ITS的目的


    交通运输是一个综合行业,它涉及到车辆、人员、道路、环境、能源等多方面的因素。长期以来,交通工程学的研究人员将它们作为一个大系统来考虑,以期达到系统的最优化,取得了许多有用的研究成果。然而,由于技术和协作方面的种种原因,许多因素在大系统中还是被分离开来,相互之间的联系并不密切,出现了诸如一条路可能很空而另一条路却很拥挤以及某地点出现了一起交通事故,但却无法通知后续车辆,造成大规模交通阻塞等一系列不协调的现象。随着电子计算机和信息技术的发展,过去许多不能做的事情现在基本上都迎刃而解。在为了提高道路和车辆利用效率这种指导思想下,开始了ITS研究。
    ITS是研究各种运输形式的需求及相互间的转换条件和相应的运输策略。ITS利用目前成熟的和正在形成的新技术、新方法,如信息处理技术、通信技术、控制技术、电子技术等,使交通运输系统得到协调统一和优化。
    ITS将原来分散的、局部的、区域的交通管理设备和道路上的车流辆及驾驶员信息等汇集成为一个整体,经过一系列优化处理并提出一个系统的策略,就形成了一个综合性的运输应用系统。它使人—车—路—环境(气候、紧急情况预警)达到一种高效而自然的和谐,提高运输效率,节约能源和时间,在安全性、机动性、可达性方面也得到大幅度的提高。


    ITS计划


    ITS研究规划
    为达到ITS的目的和使用ITS技术,美国运输部发布了一份关于ITS的多方面研究与应用技术推广计划,这个计划分成两个部分,即近期规划(5年)和远期规划(10~20年)。
    近期规划:在5年时间里,运输部将尽力推广使用ITS的设施,使这些装备能够增加道路通行能力,保障人身安全,提高公路运输、公交运输的效率以及紧急救援系统的反应速度。政府的任务是要保证ITS的发展和它使用的标准的连贯性与一致性,使将来复杂的系统能够建立在最初的基础平台之上。这一时期,ITS的研究集中在结构选择、标准制定、运行试验、使用模型、技术转换、员工培训方法等方面。
    长期规划:在10~20年时间里,集中研究、发展和测试更复杂先进的技术。这一部分包括先进的防撞技术,新一代的交通管理技术,自动化公路研究技术。美国运输部将研究更多的可移植性程序进行试验以利于将来的运行。

    ITS的项目和资金
    ITS系统主要包括交通运行系统(TMS)、车辆运行信息系统(VIS)、车辆控制和安全系统(VCSS)、自动化道路系统(AHS)。
    从1993年开始,到1996年底,由联邦ITS基金提供了近2.75亿美元,完成了178个项目。计划在1997年后完成项目223个,共预计投资9.77亿美元,部分项目将会持续很长时间。这一方面说明ITS是一个大规模的系统工程,另一方面也说明ITS是一个涉及到许多领域、随时间推移而不断进步的项目。

    运行管理系统
    运行管理系统在这里是指交通管理系统、旅行人员管理系统、公共运输系统、公路运输系统、系统集成过程和优先通行程序,这些子系统构成了ITS的运行管理系统,对各个子系统的研究,都可归纳为研究、开发、运行测试和系统集成几个步骤。

    交通管理系统(Traffic Management System)
    为提高交通管理的效率,交通管理系统提出一系列新的概念、技术方法和辅助措施。交通管理系统的逐步使用,将过去简单的控制如信号控制改变为全集成化、大范围网络化管理,对高速公路和其它主要干线公路进行实时交通优化。各条道路上各处的传感器接收信号并传送到计算机中心,计算机使用相关软件进行分析处理并发出指令,这样交通管理就更加容易、及时和准确。例如当某一道路上出现交事故时,就可以及时地关闭道路进口而开启另一条路线从而避免交通阻塞。
    交通管理系统提供了一个全“实时”化的控制管理系统,它适应了交通活动的随机性,实时地了解到什么时候在什么地方采用什么措施,使道路的信号和控制系统能够提供更有效的服务。
    旅客信息系统(Traveler Information System)
    目前的交通管理系统中都包含符号信息和通报公路运行情况的顾问型收音机,一般情况下,这些旅客信息系统和管理系统是不能分离的。ITS提供的旅客信息子系统的优点是可以将各类交通信息传递到每个没有上路的和已在途中的旅客。
旅客信息系统有多种模式,一般有道路交通运行和公共交通运行信息系统,这样能够使旅客根据所得信息而确定旅行时间。

