智能交通系统与典型案例

智能交通系统与典型案例2013.11主要内容一、智能交通系统（ITS）研发背景二、国内外ITS研发内容三、国内外ITS研发新进展四、对国内外ITS发展的思考五、智能交通系统典型案例一.智能交通系统(ITS)研发背景•随着经济的快速发展和城市化进程的不断加快，交通拥挤、交通安全等道路交通问题已成为世界各国大中城市普遍面临的顽固性难题。•这不仅造成了严重的经济损失，同时加剧了环境污染和能源消耗。全球性城市道路交通问题日益加剧尤其是，我国城市道路面积率普遍较低、汽车保有量迅速增长以及混合交通流的严重影响，导致交通拥挤与拥堵等道路交通问题更加严重和难以解决。每年因交通拥挤造成的经济损失约占当年全国GDP的2-3%；因交通事故死亡人数超过10万人，平均每5分钟就有1人死亡，万车死亡人数是美国的20倍！35%26%25%6.00%9.40%0%5%10%15%20%25%30%35%40%纽约柏林伦敦北京上海城市道路面积率建成区道路总面积建成区总面积=我国城市道路交通问题尤为严重解决交通问题的途径加强道路建设应用智能交通系统在受到土地资源等条件制约的情况下，城市道路不能无限增长。因此，智能交通系统(IntelligentTransportationSystems,简称ITS）已成为国际公认解决道路交通问题的最佳途径!解决城市交通问题的途径美国运输工程师学会（ITE）:智能交通系统是把先进的检测、通信和计算机技术综合应用于汽车和道路而形成的道路交通运输系统。日本VERTIS（汽车道路交通智能化协会，Vehicle，RoadandTrafficIntelligenceSociety）：智能交通系统是运用最先进的信息、通信和控制技术，即运用信息化、智能化解决道路交通中的交通事故、交通堵塞和环境破坏等各种问题的系统，是人、车、路之间接收和发送信息的系统。智能交通系统(ITS)定义我国交通工程学者：智能交通系统是在关键基础理论模型研究的前提下，将先进的信息技术、通信技术、电子控制技术及计算机处理技术等有效地综合运用于地面交通运输体系，从而建立起一种大范围、全方位发挥作用、实时、准确、高效的交通运输系统，它是本世纪现代化地面交通运输管理体系的模式和发展方向，是交通运输进入信息时代的重要标志。智能交通系统(ITS)定义二.国内外ITS研发内容ITS起始于欧美，成熟于日本。20世纪60年代末期，美国最早开始了ITS领域的研究。经过30年左右的发展，美国、欧洲、日本成为世界ITS研究的三大阵营。目前，其他一些国家和地区的ITS研究也有相当规模，如澳大利亚、加拿大、韩国、新加坡、香港等。可以说，全球正在形成一个新的ITS产业。以“保障安全、提高效率、改善环境、节约能源”为目标的ITS研发领域正逐步在全球形成。ITS发展三大阵营紧急情况管理系统（EMS）公共交通运输管理系统（PTMS）信息管理系统（IMS）养护和施工管理系统（MCMS）商业车辆运行系统（CVOS）先进车辆安全系统（AVSS）美国ITS-2出行和运输管理系统(TTMS）电子收费系统（ETC）美国是最早开展ITS研究的国家,经历IVHS、ITS-1和ITS-2研发阶段。美国ITS研究内容出行信息系统扩展视野的研究道路引导系统驾驶协调系统车辆运行系统交通管理试验场地应急管理系统商业车队管理系统欧洲ITS智能巡航控制系统避免碰撞系统欧洲ITS研究内容公共交通辅助交通管理的最佳化救援车辆运行辅助商用车的效率化AHS(自动公路系统)导航系统的智能化安全驾驶装置行人帮助自动收费系统网络道路管理效率化车辆日本ITS研发内容分为9个领域，实施较好的有6个领域。这9个领域的相互关系非常复杂，如果简化，可用下面的概念图表示。日本ITS研究内容中国ITS研究内容ITS关键技术ITS是一个众多高新技术融合的综合性大系统，其关键性技术主要包括以下15项：1.传感器技术传感器包括车辆传感器、外界传感器和驾驶员异常状态传感器。2.