
世界經濟發展進入了一個高速增長期,汽車數量急劇增加導致已有的道路遠不能滿足經濟發展的需要,交通狀況日益惡化,交通阻塞普遍存在,為解決交通阻塞問題,除了修建必要的道路網以外,人們嘗試了許多新的方法來解決問題,智能交通系統ITS的研究在美國、歐洲日本等地全面展開,發展規模和速度驚人,以“保障安全、提高速度、改善環境、節約能源”為目標的ITS概念正逐步在全球形成。
中國在這個領域已開始研究和應用。中國科技部和英國貿工部聯合組織、中國北方交通大學和英國南安普敦大學合作成立了中英智能交通研究中心,旨在推動ITS的研究和應用。
9月3日至9月18日中英智能交通研究中心組織了第一批赴英、德兩國學習智能交通的培訓班。考察了南漢普敦、倫敦、格拉斯哥和慕尼黑四個城市的智能交通建設情況,對他們的公交、地鐵、輕軌系統進行考察。參觀交通管理指揮中心,了解現代化的交通管理方法。接受了二十多次共計五天的課程,收獲非常大。
英國智能交通協會給予很大的幫助和支持,它屬非營利機構,負責研究智能交通的發展情況,協調各部門之間的合作方式,制定公共技術標準,推動智能交通的發展。
(一)歐洲智能交通建設情況
一、什么是智能交通
智能交通是指采用先進的檢測系統、通訊技術、信息處理技術和電子控制技術改善交通管理,優化道路資源,提高交通安全,實現科學化、智能化的現代交通管理。它的目標是減少交通運輸產生的空氣污染、減少無效的車輛行駛、提高道路通行效率、使人和貨物的運輸快捷和安全、保持城市可持續發展能力。智能交通是人類進入信息社會的一大特點.
二、為什么需要智能交通系統
隨著經濟發展各國汽車的擁有量和道路里程都在增加。汽車擁有量和里程的增加引起三大問題,一是尾氣排放增加,引起全球范圍氣候變暖;二是道路更加擁擠,延誤車輛的到達時間;三是交通事故增加,影響城市的可持續發展能力。按照英國現有的發展狀況2010年高速公路平均延誤時間可能翻一番, 交通擁擠造成的經濟損失估計達150億英鎊,這些都將對人們的生活方式產生很大沖擊。但是道路里程的增加是有限的,智能交通的出現就是要解決空氣污染、交通擁擠、交通安全這三大問題。通過智能交通系統的建設,英國在過去25年里私人小汽車里程增加了65%,貨運汽車里程增加了33%,但是道路里程只增加了12%。智能交通的建設使英國在道路里程增長很小的情況下適應了交通通行量的大幅增加,使得在運載量沒有增加的前提下貨運量大大增加。道路交通污染物的排放大大降低,1996年的尾氣排放量的各類指標和1990年相比平均下降28.62%。隨著社會人口的老齡化導致老年人駕車越來越多,帶來一定的交通隱患。統計數據表明不同交通方式的死亡率下降并不一樣,行人和兩輪車的風險在增加,各項交通事故中因人的差錯造成的占93%。通過智能交通接管車輛行駛控制權可以有效的提高安全性,能夠充分保護老年人和行人的安全。通過智能交通建設英國道路死亡人數從1987年的4639人下降到1997年的3298人(降低30%),重傷人數從1987年的59046人下降到1997年的39611人(降低30%)。
三、智能交通的組成技術
智能交通的組成技術可分為:檢測技術、信息發布技術、信號燈控制技術和車輛控制技術。
1、檢測技術:用于檢測車輛、人、貨物的具體位置。常用的有紅外遙感測距技術,感應線圈技術、閉路電視監控系統,探測車和GPS定位技術等。
