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智能交通系统能为我们做什么

[来源]科技日报  [作者]本站编辑  [发表时间]2008-12-25 13:06:00  

    让司机美梦成真

  智能化交通管理系统

  智能化交通信号控制系统和智能化交通监控系统,集成起来就构成了先进的交通管理系统的主要部分。

  我们在通过交叉路口时常见这样的情况,有时在一个方向已经没有车了,可绿灯仍然亮着,而另外一个方向却有很多车在红灯下等候。智能化的信号控制系统就可以通过设在路上的传感器,检测路段和路口的交通状态,根据路口各个方向以及周围相邻路口的交通状态,改变路口各方向红绿灯信号的持续时间(专业语言称为信号配时),使得路口的使用效率得以提高。通俗的说,就是要使路口的信号系统聪明起来,让路口信号控制系统能够有眼睛(传感器),能够有脑子(计算机),能够处理信息和思考(软件)。

  在庞大的道路交通网上,交通的参与者有几万甚至几十万,其中包括步行、骑自行车、乘公交车(包括地铁和轻轨)、乘出租车或自己驾车,道路上的情况瞬息万变。我们经常会遇到由于交通事故或意外事件造成的堵车,如北京的二、三环路和上海的内环线,如果能够快速探测到事故或事件并快速响应和处理,将会大大减少由此造成的堵车。

  智能化交通监控系统就是为此开发的。它包括安装在主要交通干线上的摄像机和传感器(如电磁感应检测器、微波检测器、红外检测器、激光检测器等)、通信和传输系统、交通监控中心(包括数据存储、信息处理与显示、指挥控制等子系统)、信息发布系统和执行系统等。其功能:第一,对道路上的交通信息以及与交通相关信息的采集应该是尽量完整和实时的;第二,交通参与者(包括驾驶员、乘客、行人等)、交通管理者、交通工具、道路管理设施之间的信息交换可以做到实时和高效;第三,控制中心对执行系统的控制是强制和高效的;第四,交通监控中心计算机系统(包括城市、高速公路的监控中心、运输管理中心等)配备有功能强大的软件和数据库,具备自学习、自适应的能力。

  以北京市已经投入使用的城市交通监控系统和指挥中心为例,指挥中心通过摄像机和传感器随时了解二、三环路和几条交通干线的交通状态,122交通报警服务台也设在指挥中心大厅内,使得第一个功能较好的实现;交通民警执勤的车辆配有 G PS定位系统和通信设备,指挥控制中心可以实时确定各执勤车辆的位置并与民警保持通信联络,这使得第三个功能全部实现,第二个功能部分实现;第四个功能目前还没有。就是这样一个初级的系统,已经使北京主要干线上的交通管理和事故处理得到大大的改善,例如接到事故报警后(可以是当事人报122、也可以是指挥中心通过监视系统直接检测到),指挥中心可以根据执勤车辆的位置调动最近的执勤车辆尽快(平均3-4分钟)赶到事故现场,效率大大提高。

  电子不停车收费系统

  驾车在高速公路上行驶的人在收费站停车缴纳通行费时,如果排队的车辆多,你又要赶飞机,着急的心情可想而知。很多人会想:如果能够不停车就完成缴费该多好?

  电子不停车收费系统(简称 E TC)是智能交通系统中最先投入应用的系统之一,主要应用技术是自动车辆识别技术(英文简称 A VI)。使用该种收费方式的用户必须在事前购买专用的电子标签(英文称为 t ag)并安装在前挡风玻璃上,当车辆驶入收费区域时,该系统安装在门架上或路侧的微波天线查询车载电子标签中存储的识别信息,如电子标签 I D号码、车型、车主等信息,以辨别车辆是否可以通过不停车收费车道。在采用“封闭式”收费制式的高速公路上,在进入高速公路时,车道天线要向电子标签写入入口车站信息,在离开高速公路时,再读出入口信息以便系统计算通行费。

  自动车型分类系统利用装在车道内和车道周围的各种传感器装置来测定通过车辆的类型,并与车载电子标签存储的车型数据进行核对,防止故意换卡违章使用,保障电脑系统按照正确的车型实现收费。

