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当前位置:首页 > 商业/管理/HR > 资本运营 > 04商用车辆运营系统
1智能交通系统(ITS)2第四讲智能交通系统的主要内容3第四节商用车辆运营系统CVO4概述大多数商品和原材料在从产地到市场的运输途中,都或多或少地经过公路运输。运输者总会希望通过新技术的应用来降低成本、改善服务。商用车辆运营(CVO,CommercialVehicleOperation)系统就是通过纸上作业自动化,增强运输企业的生产能力、提高装备与设施的使用效率等措施来减少管理者与承运人的开销;通过新技术的应用,更好地执行载重规定等运输规章,减少基础设施的维护保养和更新费用;并通过商用车辆的智能化,改进其运输安全性和运营效率。在美国与欧洲,CVO智能化的必要性是众所周知的,尤其在美国,CVO被认为是ITS工程的“早期优胜者”。5概述商用车辆包括大卡车、地方上的送货卡车和公共汽车、出租车和紧急服务车辆。因此在美国,CVO最初被认为包括公共交通系统、救援车辆、区间托运、快递与出租车系统,以及长途拖挂装运。但是很快就发现这些运输设备的运营包含着绝对不同的特性,不能放在同一范畴考虑。例如,公共汽车服务于某一较小的固定区域,沿着基本固定的路径运行,政府为该类企业提供资金和技术的支持,而货运车队多在一个大区域内运行,运行路径和行程都是不固定的,长途货运企业多是私人所有。6概述因此,美国人后来将APTS从CVO中分离出来。现在CVO的主要应用对象只是重载卡车与州际长途客运车。CVO的许多新技术与ITS的其他领域的技术有所不同,如电子数据交换EDI、直接自动对车辆属性进行识别的AVI、车辆动态称重WIM(WeightIn-Moving)、危险货物事故响应和货车自动列队驾驶都是CVO中广泛应用的特殊技术。对于公路交通管理系统而言,CVO系统有相对的独立性。例如,大范围的无线通讯网络、卫星定位跟踪和用于车辆保养或货物盘存的车载计算机都可独立实施。7概述在美国国家ITS的30个用户服务中,有6个属于CVO的范畴:(1)商用车辆电子通关。在称重站、边境点以及其他的检查站点,这一服务使装有异频雷达收发机的、安全且合法的车辆不停车、不重复地通过复杂的检查。这些检查包括车辆注册情况、安全状况、载重量、国际关卡通关手续等证件和状况检查。符合通关条件的车辆可保持正常运行速度快速通过各种关卡,一旦在一个站点通过检查则无须在下游站点做重复检查。(2)自动路旁安全检查。这一系统把电子通关系统提供的安全数据与其他技术结合起来,检查车辆安全性以及司机的反应能力与适应能力。8概述(3)车载安全监控。这一系统在车辆高速行驶中无干扰地监测司机、车辆与货物的任何不安全的状况,例如司机疲劳、车辆故障、货物滑动或不稳等等。并将结果报告给司机、运输公司管理人员及有关的执法人员。(4)商用车辆管理。这一服务使运输公司管理人员可用电子方式办理注册手续,得到通关证件,并获得购买燃料数与行驶里程数及相关税费等信息。(5)危险货物事故响应。这一服务向紧急救援人员提供由危险货物运输者提供的有关危险物品事故数据,包括危险品装载数据及事故发生时间、地点和严重性,并推荐最佳救援方案,提供响应指令与紧急救援响应电话号码等。9概述(6)商用车队管理。这一服务提供司机、调度与多式联运者的通讯链路,为运输者编制可行的计划和车辆行程时刻表提供实时信息,包括货物配送、回程装载、路径诱导等信息。最终实现商用车辆自动列队驾驶。10概述欧洲的CVO用户服务的内容与美国的基本相同。然而,欧洲的突出成就在于实施了欧洲多式联运和站点管理的用户服务,提供公路、铁路及水运基础设施的多式联运运输者之间的通信。在DEIVEII项目中有一系列的CVO项目,如ARTIS,CITRA,COMBICOM,FRAME,IFMS,METAFORA、和FORTICO等。在T-TAP中又有OLTITRACK,SURFF和TRA-CAR等CVO项目。关于欧洲CVO的进展主要将在后面结合多式联运详细介绍。