智能交通系統(tǒng)

　　基本信息

　　智能交通系統(tǒng)[1](IntelligentTransportationSystem，簡稱ITS)是未來交通系統(tǒng)的發(fā)展方向，它是將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)等有效地集成運(yùn)用于整個(gè)地面交通管理系統(tǒng)而建立的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。ITS可以有效地利用現(xiàn)有交通設(shè)施、減少交通負(fù)荷和環(huán)境污染、保證交通安全、提高運(yùn)輸效率，因而，日益受到各國的重視。

　　中國物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟認(rèn)為，智能交通的發(fā)展跟物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是離不開的，只有物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概念的不斷發(fā)展，智能交通系統(tǒng)才能越來越完善。智能交通是交通的物聯(lián)化體現(xiàn)。[2]21世紀(jì)將是公路交通智能化的世紀(jì)，人們將要采用的智能交通系統(tǒng)，是一種先進(jìn)的一體化交通綜合管理系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，車輛靠自己的智能在道路上自由行駛，公路靠自身的智能將交通流量調(diào)整至最佳狀態(tài)，借助于這個(gè)系統(tǒng)，管理人員對(duì)道路、車輛的行蹤將掌握得一清二楚。

　　國內(nèi)發(fā)展數(shù)據(jù)

　　《2013-2017年中國智能交通行業(yè)深度調(diào)研與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》[3]分析，2012年中國城市智能交通市場(chǎng)規(guī)模保持了高速增長態(tài)勢(shì)，包含智能公交、電子警察、交通信號(hào)控制、卡口、交通視頻監(jiān)控、出租車信息服務(wù)管理、城市客運(yùn)樞紐信息化、GPS與警用系統(tǒng)、交通信息采集與發(fā)布和交通指揮類平臺(tái)等10個(gè)細(xì)分行業(yè)的項(xiàng)目數(shù)量達(dá)到4527項(xiàng)；市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到159.9億元，同比增長21.7%。

　　從企業(yè)規(guī)?？矗壳皣鴥?nèi)從事智能交通行業(yè)的企業(yè)約有2000多家，主要集中在道路監(jiān)控、高速公路收費(fèi)、3S(GPS、GIS、RS)和系統(tǒng)集成環(huán)節(jié)。目前國內(nèi)約有500家企業(yè)在從事監(jiān)控產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售。高速公路收費(fèi)系統(tǒng)是中國非常有特色的智能交通領(lǐng)域，國內(nèi)約有200多家企業(yè)從事相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)，并且國內(nèi)企業(yè)已取得了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高速公路不停車收費(fèi)雙界面CPU卡技術(shù)。在3S領(lǐng)域，國內(nèi)雖然有200多家企業(yè)，一些龍頭企業(yè)在高速公路機(jī)電系統(tǒng)、高速公路智能卡、地理信息系統(tǒng)和快速公交智能系統(tǒng)領(lǐng)域占據(jù)了重要的地位。

　　但是，相比于國外智能化和動(dòng)態(tài)化的交通系統(tǒng)，中國智能交通整體發(fā)展水平還比較落后。前瞻網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，智能交通在歐美日等發(fā)達(dá)國家已得到廣泛應(yīng)用。其在美國的應(yīng)用率達(dá)到80%以上，2010年市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到5000億美元。日本1998-2015年的市場(chǎng)規(guī)模累計(jì)將達(dá)5250億美元，其中基礎(chǔ)設(shè)施投資為750億美元、車載設(shè)備為3500億美元、服務(wù)等領(lǐng)域?yàn)?000億美元。歐洲智能交通在2010年產(chǎn)生了1000億歐元左右的經(jīng)濟(jì)效益。

　　特點(diǎn)

　　智能交通系統(tǒng)具有以下兩個(gè)特點(diǎn)：一是著眼于交通信息的廣泛應(yīng)用與服務(wù)，二是著眼于提高既有交通設(shè)施的運(yùn)行效率。

　　與一般技術(shù)系統(tǒng)相比。智能交通系統(tǒng)建設(shè)過程中的整體性要求更加嚴(yán)格．這種整體性體現(xiàn)在：

　?。?）跨行業(yè)特點(diǎn)。智能交通系統(tǒng)建設(shè)涉及眾多行業(yè)領(lǐng)域，是社會(huì)廣泛參與的復(fù)雜巨型系統(tǒng)工程，從而造成復(fù)雜的行業(yè)間協(xié)調(diào)問題。

　?。?）技術(shù)領(lǐng)域特點(diǎn)。智能交通系統(tǒng)綜合了交通工程、信息工程，通信技術(shù)、控制工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)等眾多科學(xué)領(lǐng)域的成果，需要眾多領(lǐng)域的技術(shù)人員共同協(xié)作。

　　（3）政府、企業(yè)、科研單位及高等院校共同參與，恰當(dāng)?shù)慕巧ㄎ缓腿蝿?wù)分擔(dān)是系統(tǒng)有效展開的重要前提條件。

　?。?）智能交通系統(tǒng)將主要由移動(dòng)通信、寬帶網(wǎng)、RFID、傳感器、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)作支撐，更符合人的應(yīng)用需求，可信任程度提高并變得“無處不在”。[4]編輯本段子系統(tǒng)

　　車輛控制系統(tǒng)

　　指輔助駕駛員駕駛汽車或替代駕駛員自動(dòng)駕駛汽車的系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過安裝在汽車前部和旁側(cè)的雷達(dá)或紅外探測(cè)儀，可以準(zhǔn)確地判斷車與障礙物之間的距離，遇緊急情況，車載電腦能及時(shí)發(fā)出警報(bào)或自動(dòng)剎車避讓，并根據(jù)路況自己調(diào)節(jié)行車速度，人稱“智能汽車”。美國已有3000多家公司從事高智能汽車的研制，已推出自動(dòng)恒速控制器、紅外智能導(dǎo)駛儀等高科技產(chǎn)品。

