智能交通系统的发展与展望综述

新疆交通科技　２０１４正　智能交通系统的发展与展望综述　樊莹莹　（新疆交通规划勘察设计研究院，乌鲁木齐８３０００６）　摘要：本文针对城市交通所出现的问题，细致的介绍了智能交通系统（ＩＴＳ）的概念，总结了美国、日本、欧盟和中国智能交通的　发展历程，分析了美国的ＡＴＭＳ和ＡＴＩＳ、日本的ＵＴＭＳ　３种先进的智能交通系统，并对新一代智能交通系统的发展进行了展望，　对了解中国智能交通的发展具有一定的参考意义。　关键词：交通工程；智能交通系统；发展与展望　中图分类号：Ｕ４９１．１　文献标识码：Ｂ　１　引言　随着城市化脚步的不断加快，城市车流量日趋增　加，随之而来的交通问题也越来越突出，如交通混乱　且拥挤，交通事故频繁发生，交通污染日趋严重等。　为解决上述交通问题，急需完善和增设更多的交通基　智能交通系统主要是应用先进的采集和通信设　备，对交通信息进行采集、传输和发布，以便出行者能　够合理利用信息，方便出行，及时应对紧急交通问题，　确保交通畅行，实现交通智能化，提高交通运输效率，　智能交通系统中信息链如图１所示。　础设施，采用先进的技术对城市交通进行高效的控制　和管理，实现道路交通的智能化。　安全性、便捷性和经济性是未来交通发展的３个　方向，为满足这３个方向的要求，在现有交通设施的　基础上，通过智能交通技术所提供的实时交通信息，　围　卤　图１智能交通信息链　可以为交通管理者提供有效依据，从而提高交通管理　技术水平。　２智能交通系统概述　日本最早提出了智能交通的概念，且这一概念在　１９９４年第二届ＩＴＳ世界大会得到了欧美国家的认　可。日本对智能交通的定义为：通过使用最先进的通　３国内外智能交通的发展状况　为了解决复杂的交通问题，美国、日本和欧盟相　应的提出了符合本国交通状况的智能交通系统：美国　先后提出了ＥＲＧＳ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｒｏｕｔｅ　Ｇｕｉｄａｎｃｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）　和ＩＶＨＳ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｖｅｈｉｃｌｅ　Ｈｉｇｈｗａｙ　Ｓｙｓｔｅｍｓ），日本相　应提出了ＣＡＣＳ（Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　信和控制技术，将道路、驾驶员和车辆等系统有机地　结合在一起，加强三者之间的联系，通过借助系统的　智能化技术，驾驶员可以实时地了解道路、交通以及　车辆的状况，以最为安全和经济的方式到达目的地。　紧随日本之后，美国和欧盟也展开了在智能交通领域　Ｓｙｓｔｅｍ）和ＩＶＳ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｖｅｈｉｃｌｅ　Ｓｙｓｔｅｍｓ），欧盟也研　究了Ａｌｉ（Ａｕｔｏｆａｈｒｅｒ　Ｌｅｉｔ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ）和Ａ　ＩＴ　的研究，并且相继成立了美国智能交通运输系统协会　（ＩＴＳ　Ａｍｅｒｉｃａ），欧洲道路运输信息通讯合作组织　（ＥＲＴＩＣＯ），ＩＥＥＥ智能交通系统委员会（ＩＴＳ　Ｃｏｕｎｃｉｌ）　等，中国的智能交通研究开始于２Ｏ世纪７Ｏ年代中　期，目前已经取得了阶段性研究成果。　收稿日期：２０ｌ４一Ｏ８—２０　（Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　Ｔｅｌｅｍａｔｉｃｓ）。　３．