11概述虽然货运和车队运输管理在日本是天衣无缝的,但使用ITS来减少费用和改善服务和安全性的潜力对货运和车队运营者仍有着巨大的吸引力。另外,公路管理部门也关注利用WIM系统防止公路由于超重车而毁坏以及利用追踪系统通过监测危险物品的移动来保证安全。与美国的6个CVO用户服务相比,在日本ITS的综合计划中确定了3个CVO用户服务—CVO管理协作、特殊商用车辆管理和商用车辆自动列队驾驶。日本CVO虽然启动较晚,但由于其先进的应用技术基础,它的发展是很快的。12概述CVO的效益是显著的。如据1992年美国格林海湾和威斯康辛洲的Schneider的报告,由于城市间商用车辆不合理路线的改正,载重英里数提高了20%,而因司机免除了与运输公司频繁的联系电话每天大约节省了两小时,这就使一个司机的工资每星期提高了50美元,同时更重要的是导致了顾客服务质量的提高。科罗拉多Lerner的西部运输有限公司贷款建设了他们的车队管理系统,以改善与司机的联系。这样就使司机一天可以多跑51-100英里,司机的担忧程度也由100%降到了30%。另外,明尼泊利斯的BestLine估计,同以前由于300名司机等着与调度员谈话而每天损失约15min相比,现在每月可节省10000美元。此外,车上的安全系统,以及电子通行证和自动的路边安全检查,可以使车祸发生率从32%降到14%。13重车自动识别在ATMS中,我们看到AVI是电子收费系统ETC的核心技术。但是,大多数ETC系统中的AVI主要是利用车辆探测器读车载电子标签或识别车辆牌照等方法,通过预先装载的车载信息识别车辆的身份和特性的技术。而对于大型商用车辆来说,这样的识别是不够的,它必须直接对车辆属性,如车高、车宽、车长和车重(包括轴重和总重)进行现场测量,以判明车辆是否符合通行规定。为了保证运输安全和防止超重车辆毁坏公路,各国都以法规的形式对重车的规模和载重量进行了限制。例如,日本对特殊车辆的尺寸和重量的规定如下表。为了执法,在高等级公路、高速公路上需要设置一定数量的称重站。14重车自动识别15重车自动识别以往,重车到达称重站或检查站时,要停车接受检查,由人工测定尺寸或由磅秤测定重量,这是静态称重。和停车收费一样,停车接受检查和静态称重会降低运输效率、引起交通堵塞、增加旅行时间、加剧废气污染,因此不停车通过检查站和称重站,实现WIM是意义重大的。但是,WIM对称重技术提出了新的挑战。显然,重车自动识别是ITS的CVO与传统的商用车辆运营管理的主要区别之一。CVO系统中的特殊车辆自动计测系统一般分为主线子系统和基地子系统。下图是它的结构示意图。16重车自动识别17重车自动识别首先在主线子系统,自动计测行驶车辆的车高、车宽、车长和车重,超过限制值的车辆,在光电表示板上得到告示,并被引导到路边的基地子系统,然后在基地子系统停车,进行更精确的测量。无论在主线子系统还是基地子系统,车高可用超声波检测器测量;车宽、车长的测量可采用4台CCD摄像机,在前端和后端同时摄影,由立体的车辆轮廓通过三角计算得出车长和车宽。由于车辆以40km/h以上速度从主线子系统通过,精确地测量是困难的。特别是当车后部有突出部分时,长度计算就困难了。18重车自动识别因此,还需要开发这种突出部分的识别系统。另外关于车重,是由路面埋设的车辆感知器和重量检出器测量。车辆一通过车辆感知器,系统就开始测量。如用2组4个重量检出器分别测量左右的车轮、确定和记录车重。重量检出器前后错开设置,可以同时判断速度、车轴间距和车种。这些检测器、光电板及控制装置由光缆与主计算机连接在一起,测得的数据由控制装置的计算机处理、向管理所的主计算机传送、进行统计。这种系统处理一台车仅需零点几秒钟。19重车自动识别20重车自动识别特殊车辆自动计测系统的主要问题是提高运动中的测量精度,特别是WIM的精度。如日本大阪府枚方市1号国道的车辆自动计测系统,由于行驶中悬挂的轮胎上下运动,导致测出的重量有较大的误差,目前,96%的车辆的误差为±20%。读取车辆上下振动的波长,改进称重精度的系统正在研究中,系统的改进目标是:时速80km/h以下精度为±0.3吨。