　　交通監(jiān)控系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)類似于機(jī)場(chǎng)的航空控制器，它將在道路、車輛和駕駛員之間建立快速通訊聯(lián)系。哪里發(fā)生了交通事故。哪里交通擁擠，哪條路最為暢通，該系統(tǒng)會(huì)以最快的速度提供給駕駛員和交通管理人員。

　　該系統(tǒng)通過汽車的車載電腦、高度管理中心計(jì)算機(jī)與全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)駕駛員與調(diào)度管理中心之間的雙向通訊，來提供商業(yè)車輛、公共汽車和出租汽車的運(yùn)營效率。該系統(tǒng)通訊能力極強(qiáng)，可以對(duì)全國乃至更大范圍內(nèi)的車輛實(shí)施控制。行駛在法國巴黎大街上的20輛公共汽車和英國倫敦的約2500輛出租汽車已經(jīng)在接受衛(wèi)星的指揮。

　　旅行信息系統(tǒng)

　　是專為外出旅行人員及時(shí)提供各種交通信息的系統(tǒng)。該系統(tǒng)提供信息的媒介是多種多樣的，如電腦、電視、電話、路標(biāo)、無線電、車內(nèi)顯示屏等，任何一種方式都可以。無論你是在辦公室、大街上、家中、汽車上，只要采用其中任何一種方式，你都能從信息系統(tǒng)中獲得所需要的信息。有了該系統(tǒng)，外出旅行者就可以眼觀六路、耳聽八方了。

　　系統(tǒng)組成

　　ATIS是建立在完善的信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的。交通參與者通過裝備在道路上、車上、換乘站上、停車場(chǎng)上以及氣象中心的傳感器和傳輸設(shè)備，向交通信息中心提供各地的實(shí)時(shí)交通信息；ATIS得到這些信息并通過處理后，實(shí)時(shí)向交通參與者提供道路交通信息、公共交通信息、換乘信息、交通氣象信息、停車場(chǎng)信息以及與出行相關(guān)的其他信息；出行者根據(jù)這些信息確定自己的出行方式、選擇路線。更進(jìn)一步，當(dāng)車上裝備了自動(dòng)定位和導(dǎo)航系統(tǒng)時(shí)，該系統(tǒng)可以幫助駕駛員自動(dòng)選擇行駛路線。

　　先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)(ATMS)

　　ATMS有一部分與ATIS共用信息采集、處理和傳輸系統(tǒng)，但是ATMS主要是給交通管理者使用的，用于檢測(cè)控制和管理公路交通，在道路、車輛和駕駛員之間提供通訊聯(lián)系。它將對(duì)道路系統(tǒng)中的交通狀況、交通事故、氣象狀況和交通環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)視，依靠先進(jìn)的車輛檢測(cè)技術(shù)和計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)，獲得有關(guān)交通狀況的信息，并根據(jù)收集到的信息對(duì)交通進(jìn)行控制，如信號(hào)燈、發(fā)布誘導(dǎo)信息、道路管制、事故處理與救援等。

　　先進(jìn)的公共交通系統(tǒng)(APTS)

　　APTS的主要目的是采用各種智能技術(shù)促進(jìn)公共運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，使公交系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)安全便捷、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)量大的目標(biāo)。如通過個(gè)人計(jì)算機(jī)、閉路電視等向公眾就出行方式和事件、路線及車次選擇等提供咨詢，在公交車站通過顯示器向候車者提供車輛的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息。在公交車輛管理中心，可以根據(jù)車輛的實(shí)時(shí)狀態(tài)合理安排發(fā)車、收車等計(jì)劃，提高工作效率和服務(wù)質(zhì)量。

　　先進(jìn)的車輛控制系統(tǒng)(AVCS)

　　AVCS的目的是開發(fā)幫助駕駛員實(shí)行本車輛控制的各種技術(shù)，從而使汽車行駛安全、高效。AVCS包括對(duì)駕駛員的警告和幫助，障礙物避免等自動(dòng)駕駛技術(shù)。

　　貨運(yùn)管理系統(tǒng)

　　這里指以高速道路網(wǎng)和信息管理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，利用物流理論進(jìn)行管理的智能化的物流管理系統(tǒng)。綜合利用衛(wèi)星定位、地理信息系統(tǒng)、物流信息及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有效組織貨物運(yùn)輸，提高貨運(yùn)效率。

　　電子收費(fèi)系統(tǒng)(ETC)

　　ETC是世界上最先進(jìn)的路橋收費(fèi)方式。通過安裝在車輛擋風(fēng)玻璃上的車載器與在收費(fèi)站ETC車道上的微波天線之間的微波專用短程通訊，利用計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與銀行進(jìn)行后臺(tái)結(jié)算處理，從而達(dá)到車輛通過路橋收費(fèi)站不需停車而能交納路橋費(fèi)的目的，且所交納的費(fèi)用經(jīng)過后臺(tái)處理后清分給相關(guān)的收益業(yè)主。在現(xiàn)有的車道上安裝電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)，可以使車道的通行能力提高3~5倍。

　　緊急救援系統(tǒng)(EMS)

