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国内外智能交通运输系统发展评论与探讨

  本世纪六七十年代,世界经济发展进入了一个高速增长期。汽车数量急剧增加,导致原有的道路远不能满足经济发展的需要,交通状况日益恶化。汽车数量的迅速增加,要求铺筑大量的道路,但由于道路建设资金的不足,为了解决交通阻塞问题,除了修建必要的道路网以外,还尝试了很多新的方法来解决这个问题,智能交通系统就是在这种背景下产生的。

  随着计算机技术、信息技术、通信技术、电子控制技术等的飞速发展,人们意识到利用这些新技术把车辆、道路、使用者紧密结合起来,不仅能够有效的解决交通阻塞问题,而且对交通事故的应急处理、环境保护、节约能源等都有显著的效果。于是,人们充分利用系统的观点,对运输系统进行重新审视,从而导致了智能运输系统的诞生。

  本世纪六十年代末期,美国开始了智能运输系统(ITS)方面的研究,之后,欧洲、日本等也相继加入这一行列。经过近30年的发展,美国、欧洲、日本成为世界ITS研究的三大基地。80年代后期,在这些国家和地区取得了一些研究成果,并逐步将一些研究成果应用于生产实际,实践证明,ITS有着巨大的社会与经济效益,是交通运输发展的趋势。我国的ITS研究起步较晚,但ITS理论研究与技术产品开发也正在紧随国际交通运输发展趋势。

    美国与日本的ITS研究体系结构及服务用户的比较

  美国的ITS研究内容主要集中在7个领域,日本的ITS研究内容分解为10个领域。两个国家的研究领域、用户服务比较如表1和表2:

表1

日本ITS研究领域

美国ITS研究领域

先进的导航系统

出行及交通管理

道路管理效率化

优化交通管理

辅助安全驾驶

先进的车辆控制与安全系统

电子收费系统

电子付费系统

协助公交车辆运营

公共交通运营

商用车效率化

商用车辆运营

协助紧急车辆运营

应急管理

协助行人

 

 

出行及交通需求管理

提供与信息化社会其它领域的接口

 


表2

日本ITS用户服务

美国ITS用户服务

1  提供路径诱导信息

2  提供目的信息

3  维护管理效率化

4  特殊车辆管理

5  提供车辆管制信息

6  交通流优化

7  在发生交通事故时提供交通管制信息

1  在途驾驶员信息

2  路径诱导

3  旅行者服务信息

4  交通控制

5  突发事件管理

6  排放测试与缓解

7  公、铁交叉道口管理

8  提供驾驶环境信息

9  危险警告

10、协助驾驶

11、自动驾驶

8  纵向防撞

9  横向防撞

10、交叉口防撞

11、防撞视野强化

12、碰撞前的乘员安全防护

13、危险预警

14、自动公路系统

12、电子收费

15、电子收费

13、提供公共交通信息

14、协助公共交通的运营管理

16、公共运输管理

17、在途交通信息

18、个性化公共交通

19、公共运输安全

15、协助商用车运营管理

16、商业车自动列队驾驶

20、商用车辆电子通关

21、自动路侧安全检测

22、商用车行政管理

23、车载安全检测

24、危险品应急反应

25、商用车队管理

17、紧急事件自动通报

18、紧急车辆路径诱导,协助救援活动

26、紧急事件通告及人员安全

27、应急车辆管理

19、行人路径诱导

20、车辆行人交通事故避免

 

 

28、出行前的旅行信息

29、搭乘及预约

30、需求管理及运营

21、在先进的信息化社会中利用先进的信息

 


  由于美国在1993年前把智能运输系统分成6个子系统,分别独立进行研究,实践中发现,这种子系统独立研究的路线不但耗时费钱,且各系统之间还会发生矛盾,难以相互协调,信息不易共享,于是美国开始集中力量研究开发国家ITS体系结构,并于1996年公布了《National ITS Architecture》第一版,这一转变对美国ITS后来居上起到了关键作用。日本于1998年仿效美国也开始研究其国家ITS体系结构。

  从各研究领域的用户服务功能来看,美国ITS研究领域中的出行及交通管理系统涵盖的范围较广,主要包括路上驾驶员信息系统,路线引导系统,出行者服务信息系统,交通控制系统,交通突发事件管理系统及车辆排放物的检测与控制系统和公铁交叉口管理。而日本ITS研究领域中的先进的导航系统、道路管理效率化和优化交通管理这三个方面服务的内容与之比较接近,但也不尽相同,其中日本ITS研究领域中的优化交通管理突出了交通流优化,道路管理效率化突出了维护管理效率化的服务内容,这两点用户服务功能在美国研究领域出行与交通管理中没有明显体现。

  日本ITS研究中的辅助安全驾驶、电子收费系统、协助公交车辆运营、商用车效率化及协助紧急车辆运营分别与美国ITS研究领域中的先进的车辆控制与安全系统、电子付费系统、公共交通运营、商用车辆运营及应急管理基本对应,由表-2中的对比可看出,通过对这些子系统的实施,其可实现的用户服务功能虽然各有侧重,但其服务的主要内容基本相似。

  通过对美国和日本的ITS体系结构及服务用户比较还可看出,美国ITS用户服务虽具有很强的综合性,几乎涉及到了ITS的所有领域,成为其他国家或地区模仿和借鉴的典型,但美国ITS用户服务也存在着功能重复等问题。而日本的ITS用户服务则更多的考虑了本国ITS已有的发展基础,如路线导行系统和VICS,此外日本的研究领域中还包括协助行人一项,即对行人和骑自行车者等交通弱者也予以重视,其实现的用户服务功能主要包括行人路径诱导和车辆行人交通事故避免,具有很强的日本特色。美国ITS研究对象重点集中于机动车交通,主要是汽车交通,而对非机动车交通和行人则显得考虑不够。

