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智能交通系统：效益与成本易汉文[美国]加利福尼亚州交通部[内容摘要]本文概述了近年来北美和西欧国家智能交通基础设施和智能车辆应用技术的发展现状和动态及其对改善道路交通系统运行状况的正反面影响，侧重介绍了智能交通系统的一些试验和实用项目的投资成本及其社会经济效益。这些项目几乎涉及到智能交通系统在道路交通运输管理应用中的各个方面，包括主干道管理系统、高速公路管理系统、道路基础设施管理与维修、公共交通管理系统、事故管理系统、事故预防和安全、事故预警系统、事故勘验系统、紧急事件反应管理系统、电子收费系统、出行信息、信息管理、道路气候管理、商用货运车辆管理、货物联运、以及智能车辆如辅助驾驶系统等。此外，本文对上述各个方面智能交通系统的一般构成和基本功能也作了一些概念性的论述。[关键词]道路交通管理，智能交通系统，效益，成本在当今世界许多发达国家，道路和公共交通系统日益增长的出行需求已经接近现有设施的通行能力极限，先进的智能交通系统有潜力缓解这一通行能力与需求的矛盾。智能交通系统广泛地应用信息和通讯技术，来改善道路交通系统运行与管理，从而能够为广大出行者提供更优质的服务。现有的各种智能交通技术能够解决许多交通运输问题，有些技术已经产生十分诱人的效益，发展前景十分看好；然而，智能交通系统的开发成本也十分昂贵。随着现代信息和通讯技术的发展，智能交通系统在道路交通运输管理方面的开发范围和应用项目也将会随之更新，其发展变化可谓是日新月异，精彩纷呈。一个城市或地区在智能交通系统的开发和建设中，应根据自身财力和实际需要来拟定项目，做好规划；切忌盲从和攀比。为此，有必要了解现代智能交通系统各种相关技术开发、基础设施建设及其运营管理的成本与效益。本文概述了近年来北美和西欧国家智能交通基础设施和智能车辆应用技术对改善道路交通系统运行状况的正反面影响，系统地介绍了智能交通系统的一些试验和实用项目的投资成本及其社会经济效益。这些项目反映了目前智能交通系统发展的现状和动态，几乎涉及到智能交通系统在道路交通运输管理应用中的各个方面，包括主干道管理系统、高速公路管理系统、道路基础设施管理与维修、公共交通管理系统、事故管理系统/事故预防和安全/事故预警系统/事故勘验系统、紧急事件反应管理系统、电子收费系统、出行信息/信息管理、道路气候管理、商用货运车辆管理、货物联运、以及智能车辆如辅助驾驶系统等。此外，本文对上述各个方面智能交通系统的一般构成和基本功能也作了相应的论述。1.主干道管理系统(ArterialManagementSystems)主干道管理系统应用车辆探测器、交通信号和其它通讯手段来管理和优化城市主干道的交通运行。它利用交通观测设施收集的信息来管理交通，使城市主要交通走廊保持顺畅的运行状态。主干道管理系统也通过动态信息标识(dynamicmessagesign)、道路资讯无线电台(highwayadvisoryradio)、因特网等通讯技术，及时地向出行者传送各种有关出行的信息，方便人们的出行。在主干道管理系统(见图1)中，交通信号控制用来畅通交通流，增强安全性，同时也解决其它一些交通问题。例如，公交优先能便利公交巴士和轻轨车辆的运行，改善其实时服务性能。救护/救援车辆的信号优先保障了此类车辆的安全快速行驶，减少了肇发事故的可能性，缩短了紧急反应时间。自适应信号控制基于现状交通条件进行信号周期和相位时长的调节。先进的信号联动技术能协调相邻区域之间的交通信号，或以控制中心的形式操作区域路网交通信号的运行。行人和自行车感应信号灯能在信号控制交叉口增强所有出行者的安全保障。对特殊事件的交通管理，如在大型体育赛事举办期间，可执行专用的交通疏导方案，保持交通流通畅运行。对于主干道路的车道管理，也开始使用多种技术手段和措施来加以改进，其中智能交通系统能支持多种管理方案。