紅外遙感測距技術用于測量車距,車輛分布和車速等情況。通過遙感技術可以記錄每天的車輛流通情況,為建立車流量分析的數據模型提供依據。
感應線圈技術和紅外遙感技術的功能相同,差別是線圈需要埋設在道路建設時安裝,不影響景觀。遙感技術安裝在道路兩邊,適用于檢測老的道路,影響景觀。
閉路電視監控系統讓控制中心的人能夠直觀地了解車流量,并在事故發生后能夠直接觀測到現場,實施科學的調度。
探測車對沒有或無法安裝硬件設施的道路進行抽查,通過探測車上的多種檢測設備,開一次就能掌握道路上的各種情況。
GPS定位技術主要用于檢測車輛位置和速度,同時還能采集車輛本身其他數據如:輪胎壓力、油耗、開門次數、載重情況等。通過GPS可以監控并限制車輛的加速度,減少空氣污染。目前這些技術已經成熟,但是必須通過立法才能執行。
2、信息發布技術:用于將道路上的情況發布出去常用的有:廣播、手機短信提示、可變情報板、網站以及車輛上的智能終端。
廣播是一種最方便實用的工具。在英國南漢普敦實施的智能交通試驗項目ROMANSE匯總由各種檢測技術為基礎的系統提供的交通信息。通過市政府交通管理中心,實現三個地區統一進行交通管理,強制通過廣播提供路況信息(車輛在進入高速公路后不管收聽那個頻道的廣播節目,在定點時間都會強制收到道路情況的廣播)。整個項目歐盟和英國政府共同投資、地區政府負責系統的維護。在交通控制中心里設有BBC廣播公司的人員,高峰時每半小時發布一次道路情況,平時一個小時一次。
手機短信是一種增補方式,用于發布臨時的交通信息情況,用戶可以在出發時進行登記,在路上就可以及時收到各種交通信息。
可變情報板可以顯示下雨、大霧等情況,提示車速限制,到達時間預測以及實施交通誘導。顯示的信息有些是強制的、有些是可選擇的,可變情報板距離一般不超過1.5-2公里。在英國智能交通的試驗段上180公里的高速公路提供80個可變情報板,可提前告知路況,目前已使用4年。使用后:每年節省道路延遲帶來的500萬英鎊的成本,每個事故可減少30萬英鎊的損失。40%的駕駛員會根據情況調整行駛線路。在巴黎的環城高速公路上可變情報板會提醒你到達下一出口的時間。經統計有8%的人閱讀可變情報板,通過可變情報板道路的收益增加18-20%,促使12-13%的行車線路發生改變。
通過網站發布道路狀況可以讓即將出行的人在家中就能選擇行駛線路從網站上收集到車輛行駛線路反饋又能用于估算道路狀況可能發生的變化。
智能終端是指在車輛上安裝的可以接受、查詢信息的終端顯示設備。結合GPS和GIS技術,在車上通過智能終端能夠知道車輛所在的位置,前方道路情況,合理的行駛線路。但是受到價格和綜合信息平臺沒有有效建立等因素的制約目前這類應用在歐洲也很少使用。
3、 信號燈控制技術。信號燈可以引導或強制車輛分流。用紅綠燈顯示疏堵是最簡單的,通過合理的設置信號燈可以控制入口的流量。基于SCOOT系統的交通控制中心,是由英國和歐盟政府共同支持,從九十年代初期開始建設整個ITS項目至今已有十年歷史。SCOOT的原理:根據上流車隊情況預測到達下流的時間,優化信號燈的控制,讓車隊快速通過。在公交優先方面對延遲的公交車提供綠燈使其快速通過,然后調度垂直線路的綠燈時間,使道路恢復原來的狀態。
4、車輛控制技術。它是智能交通未來的發展方向,車輛在進入高速公路后就由指揮中心控制運行,駕駛員被剝奪車輛的行駛權利。車輛能自動調整速度,按指定的路線行駛,出現事故時能自動剎車。目前各項技術都在研制階段,在歐洲實施車輛控制技術還需要得到法律上的許可。