电子视野图像识别技术包括自动驾驶车辆识别技术、对其他车辆的识别、交通状况的监控、对人的识别以及对周围情景的识别。3.通信网络技术以汽车交通信息为对象的地区通信网络、全国通信网络以及全球通信网络。其特点是使用频率高，要求实时、准确和高可靠性。4.人－机联系技术包括驾驶操作、情报输入装置操作、情报信息指示、声音识别与合成等技术。5.位置测量技术利用车载传感器、数字化地图、GPS、无线电信标、激光、超声波以及红外线对车辆的绝对位置和相对位置进行测量。6.判断技术利用人工智能技术、神经网络技术、模糊技术以及现代控制技术等对车辆最佳行驶路线进行判断。7.数值化和数据库包括车载的CD-ROM道路电子地图数据库和控制中心提供的气象、道路交通信息动态数据库以及车辆工作状况数据库。8.车辆控制技术分为动力传动系统控制、底盘控制、驾驶环境控制以及辅助驾驶系统、自动驾驶系统和自动跟踪行驶系统。ITS关键技术9.电子技术大致分为半导体超大规模集成线路技术、存储器技术、显像技术、IC卡、天线和传输电缆技术。10.计算机系统发展趋势为综合化、智能化、高速化、小型化和高可靠性。11.移动通信技术是ITS把握汽车以及汽车交通状况所必需的技术，包括车与车之间通信、车与路之间通信、复合通信以及先进的交通通信信息ATT（AdvancedTransportTelematics）。目前，欧洲、日本、美国都十分重视Telematics，它被应用于ITS领域的各个方面以及汽车制造行业。ITS/远程信息处理服务系统（ITS/telematicsservicesystem）可以为人们提供更加舒适的驾驶环境。该平台应用语音识别技术提供各种信息服务：如位置及个人信息，汽车保险服务，远程车辆诊断服务等。ITS关键技术ITS/远程信息处理服务系统12.人体机能学在人-车-环境的汽车社会大系统中，人的因素是极其重要。但目前对人的研究显得不够。今后不仅应从工程学方面，而且也要从心理学、社会学、经济学、法学等人文科学方面进行研究。13.交通规划新理论体系在可持续发展理论的指导下，交通规划新理论体系可以满足交通运输领域对交通规划提出的新要求，也可以满足智能运输系统发展对交通基础设施提出的新要求。14.交通工程学交通工程学包括对交通设施的应用、交通道路系统的规划、设计、交通控制、交通流特性、道路引导系统的研究。ITS关键技术三.国内外ITS研发新进展主要从以下9个方面介绍国内外ITS的研发新进展：1.交通共用信息平台2.交通流诱导系统（道路引导系统）3.交通信号控制系统4.智能公交系统5.交通安全系统6.电子收费系统7.高速公路智能化管理系统8.智能公路系统9.辅助驾驶系统1.交通共用信息平台（IntegratedTransportationInformationPlatform)交通共用信息平台是在综合交通信息基础上集成的、智能化的、为交通提供服务的信息平台。它实现了ITS各子系统间的信息共享，为各子系统的协同运作及ITS效益最大化提供了信息保障，在ITS建设中具有重要的战略意义。其关键技术包括多源交通信息采集、预处理、融合、短时预测及交通状态判别技术等。1.交通共用信息平台—美国511交通信息服务系统美国运输部在全国范围内建立的交通信息服务系统，以3位电话号码511代表交通信息服务；以各地可相互兼容的电话运营系统为基础建立，通过电话和各种个人通信方式，提供覆盖美国全境多种运输方式的交通信息服务；截止2005年7月，已在26个州应用，可为9000万人口服务，占全国人口的32%；到2010年将在全境各州开通，覆盖90%以上人口。511交通信息提供方式电话（PhoneFeatures)网站（WebFeatures)511移动装置（511Mobile)美国弗吉尼亚州动态信息显示511动态交通信息显示1.