例如通过动态信号标识来发布共乘车辆专用道(HighOccupancyVehicle----HOV)的使用限制、利用变向车道在高峰时段允许高峰流向的车辆使用更多车道等。在停车管理方面，利用设置在城市中心地区或客运换乘枢纽如航空港等处的监测设备，来监测停车场（库）的使用情况。停车信息则可以及时地传送给寻找车位的出行者，引导他们顺利地达到停车处，以减轻主干道路的交通压力，避免交通拥塞。在出行信息传播方面，可通过动态信息标识、道路资讯电台等手段，把实时收集的道路交通信息传送给广大出行者。主干道管理系统的另一重要方面是自动化交通执法管理，它方便了以执法手段来保障道路限速、交通信号和其它控制措施的遵守和执行。此外，在智能交通系统基础设施各组成部分之间实现信息共享，对改善主干道管理系统的运行也具有积极的意义。易汉文智能交通系统：效益与成本21.1交通控制与监测•公交信号优先公交信号优先主要用来增强公交车辆的机动性能、提高生产效率、降低能源耗费和减轻环境污染等。对增强机动性能来说，欧美国家13个城市的实际经验表明，公交信号优先可使地面公交巴士的行程时间缩短2~20%，也使公交巴士行程时间的变化得到了有效的控制，提高了车辆运行的正点率。在提高生产率方面，加拿大多伦多(Toronto)市在轻轨交通线实施信号优先，实现了用少于原车辆编组保持同样服务水平的目标。在能源耗费和环境保护方面，芬兰赫尔辛基(Helsinki)市开发的信号优先模拟系统，使公交巴士有害气体（如碳化氢、一氧化碳和氧化氮等）的排放得到控制，燃油耗费减少了33%。美国洛杉矶市交通局投资3,100万美元于2001年6月建成了一项公交信号优先的示范工程，在洛杉矶市的两个主要交通走廊----文邱拉(Ventura)大街，和圣⋅莫尼卡(SantaMonica)至蒙特贝卢(Montebello)沿线----安装了公交信号优先装置。整个系统由331个环型感应器和安装在210个平交口的车辆自动识别仪组成，同时在150辆公交巴士上装配了无线电收发仪。环型感应器用来探测驶近平交口的公交巴士，车辆自动识别仪用来探测车辆编号。这些信息被传入专用计算机，以检测公交巴士的运行时刻及车间时距。一旦公交巴士晚点，系统将会自动启动4种信号优先方案，以恢复公交巴士的正点运行。2001年美国田纳西州的查特奴嘎(Chattanooga)市，利用州政府的25万美元资助，对10个交通信号灯进行公交信号优先改装，并为27辆公交巴士安装了优先信号激活器，改善了公交服务质量。一般而言，实施公交信号优先的成本随系统设计、类型和功能的不同而有较大的变化。依据目前的资料分析，每个平交口进行公交信号优先改造的成本约为0.8~3.5万美元。•救护/救援车辆优先加拿大的不列颠⋅哥伦比亚(BritishColumbia)，在主干道的几个平交口安装了紧急救护/救援车辆优先通行设备。救护/救援车辆的鸣笛被探测到后，绿灯信号则立即切换给救护/救援车辆驶来的方向，行人信号则转换成“止步”显示。平均每个平交口的花费为4,000美元。•自适应信号控制巴西、西班牙和苏格兰等国6个城市的研究资料表明，自适应信号控制能减少延误5~40%。加拿大多伦多市的自适应信号控制则使汽车废气排放减少了3~6%，节省油耗4~7%。美国维及尼亚州阿林顿(Arlington)郡于2001年建立了一个包含65个平交口（可扩展到235个平交口）的交通信号自适应控制系统。整个工程投资2,430万美元，包括软件、硬件、路边设备、电缆及其铺设、人员培训、设备安装测试与维护、以及系统各种有关文件的管理等项费用。•先进的信号联动技术1998年，美国华盛顿州投资170万美元，将西雅图(Seatle)西北地区19个城镇的交通信号系统整合起来，在9个交通控制中心、3个公交管理中心、州交通厅主干道信号管理系统和高速公路匝道控制系统、以及西雅图东部地区交通管理系统之间建立起联系，实现了对整个地区交通控制的协调管理。另外，这一系统还可用来收集交通数据，为交通规划、设计和系统改造积累资料。美国维及尼亚州瑞伽蒙德(Richmond)市一项花费470万美元的信号协调系统，使在主干道上行驶的车辆降低燃油耗费12%。