１美国ＩＴＳ　美国交通系统的智能化研究始于２０世纪６０年　代末，当时被称为电子线路导航系统，８Ｏ年代中期加　利福尼亚交通部研究的ＰＡＴＨＦＩＮＤＥＲ系统获得成　作者简介：樊莹莹（１９８９一），女，新疆乌鲁木齐市人，硕士研究生，主要从事高速公路机电工程工作。　第４期　樊莹莹：智能交通系统的发展与展望综述　９ｌ　功，随后美国在全国开展了智能化车辆道路系统　（ＩＶＨＳ：Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｖｅｈｉｃｌｅ　Ｈｉｇｈｗａｙ　Ｓｙｓｔｅｍ）方面的研　系统，公共交通运营系统，商用车辆运营系统，电子收　费系统，应急管理系统，先进的车辆控制和安全系统，　如图２所示。　美国智能交通系统用户服务包　究；１９９０美国运输部（ＤＯＴ）成立了智能化车辆道路　系统组织；１９９１年美国国会通过了《综合地面运输效　率法案》，从而确定要发展经济上有效，环境上完善　的国家级地面运输系统，以提高客货运输效率；１９９２　年，由美国运输部和联邦委员会以及全国智能运输协　会联合制定了智能运输系统发展战略计划；１９９３年　美国运输部正式启动了ＩＴＳ体系结构开发计划，目的　是要开发一个经过详细规划的国家ＩＴＳ体系结构，这　一出　出　公　扯　行　和　商　用　电　子　交　通　行　需　求　管　理　系　交　通　运　车　辆　运　管　理　系　统　统　体系结构将指导ＩＴＳ产品和服务的配置，将在保持　营　系　统　营　系　统　收　费　系　统　应　急　管　理　系　先　进　的　查　统　辆　控　制　和　安　全　系　地区特色和灵活性的同时为全国范围内的兼容与协　调提供保证，并允许在产品和服务上展开自由、公平　的竞争；１９９４年ＩＴＳ　Ａｍｅｒｉｃａ正式成立，其宗旨是协　图２美国智能交通系统　统　调并加速美国先进运输技术的发展，该协会出版了智　能运输系统结构发展计划的报告；１９９５年３月美国　美国ＩＳ的研究领域包括了先进的交通管理系统　Ｔ（ＡＴＭＳ），先进的交通信息系统（ＡＴＩＳ），先进的车辆控制　运输部正式出版公布了《国家智能运输项目规划》；　１９９６年美国亚特兰大市交通局利用已有的ＩＴＳ技术　成果，成功开发了Ｏｌｙｍｐｉｃ交通控制管理系统，为第　２６届奥运会提供了有效的服务，并且开始开发统一　的国家ＩＴＳ体系结构；１９９７年１月美国运输部公布了　美国国家ＩＴＳ体系结构（第一版），经过一年多的试　用和维护，于１９９８年９月又公布了修订后的国家ＩＴＳ　体系结构（第二版）。根据ＩＴＳ　Ａｍｅｒｉｃａ发布的消息，　美国国家ＩＴＳ发展战略计划已经完成，其主题为运用　系统（ＡＶＣＳ），商业车辆运营系统（ＣＶＯ），先进的公共交　通系统（ＡＰ　），先进的郊区交通系统（ＡＲＴＳ）。　３．２　日本ＩＴＳ　日本并没有提出严格的ＩＴＳ体系结构的概念，仅　仅确定了推进高度信息的通信社会的基本方针，提出　了在道路、交通和车辆中增加使用信息通讯技术的基　本措施，日本ＩＴＳ概念如图３所示。日本在提出ＩＴＳ　概念的基础上，制定了９个方面的２０个用户服务功　能，包括了导航系统的智能化，自动收费系统，安全驾　智能运输系统挽救生命、节省时间和金钱。　美国ＩＴＳ的体系结构包括了用户服务和用户服　务需求，逻辑结构和物理结构，设备包和市场包。用　户服务包包括了出行和交通管理系统，出行需求管理　网络　驶的辅助，交通管理的最佳化，道路管理的效率化，公　共交通的辅助，商用车的效率化，帮助行人和救援车　辆的运行辅助。　、　ｌ’　ＩＩ　ＡＨＳ　ｔ。　ｌｌ　ｖ　（自动驾驶　道路系统）　车辆　图３日本ＩＴＳ概念图　新疆交通科技　２０１４证　日本ＩＴＳ由导航系统、自动收费系统、安全驾驶　辅助系统等９个研究领域和２０个用户服务功能构　２００４年１０月，第十一届ＩＴＳ世界会议以“ＩＴｓ一　让生活更加美好”来强调ＩＴＳ技术的实际应用对人们　日常生活的影响，提倡更加注重交通安全性、交通便　捷性和交通环保性。