城市智能交通系统分析及新技术应用设想.pdf

CHINA MUNICIPAL ENGINEERING 1 第2期（总第172期） 2014 年 4 月 No.2 Serial No.172 Apr. 2014 城市智能交通系统分析及新技术应用设想 缪 前 明 （珠海市交通规划研究与信息中心，广东 珠海 519070） 智 能 交 通 系 统（Intelligent Transportation Systems, ITS ）是由智能车路信息系统、交通管理 系统演变而来， 在原来静态的交通组织、 交通引导、 停车人工收费、单点信号灯控制等交通管理方法 上融入信息技术、电子技术、控制技术。由此产 生以先进的交通管理系统、先进的出行者信息系 统、先进的公共交通系统、综合交通信息平台等 为核心的智能交通系统。智能交通系统给出行者 带来很多交通便捷，同时也为交通管理者掌握路 网交通数据、管理、规划等提供支持。 但是，在智能交通系统建设和运营中也出现一 些问题，比如各子系统独立建设数据共享度差、过 度强调智能交通对解决交通拥堵的作用、不考虑城 市交通实际情况盲目地相信新技术等。本文从国 内外发展趋势分析智能交通的定性定量效用，研究 其发展远景及新技术的支撑，以珠海市智能交通为 例，分析交通智能化与交通发展白皮书、综合交通 规划、智慧城市的关系，并提出物联网、云计算等 新技术在城市交通智能化中的应用。 1 ITS 的效用分析 1.1 ITS 效用的正确定位 从自动车路系统（Intelligent Vehicle Highway 收稿日期2014-01-09 作者简介缪前明（1969），男，工程师，本科，主要研 究交通规划与交通信息系统。 摘要针对目前国内智能交通系统建设运营中存在定位不准、功能不清晰、缺乏前后评估、盲目推行新技术等问 题，基于国内外近 20 a 的经验，定性分析智能交通的效用，研究提高通行能力、降低事故率等定量指标。结合国 际发展趋势，分析智能交通发展远景以及支撑未来发展的新技术。依托珠海市智能交通建设，提出面向综合交通、 交通白皮书、智慧城市建设需求的珠海智能交通效用和新技术应用原则。 关键词交通工程；智能交通系统；智能交通效用 中图分类号U491.2 文献标志码A 文章编号1004-4655201402-0001-03 DOI10.3969/j.issn.1004-4655.2014.02.001 System，IVHS）到智能运输系统，再到智能交通 系统， 尽管名称在变， 内容在发展， 但是其核心 信息与自动化贯穿于车、路、环境整个交通运输系 统中，使交通越来越便捷，交通效率越来越高。经 过美国、英国以及国内等城市多年的实践，表明 ITS 不是解决城市交通拥堵的神器，交通问题与城 市规划、路网供给、出行方式、汽车保有量等综合 相关。所以，正视智能交通系统的效用，积极发挥 它在城市交通领域力所能及的效用。 1.2 ITS 的定性效用 从国内外各城市的智能交通系统建设情况看， 主要建设系统包括 道路交通视频监控、违法行为 自动记录（电子警察）与卡口、交通信号控制、交 通信息采集和诱导、静态交通信息化管理、综合交 通信息平台、智能公共交通、不停车收费 ETC、车 联网以及城市交通安全保障等 10 个方面。 这些智能交通子系统经过 20 余年的运行，在 城市交通、安保、服务中的作用有以下几个方面。 1）为城市安全及交通管理服务，比如交通 监控、电子警察、交通信号控制、智能公共交 通等。 2）为出行者服务，比如交通信息采集和诱导， 智能公共交通、停车诱导等。 3）缓解交通敏感点的拥堵问题，比如 ETC。 4）为规划、管理等提供决策支持，如交通数 据采集、综合交通信息平台等。 2 2014 年第 2 期 1.3 可借鉴的 ITS 运营定量效用指标 国内在智能交通后评估方面成果不多，尚缺乏 一些定量的指标能比较合理地评估智能交通各子系 统的作用。 为了定量地衡量 ITS 效用，可以借鉴文献 [1]， ITS 通过优化现有交通设施和路权提高效率。