根据延误、燃油耗费和汽车尾气排放等指标进行折算，年经济效益达420万美元。另据交通控制交通监测车道管理停车管理信息传播交通执法•公交信号优先•应急车辆优先•自适应信号控制•先进信号系统•可变车速限制•自行车/行人•特殊事件•共乘车辆专用道•变向车道•收费•车道控制•可变车速限制•紧急疏散•动态信息标识•车载系统•道路资讯电台•速限管理•停车/让路管理图1.主干道管理系统易汉文智能交通系统：效益与成本3模拟计算表明，美国亚利桑那州凤凰城(PhoenixCity)沿某一交通走廊安装的一套信号协调系统，使交通事故减少了25%。美国印第安纳州的印第安纳波利斯(Indianapolis)市投资510万美元，更新了市中心区的220个平交口的信号系统，并使之与一个中心计算机系统联系起来，从而使该市最繁忙的平交口的交通信号控制具有了同步协调的功能。•交通监测2002年，美国华盛顿州在肯摩尔(Kenmore)镇一条主干道的两个交叉口安装了5台交通监测摄像机，用来改善交通信号控制的运行效果，观测交通运行状况，监测交通事故，并收集交通信息数据。这项工程花费了6.5万美元，使用效果良好。1.2停车管理欧洲的经验表明，停车管理系统可使市中心区寻找停车位的交通量减少25%。1995年，美国明尼苏达州在圣⋅保尔(St.Paul)市为10个停车场（库）建立了一个实时停车信息系统。初期费用总计达99.2万美元，包括系统设计、管理、协调和设备及其安装。1.3交通执法•车速控制美国交通工程师协会(InstituteofTrafficEngineers----ITE)在交通执法自动化方面的一项综合研究指出，美国亚利桑拿州天堂谷(ParadiseValley)和加利福尼亚州纳雄耐尔(National)市实施的车速自动控制执法项目，使碰撞事故分别减少了40%和51%。丹麦最近花费了590万美元进行了为期一年的车速自动控制执法项目测试研究，用39部车载摄像机来捕摄违章超速行驶的车辆，使交通事故得到了很好的控制。•平交口交通控制执法美国密西根州的杰克逊(Jackson)市和加州的旧金山市，在平交口安装摄像设备，对闯红灯行为进行监测。安装这种摄像设备的一般费用为每平交口6.7~8.0万美元，取决于平交口的几何形状和车道数。对闯红灯行为的处罚管理能使此类交通违规行为减少20~80%。调查表明，60~80%的人支持对闯红灯行为的处罚。2.高速公路管理系统(FreewayManagementSystems)高速公路管理系统包括交通监测、车道管理、特殊事件的交通管理、信息传播和交通执法等子系统（见图2）。高速公路监测子系统利用探测和摄像仪器等来支持高速公路的先进管理。高速公路匝道的交通控制措施，如匝道流量控制，利用所探测到的实时交通流数据来优化高速公路的行驶车速和流量以及车辆在匝道口等候进入高速公路的时间。车道管理能有效利用高速公路的现有通行能力，鼓励共乘出行模式的使用。特殊事件交通管理子系统有助于解决体育场馆、会议中心附近的交通拥塞问题。在经常举办大型活动的地区，可利用大型的、可变换到达地点的标识以及其它控制设备来协助组织和疏散交通。对于偶发或一次性事件的交通管理，可利用移动式管理控制设施来疏导交通。先进的通讯技术则可用来传播实时的交通信息，包括动态信息标识、公路资讯电台、车内显示信号，或在一些专用车辆内安装专用信号转换装置。在交通管理执法自动化方面，对行车速度的控制和对鲁莽驾车行为的自动化监测能带来强化交通安全的显著效益。2.1交通监测1996年，美国新泽西州和纽约市联合投资97.5万美元，开发了一个交通监测系统，来实施对高速公路的交通运行和交通事故的监测，同时协助收费管理。该系统包括一个中央计算机通讯系统和22个路边探测站。系统年运行和管理费用为30万美元。投入使用后，该系统能在高峰时段监测交通运行状况，并及时地图2.高速公路管理系统交通监测•匝道流量控制•匝道封闭管理•优先出入管理匝道控制•共乘车专用道•变向车道