，包括优化道路交通管理、交通信息采集、驾驶员考试系统、车辆动态识别等；90年代开始建设交通指挥控制中心。2000年，成立了全国智能运输系统协调指导小组及办公室，并成立了ITS专家咨询委员会。交通控制系统能适应不断变化的交通量，取得尽可能小的交通延误，具有智能化的学习功能。交通监视系统以电视摄像为主体，监视突发交通事件，及时处理交通事故、交通堵塞等，具有一定的智能化功能。交通管理系统利用网络技术实现车辆和驾驶员档案及交通事故和违章的综合管理，实现数据共享。交通信息动态显示系统利用交通控制系统和交通信息系统通过道路交通显示屏发布信息。交通诱导系统利用交通广播电台实时发布交通信息。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，对交通事故进行实时处理。电子收费系统利用电子技术和信息通讯技术，通过安装在汽车上的电子标识卡与安装在收费车道旁的读写收发器之间的快速数据交换实现不停车收费。发展方向道路交通综合管理交通事故管理技术、机动车信息管理技术城市交通诱导系统城市快速路及干道交通的诱导和监视、停车诱导技术及系统集成技术高速公路联网收费和不停车收费自动车辆识别技术、专用短程通信技术和收费安全技术智能控制和管理智能算法、交通时间自动识别和系统集成技术交通信息服务交通信息采集与处理技术、交通信息发布技术货物运输信息化货运信息系统、货物跟踪调度系统国家科技计划ITS相关安排—可持续发展路线图研究领域“十一五”工作目标：核心关键技术群；实验系统；典型应用“十二五”工作目标：技术集成和体系化；系统产品化开发及规模化量产“十三五”工作目标：形成完整的技术体系，规模化应用和战略性集成关键技术综合交通运输资源优化配置技术区域综合交通网络规划区域综合交通枢纽规划运输方式协同技术综合交通运输系统集成与协同运营技术群智能化交通控制与管理技术大范围动态交通控制与诱导技术车路协调控制技术大范围战略区域控制大规模车路协调车队自动驾驶大范围交通流分层递阶优化协调控制技术群

交通安全预警、救援与保障关键技术车辆安全监测、预警与保障技术事故检测与应急救援技术交通事故致因分析技术车辆安全监测与控制车辆主动安全技术联动应急救援技术车辆联网监测与控制集成化交通运输安全保障与应急救援技术群综合交通运输信息平台和信息资源共享技术交通对象识别与信息采集关键技术复杂动态交通数据融合关键技术交通系统互操作技术新一代交通信息采集技术海量综合运输动态数据实时交互关键技术

面向综合运输系统协调运营和全方位公众服务的交通信息集成及应用技术群2006－2010年总体目标：安全、高效、服务2011－2015年总体目标：安全、协同2016－2020年总体目标：和谐863计划ITS相关研究部署1、综合交通运输资源优化配置技术研究综合交通运输网络优化配置、组合运能优化配置、综合交通网络系统效能优化、大城市快捷客运交通系统设计和综合交通系统评估与仿真技术，形成综合交通网络规划、运输服务网络设计、新型运输系统设计的技术体系

2、智能化交通控制与管理技术突破城市大范围战略交通控制、区域协调交通控制、本地交通控制、智能化交通控制系统测试与认证等关键技术，形成完整的智能化交通控制与车路协调技术体系3、交通安全预警、救援与保障关键技术研究交通事故致因分析、重大事故源运输全过程动态监控技术及装备、高效快速的交通事故应急救援等关键技术，建立先进交通安全技术体系

4、综合交通运输信息资源共享及协同服务技术研究开发交通对象识别与状态获取关键技术和装备，复杂条件下的交通态势获取，物品载运物品追踪，异构分布式服务定制和协同技术。综合交通运输资源优化配置技术综合交通运输和服务网络优化与配置技术大城市快捷客运交通系统的设计技术综合交通系统评估与仿真技术综合交通运输信息资源共享及协同服务技术

交通运输平台系统及服务支持关键技术.交通对象识别与状态获取关键技术和装备智能化交通控制与管理技术大范围战略交通控制新一代区域协调交通控制本地交通控制软硬件设备新一代智能化交通控制系统测试与认证平台基于车路协调控制的智能双模式运输技术及系统交通安全预警、救援与保障关键技术交通安全监控预警交通事故应急救援交通安全保障交通事故致因分析863计划ITS相关研究部署综合交通运输和服务的网络优化与配置为综合运输系统资源优化、结构优化、运能优化提供核心技术支撑为公共交通系统形成关键技术支撑形成交通系统分析评价的共性技术与软件平台智能化交通控制交通信息采集、处理与协同服务交通安全新技术为本地、区域和战略等层面的交通控制系统提供支撑对车路交互协同的交通控制进行技术储备在交通信息获取技术方面实现突破在交通信息集成应用方面形成核心技术。形成运输全过程的监控技术、安全辅助驾驶技术等，构建综合的主动的事故预防技术体系以事故预防为主，重点预防群死群伤事故；兼顾应急救援，提高应急反应和事故救援能力掌握一批新型载运工具的概念技术，抢占未来交通运输载运工具研发的制高点，进行技术储备新型载运概念技术重特大交通事故预防系统新一代城市智能交通控制系统模块设置十二五重大项目十一五规划模块层子模块层“十二五”重大项目规划“十一五”目标模块层子模块层“十二五”重大项目规划“十一五”目标模块层子模块层“十二五”重大项目规划“十一五”目标模块层子模块层“十二五”重大项目规划“十一五”目标国家支撑计划ITS相关工作部署—目标突破智能交通集成关键技术、研制相关核心装备通过示范工程为北京奥运、广州亚运、上海世博提供交通支撑构建高速公路民航面向公众的交通信息服务平台国家战略物资安全运输和国防综合运输的支撑平台探索和实践智能交通信息服务的新机制形成各类交通信息公众服务规范和标准体系培育有竞争力的智能交通相关企业和高新技术产业群建设国家智能交通可持续发展的创新体系国家支撑计划ITS相关工作部署—内容1）北京奥运智能交通运输管理与服务系统2）上海世博智能交通技术综合集成系统3）广州亚运智能交通综合信息平台系统4）高速公路联网不停车收费系统5）国家战略物资海运监控及服务平台系统6）军事交通运输动态监控与综合调度系统北京奥运智能交通运输管理与服务系统主要任务为北京奥运会交通保障提供技术支撑为公众提供全面的交通信息服务特大城市智能化公共交通运营示范突破的关键技术大规模智能交通系统综合集成技术城市道路交通仿真评估技术面向公众综合服务的交通信息处理技术实现目标建成奥运交通指挥中心系统，提升交通管理与服务能力建成公共交通运营管理与综合服务系统，提升交通运输服务水平整合交通信息，实现管理体制和工作机制的创新

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