重交大交通管理与控制课件第15章 智能交通运输系统概论

第十五章智能交通运输系统概论§15.1智能运输系统基本概念及主要内容

§15.2智能运输系统主要系统简介---自学为主1第一节智能交通运输系统基本概念与主要内容1、定义2、实现智能交通系统的几个条件3、智能交通系统的发展过程4、智能交通系统研究的战略意义5、ITS的主要内容6、ITS的特征21、定义

智能交通系统（ITS—IntelligentTransportationSystem）是集现代信息技术、控制技术、数据通讯技术、传感技术、电子技术、计算机技术、网络技术，人工智能、运筹学、系统工程和交通工程等技术于一体，通过集成与创新,有效地综合应用于交通工具、交通服务、交通管理和控制体系，从而建立智能化的、实时的、准确的、广泛的交通运输管理控制系统，改善交通运输系统运行质量，保障交通安全、高效、便捷、低公害。31.1智能的含义智能是知识、智力、能力的组合。智能交通系统（智能运输系统）是人类正在大力开发、研究、应用的智能领域之一。4

1.2“智能”二字？控制技术的发展过程：

开环控制（无反馈性控制：不知道控制效果）确定性反馈控制（知道一定的控制效果）最优控制（历史经验中的最优：局部的）随机控制（随机因素）自适应控制（实时局部最优）自组织控制（自学习控制：神经网络性）智能控制（分析、判断、思维、联想）。5

1.2“智能”二字？不同层次的智能交通系统：

以监控为主的交通工程系统（交通工程基础设施、传感器、电子设备、数据采集、监控软件）——（经典数学模型）初级智能运输系统（计算机、信息技术、新数学方法应用、地理信息处理、高速通信技术）——（经典+现代数学模型）模型化智能运输系统——（系统辩识、模式识别）高级智能运输系统——（数学模型+知识模型+人工智能）。61.3怎样更有效改善交通?降低交通拥塞提高交通安全性环境检测与保护提高交通运输生产与运营效益增加交通中的舒适因素71.3.1降低交通拥塞需求管理：控制车辆总量、拥挤收费驾驶信息咨询、诱导：路线导行均衡交通流：改善交通网络效益交通方式间转换：公交优先、旅客咨询系统、换乘转换81.3.2提高交通安全性？自动交通控制提高安全性减少意外事故降低伤害程度缩短救援时间车速控制检测摄像系統-车速及交通号志气候预测提升视线/视觉系統紧急事故救援管理碰撞预防系統事故监视及警告系統91.3.3环境检测与保护？空气质量信息改善交通问题高污染地区之控制环境检测与保护需求管理策略污染检测环保燃料101.3.4提高交通运输生产与运营效益？车队管理车辆定位（GPS、手机）驾驶者监视提高交通运输生产与运营效益电子收费计算机辅助运输现代物流11

1.3.5增加交通中的舒适因素？

延误预警减轻驾驶人压力安全及紧急救援舒适因素即時公共交通信息即時公共交通信息舒适环境

提高服务水平-紧急服务122、实现智能运输系统的几个条件第一：交通基础设施的相对完善性，即无法通过大量改善交通基础设施来改善交通运输质量第二：信息的完整性与实时性，对道路上的交通信息以及与交通相关信息完整、实时采集第三：信息交换的实时、高效、准确，信息系统的建设与交换第四：强大的计算机系统（硬件系统及智能化思想的软件系统）第五：系统是按照智能化，并面向知识信息处理而构成的13智能运输系统与现有（传统）的交通运输系统的区别？14传统（现有）交通运输系统…

传统交通管理与交通参与者目标及行为的变迁：管理使交通运输有序为目的，提高效率（小范围或相对大范围）——但并没有真正达到高效，也不可能达到高效；没有大范围实时的信息支持；假定每个交通参与者是理性的（即都会遵守交通规则、都会以时间、费用、安全等为最大交通效益）——但无法解决交通参与这这非理性的一面（如通过一般的诱导广播诱导，但有的参与者就是不听诱导），不遵守交通规则，交通行为的多变性等交通管理者将交通系统假定成符合某种物理特性的系统模型，输入符合某种概率分布，用经典的数学如、概率论、微积分、最优化方法、甚至模糊数学去求最优解——但整个交通系统并不是按照事先的设计和约定来运行（如排队论中主要解决的稳定系统问题——供大于求，而事实上现有的交通系统基本上是非稳定系统——供接近与求，或供小与求）。15现有的交通运输系统…