四、智能交通的組成系統
智能交通的組成系統可分為:停車誘導系統、車密度分布計算系統、故障預警和緊急事故處理系統以及車輛限速系統。
1、停車誘導系統。主要由車輛檢測技術和可變情報板組成,用于引導車輛的停泊,采用停車誘導系統停車場效率可提高10-15%。通過停車誘導及時將車輛導入車位可以減少因尋找車位產生的交通流量和空氣污染。
2、 車輛密度分布計算系統。基本原理是通過流量測試建立數學模擬的模型,在關鍵點設置檢測工具捕獲流量,根據關鍵點的車流量推算道路的車流量。使用該系統可以大大減少檢測設備的安裝,但是在經常需要使用探測車檢測流量驗證數學模型的合理性。
3、 故障預警系統和緊急事故處理系統。該系統是智能交通最為突出的代表,系統根據車流的排隊情況預測事故,提醒閉路電視監控系統進行跟蹤。在計算機中建立專家庫提供4500個應急方案,根據事故發生的情況選擇應急方案,通知并指導有關部門和人員進行事故處理,快速排除事故恢復交通。計算機系統記錄事故情況,并且以事故發生地為圓心在周邊相關可變情報板上顯示信息,調度交通。在事故解決后會自動調整可變情報板,恢復正常的交通。整個事故的處理無需進行過多的人工干預。
4、 車輛限速系統。
根據車流量自動限制車道中車輛行駛速度從而減少車輛的換道率,這樣做能夠提高車輛的整體到達時間。車輛行駛速度穩定后交通事故減少、車輛沒有加速度尾氣排放量降低、車輛操作穩定后通行時間保證。
五、 建設智能交通的組成因素
智能交通系統的建設是圍繞著智能交通的目標進行的,它包含:政策規劃、設計、組織等各方面的組成因素。
1、 政策。交通運輸的目的是實現人的流動和貨物流動。人的流動和貨物流動可以分成自發產生的流動和有組織的流動(公交、旅游、物流)構成。有組織運輸的效率比自發運輸的效率要高出很多,因此智能交通在政策上就要鼓勵有組織的運輸方式,減少自發的運輸。因此在政策上鼓勵公交優先和發展物流產業,限制無效的交通流量。
公交優先在此行考察的四個城市(倫敦、愛丁堡、巴黎、慕尼黑)中采用建設公交專用道的方式讓公交車優先通過。但是這四個城市擴大了公交車概念的外延,英國把出租車和大型客車也定義為公交車可以在公交專用道上行駛,長途客運也作為公交的一種形式有專用道行駛并且在公交車上有照相機可以抓拍影響公交優先的車輛。法國把出租車和預先申請的大客車定義為公交車。各國公交專用道的使用上都采用分時段的方式,在高峰時刻只允許公交車使用,在平時所有的車輛均能使用。在英國有些地方故意減小道路的空間,提高小車的通行成本,降低對私人車輛的依賴性。通過這些政策促使大家使用公交。
因特網的出現使人們能否方便的進行異地購物,因此增加許多貨物運輸需求。通過物流公司合理的規劃貨物運輸,不但降低貨物運輸成本而且減少許多無效的車流量。物流能夠最大限度的節約運輸成本,市場經濟的歐洲許多企業已自動加入這一行列,沒有進行任何政策引導支撐物流業的基礎設施是由政府進行投資,土地的使用上政府給予物流行業較大的支持。