  国际标准化组织ISO/TC204/WG1提出的32项TICS基本服务主要以美国ITS用户服务为基础,其所具有的优点和存在的问题与美国ITS用户服务类似,其中28项基本服务与美国完全相同,只是考虑的更周到,涉及方面更广。

    发达国家ITS技术实施的利益

  ITS是在交通面临着拥挤、阻塞、大气环境恶化及能源危机等情况下产生的,因而ITS的研究成果及其利用确实给发达国家带来了明显的效益:

  ——减少交通阻塞

  ITS中的交通管理系统能够自动有效地适应各种交通状况,对车辆进行合理的疏导和调度,通过自动收费、自动驾驶、在途驾驶员信息和路径诱导等多种途径减少交通延误和交通阻塞,提高路网的通行能力和服务水平。

  ——提高交通安全水平

  先进的车辆控制与安全系统中的纵横向交叉口的自动防撞系统、危险遇警系统、车载安全监视和救援系统等多项安全管理措施,将大大减少交通事故,如美洲开发银行今日发表的一份调查报告指出:电子雷达的安装至少使巴西每年因交通事故的人数减少了1500人,实践表明,电子设施安装在事故多发路段,可使交通事故减少30%,时因交通事故死亡的人数减少60%,由于电子设施的安装,1998年巴西因交通事故死亡的人数比头一年减少687人,受伤人数减少了11301人,从而使医疗费用减少了1.5亿美元。

  ——减少环境污染

  尽管机动车生产技术的提高能够使单车有害废气排放量降低,但是交通量的急剧增长又使得交通排气污染日趋加重,只能运输系统通过智能化管理,使得在途车辆都能以最短的距离和最佳的经济车速运行。这样既可降低能源消耗,又能减少污染,使交通运输对环境的污染得到明显改善。

    我国智能交通运输系统发展的基本考虑

  ——我国的社会经济状况与交通运输特点

  随着改革开放的不断深入和经济的持续快速增长,中国的科学技术也不断取得进步,在很多高科技领域都占据了一席之地,科教兴国战略的提出,加快了科技成果的转化和应用;随着产业结构的调整,汽车、电子、通信与信息已经成为不少城市的支柱产业。然而,中国仍然是发展中国家,生产效率较低,管理水平落后和资金的相对缺乏依然困扰着企业的快速发展。从发达国家的经验来看,ITS的发展确实带来了巨大的经济效益和社会效益,在市场日益国际化的背景下,我国的ITS研究还适应克服资金困难,加大投资力度。

  在我国,人口密度大、道路里程少、路网不完善、车辆出行量大以及自行车交通大量存在,人口的众多及人口密度之大,交通设施的相对不足,决定了我国未来城市交通必定是公共交通、自行车交通与部分步行出行并存的交通发展模式。

  ——利益的公平分布

  众所周知,ITS一般为政府投资,而且投资巨大,因而应尽量使全社会受益。美国的ITS战略过多的聚焦于汽车及汽车驾驶员,而忽视了低收入人群的需求,忽视了未成年者、老年人、残疾人和无车驾驶人的利益,这是不公平的。尤其在中国,出行者中骑自行车出行者占相当的比重,中国人口众多,步行出行者所占比重也较大,总之,无车族是一个更为庞大的群体,而根据美国的统计:美国交通事故死亡者中大约15%是非机动车驾驶者和行人,可见对这部分人群必须给予重视,尤其是在中国。因而,ITS专家们在开发ITS技术和研制ITS产品时,不仅要考虑汽车驾驶员,同时应充分考虑自行车驾驶者、步行者、老年人、未成年人及残疾人的利益,考虑他们的安全和方便,使每个人对政府投资公平受益。

  ——理论研究与技术开发相结合

  我国ITS研究虽然刚刚起步,但在ITS基础理论模型研究方面却处于先进水平,由于我国资金缺乏,在技术开发中投入不够。80年代初国家科技攻关项目“津塘疏港公路交通工程研究”,首次将计算机技术、通信技术和电子技术用于高速公路的监视与管理系统,这可以说是我国交通智能运输系统的开始。后来,在城市交通管理与控制、高速公路监控系统、收费系统等方面也取得了部分研究成果,这无疑是我国ITS研究与开发的基础,但这是远远不够的。美、欧、日等一些发达国家由于大量资金的投入,使得ITS在硬件开发上已取得了一些阶段性成果。随着电子技术、计算机技术和通信技术的发展,我国也不甘落后,应加大投资力度,充分吸收发达国家的经验和教训,充分利用国外已有的研究成果,理论基础研究与技术开发相结合,将有力地推动我国智能运输系统研究的深入开展。中国的道路网络正在逐步完善阶段,在大规模建设道路的同时,应积极引进、开发和应用国外ITS的先进科技成果,使路网逐步实现智能化。

  ——高科技人才培养

  科技的竞争,其实质是人才的竞争,必须重视对现有交通运输系统的管理,加快专业人员的知识更新,加强高科技人才的培养。随着ITS的逐步实施,新世纪的交通运输将会发生重大变化,专业人才的培养必须与之相适应。因此,对交通运输相关专业的技术人员,必须增强计算机、信息、通讯、控制和系统工程等方面的知识教育,培养高素质的综合性人才,以满足交通运输现代化的需要。

  本文通过对美国及日本ITS体系结构及服务用户功能的比较,指出了各自研究领域及用户服务的优点及存在的问题,并指出我国ITS的发展应充分考虑的几方面问题。我国ITS专家们进行ITS结构体系研究、基础理论研究和技术开发时,应参考借鉴国外的先进经验,依照我国的实际情况与需求,逐步提高ITS在我国的应用水平。
摘自:中国公路网  刘立明

 
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