现有（传统）的交通管理控制系统运用传统的技术和经典理论，以假设条件和约束条件下的数学模型和公式为基础，以管理者的角度出发，按照集中管理的方式对道路使用者进行控制与规范。管理者——主动，使用者——被动，因此设施交通工程物理设施强迫使用者遵守。16智能交通（运输）系统…智能运输系统：以人为本，注重人的主观能动性，不用过分定量的数学模型去描述交通系统特性，而是向使用者提供各种信息和可供选择的方案，以诱导为主，不是以强迫为主，在人的理性与价值取向上得到最大的满足，是现代科技与人本性的结合。173、智能交通系统的发展过程交通问题的产生……拥塞、事故、污染…..

传统解决的方法：（1）大量的道路建设——可解决拥挤与堵塞问题，但产生更大的交通量、大量土地被占用、燃油消耗、事故和环境污染产生——成为恶性循环——道路建设相对说来是有止境的——但人类文明进步，交通需求在发展，为了满足不断增长的交通需求——必须开辟其他的解决问题的途径。（2）少生产汽车——但经济要发展，人类要进步，人对汽车的需求在增加（汽车工业是支柱产业……）（3）加强管理与控制————可以指导、协调和缓解交通需求和道路设施之间的矛盾，并能使道路的通行能力得到好的发挥，但仅仅按照交通工程传统的方法措施，如设置交通标志标线、安装几个红绿灯、限制车速等不能是上述问题得到很好的解决。如：计算道路通行能力时—车头时距—人的反应时间在0.7—3秒，不可能再小于0.7秒；哪又怎样提高道路的通行能力？18日本最早提出，日本欧洲较早研究60—80年代美国提出 ERGS：电子路线引导系统；日本

CACS（ALI）汽车交通综合控制系统——车载显示动态路线引导系统；

欧洲

DRIVE（PROMETHEUS）汽车安全专用道路设施从人车路系统的安全考虑

19美国后来居上：三足鼎立！

90年代初，冷战结束，美国军转民。军事卫星（GPS）技术电子地图（GIS）技术的应用————IVHS——（91年12月冰茶法）ISTEA（联合运输效率法，作为ITS开发的国策，规定的经费来源、研究实施等内容）———ITS———ITSAmerican每年投入几十亿美圆进行研究，现在电子收费、商业车辆运营、物流调配等方面处于世界领先地位。欧洲1991年ERTICO（欧洲道路交通遥控执行组织）日本VERTIS（道路交通车辆智能化协会）——与美国竞争抗衡20日本、欧洲与美抗衡欧洲1991年ERTICO（欧洲道路交通遥控执行组织）日本VERTIS（道路交通车辆智能化协会）——与日本竞争抗衡国际最终采用美国的ITS的概念21欧洲、美国、日本ITS发展历程世界ITS的发展历程第二阶段应用开发第一阶段初期发展第三阶段集成与国际标准化时代22ITS国际会议

1993年美国提议每年在欧洲、亚洲、美洲轮流召开ITS国际会议。第一次：1994年11月—12月法国巴黎第二次：1995年11月日本横槟（亚洲主要在日本、韩国、香港举行）第三次：1996年10月美州美国佛罗里达第四次：97年德国柏林第五次：98年韩国第十一次：2004年10月日本名古屋第十二次：2005年11月美国旧金山第十三次：2006年英国伦敦第十四次：2007年10月中国北京第十五次：2008年美国纽约234、智能交通系统研究的战略意义交通是人类四大需求之一，发达国家对其他三项基本需求都解决得很好（我们国家也解决得比较好），但交通问题是世界性难题，没有哪个国家能说解决得很好！利用ITS可以少修建公路！少占土地！不仅是解决交通问题，而且是高科技的竞争，市场的竞争和产品的竞争：智能交通产品是由硬件和软环境构成的高科技产品——带动其他相关高科技行业的发展——各种产业的发展——用户是交通参与者如果一个国家不研究智能交通，今后就会形成向WINDOWS垄断天下的局面，现在WINDOWS可以非法拷贝，但智能交通产品是无法拷贝的！！245、ITS的主要内容（一）、美国最初是七大系统，后来发展为八大系统从ITHS（智能车辆公路系统）——ITS