　　EMS是一個(gè)特殊的系統(tǒng)，它的基礎(chǔ)是ATIS、ATMS和有關(guān)的救援機(jī)構(gòu)和設(shè)施，通過ATIS和ATMS將交通監(jiān)控中心與職業(yè)的救援機(jī)構(gòu)聯(lián)成有機(jī)的整體，為道路使用者提供車輛故障現(xiàn)場(chǎng)緊急處置、拖車、現(xiàn)場(chǎng)救護(hù)、排除事故車輛等服務(wù)。具體包括：1）車主可通過電話、短信、翼卡車聯(lián)網(wǎng)三種方式了解車輛具體位置和行駛軌跡等信息；2）車輛失盜處理：此系統(tǒng)可對(duì)被盜車輛進(jìn)行遠(yuǎn)程斷油鎖電操作并追蹤車輛位置；3）車輛故障處理：接通救援專線，協(xié)助救援機(jī)構(gòu)展開援助工作；4）交通意外處理：此系統(tǒng)會(huì)在10秒鐘后自動(dòng)發(fā)出求救信號(hào)，通知救援機(jī)構(gòu)進(jìn)行救援。

　　關(guān)鍵技術(shù)研究

　　2011年4月27日，部規(guī)劃司在北京組織召開了由交通運(yùn)輸部科學(xué)研究院交通財(cái)政與金融研究所承擔(dān)的《物聯(lián)網(wǎng)在智能交通應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)研究》課題開題報(bào)告專家評(píng)審會(huì)。部規(guī)劃司劉凌主持了會(huì)議，國家發(fā)改委高技術(shù)司信息化處吳鈺處長、工信部電子科技委張琪副主任、RFID產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟歐陽宇秘書長、中國交通通信信息中心楊洪義主任、部科教司信息化處鄒力處長、河南交通運(yùn)輸廳霍金花副廳長及安徽交通運(yùn)輸廳徐乃強(qiáng)副巡視員出席了會(huì)議。[5]

　　與會(huì)專家聽取了課題組匯報(bào)的課題研究報(bào)告后，形成評(píng)審意見如下：一、物聯(lián)網(wǎng)是國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，是國家信息化建設(shè)在更高層面、向更廣領(lǐng)域的縱深發(fā)展。加快物聯(lián)網(wǎng)在智能交通中的應(yīng)用對(duì)于提高交通運(yùn)輸服務(wù)水平具有重要意義，開展本課題研究十分必要。二、本課題擬針對(duì)我國交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展需求，以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提升交通運(yùn)輸行業(yè)信息化水平為主體，以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特點(diǎn)和當(dāng)前交通運(yùn)輸信息化發(fā)展中存在的主要問題為切入點(diǎn)，圍繞物聯(lián)網(wǎng)在智能交通應(yīng)用中的“重點(diǎn)研究方向”、“關(guān)鍵技術(shù)需求、發(fā)展定位”、“頂層架構(gòu)設(shè)計(jì)”和“標(biāo)準(zhǔn)體系”以及“政策保障”等開展研究，提出交通運(yùn)輸行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的對(duì)策和推進(jìn)思路。“開題報(bào)告”的研究內(nèi)容合理、研究目的明確、思路清晰，技術(shù)路線科學(xué)，研究重點(diǎn)與難點(diǎn)準(zhǔn)確，可以據(jù)此開展課題研究工作。

　　與會(huì)專家一致同意開題報(bào)告通過評(píng)審，建議按專家意見進(jìn)一步修改完善，并抓緊開展研究工作。

　　發(fā)展?fàn)顩r

　　發(fā)展現(xiàn)狀

　　面對(duì)當(dāng)今世界全球化、信息化發(fā)展趨勢(shì)，傳統(tǒng)的交通技術(shù)和手段已不適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的要求。智能交通系統(tǒng)是交通事業(yè)發(fā)展的必然選擇，是交通事業(yè)的一場(chǎng)革命。通過先進(jìn)的信息技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)、傳感技術(shù)、計(jì)算器技術(shù)和系統(tǒng)綜合技術(shù)有效的集成和應(yīng)用，使人、車、路之間的相互作用關(guān)系以新的方式呈現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效、安全、節(jié)能的目標(biāo)。

　　交通安全、交通堵塞及環(huán)境污染是困擾當(dāng)今國際交通領(lǐng)域的三大難題，尤其以交通安全問題最為嚴(yán)重。采用智能交通技術(shù)提高道路管理水平后，每年僅交通事故死亡人數(shù)就可減少30%以上，并能提高交通工具的使用效率50%以上。為此，世界各發(fā)達(dá)國家競(jìng)相投入大量資金和人力，進(jìn)行大規(guī)模的智能交通技術(shù)研究試驗(yàn)。很多發(fā)達(dá)國家已從對(duì)該系統(tǒng)的研究與測(cè)試轉(zhuǎn)入全面部署階段。智能交通系統(tǒng)將是21世紀(jì)交通發(fā)展的主流，這一系統(tǒng)可使現(xiàn)有公路使用率提高15%到30%。

　　美、歐、日是世界上智能交通系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用的最好國家，從它們發(fā)展情況看，智能交通系統(tǒng)的發(fā)展，已不限于解決交通擁堵、交通事故、交通污染等問題。經(jīng)30余年發(fā)展，ITS的開發(fā)應(yīng)用已取得巨大成就。美、歐、日等發(fā)達(dá)國家基本上完成了ITS體系框架，在重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用?？梢哉f，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步極大推動(dòng)了交通的發(fā)展，而ITS的提出并實(shí)施，又為高新技術(shù)發(fā)展提供了廣闊的發(fā)展空間。