21商用车辆运营系统案例1.美国的HELP(重车电子许可牌照)/新月工程与HELP公司重车电子许可牌照(HELP,HeavyVehicleElectronicLicensePlate)项目应用新的电子技术对公路上运行中的大型商用卡车自动识别和称重,它的概念始于1983年。电子许可牌照是一种安装在车上的记有识别数据的装置,当车辆经过一个设置了阅读器的车站附近时,这些数据被读取。一种电子许可牌照使用一个低功率的异频雷达收发器在被问询时发射车辆识别数据。22商用车辆运营系统案例动态称重WIM意味着在车辆运动中测量卡车的每一轴重。就象在超市里包装的商品一样,一辆辆标有条形码的卡车在公路称重站的“效验台”被扫描。一旦识别数据和轴重以数字形式记录下来,就可以通过访问中心数据库信息,在几秒钟内完成一系列的检查和确认。每个称重站的阅读器也成为一辆卡车通过公路系统的历史记录的录入器。23商用车辆运营系统案例重车电子许可牌照的概念发展成一些州的联合项目HELP,它的第一阶段包括AVI,WIM和自动车辆分类AVC技术的实现。AVI定义一个自动感知和证实车辆标识的系统。车辆带有一个在运动中可读的标签,在公路和卡车条件下,采用编码的无线频率(RF)异频雷达收发器作为标签较合适。当卡车从埋设在公路路面的传感器上通过时,WIM确定车辆的轴重和毛重。AVC是通过处理WIM获得的传感数据而计算出轴间距,确定车辆种类。24商用车辆运营系统案例“新月”(Crescent)工程是HELP项目在1989年到1993年的可用性试验阶段。其名字来自于参加这个项目的州及其公路的地理位置。从北面的加拿大哥伦比亚向南,通过华盛顿州,俄勒冈州与加利福尼亚州,折而向东,经过亚利桑拿州与新墨西哥州直至德克萨斯州,像一轮新月。对已开发的AVI,WIM与自动车辆分类AVC进行场地实验。这一项目的目标是:在自加利福尼亚的哥伦比亚I-5号路以及向东折转至德克萨斯的I-5号路上配备40个站点,使一辆汽车从一个站点获准进入系统后,就可以通行于整个试验道路网络,而不必在任何其他称重站或任何一个入口再停车接受核查它遵守州和联邦规章的情况。25商用车辆运营系统案例1989年,当工程从HELP技术研究阶段转入Crescent试验阶段时,亚利桑那州运输部继续负责项目管理、预算与约定的事务;加利福尼亚州运输部负责指导场地试验;俄勒冈州运输部保持着政策的配合。1991年,这一活动称为FIELP/Crescent可用性试验,接受联邦公路管理局FHWA专款。这一可用性试验的专款总数大约有2200万美元,其中大约600万由联邦公路管理局提供,余下部分主要由参与试验的各个州以基金或类似于捐赠的形式提供。26商用车辆运营系统案例在1993年9月初的测试期间,大约2000辆汽车装备了异频雷达收发机,AVI、WIM与AVC观测站收集的数据由一个中心计算机处理。州政府可利用处理后的数据作为资格检查、载重规定执行情况与制订计划所依据的信息;车辆运营者可利用这些数据来管理车队。27商用车辆运营系统案例测试的同时,对于系统的综合完成情况、系统对州政府以及车辆运营者带来的效益进行了评估。一个评估研究发现,HELP新月工程的组织问题是所有的HELP/新月参与者提到的最多的问题。具体的问题依次是组织约束、通信方式和目标的明确性。另外一个问题是某些州没有很好地承担义务。例如某些州缺乏企业代表,没有专门人员与领导参与;一些州派出不得力的雇员来管理项目。缺乏有力的领导阻碍了项目的进程。一些人把HELP的目标看作为州政府开发、实验新技术,而不是建立州际通道系统,因而不把标准缺乏看作一个大问题。不同的州使用不同的技术,有不同的规章制度,不重视标准是不行的。当然大多数参与者在标准问题上投入了极大的热情。这个例子从另一个侧面给我们提供了大范围ITS实施的经验。28商用车辆运营系统案例HELP公司是一个于1993年10月成立的
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