同时，日本ＩＴＳ推进会议指出，　今后日本ＩＴＳ技术将沿着技术研发、技术应用、商业　成，研究领域具体分析如图４所示。　日本ＩＴＳ体系　推广的方针前行，并努力实现安心，安全、环境，效率、　先　进　的　导　航　系　统　安　全　驾　驶　支　援　系　统　交　通　管　理　最　优　化　系　统　道　先　路　进　交　的　通　公　管　交　理　系　高　统　效　系　统　生　行　人　诱　导　系　统　辆　运　营　管　理　系　统　紧　急　奎　快速，舒适、便利的ＩＳ发展基本方针。因此，日本　ＴＩＴＳ的技术研发更加注重以下５个方面：道路交通的　安全性（安全、放心），交通连续性、减轻环境负荷（环　境、效率），交通系统参与的便捷性（快适、便利），区　辆　支　援　系　统　图４日本智能交通系统　一一一一一一一一　所示。　域交通便捷性（快适、便利），ＩＴＳ国际标准的制定。　日本对国内ＩＴＳ的发展方向制定了规划，具体如图５　回　回回　全　社　未来ｌＯ年间，实现交通事故死　亡人数不超过５０００人。以实现　交遥事故死亡压力为零的目的　新　会　的　开　始　实现非常便利、舒适的社会。　打造通勤压力为零的社会　圈１　－２＿０－＿０・０－　年ｌ－＿一　网１　２００５　年ＩＩ　图５圈１０　年ｌ０２００１０－＿０＿＿　‘　－　日本ＩＴＳ发展目标　园Ｉ　＝＝＝二—　Ｉ　１匝—　２ｏ２丽ｏ￣—ｚ习－Ｉ　■一一一　’　＿＿Ｊ　３．３欧盟ＩＴＳ　框架结构，其中，用户需求主要划分为１０部分，具体　分析如表１所示。　欧盟ＩＴＳ的体系结构Ｋａｒｅｎ包括了用户需求和　表１　用户需求　欧盟智能交通系统用户服务需求和框架结构　需　求　分　析　１．整体构架　２．基础设施规划和维护　３．法律效力　４．金融交易　包括框架结构性能和质量需求　包括基础设施的长期规划、建模、和维护工作　包括法律法规的执法活动，以及相关法律证据的收集　包括与交通和旅游服务相关的支付活动（交易方式、过程和收入分配等）　５．紧急服务　６．旅客信息和线路导航　包括被盗车辆的管理，紧急车辆的优先行使权以及危险火车事故的处理　包括行程预备和过程中相关活动的所有信息（行程选择、变更和行路线指引）　第４期　樊莹莹：智能交通系统的发展与展望综述　９３　７．交通、事件和需求管理　包括交通流控制、交通事故管理、用户需求管理，（监控、交通规划、交通流控制、交通异常管理、车速管理等）　包括车内功能，例如扩大司机视野和增强司机警觉性，避免纵向和横向碰撞，车辆速度控制，车辆自动泊车　和安全预备，以及环境监测和事故数据记录　包括数据采集和发送，调度监测，运营管理，安全保障，以及多式联运接口管理　包括公共交通工具的需求响应和信息共享，行程中信息和旅客安全保障，公共交通车辆管理、调度和监控，　８．智能车辆系统　９．货运和车队服务　１Ｏ．公共交通管理　交通信息的处理和通信传输，公共交通优先　３．４中国ＩＴＳ　员信号系统、城市交通管理的诱导技术等方面研究。　目前我国己经建立并且开始应用的智能交通系　统包括１０方面内容，如图６所示。中国ＩＴＳ用户可　以分为７大类：基础设施建设和管理部分，货运部门，　我国ＩＴＳ研究开始于２０世纪７０年代中期，首先　是在北京、天津、上海和广州等大城市交通信号控制　的研究与开发，理论研究重点围绕交通流理论、交通　工程学、城市路口自动控制数学建模等工作展开。８０　年代中后期，我国开始了ＩＴＳ基础性的研究和开发工　作，研究方向包括了优化道路交通管理、交通信号采　集、驾驶员考试系统、车辆动态识别等。北京、上海、　天津引进了国外先进的交通控制系统。