　　隨著傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、GIS技術(shù)（地理信息系統(tǒng)）、3S技術(shù)（遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)三種技術(shù)）和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，交通信息的采集經(jīng)歷了從人工采集到單一的磁性檢測(cè)器交通信息采集到多源的多種采集方式組合的交通信息采集的歷史發(fā)展過程，同時(shí)國內(nèi)外對(duì)交通信息處理研究的逐步深入，統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)、人工智能技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)、并行計(jì)算技術(shù)等逐步被應(yīng)用于交通信息的處理中，使得交通信息的處理得到不斷的發(fā)展和革新，更加滿足ITS各子系統(tǒng)管理者、用戶的需求。信息采集與處理設(shè)備行業(yè)呈現(xiàn)如下特點(diǎn)：

　　發(fā)展特征

　　1、信息采集與處理方式的多樣化

　　交通信息采集的方式分為人工采集方式和自動(dòng)采集方式。自動(dòng)采集方式包括磁性檢測(cè)器（包括感應(yīng)線圈檢測(cè)器、磁阻傳感器等）、光學(xué)檢測(cè)器（包括視頻檢測(cè)器、激光檢測(cè)器）、微波檢測(cè)器（包括微波檢測(cè)器和雷達(dá)測(cè)速儀）、路面情況及測(cè)重傳感器（雨霧檢測(cè)器，路面結(jié)冰檢測(cè)器，輪、軸重儀等）。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)采集技術(shù)得到了不斷的研究、發(fā)展和應(yīng)用。各種采集技術(shù)都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，利用多種采集方式的進(jìn)行組合采集交通信息是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)。

　　開發(fā)了信息的質(zhì)量控制技術(shù)、多源交通信息融合技術(shù)、信息的多時(shí)間尺度預(yù)測(cè)技術(shù)、信息集成技術(shù)、信息壓縮技術(shù)和存儲(chǔ)技術(shù)等，大大提高了信息的精度及信息提供的種類。

　　2、信息的內(nèi)容及地理范圍廣

　　不同的交通采集方式采集的參數(shù)種類有限，例如感應(yīng)線圈只能采集到交通流量、占有率、速度等固定地點(diǎn)的截面交通參數(shù)；視頻檢測(cè)器只能采集到交通流量、速度、占有率、排隊(duì)長度等固定地點(diǎn)的交通參數(shù)；隨著多種交通采集方式的組合，可以獲得交通流量、速度、占有率、排隊(duì)長度、行程時(shí)間、區(qū)間速度等截面和路段交通參數(shù)，豐富了交通信息的采集內(nèi)容的同時(shí)也提高了采集地理范圍的廣度。

　　隨著交通數(shù)據(jù)獲取源的增加，交通信息用戶對(duì)海量交通信息實(shí)時(shí)性需求的逐步提高。近幾年，國內(nèi)外逐漸將分布式并行計(jì)算技術(shù)、高性能計(jì)算服務(wù)器以及高性能的數(shù)據(jù)處理算法應(yīng)用于海量交通信息的處理之中，改善了信息的處理速度。

　　3、信息采集的精度和經(jīng)濟(jì)性提高

　　隨著磁性和光學(xué)傳感器工藝的提高、圖像處理技術(shù)和定位技術(shù)的發(fā)展，交通信息的采集精度也不斷得到提高。同時(shí)，隨著近幾年對(duì)交通檢測(cè)器配置優(yōu)化技術(shù)的不斷深入研究，交通信息的采集在保證信息全面性和動(dòng)態(tài)性的前提下，也提高了交通信息采集的經(jīng)濟(jì)性。這為ITS系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。隨著人工智能、統(tǒng)計(jì)分析、模糊邏輯、混沌理論等的逐漸成熟，逐漸開發(fā)出了一些基于這些理論及方法的交通信息處理方法，大大提高了信息處理的精度及質(zhì)量。

　　數(shù)據(jù)采集

　　IT和通信技術(shù)的快速發(fā)展使得信息的發(fā)布不再是瓶頸，路邊發(fā)布、手機(jī)發(fā)布、便攜式終端發(fā)布、互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布、車載終端發(fā)布，等等，都具有巨大的應(yīng)用市場(chǎng)?？梢?，要實(shí)現(xiàn)交通信息應(yīng)用的爆發(fā)增長，如何獲取原始交通數(shù)據(jù)并處理成精準(zhǔn)的交通信息是其關(guān)鍵。

　　對(duì)于實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)的采集，主要有兩種方式：一種是靜態(tài)交通探測(cè)方式，主要是利用位置固定的定點(diǎn)檢測(cè)器或攝像機(jī)；另一種是動(dòng)態(tài)交通探測(cè)方式。通常，用來采集交通流數(shù)據(jù)的定點(diǎn)檢測(cè)器有感應(yīng)線圈檢測(cè)器、超聲波檢測(cè)器、雷達(dá)檢測(cè)器、光電檢測(cè)器、紅外線檢測(cè)器等。動(dòng)態(tài)交通探測(cè)方式是指基于位置不斷變化的車輛或手機(jī)來獲得實(shí)時(shí)行車速度和旅行時(shí)間等交通信息的數(shù)據(jù)采集方式。動(dòng)態(tài)交通探測(cè)的典型方式包括異頻雷達(dá)收發(fā)機(jī)、車輛自動(dòng)檢測(cè)、全球定位系統(tǒng)（GPS）裝置及手機(jī)通信等。

　　線圈和攝像機(jī)（視頻監(jiān)控）是定點(diǎn)檢測(cè)的典型手段。線圈是磁性檢測(cè)器的一種變形，它依靠埋在路面下的一個(gè)或一組感應(yīng)線圈產(chǎn)生的電磁感應(yīng)變化，來檢測(cè)通過的車輛的狀況。該技術(shù)非常成熟，且精度較高，適用于交通量較大的道路。然而，其缺點(diǎn)也非常明顯，即采集范圍有限、損壞率高、施工成本昂貴、施工周期長。這類數(shù)據(jù)的典型代表有“某城市環(huán)路微波檢測(cè)歷史記錄數(shù)據(jù)”、“某城市道路交叉口檢測(cè)歷史記錄數(shù)據(jù)”。