  逃费抓拍系统用来抓拍那些未安装有效电子标签并冲闯不停车收费车道的汽车车牌照图像,用于确定逃费车主并通知其应交费用。对于高速不停车收费车道,逃费抓拍系统是必需的。对于低速不停车收费车道,也常常采用高速自动栏杆迫使违章车辆停下。

  电子不停车收费技术特别适于在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下采用。它可大大提高公路的通行能力,使公路收费走向电子化,降低现金管理的成本;允许高速通过,有利于提高车辆的营运效益,降低收费口的噪声水平和废气排放;由于通行能力得到大幅度提高,可以缩小收费站的规模,节约基建费用和管理费用。另外,不停车收费系统对于城市来说,就不仅仅是一项先进的收费技术,它还是一种通过经济杠杆进行交通流调节的切实有效的交通管理手段,可以有效提高这些市政设施的资金回收能力。

  自动公路和智能汽车

  智能汽车是很多驾车人所向往的。当你干完了一天的工作下班回家,驾车行驶在大都市区的高速公路或城市间的高速公路上,如果汽车可以自动行驶,那该多好呀!如果你前面的汽车由于某种原因进行刹车,我的车能够同时刹车,那么汽车追尾就不会发生。如今这个梦想已经开始变成现实。

  美国的科学家很早就开始这方面的探索,例如美国加州大学的 P ATH项目组,从20世纪90年代初就开始了自动公路和智能汽车的研究,叫做智能车路系统。1992年美国国会通过了地面运输效率法案( I STEA),要求在1998年前实现一条试验自动公路。经过5年的努力,1997年8月在南加州7.6英里长的试验路段上对自动公路进行了成功的试验。笔者曾在美国和日本试乘了这种汽车,当安装有自动驾驶系统的汽车驶入埋有导向磁性标线的道路时,汽车进入自动驾驶状态,驾驶员完全放开手脚,可以和我们聊天,可以看报纸,遇到弯道,汽车会自己转弯,遇到情况会自己采取刹车等措施。

  “ITS”的由来

  智能交通系统的产生

  汽车文明已经成为现代化社会的标志之一,同时也给我们带来了诸多的问题。交通是否拥堵,已经成为大中城市居民每天都要关心的问题。公路是否通畅,也已经成为制约社会和经济正常运转的因素之一。谁也没有想到:在发展中的中国,车和路的矛盾、交通和环境的矛盾会来得这样早。

  解决车和路的矛盾,常用的有两个办法:一是控制需求,最直接的办法就是限制车辆的增加;二是增加供给,也就是修路。但是这两个办法都有其局限性。长期以来,国外无一例外地采取了大量修筑道路基础设施的办法。但是,面对越来越拥挤的交通、有限的资源和财力以及环境的压力,再大量修筑道路已经十分困难。

  科学家们发现,在交通高峰时期,有相当一部分道路仍然很畅通。于是他们设想:如果能够及时地将道路网的交通信息告诉驾驶员,并提示他们绕行拥堵路段,将车辆有效地分布在道路网中,就可以缩短人们的出行时间。这种想法在上世纪的60-70年代就已经提出,但在当时,如何采集主要道路上的实时交通状况数据、如何传输和处理这些数据、如何将信息传给道路的使用者等等……一系列问题都无法解决。

  到了上世纪的80年代末,电子技术、通信技术和计算机技术得到了充分的发展,而发达国家的土地和人工费用已经是50年代的几倍甚至几十倍。于是在80年代中后期,欧洲开展了 D RIVE计划(欧洲道路、车辆专用信息系统计划),美国开展了 M AYDAY、PATH项目等。科学家们发现:电子信息技术越来越多地引入运输系统,不但有可能解决交通的拥堵,而且对交通安全、交通事故的处理与救援、客货运输管理、高速公路收费系统等方面都会产生巨大的影响。他们不断扩大研究、开发和试验的范围,逐步在应用电子信息技术提高交通运输的效率和安全性方面形成了一个专门的领域。