９０年代开始　交通控制中心和交通指挥中心的建设，并开展了驾驶　客运部门，公共安全负责部门，产品／服务提供部门，　普通消费者以及相关团体。根据上述７大类用户群　体，将ＩＴＳ的体系结构分为具体的５个子系统，分别　为交通监控与管理子系统、信息服务子系统、安全保　障子系统、电子收费子系统和运输管理子系统，各个　子系统完成其相应的功能，实现相应的用户需求。　中国ＩＴＳ体系　交　通　交　通　控　制　系　统　监　视　系　统　交　通　管　理　系　交　通　信　息　动　态　显　刁　统　交　通　诱　导　系　统　交　通　、一　闯　红　驾　驶　口　交　通　电　子　还　输　安　全　报　警　系　灯　违　童　贝　考　试　系　系　统　监　控　系　统，　统　统　事　故　快　速　勘　察　系　统　收　费　系　统　图６中国智能交通系统　中国的ＩＴＳ研究领域包括通信系统和数据处理　系统、智能驾驶系统、综合电子收费系统、主动交通管　理系统和智能路边系统。通信系统和数据处理系统　主要研究车与车的安全通信、车与基础设施之间的安　全通信、动态移动通信、实时数据采集和处理系统以　及气象与环境数据管理。智能驾驶系统的研究首先　要解决的是标准化问题，必须要根据智能驾驶系统的　功能需求和技术上实现这一功能的可行性形成一个　较为权威的标准。综合电子收费系统是一种集成可　互操作的电子收费系统，且可在多种模式下使用。利　用一个支付系统，司机或旅客可以选择多种支付方　式，这极大地提高了支付的方便性和易用性。主动交　通管理系统是对道路系统中的交通状况、交通事故、　气象状况和交通环境进行实时的监视，根据收集到的　第４期　樊莹莹：智能交通系统的发展与展望综述　续表　公共交通优先系统（Ｐ１１Ｐｓ）　ＵＴＭＳ系统构成　该系统可以为享有专用行车道的公共交通提供优先行驶的权利，并且对抢占交通信号和占用专用公　交车道的行为进行警告　先进的移动信息系统（ＡＭＩＳ）　该系统可以给司机提供所需的实时交通信息，收集传送至交通控制中心的交通信息将会反馈至车载　导航系统或者交通信息板、车载广播和其他传媒　该系统有助于司机尽快到达目的地，并且与不断变化的交通状况同步，动态路径诱导系统可以提供　最省时的路线，并且对行程时间进行估计　动态路径诱导系统（ＤＲＧＳ）　环保管理系统（ＥＰＭＳ）　该系统可以降低汽车尾气以及噪音，保护地区环境；并且该系统可以采集环境和交通信息用以控制　交通信号，提供多种导航路线，有效控制交通流　智能综合ＩＴＶ系统（ＩｌｌＳ）　该系统可以提供实时的交通图像信息，可以通过尖端技术对图像信息进行数字压缩处理，之后传输　至警察局、交通控制中心和司机　该系统用以确保司机安全驾驶，大量的传感器用于检测司机视线以外的汽车、摩托车和路人，将所检　安全驾驶系统（ＤＳＳＳ）　测信息通过信息板展示或者车载单元告知以警示司机，该系统可以保障老年人和残障人士的安全，　主要功能包括交通信号指示变化的预警功能，延长绿灯时间功能，路人的保护功能，无信号交叉口的　事故预防功能，右转时的事故预防功能，驾驶功能的支持　应急救生和公共安全援助系统　（ＨＥＬＰ）　该系统可以用于紧急救人和公共交通安全紧急救助的协助，包括了警车、消防车和有助于救援措施　的路边服务车辆，在交通事故、汽车事故和突发疾病时，该系统可以为实施紧急救援组织提供准确的　位置信息　该系统可以帮助紧急救援车辆尽快到达事故发生点，同时可以控制交通信号灯，确保紧急救援车辆　优先行驶，并且为其提供最优路径　该系统可以以声音、图像或者文字的形式向老年人群或者残障人士提供交叉口和安全行车道信息　应急车辆快速抢占系统（ＦＡＳＴ）　行人信息通信系统（ＰＩＣＳ）　在上述子系统中，综合交通控制系统（ＩＴＣＳ）是　通信息，通过大众传媒工具在尽可能大的范围内发布　关键的组成部分，可以确保交通的安全和畅通，缓解　实时交通信息，ＩＴＣＳ还可以依据所采集的交通信息，　确定最优的信号配时方案，实现交通信号的协调控制　和区域控制，如图９所示。　