　　視頻監(jiān)控則是利用攝像機(jī)作為記錄設(shè)備，通過對(duì)一定時(shí)間段內(nèi)的圖像進(jìn)行分析得出交通流的詳細(xì)資料。對(duì)于交叉口交通狀況的調(diào)查，常采用這種方法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是比較直觀，可以得到最完全的交通資料信息；缺點(diǎn)是成本高、數(shù)據(jù)整理工作量大（需要大量的圖像處理工作）、有時(shí)可靠度較低（如大型車輛可能遮擋隨行的小型車輛等）。這類數(shù)據(jù)典型如數(shù)據(jù)堂采集的“交通視頻數(shù)據(jù)庫”、“車牌圖片數(shù)據(jù)庫”等。

　　作為動(dòng)態(tài)交通流信息采集的主要手段，GPS技術(shù)在國外得到了廣泛的應(yīng)用，國內(nèi)也有優(yōu)途、美慧等公司已經(jīng)開發(fā)出可商用的產(chǎn)品。GPS是一種全球性、全天候的衛(wèi)星無線電定位系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)提供三維坐標(biāo)、速度等空間信息，其特點(diǎn)是精度高，速度快，但實(shí)際應(yīng)用中也有很多問題，主要表現(xiàn)在存在采集盲區(qū)（如高架下的道路采集不到GPS信號(hào)）、樣本容量小、建設(shè)和運(yùn)營成本高等。這類數(shù)據(jù)的典型如“某北方城市出租車GPS位置數(shù)據(jù)”、“某南方城市出租車GPS位置數(shù)據(jù)”等。

　　基于移動(dòng)通信的交通信息采集技術(shù)利用手機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的信令信息來分析推算動(dòng)態(tài)交通狀況，其特點(diǎn)可以概括為道路覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)采集成本相對(duì)較低、部署方便、數(shù)據(jù)精度較高等。作為一種新興的動(dòng)態(tài)交通探測(cè)手段，該技術(shù)充分利用了現(xiàn)有的手機(jī)網(wǎng)絡(luò)資源，其實(shí)用性正在美國、歐洲等國家得到論證和推廣。

　　背景動(dòng)因

　　汽車社會(huì)化

　　工業(yè)化國家在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的指導(dǎo)下，大都經(jīng)歷了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展促進(jìn)汽車的發(fā)展，而汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展又刺激經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程，從而這些國家超前實(shí)現(xiàn)了汽車化的時(shí)代。汽車化社會(huì)帶來的諸如交通阻塞、交通事故、能源消費(fèi)和環(huán)境污染等社會(huì)問題日趨惡化，交通阻塞造成的經(jīng)濟(jì)損失巨大，使道路設(shè)施十分發(fā)達(dá)的美國、日本等也不得不從以往只靠供給來滿足需求的思維模式轉(zhuǎn)向采取供、需兩方面共同管理的技術(shù)和方法來改善日益尖銳的交通問題，這些建立在汽車輪子上的工業(yè)國家在探索既維護(hù)汽車化社會(huì)，又要緩解交通擁擠問題的辦法中，旨在借助現(xiàn)代化科技改善交通狀況達(dá)到"保障安全，提高效率、改善環(huán)境、節(jié)約能源"的目的的ITS概念便逐步形成。

　　環(huán)境可續(xù)化

　　工業(yè)化國家在工業(yè)化、城市化發(fā)展的進(jìn)程中面臨著日益嚴(yán)重的資源短缺與環(huán)境惡化問題，這一問題在發(fā)展中國家同樣存在，20世紀(jì)50年代以來，生存與發(fā)展問題成為人類社會(huì)面臨的最緊迫的任務(wù)，1972年聯(lián)合國人類環(huán)境會(huì)議上通過了《人類環(huán)境宣言》。

　　智能交通

　　城市化生產(chǎn)力發(fā)展的一個(gè)必然結(jié)果，按世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的規(guī)律，城市化水平達(dá)到30%以上，將出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展階段，美國、日本、英國等發(fā)達(dá)國家，在1990年城市化水平達(dá)到了75%、77%、89%，這些國家針對(duì)交通發(fā)展對(duì)資源和環(huán)境的影響，逐步調(diào)整交通運(yùn)輸體系與結(jié)構(gòu)。這些國家都經(jīng)歷了為滿足車輛發(fā)展的需求，而大力開發(fā)建設(shè)交通基礎(chǔ)設(shè)施（如美國1944年規(guī)劃的7萬km高速公路規(guī)劃，經(jīng)過50年一基本完成，但仍產(chǎn)生擁擠和阻塞），在大量土地、燃油等資源占用和消耗的同時(shí)，不但交通需求沒有完全滿足，而且還造成汽車尾氣由于道路擁擠排放量劇增，不僅經(jīng)濟(jì)造成巨大損失，而且給環(huán)境帶來惡劣影響。