最初的七大系统：１、先进的交通管理系统（ATMS）advancedtrafficmanagementsystem２、先进的出行者信息系统（ATIS）advancedtravelersinformationsystem３、先进的车辆控制系统（AVCS）advancedvehiclecontrolsystem４、先进的公交运行系统（APTS）advancedpublictransportationsystem５、商业车辆运行管理系统（CVOS）commercialvehicleoperationsystem６、自动道路系统（AHS）automatichighwaysystem７、先进的地方（市际）交通系统（ARTS）advancedruraltransportationsystemP.224表15-1。25AHS5、ITS的主要内容265、ITS的主要内容（一）、美国最初是七大系统，后来发展为八大系统从ITHS（智能车辆公路系统）——ITS

发展为八大系统：１、出行和运输管理系统（TTMS）tripandtransportationmanagementsystem２、先进车辆安全控制系统（AVSCS）advancedvehiclesafetycontrolsystem３、公共交通运输管理系统（PTMS）publictransportationmanagementsystem４、电子收费系统（ETCS）electronictollcollectionsysytem５、商业车辆运行管理系统（CVOS）commercialvehicleoperationsystem６、应急管理系统（EMS）emergencymanagementsystem７、信息管理系统（IMS）informationmanagementsystem８、养护与施工管理系统（MCMS）maintenanceandconstructionmanagementsystem275、ITS的主要内容（二）日本从初是六大系统，后来发展为八大系统从UTMS（UniversalTrafficManagementSystem新交通管理系统）——ITS

最初的六系统：１、综合交通控制系统（ITCS）integratedtrafficcontrolsystem２、先进的车辆信息系统（AMIS）advancedmobileinformationsystem３、动态路线诱导系统（DRGS）dynamicrouteguidancesystem４、车辆运行控制系统（MOCS）mobileoperationcontrolsystem５、公共交通优先系统（PTPS）publictransportationprioritysystem６、环境保护管理系统（EPMS）environmentprotectionmanagementsystem285、ITS的主要内容（二）日本从初是六大系统，后来发展为八大系统从UTMS（UniversalTrafficManagementSystem新交通管理系统）——ITS

发展为八大系统：１、交通管理最优化系统（OTMS）optimaltranfficmanagementsystem２、道路管理高效化系统（ERMS）efficientroadmanagementsystem３、商业车辆运行高效化系统（ECVOS）efficientcommercialvehicleoperationsystem４、电子收费系统（ETCS）electronictollcollectionsysytem５、先进的安全运行支援系统（ASSS）advancedsafetysupportsystem６、先进的公共交通支援系统（APTSS）advancedpublictransportationsupportsystem７、先进的步行者支援系统（APSS）advancedpedestriansupportsystem８、先进的车辆应急救援系统（AVES）advancedvehicleemergencysystem295、ITS的主要内容（三）欧洲从最初六大系统，后来发展为七大系统从DRIVE（DedicatedRoadInfrastructureforVehiclesafetyinEurope）—PROMETHEUS(欧洲高效安全道路交通计划)——ITS

最初的六系统：1、城市交通管理系统（UTMS）urbantrafficmanagementsystem2、旅行信息系统（TIS）travelersinformationsystem3、司机救助与驾驶辅助系统（DRADS）driverrescueandassistancedrivingsystem4、公共交通管理系统（PTMS）publictransportationmanagementsystem5、货运交通管理系统（FTMS）freighttrafficmanagementsystem6、城际交通管理系统（ITMS）inter-citytranfficmanagementsystem305、ITS的主要内容（三）欧洲从最初六大系统，后来发展为七大系统从DRIVE（DedicatedRoadInfrastructureforVehiclesafetyinEurope）—PROMETHEUS(欧洲高效安全道路交通计划)——ITS