通過政策限制交通流量。慕尼黑市的出租車沒有客人時不能在道路上行駛,客人通過路邊的出租車呼叫系統呼叫出租車,減少無效的交通流量。倫敦在主要區域實行收費通行,系統通過高速攝像機拍攝后識別牌照號碼,實現不停車收費。每天只繳一次費用就可通行多次,用戶可以通過上網、手機和信用卡交費。計算機進行交費匹配,過期不繳者處以高額罰款。只對小車收費,大車免費,鼓勵使用大車通行歐洲通過限制汽車駕駛員的連續開車時間,減少交通流量確保行車安全使用紙質的行車記錄儀,記錄駕駛員的開車時間,每天不能超過八小時工作量,必須得到十二個小時的休息時間才能繼續開車。每隔一段時間會接受警察一次檢查,違反者處以嚴厲的處罰。
2、規劃:合理的規劃能夠有效的減少交通流量,采用主要的方法是統計人口分布和產生交通流量的原因,然后建立數學模型進行分析。將引起交通流量和堵塞的主要因素如醫院、學校、商店遷至交通便捷的地區減少市內擁擠。通過對道路、停車場、貨物站場、公交車站進行科學地規劃,對土地的使用進行合理的分配,優化人們的出行線路來減少無效交通流量。溫切斯特小鎮為減輕市內交通壓力,降低城市內部空氣污染,保護古建筑。在小鎮周邊地區規劃多個停車場,收取非常小的停車費,提供免費的公交進入城內。雖然沒有嚴格禁止車輛進城,但在城內收取高額的停車費用。通過這些措施大大減少進城的汽車數量。
3、設計:設計合理的車道使用方式和車輛行駛線路,可以提高行駛效率。在英國最明顯的就是城市內部的道路都非常狹窄,但是車輛的通行效率卻很高。高速公路上把許多靜態的道路指示信息直接寫在路面上,也直接畫在地上,駕駛員一目了然。
4、組織:將各方面的力量組織起來進行智能交通建設。分析有哪些人是參與者,了解他們對智能交通的需求和所起的作用,這些因素決定整個系統的結構。分析正在使用的系統,有哪些可以利用,有哪些需要改進,有哪些需要新建。原則上要充分利用已有的資源,由零開始建設系統是比較簡單的,困難的是如何把握和利用現有資源,這就需要對現有狀況進行全面的、充分的了解,并進行科學的組織。
六、智能交通的建設步驟
智能交通系統涉及面非常廣,各城市應根據問題的主要癥結來設計解決方案,應當遵循的指導思想是“如何科學、合理、有效的使用路面”。智能交通系統的建設一般要經過三個層面,交通信息資源的采集、發布,交通控制誘導,交通流量的自動控制。歐洲各城市完成第一個層面,正在進行第二個層面的建設。
第一個層面的建設是由不同的系統共同組成的,需要建立多種類型的檢測系統和數據發布系統,這些系統的建立首先要考慮公用的數據接口,實現數據和設施的共享,檢測設備得到的數據會被很多系統使用探測車、感應線圈、閉路電視監控系統等檢測設備獲得的數據都不一樣,要制定統一的技術標準。建立統一的交通信息服務中心將這些數據集中起來進行數據評價、分析,篩選有效數據,向公眾發布信息發布通過多種媒體發布方式(廣播、互聯網、手機短信等),讓人們及時了解交通情況。在整個系統建設過程中要密切注意提供信息的準確性,對信息信任度的百分比上升困難下降容易。
第二個層面的建設目標是充分利用采集的數據,測算交通狀況,實施交通誘導。停車誘導系統根據停車場的泊位情況提示車輛前往空閑的停車場。高速公路限速系統自動根據車流的密度在可變情報板上提示車道的限速,各條車道的限速可以不同。在事故發生后可以在不同的路段對車輛進行誘導,使車輛提前繞開事故地點。在緊急情況下使用信號燈強制實行交通分流,最簡單就是通過紅綠燈顯示疏堵。堵車信息實現跨區域通知,可以繞開堵車地點的車輛就不會被堵。