　　60、70年代以來，由于石油危機(jī)及環(huán)境惡化，工業(yè)化國家開始采取以提高效益和節(jié)約能源為目的的交通系統(tǒng)管理（TSM）和交通需求管理（TDM）同時(shí)大力發(fā)展大運(yùn)量軌道及實(shí)施工交優(yōu)先政策，在社會(huì)可持續(xù)化發(fā)展的目標(biāo)下調(diào)整運(yùn)輸結(jié)構(gòu)，建立對(duì)能源均衡利用和環(huán)境保護(hù)最優(yōu)化的交通運(yùn)輸體系。ITS作為綜合解決交通問題，保護(hù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和與環(huán)境相協(xié)調(diào)的新一代交通運(yùn)輸系統(tǒng)，隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展在發(fā)達(dá)國家孕育發(fā)展，90年代以后，成為世界范圍內(nèi)的重要發(fā)展趨勢(shì)。

　　信息技術(shù)智能化

　　交通管理的科學(xué)化、現(xiàn)代化，一直是人們綜合治理、解決交通問題而追尋的目標(biāo)，早期的交通信號(hào)控制系統(tǒng)裝置采用了電子、傳感、傳輸?shù)燃夹g(shù)實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)科學(xué)以及GPS、信息通訊的普及和應(yīng)用，交通監(jiān)視控制系統(tǒng)、交通誘導(dǎo)系統(tǒng)、信息采集系統(tǒng)等在交通管理中發(fā)揮了很大作用，但這些技術(shù)單純是對(duì)車輛或道路實(shí)施科學(xué)化管理，范圍單一，局限性、系統(tǒng)性不強(qiáng)。

　　80年代后期以來，世界范圍內(nèi)的冷戰(zhàn)結(jié)束，工業(yè)化國家用于軍事和國防領(lǐng)域的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，信息采集與提

　　智能交通管理系統(tǒng)

　　供系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)控制與管理系統(tǒng)，電子與電子通訊技術(shù)等高新技術(shù)轉(zhuǎn)向民用化，軍事上的投入也大部分轉(zhuǎn)移到民用技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用上，與此同時(shí)，包括我國在內(nèi)的廣大發(fā)展中國家借助和平、穩(wěn)定的國際環(huán)境加快本國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，發(fā)展中國家經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展促進(jìn)了世界范圍內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大的變化，工業(yè)化國家的傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域由于勞動(dòng)力密集型的產(chǎn)業(yè)向發(fā)展中國家集中而失去明顯競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)，開始醞釀開辟高新技術(shù)含量的產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)，在這種國際環(huán)境背景下，代表一場(chǎng)信息革命到來的信號(hào)，引起全球的極大關(guān)注，這就是"信息高速公路"信息技術(shù)得到飛速發(fā)展，尤其是國際信息網(wǎng)絡(luò)"internet"建立，加快了全球經(jīng)濟(jì)一體化的進(jìn)程，1994年開始，世界經(jīng)濟(jì)逐步進(jìn)入信息革命階段。

　　信息產(chǎn)業(yè)應(yīng)運(yùn)而生，ITS以信息技術(shù)為先導(dǎo)，融其它相關(guān)技術(shù)應(yīng)用到交通運(yùn)輸智能管理上有其廣大市場(chǎng)，工業(yè)化國家和民營企業(yè)紛紛投入到這一新興的產(chǎn)業(yè)。美國政府于1991年開始投資對(duì)ITS的開發(fā)研究，僅美國高速公路安全局1993年的投資預(yù)算就達(dá)2010萬美元；歐洲19個(gè)國家投資50億美元到EUREKA項(xiàng)目。

　　發(fā)展戰(zhàn)略

　　2012年7月31日，中國第三屆智能運(yùn)輸大會(huì)在北京開幕，交通運(yùn)輸部科技司相關(guān)負(fù)責(zé)人第一次對(duì)外解析了完成的2012至2020交通運(yùn)輸業(yè)智能交通發(fā)展戰(zhàn)略。[7]智能交通作為當(dāng)今世界交通運(yùn)輸發(fā)展的熱點(diǎn)，在支撐交通運(yùn)輸管理的同時(shí)，更加注重滿足民眾出行和公眾交通出行的需求，構(gòu)建了一個(gè)綠色安全的體系。智能交通是未來交通系統(tǒng)的發(fā)展方向。經(jīng)過十幾年的研發(fā)和應(yīng)用，中國智能交通技術(shù)在眾多大型事件中發(fā)揮了積極作用。

　　新趨勢(shì)

　　智能交通未來發(fā)展將更加關(guān)注公眾出行、交通安全等民生需求，更加適合我國國情、地域和行業(yè)特點(diǎn)，更需要企業(yè)和社會(huì)力量的參與，并將自主創(chuàng)新與集成創(chuàng)新結(jié)合起來。”交通運(yùn)輸部科技司副司長洪曉楓說。[8]智能交通是當(dāng)今世界交通運(yùn)輸發(fā)展的熱點(diǎn)和前沿，它依托既有交通基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)載工具，通過對(duì)現(xiàn)代信息、通信、控制等技術(shù)的集成應(yīng)用，以構(gòu)建安全、便捷、高效、綠色的交通運(yùn)輸體系為目標(biāo)，充分滿足公眾出行和貨物運(yùn)輸多樣化需求，是現(xiàn)代交通運(yùn)輸業(yè)的重要標(biāo)志。

　　在國外，日本的智慧道路系統(tǒng)、歐洲綠色智能交通、美國智能駕駛戰(zhàn)略都是智能交通發(fā)展的有效實(shí)踐。電子站牌、動(dòng)態(tài)導(dǎo)航儀、電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)等智能交通應(yīng)用也逐漸走進(jìn)中國人的生活。

　　《戰(zhàn)略》預(yù)測(cè)，從戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢(shì)來看，截至今年上半年，我國手機(jī)用戶超過10億，其中智能手機(jī)用戶2．5億，手機(jī)首次超過計(jì)算機(jī)成為第一大上網(wǎng)終端。移動(dòng)互聯(lián)的迅速發(fā)展也為智能交通提供了新的手段和發(fā)展機(jī)遇。