交通拥堵现象，减少交通行程时间，降低交通污染。　ＩＴＣＳ通过使用大量传感器采集交通量、交通拥堵、行　车时间和其他交通信息，利用计算机处理所采集的交　ＩＴＣＳ　交通　程时　ＩＴＣＳ￣ＵＪ用计算机处理采　通信息，并且在较大的　内完成交通状况的地图　便于优化信号控制，提　通信息　ＩＴＣＳ可以根抓交通量和其他交通　信息决定最优的信号控制参数，　完成臼适应信号协渊控制盒　域　交通控制　图９　ＩＴＣＳ功能流程说明图　新疆交通科技　２０１４正　５智能交通发展展望　作为一种新兴产业，ＩＴＳ将会得到更加高速和充　通事故管理技术、机动车信息管理技术、驾驶员档案　信息管理技术及其应用软件，实现道路交通综合管　理；（３）结合城市快速环路及干道交通的诱导和监　视、停车诱导技术以及系统集成技术，进行城市交通　诱导系统的研究；（４）高速公路联网收费和不停车收　费；（５）智能控制和管理，关键技术为智能算法、交通　事件自动识别和系统集成技术；（６）在交通信息采集　分的发展，同时带动相关产业包括通讯、控制等技术　工业和智能工业的发展。然而，ＩＴＳ的发展也面临严　峻问题，首先是社会性的问题，ＩＴＳ的建设投资过大；　再者，人工智能技术的实际应用也有待于进一步的　研发。　ＩＴＳ的进一步发展依赖相关关键技术的发展，其　中最为关键的技术是三维交通预测建模，用于建立道　路网上的实时动态交通预测模型；ＧＰＳ定位技术，用　与处理技术、交通信息发布技术的基础上，提供交通　信息服务；（７）在货运信息系统、货物踊跃调度系统　等关键技术下，实现货物运输的信息化；（８）车载路　径导航系统的研究；（９）安全事故预防系统的研究；　（１０）研究可提高商用车辆综合效率的管理系统。　参考文献　１杨兆升．智能运输系统概论［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００３．　２李蕊，李伟．日本智能交通系统介绍及其借鉴［Ｊ］．中国交通信息　化，２０１１．　于解决如何确定汽车位置、速度和时间问题；传感技　术，用于检测车辆运动，司机驾驶操纵状态，运动环境　和异常状态等；导航技术，用于日常出行前或者出行　途中的路线、模式的选择和导引。　我国ＩＴＳ的研究起步较晚，起点也相对较低，与　国外研究存在一定差距，我们需要学习国外先进的　ＩＴＳ技术，并且在此基础上，结合我国交通状况自身　特点，发展适合我国交通需求的智能交通系统。今后　我国ＩＴＳ研究的重点集中于以下几个方面：（１）根据　国情制定相应的ＩＴＳ近期发展战略，以城市为中心、　３史其信，熊辉．展望２１世纪智能交通系统（ＩＴＳ）的发展［Ｊ］．黑龙　江工程学院学报，２００１．　４方忠民．智能交通系统的发展与展望［Ｊ］．湖南铁路科技职业技术　学院学报，２０１０．　以交通干线为纽带，逐步将现有的ＩＴＳ各个子系统集　成联网，实现数据和信息的共享；（２）研究和开发交　５崔月凯．浅谈我国智能交通系统的发展现状与未来发展［Ｊ］．科技　信息．　姒　姒　龇　龇　．；‘　・简讯・　新疆公路学会常务副理事长、新疆交通运输厅总工程师　李志农同志入选交通运输部新一届专家委员会　我会常务副理事长、自治区交通运输厅总工程师李志农同志继今年元月份在自治区举行的科技创新大会　暨科学技术奖奖励大会上荣获２０１２年度“自治区科技进步奖突出贡献奖”之后，最近又人选交通运输部第五　届专家委员会成员。近３０年来，李志农同志走遍天山南北、沙漠戈壁、高山峡谷，在新疆盐渍土地区病害治理、　沙漠公路修筑技术、干旱缺水地区路基压实技术等方面都颇有建树，取得突出成就，为交通运输行业做出了重　大贡献。