在美 国，在时间敏感的运输路线上，先进的路线和决策 支持软件能使每个驾驶员运输时间减少 24。在英 国，在具有不同制动能力的车上使用碰撞预警系统， 减少车头间距，提高 60 的通行量。加拿大多伦多 高速公路管理中心监视 401 公路证明，采用事件和 拥堵检测，交通事件和拥堵检测将事件发生到清除 的持续时间从 86 min 减少到 30 min，平均减少延误 537 车 /h，预防近 200 起碰撞，节省资源 1 000 万 美元。鹿特丹 A13 公路测试表明，当最高限速值从 100 km/h 降低到 80 m/h, 公路 200 m 范围内居民区 噪声降低 3 dB，平均每辆车减少 15 ～ 25 的碳 氧化物排放，特隆赫姆使用电子车票和支付，每年 CO2排放量减少 6 500 t。 每个城市的交通环境不一样，对于以上指标也 没有现成的定量效果，只能从国外及其他城市借鉴 已经取得的效用，因此，我国的城市智能交通应更 加重视工程项目前后的评估。 2 智能交通系统发展远景及新技术 2.1 智能交通系统发展远景 随着技术的升级与革新，智能交通系统也在不 断的变化中。先进的交通车辆检测技术逐渐从环形 感应线圈向地磁检测、射频识别检测转变，随之带 来的是智能交通中数据采集、数据存储、交通信号 控制、安全管理等方面的变化。 远景年 （2030 年） 智能交通系统发展趋势在人、 车、路、环境构成的交通体系上主要体现为以下几 方面。 1）从人来看 交通环境里有驾驶人、慢行交 通人（行人、自行车人） ，远景发展一定是愈发关 注交通参与者的出行安全、舒适、便捷。从管理的 角度看，还有一种交通管理人，在未来可以对交通 进行无纸化、有序化、自动化的管理与调控。 2）从车辆看 行驶的小汽车越来越自动化， 可以是半自动驾驶，或者无人自动驾驶，新能源汽 车也越来越受青睐。随着车辆身份电子化的发展趋 势，车辆的定位、采集、保养、救援也会日益便捷。 3）从道路看 通过实施车路协同，提醒驾驶 人注意红绿灯、行人、弯道等，保障驾驶安全。同 时，通过对道路本身的安全检测，可以更好地维护 道路状况。 4）从环境看 全世界都在关注交通车辆排放 对环境的污染。因此，交通低能耗，生态交通环境 是全人类的目标，也是未来发展趋势。 2.2 智能交通新技术 支撑远景年智能交通发展的新技术主要包括以 下几方面。 1）基于云的交通信息共享、计算及辅助决策 支持技术。舒适、便捷、安全的交通参与者出行以 及无纸化自动化的交通管理调控需要大量且精确的 数据支撑，通过共享交通数据，进行一定的辅助分 析，提供给出行者和管理者做判断与决策。云计算 技术将数据存储在自建云或者租赁云上，解决海量 数据的存储问题，提高运算能力。 2）车辆自动驾驶技术。车辆自动驾驶一直是 智能交通系统的一个内容，未来，半自动或者自动 化的驾驶方式将在确保安全的前提下，给驾车者新 的感受。车辆自动驾驶需要精确的定位技术、中心 与车辆或者路侧与车辆的通信技术。 3）新能源汽车。混合动力汽车、纯电动汽车、 超级电容车等新能源汽车逐渐面世投入使用，随着 电池、充电站等问题的逐步解决，新能源汽车势必 成为一种新型的生态交通工具。 4）车联网技术。车联网技术主要是通过车 车，车路车，车中心车等方式将车辆信息 有机地联系起来，车联网的基础是车辆的识别及通 信。常态交通下，主要是车辆与道路、与中心的通 信等信息采集。异常状态下，通过路侧装置或者中 心将异常交通信息、诱导信息发送给周边的车辆， 以尽快离开异常交通区域。 车联网另一个作用，实现车辆身份电子化，给 车辆的管理、监控带来极大的便利。 5）随着北斗卫星定位系统的发展及民用定位 精度的提高，我国必将采用基于北斗的定位系统。 对交通环境，相应车载导航等装置也随之更新。 3 珠海 ITS 效用分析及新技术应用原则 3.1 珠海 ITS 效用定位 3.1.1 珠海智能交通对综合交通服务的支撑 珠海市综合交通运输体系规划 （简称“体 缪前明城市智能交通系统分析及新技术应用设想 3 2014 年第 2 期 系规划” ）中预测 2020 年汽车保有量 60 万辆，与 2013 年相比翻一番，而道路网交通容量仅增加 30 左右，尽管有公交优先的交通方式引导，但组团间 的道路以及客流聚集区的交通拥堵逐渐呈现。 