　　《戰(zhàn)略》總結(jié)了這些新形勢(shì)并提出了中國智能交通發(fā)展的發(fā)展方向：在支撐交通運(yùn)輸管理的同時(shí)，更加注重為公眾出行和現(xiàn)代物流服務(wù)；在為小汽車出行服務(wù)的同時(shí)，更加注重為公共交通和慢行交通出行服務(wù)；在關(guān)注提高效率的同時(shí)，更加注重安全發(fā)展和綠色發(fā)展；在借鑒國外、技術(shù)跟蹤的基礎(chǔ)上，更多面向國內(nèi)需求等。

　　技術(shù)背景

　　ETC(ElectronicTollCollection)全自動(dòng)電子收費(fèi)又稱為不停車收費(fèi)。

　　ETC系統(tǒng)是采用專用短程無線通信（DedicatedShort-RangeCommunication）（簡稱DSRC）技術(shù)來完成整個(gè)收費(fèi)過程，允許車輛在整個(gè)收費(fèi)過程中保持行駛狀態(tài)而不用停車。

　　為此它需要在收費(fèi)點(diǎn)安裝路邊設(shè)備（RSU），在行駛車輛上安裝車載設(shè)備（OBU），采用DSRC技術(shù)完成RSU與OBU之間的通信。

　　車載單元（OBU，OnBoardUnit，也稱為車載電子標(biāo)簽）

　　路側(cè)控制單元（RSU，RoadSideUnit）

　　數(shù)據(jù)處理單元（PDU，ProcessingDataUnit）

　　車載單元存有車輛的標(biāo)識(shí)碼和其他有關(guān)車輛屬性的數(shù)據(jù)，當(dāng)車輛進(jìn)入RSU的識(shí)別區(qū)時(shí)，能將這些數(shù)據(jù)傳送給RSU，起到車輛身份證的作用，同時(shí)，也可接受、記錄由RSU發(fā)送的有關(guān)數(shù)據(jù)。

　　路側(cè)控制單元設(shè)備分別安裝在路側(cè)和路面上方，用于讀取OBU內(nèi)的車輛標(biāo)識(shí)碼等數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，然后將數(shù)據(jù)發(fā)送給PDU，也可將有關(guān)的各種數(shù)據(jù)發(fā)送給OBU，它是OBU與PDU之間的通信橋梁。

　　數(shù)據(jù)處理單元PDU接收RSU送出的有關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)車輛身份進(jìn)行驗(yàn)證并實(shí)施有關(guān)計(jì)算和控制的操作，或通過RSU給OBU發(fā)送有關(guān)數(shù)據(jù)。OBU，就是放在車上，用來和路邊架設(shè)的RSU通訊的微波設(shè)備，車輛高速通過RSU的時(shí)候，OBU和RSU之間用微波通訊，就像我們的非接觸卡一樣，只不過距離更遠(yuǎn)--十幾米VS十厘米，頻率更高--5.8GHzVS13.56Mhz，通過的時(shí)候，識(shí)別真假，獲得車型，計(jì)算費(fèi)率，扣除通行費(fèi)。經(jīng)過不斷的發(fā)展，OBU已經(jīng)脫離了存儲(chǔ)賬號(hào)付費(fèi)的限制，新型的OBU，增加一個(gè)智能卡讀寫器的功能，可以插一張帶有電子錢包或者儲(chǔ)值帳戶的智能卡，從卡上把錢扣掉。被稱為雙片式，前面的只有賬號(hào)的OBU就被稱為單片式。

　　中國特色

　　交通系統(tǒng)，是指將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等應(yīng)用于交通運(yùn)輸行業(yè)從而形成的一種信息化、智能化、社會(huì)化的新型運(yùn)輸系統(tǒng)，它使交通基礎(chǔ)設(shè)施能發(fā)揮最大效能。該技術(shù)于上世紀(jì)80年代起源于美國，隨后各國都積極尋求在這一領(lǐng)域中的發(fā)展。

　　“智能交通是一個(gè)國情相關(guān)性很強(qiáng)的領(lǐng)域。”北京交通大學(xué)教授賈利民告訴《科學(xué)時(shí)報(bào)》記者，自上世紀(jì)80年代智能交通技術(shù)起步以來，各國政府和專家都根據(jù)本國國情在美國研究內(nèi)容的基礎(chǔ)上進(jìn)行著本土化探索。

　　“對(duì)交通的要求不僅因國家、地區(qū)、文化的不同而千差萬別，甚至同樣的交通狀況因出行者的角色——步行或者駕車的不同，而會(huì)產(chǎn)生不同的感受與評(píng)價(jià)。”賈利民說，“進(jìn)一

　　步說，同樣的角色，因個(gè)體性情的不同，也會(huì)有不一樣的感受。因此，交通是與文化和參與者的行為密切相關(guān)的一個(gè)領(lǐng)域。”

　　交通最大的問題是人口多。此外，交通流的構(gòu)成也很復(fù)雜，除了龐大的機(jī)動(dòng)車流、行人流、自行車流外，還有越來越多的助力自行車、三輪車等交通方式。

　　交通信息服務(wù)中心主任王剛對(duì)《科學(xué)時(shí)報(bào)》記者表示：“從城市的結(jié)構(gòu)看，我國城市化進(jìn)程也與國外很不一樣，主要體現(xiàn)在城市結(jié)構(gòu)和道路網(wǎng)絡(luò)的不同。”與紐約、倫敦、東京這些有代表性的國際都市相比，國外都市的城市功能區(qū)相對(duì)分散在市中心的周邊地區(qū)，很少有像北京一樣，城市中心區(qū)的功能高度集中，近千萬人集中在面積狹小的市中心生活、工作，城市的交通壓力在這一區(qū)域內(nèi)高度集中。這是我國交通與國外相比一個(gè)突出的特點(diǎn)。