交通共用信息平台—欧洲欧洲TRIDENT项目TRIDENT(TransportIntermodalityDataSharingandExchangeNetwork)是ERTICO研发项目之一；通过建立一个通用的、可复用的机制来支持多模式的ITS信息服务；实现不同运输方式的数据共享和交换的交通共用信息平台；其核心内容是开发一个支持面向对象的共用数据规范。英国的UTMC(UrbanTrafficManagement&Control)是一个推动开放性智能交通系统研发和建设的项目；其中核心部分是共用数据库；用于存储不同系统应用的交通信息。1.交通共用信息平台—欧洲英国UTMC项目1.交通共用信息平台—日本VICS（VehicleInformationandCommunicationSystem)系统是世界上最成功的全国性道路交通信息提供系统；VICS信息中心将实时道路交通信息通过电波信标（设置在高速公路上）、光信标（设置在主干道上）和FM调频广播以文字显示、简易图形显示和地图显示的方式发布给安装有车载导航系统的用户。VICS系统中车载机信息显示形式(a)文字显示型(b)简易图形显示型(c)地图显示型UTMS系统1.交通共用信息平台—日本日本通用的交通管理系统(UniversalTrafficManagementSystem，UTMS)主要包括以下8个子系统：•先进的交通信息系统(AMIS)•公交优先系统(PTPS)•车辆运行管理系统(MOCS)•环境保护管理系统(EPMS)•安全驾驶辅助系统(DSSS)•紧急救援系统(HELP)•行人信息通信系统（PICS）•紧急车辆优先（FAST）•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）,是系统的关键设施。•UTMS的最终目标是实现主动管理，将管理中心对交通需求和交通流的措施准确无误地传给司机（车辆），以避免交通阻塞，实现先进的管理信息系统。UTMS交互式双向通信示意图红外线信标日本UTMS系统日本UTMS系统行人信息通信系统信标与终端行人ITS(PedestrianITS)返回2.交通流诱导系统(TrafficFlowGuidanceSystem)城市交通流诱导系统是ITS的核心组成部分；它以动态交通分配理论为依据，综合运用计算机、通信、GPS、GIS等高新技术，通过车载导航装置、诱导屏等动态地向驾驶员提供最优路径引导指令和实时交通信息，有效缓解交通拥挤、减少交通事故。主要包括交通信息采集与处理子系统、车辆定位子系统、交通信息服务子系统和行车路线优化子系统。交通诱导系统已成为世界各国缓解城市交通拥挤的有效途径。为驾驶员提供最佳行驶路线，避开拥挤到达目的地诱导系统提供的准确交通信息，可以解除驾驶员在行驶中的心理压力和不安，防范交通事故车辆走最佳行驶路线，节省出行时间，减少尾气排放，控制环境污染123缓解交通拥挤防范交通事故减少环境污染交通诱导系统交通流诱导系统功能2.交通流诱导系统—美国是美国具有代表性的道路引导系统,以实时路径引导和信息服务系统实用化为目的；由交通管理中心、信息与服务中心、装有导航装置的车辆组成；通过信标方式发射和接收交通信息，可实现双向通信;为出行者，尤其对地理信息不熟悉的旅行者提供黄页信息。TravTek系统•是基于实时交通信息（当前路段行程时间）的分布式路径引导系统；•车辆定位采用差分（ＤGPS）定位，在GPS处于盲区时，用航位推算为车辆提供辅助定位；•采用RF信道双向无线数据电台进行通信；•行程时间由历史数据库、交通信号控制系统等进行数据转换、融合得到的。ADVANCE（AdvancedDriverandVehicleAdvisoryNavigationConcept）系统2.交通流诱导系统—美国MAYDAY系统•是一种区域性多方式的道路引导系统，目前已投入使用；•可以提供实时交通信息、出行者信息、路径引导等服务；•用户可以通过无线通信自动报告车辆自身的位置，在必要时获得紧急帮助。2.交通流诱导系统—美国TransGuide系统•位于圣安东尼奥市内高速公路路段，强调各种运输方式和部门间协调合作