第三個層面是對車輛進行直接控制。需要車輛制造商的配合,在車輛上加裝各種設備,如:GPS、交通地圖顯示儀、測距雷達。需要開發先進的駕駛員支持系統,將各種信息及時發送到車輛上。在歐洲實現第三層除了技術和成本的原因外還存在較大的法律上的問題。
(二)歐洲智能交通對蘇州的啟發:
1、規劃和建設立體的交通網絡。倫敦、巴黎每個城市都有250多萬輛小車,他們很好地處理好了交通問題,保護了古城。關鍵是科學、合理地進行交通網絡的規劃,高速公路、城市道路、鐵路、地鐵、有軌電車、航空等組成了立體的交通網絡,滿足了不同層次、不同需求的出行需要。同時大力發展公共交通,推行公交優先,采取各種政策減少不必要的交通運輸量,通過各種方式吸引人們進行集中乘坐或使用公共交通。這也是蘇州現在和今后所應該做的。
2、充分利用現有資源,極大限度地發揮高速公路的作用。倫敦的道路并不寬、巴黎道路的環島特別多,凱旋門環島有12條道路相交,但他們的交通處理得較好,關鍵是科學合理的交通組織管理,和市民的高素質。英國人的紳士風度(禮讓)、德國人嚴謹(尊紀)、法國人的浪漫(互諒),使他們能適應這樣大的交通流量。我們應該在提高市民的素質上下功夫。
對蘇州古城區不可能進行大規模的道路拓寬改造,關鍵是如何科學合理的交通組織,巴黎5000多條道路三分之二是單行線,單行線的設置為公交專用道的設置和路邊停車創造了條件。
在英國占4%的高速公路提供了30%的運輸量,由于高速公路不收費,所以高速公路和城市道路有機地結合,高速公路極大限度地發揮作用,承擔了大量的交通量。作為蘇州,城市快速路網應與高速公路網充分溝通,特別是與繞城、滬寧、蘇嘉杭高速公路的溝通,增加高速公路出入口的數量,改變高速公路的收費方式,采用不停車收費,這樣既可以降低高速公路的收費成本,也可以使汽車快速、方便地到達目的地。
3.公交優先必須在政策上給予扶持,并采取各種措施充分吸引公眾乘坐公交。大力發展公共交通是解決城市交通的行之有效的方法。公交優先不僅僅體現在公交專用道,還應該在政策上的扶持,和對公眾乘坐公交的優惠和吸引。提高公交網的覆蓋面,確保公交的便捷、準時對公交車票實行政府補貼,讓低廉的價格和優質的服務來吸引公眾乘坐公交。甚至還可以在上、下班(上、放學)時間段免費乘坐公交車,促使人們在高峰時段首選公交而放棄私家車,自行車等個體交通工具,讓出空間,減少交通量,方便交通。
4、通過各種措施減少入城的車輛。蘇州已在沿環古城河路建了一批停車場,提供給進城車輛停放。這是個解決古城停車的好辦法,今后在內環快速路也同樣修建一批停車場,同時應開設專門的公交線路把停車場與其他交通線路和古城區連接起來,外圍停車場的停車費應優惠,并可憑當天停車票免費乘坐公交車進古城。同時市內停車場和路邊停車的收費要相應提高,讓人們自覺選擇將車停在古城外。甚至可以收取古城擁堵費,提高入城的成本,減少進城的車輛。
5、政府應成立交通管理指揮中心。實行統一的交通管理,公安、交通、高速公路等相關部門有機統一,共同建設智能交通系統,各自采集的交通路況信息及時匯總到指揮中心,通過統一處理及時對外發布。目前范圍可控制在繞城高速公路之內,今后可擴至全市范圍。蘇州的交通基礎設施建設正在全面展開,智能交通系統應該同步實施蘇州的交通狀況需要智能交通系統,蘇州的經濟實力能夠建設智能交通系統。
CIO頻道人物視窗
CIO頻道方案案例庫
大數據建設方案案例庫
電子政務建設方案案例庫
互聯集成系統構建方案案例庫
商務智能建設方案案例庫
系統集成類軟件信息研發企業名錄