　　北京市道路網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過幾十年的建設(shè)和完善，基本形成了環(huán)形加放射式的道路網(wǎng)絡(luò)。由于城市人口密度長期維持在每平方公里2.7萬人左右，市區(qū)人口集聚進(jìn)一步加劇，人口流動(dòng)量大，智能交通體系建設(shè)已成為北京交通可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

　　2008年北京奧運(yùn)會(huì)期間，奧運(yùn)路線、奧運(yùn)場(chǎng)館周邊將有120處系統(tǒng)控制交通信號(hào)。此外，還建設(shè)了交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括視頻監(jiān)控、交通流檢測(cè)和交通違法檢測(cè)三個(gè)子系統(tǒng)。同時(shí)，在奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)館周邊和相關(guān)道路上還建設(shè)了80處電視監(jiān)控點(diǎn)、15套交通事件自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)、80套數(shù)字化視頻系統(tǒng)。

　　2008年伊始，北京市民關(guān)注的焦點(diǎn)之一--有關(guān)北京交通，各媒體報(bào)道了一則消息，北京高速公路路網(wǎng)電子收費(fèi)系統(tǒng)即將開通，北京的駕駛員們，可以使用支持新系統(tǒng)的國標(biāo)卡不停車刷卡通過北京的高速公路（ETC），也可在新系統(tǒng)中使用北京市政公交一卡通卡停車刷卡付費(fèi)（MTC）。

　　項(xiàng)目投資

　　受益于公安部《道路交通安全“十二五”規(guī)劃》、《道路交通科技發(fā)展十二五規(guī)劃》等多項(xiàng)政策扶持，預(yù)計(jì)未來10年國內(nèi)智能交通投入將在1820億元之巨。[7]截至2012年8月10日，全國共有19個(gè)省市公布了智能交通投資計(jì)劃，涉及投資金額高達(dá)78.05億元。其中，投資額度最大的是河北省，計(jì)劃投入24億元建設(shè)“道路動(dòng)態(tài)科技防空工程、交通運(yùn)輸綜合協(xié)調(diào)指揮與服務(wù)工程”。投資額度最少的廈門市，也計(jì)劃1400萬建設(shè)“仙岳高架橋智能交通管理系統(tǒng)”。

　　受到市場(chǎng)關(guān)注的智能交通項(xiàng)目還有：北京市投入10億-15億元建設(shè)“1700處綜合信號(hào)控制系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目”、呼和浩特市投入2.6億元建設(shè)“智能交通管理與視頻監(jiān)控系統(tǒng)”、嘉興市計(jì)劃6.15億元進(jìn)行“智能交通總體建設(shè)”、石獅市計(jì)劃投入11億元“提升城市交通質(zhì)量”等。[11]編輯本段交通建設(shè)

　　道路交通管理

　　建成了比較完善的智能化道路交通指揮管理系統(tǒng)，包括城市道路交通信號(hào)控制系統(tǒng)，交通檢測(cè)、電視監(jiān)控系統(tǒng)，交通違法檢測(cè)系統(tǒng)，以及全市“122”交通事故接處警系統(tǒng)；

　　公共交通管理

　　建成了動(dòng)物園公交樞紐運(yùn)營管理和乘客信息服務(wù)系統(tǒng)，公交區(qū)域運(yùn)營組織與調(diào)度系統(tǒng)，公交搶修救援調(diào)度系統(tǒng)，BRT智能管理系統(tǒng)；

　　高速公路管理

　　建成了全市統(tǒng)一的高速公路信息中心，實(shí)現(xiàn)了五環(huán)路和六條高速公路的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，并與交管部門共享；出行信息服務(wù)

　　自主研發(fā)了浮動(dòng)車動(dòng)態(tài)交通信息采集處理和發(fā)布系統(tǒng)，有效擴(kuò)展了動(dòng)態(tài)交通信息采集的范圍，有力的促進(jìn)了北京市交通信息服務(wù)發(fā)展水平。

　　電子收費(fèi)

　　在全市公共電汽車、軌道交通和3萬多輛出租車開通了市政交通一卡通系統(tǒng)；建設(shè)完成了八達(dá)嶺、京津塘高速公路包括13個(gè)收費(fèi)站、33條專用車道、3個(gè)標(biāo)簽發(fā)行點(diǎn)與一卡通卡兼容的不停車收費(fèi)(ETC)試驗(yàn)系統(tǒng)；

　　客貨運(yùn)輸

　　建成了包含全市10家省際長途客運(yùn)站的聯(lián)網(wǎng)售票系統(tǒng)，5家出租汽車安防監(jiān)

　　ETC不停車收費(fèi)系統(tǒng)

　　控中心(其中2家開展了調(diào)度服務(wù))，8家化學(xué)危險(xiǎn)品運(yùn)輸企業(yè)建立了化學(xué)危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛GPS監(jiān)控系統(tǒng)。

　　北京市交通委員會(huì)會(huì)同相關(guān)部門共同研究制訂了智能交通系統(tǒng)推進(jìn)方案：以“服務(wù)奧運(yùn)、方便出行、緩解擁堵”為總體建設(shè)目標(biāo)，以“資源整合、信息共享、提高效率”為把握重點(diǎn)，以“一個(gè)共享平臺(tái)，七個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域”為智能交通系統(tǒng)建設(shè)的總體架構(gòu)。