  1994年,这些科学家和工程技术专家在法国的巴黎聚会,将这些将要为交通和运输服务的系统定名为“智能交通系统”,英文为 I ntelligent Transport System,这就是“ I TS”的由来。

  智能交通系统在中国

  1995年下半年,国务委员兼国家科委主任宋健访问欧洲,欧盟委员会的有关部门和专家在介绍欧洲信息化项目中提到了有关智能交通的内容,宋健主任以科学家特有的敏锐意识到这是一个很有应用前景的方向。从1996年开始,国家科委组织国内有关部门和专家与欧盟进行交流。

  为了便于协调,国家科技部组织交通部、铁道部、公安部、建设部、国家技术监督局等有关部门,建立了中国 I TS政府协调小组,总体规划包括道路、铁路、水运、民航在内的中国 I TS发展战略、标准制定和人才培训,组织 I TS关键技术的攻关和示范工程。

  1999年,科技部确定在国家“九五”科技攻关项目中增加 I TS内容,就中国智能交通系统的体系框架开展研究工作,由依托在交通部公路科学研究所的国家智能交通系统工程技术研究中心牵头,来自各方的100多位专家参加了研究工作。2001年9月,项目通过了国家鉴定和验收,这是我国第一次就一个应用系统开展跨部门和跨学科的框架研究。“九五”期间,各行业和中心城市充分利用高速公路建设和城市发展的时机,进行了一系列开发和应用工作:

  交通部紧紧抓住公路收费这个政府和老百姓都关心的问题,以联网收费为突破口,出台了联网收费暂行技术要求,保证大范围内的统一和兼容。例如:广东1997年提出以ETC收费方式实现全省路桥收费一卡通。若按国外普遍流行的技术方案实施全省 E TC联网,一期工程建设需2亿多元。通过交通部组织的联合攻关,广东的一期工程仅需6000万元左右,大大加快了系统实施进程。

  北京市从1998年开始建设新的交通指挥控制中心、北京二、三环路电视监视系统、警车 G PS指挥调度系统以及122报警服务系统,该工程在1999年9月底初步建成,投入使用后收到良好效果。朱镕基总理2001年1月视察了该工程,给予了较高的评价。上海、广州、大连、济南、厦门和青岛等城市也进行了城市交通指挥控制系统的建设。

  改进城市公共交通系统的指挥调度和信息服务,也是智能交通系统的主要服务领域之一。“九五”期间,北京、上海、杭州和青岛等城市开始小规模在公交车上安装 G PS装置,试验有车辆定位功能的调度系统。相当一批城市在公交车上实施了 I C卡付费系统。

  智能交通与奥运

  我国申办2008年奥运会成功已经一年有余,高效有序的交通系统无疑是奥运会成功的保障条件之一。根据北京奥运会的需求,也为了做好整个北京市交通建设的规划,北京市已经开始了北京市智能交通系统规划研究。与此同时,国家科技部为了支持北京的科技奥运,在国家“十五”科技攻关重大专项中安排了“奥运专项”,这个专项已经在2002年6月底通过专家评审并正式启动。

  该专项的主要内容有:1.智能交通管理系统示范工程2.智能停车诱导系统示范工程3.先进的公共交通管理系统示范工程4.综合交通信息平台示范工程

  其中智能交通管理系统将在原来的基础上,采用多种信息采集的手段,扩大信息采集的范围和采集量,将与交通管理有关的各个子系统通过宽带通信网连接起来,实现更大范围的智能交通监控系统;同时还将开发符合北京特点的智能化信号控制系统软件和停车诱导系统。先进的公共交通管理系统将应用扩大 G PS和通信技术在重点线路上的应用,同时进行智能调度和区域智能调度的试验。

  综合交通信息平台将在北京市的智能交通系统中起到信息枢纽的作用,能够为包括其它三个示范工程项目在内的北京市各智能交通应用系统的有效集成提供基础,同时将为各部门间信息共享提供一种机制和技术手段。另一方面,北京市还将以综合交通信息平台为依托,面向公众提供实时高效的交通综合信息服务,改善市民的出行质量。

 

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