发展为七大系统：1、交通管理与控制系统（TMCS）tranfficmanagementandcontrolsystem２、交通与旅行信息系统（TTIS）trafficandtravellersinformationsystem３、交通需求管理系统（TDMS）trafficdemandmanagementsystem４、车辆控制系统（VCS）vehiclecontrolsystem５、公共交通管理系统（PTMS）publictransportationmanagementsystem６、货运交通管理系统（FTMS）freighttrafficmanagementsystem７、城际交通管理系统（ITMS）inter-citytranfficmanagementsystem315、ITS的主要内容（四）ISO国际标准化公认的具体研究内容——以美国最初的七大内容为基础，综合美、日、欧，仍然为七大内容。

１、先进的交通信息服务系统（ATIS）

advancedtrafficinformationsystem出发前的出行信息系统及途中驾驶员信息系统车辆定位信息路线诱导信息道路交通信息公共交通信息换乘信息合乘车与预定车信息交通气象信息停车场信息交通信息实时检测、处理与发布

325、ITS的主要内容（四）ISO国际标准化公认的具体研究内容——以美国最初的七大内容为基础。

２、先进的交通管理系统（ATMS）

advancedtrafficmanagementsystem城市交通控制系统高速公路交通控制系统交通事故管理系统道路管制335、ITS的主要内容（四）ISO国际标准化公认的具体研究内容——以美国最初的七大内容为基础。

３、先进的公共交通系统（APTS）advancedpublictranfficsystem公共交通管理系统公交优先系统公交需求响应系统电子支付系统（IC卡及其他电子支付系统）乘客出行信息系统345、ITS的主要内容（四）ISO国际标准化公认的具体研究内容——以美国最初的七大内容为基础。

４、先进的车辆控制系统（AVCS）advancedvehiclecontrolsystem视野扩展系统避免纵向碰撞系统避免横向碰撞系统避免交叉口碰撞系统碰撞前乘员防护安全预警自动驾驶系统自动化公路系统355、ITS的主要内容（四）ISO国际标准化公认的具体研究内容——以美国最初的七大内容为基础。

５、电子收费系统（ETC）electronictallersystem（不停车收费系统）路、桥、隧不停车收费系统停车场不停车收费系统特殊区域或拥挤区域不停车收费系统有偿信息服务电子支付系统365、ITS的主要内容（四）ISO国际标准化公认的具体研究内容——以美国最初的七大内容为基础。

６、商业车辆运行管理系统（CVOS）commercialvehicleoperationsystem商业车辆电子通关商业车辆管理信息危险品运输管理路边安全检查商业车队375、ITS的主要内容（四）ISO国际标准化公认的具体研究内容——以美国最初的七大内容为基础。

７、紧急事件管理与救援系统（EMRS）emergencymanagementandrescuesystem紧急情况通报与人员安全系统紧急事件管理系统应急车辆管理系统交通事故救援系统386、ITS的特征集成性:（ITS的最大特点)：技术的集成、系统的集成、区域的集成、国家间的集成系统性：形成完整的系统、系统的接口与兼容综合性：技术的集成不是简单的叠加，而是很好地分工协作，综合应用，才能达到目的与效果（交通系统的综合性、各种交通方式的综合性、各种交通工具的综合性）先进性：各个技术本身的先进性、集成的先进性、理念的先进性标准化：统一规范、统一格式、统一标准可扩展性：可以发展、可以应用（低成本发展—便于应用推向市场）39§15.2智能运输系统主要系统简介1路线导行系统简介2交通拥挤收费系统简介3交通异常（突发）事件管理系统简介4交通信息服务系统简介

5综合交通管理系统

6GIS、GPS在交通管理与控制中的应用自学为主。401路线导行系统简介RouteGuidanceSystem（RGS）

1.1定义：随时预知道路上的交通状况,根据其变化,向出行者提供线路拥挤状况,指引出行者按照一定最通畅的线路通行,以最快的速度到达目的地。目前国内外有很多这样的系统，不在于硬件，而关键是服务的问题。411.2分类（1）按检测交通状况信息的不同：*静态：主要以历史的交通信息为基础进行诱导*动态：实时交通信息为基础进行诱导（2）按信息发布的