因此，珠海智能交通系统着力于提高一部分路 网通行能力，通过交通诱导，在一定的路网容量基 础上， 尽可能地均衡道路的承载， 以减缓拥堵路段、 拥堵点的程度。 在体系规划中，提出珠海市目前交通信息获取 能力弱，重要地区和节点交通管理对交通流的控制 能力弱，交通信息共享不畅，缺乏交通管理信息服 务的系统集成。因此，珠海将通过珠海市交通信息 化管理机制、信息采集系统的建设、综合交通信息 平台的规划建设等解决体系规划中的问题。 珠海智能交通吸纳“体系规划”中对交通信息 化及智能交通系统规划成果，进一步对综合交通信 息平台、交通采集与诱导、静态交通信息化、紧急 事件管理、区域交通信号控制等进行详细的规划及 建设部署。 3.1.2 珠海智能交通对交通发展白皮书战略的支撑 珠海市交通发展白皮书具有一定的战略高 度，在公共交通运营速度、交通污染排放、交通管 理和安全方面提出 3 类指标。智能交通系统从以下 2 个方面响应白皮书。 1）为考量白皮书的 3 类指标提供数据支撑。 通过道路交通数据采集系统实时采集道路断面车流 量、区间车速、污染排放 ； 通过智能化公交系统的 实施，采集公交车的平均速度 ； 通过静态交通管理 智能化，获取中心城区停车遵章率等数据 ； 还可以 获取公安交警部门的事故地点、类型、死亡人数等 共享数据，基本上确定不同月、年的公交运行、交 通污染排放、交通管理与安全的数据，为评估及决 策提供支撑。 2）助力白皮书指标的实现。珠海智能交通子 系统尽可能为城市交通贡献力量，比如通过智能化 公共交通系统中的信号优先，给予公交车优先通过 路口的权利，以提升公共汽车的平均运行速度。通 过实施交通诱导，以提升干道网平均运行速度。通 过实施区域交通信号控制系统，减少交叉口车辆怠 速排放，通过实施停车诱导，减少车辆在寻找车位 的无谓绕行，尽可能减少车辆尾气排放。通过实施 违法行为自动记录系统，提升道路交通安全，减少 万车死亡率。 白皮书中还提到珠海口岸旅游交通的重要性， 对于旅游出行者来说，交通信息尤其是多式联运的 信息更为重要，因此，珠海智能交通将重点放在多 模式交通联运信息的共享和服务上。 3.1.3 珠海智能交通对智慧城市建设的支撑 从智慧珠海总体框架来看， 六大主题之一的 “智 慧交通运输”也就是智能交通，应加强 “交通运输 服务中心”的建设，在智能化应用方面的“交通管 理调度、交通信息服务、地方电子口岸、综合物流 平台” ，重点考虑道路交通管理、公交调度、交通 信息服务。 3.2 新技术应用设想 智能交通系统中新技术应用给交通智能化带来 新的活力，减少建设成本，提高运行效益。珠海智 能交通建设新技术应用设想有以下几方面。 1）无论采用哪种技术，智能交通系统的核心 效益不能变，即智能交通为人提供便捷交通服务 ； 为人、车辆提供交通安全； 为交通环境减少碳排放； 为交通管理者、规划者提供决策支撑。 2）新技术作为一个智能交通工程的核心技术， 应首先开展科研或者预工可研究，对关键技术、实 施方法进行充分论证，然后开展示范应用，正确评 估其得失后再推广。 3）新技术作为智能交通工程的辅助技术，与 工程项目一并研究，特别在工可阶段要对新技术进 行研究分析，在可靠有效的前提下选点示范。 4 结语 本文针对国内智能交通系统建设运营中存在定 位不准、功能不清晰、缺乏前后评估及盲目推行新 技术等问题，定性分析智能交通的效用，并研究可 借鉴的提高通行能力、降低事故率等定量指标。结 合国际发展趋势，从人、车辆、道路、环境 4 个方 面分析智能交通发展远景以及云计算、自动驾驶、 新能源车辆、车联网等支撑未来发展的新技术。依 托珠海智能交通规划，提出综合交通、智慧城市建 设需求的珠海智能交通效用和新技术应用设想，为 珠海市智能交通系统建设提供参考、建议。 参考文献 [1] JOHN C, 陈干 . 智能交通系统手册 [M]. 北京 人民交通出版社， 2006. 缪前明城市智能交通系统分析及新技术应用设想