    公交运输系统(Public Transportation System)
    公交运输系统包括4个方面:
(1)车队管理技术:主要在于改善运行方式和提高运输企业的生产率,它包括固定线路方式和非固定线路方式;
(2)机动性管理:大力提倡共用车道,减少道路阻塞;
(3)旅客信息技术:给公众发出公交信息,使公交便于乘用,同时也鼓励乘用公共交通;
(4)电子付费技术:即公交乘车付费、其它消费等都可统一使用的智能卡技术。
    目前,一些开发公交车队管理系统的公司,采用自动确定车辆集团的全球定位系统(GPS)和计算机辅助发车系统等,实时地管理公共汽车的运营。美国已有25个车队正式装备这个系统。此系统的最大优点是可以进一步提高安全性,减少运行成本,对乘客的服务有更好的时间连贯性。
    公共交通中习惯使用的时刻表,一般较难读懂,乘客只是根据实际经验来使用,这实际上是一种时间和资金上的浪费。因此有必要使用一种更好的方法来传播公共交通信息,以增加使用公交的人数。这个技术包括一系列方法,一种方法是不能满足为各阶层人服务的需要。
智能卡有一个装在卡上的微处理器,作用与信用卡相同,即我们说的电子钱包,它能够明显地提高乘客的方便性,减少运行成本,杜绝逃票现象,提高乘坐率。

    城乡公路运输系统(Rural Transportation System)
    在美国的城市和乡村的公共交通运输公路网中,有50%的道路属于乡村地区。城市和乡村公路使用的ITS系统的设备和方法是一样的。但乡村交通和城市交通有着不同的特点:长距离、小流量、交通阻塞很少,在平原和丘陵地带,安全性很重要。ITS系统要减少这些地区的碰撞类交通事故。由于乡间公路的车速太高,并且由于地处偏僻而增加了紧急救护的时间,常导致一些致命的碰撞交通事故。

    车辆控制和安全系统
    美国运输部已着手一个减少乡村地区交通事故的计划,它的主要内容是改善和研究有效的防撞技术和设施,这种技术是通过一个车内系统,能够在即将发生碰撞或可能发生碰撞时提醒驾驶员注意。同时,建立一种事故后的快速医疗救援反应系统。

    尽管使用了安全带,但交通事故仍然是导致成年人死亡的一个主要原因。研究分析表明,人的错误是导致交通事故的主要原因,因此,防撞技术就是要在车辆处于碰撞的情况下或处在可能碰撞的紧急状态下警告驾驶员作出相应的反应。
要实现这个目标,美国运输部决定分三步实现:
(1)推广车辆防撞技术的应用而增加安全性;
(2)确保ITS的车内系统和其它安全性系统不发生冲突;
(3)使用可以有效地提高车辆安全性的商业化技术。

    自动化道路系统
    自动化道路系统是美国新一代地面运输的主要组成部分,它的目标是通过显著地改善交通安全性、机动性、驾驶员的舒适性和对环境的影响来提高人类社会的生活质量。自动化道路系统将提供自动化的公共交通和其它车辆的运行管理,同时提高更多设备使人和货物能够方便地转换不同的运输方式。[Page]

    从1993年开始,美国运输部进行了315项自动化道路系统的研究项目,55个组织机构参加,其中有大学和公司,1995年底项目基本完成。
自动化道路系统将节省33%~50%的车辆运行时间,使交通事故减少50%~80%。


    ITS对社会的影响


    ITS的出现和逐步使用,使旅客旅行更加便捷和安全,节约能源并且保护环境,提高交通运输的社会经济性。


    ITS极大地提高了使用者的方便性和安全性


    应用ITS,路上的每一辆车,经过ITS系统的检测器都能将其反应到ITS的系统中心,驾驶员可以根据自己的情况随时询问最佳的行车路线和最佳的运行状态。全球定位系统的使用,保证任何时候都能确定出车辆的位置。由于天气、道路或其它的行车情况,ITS中心会及时地通过车内通讯设施告诉驾驶员,使其选择最佳的对策,提高便捷性和安全性。
    ITS的车内系统与ITS中心相连,也就是说,它与所有信息系统都相连,使用者可以在车内知道世界上的任何事情,可以找出不同运输方式之间的最佳转换时间,同时也可以进行各类消费活动。
    发展公交ITS系统,尽可能使公交更加便利,运行更加快捷和准确,费用更加低廉,服务设施更加全面。随着环保意识的增强和公交服务质量的提高,乘用公交的人会越来越多,其中ITS的作用是不可忽视的。

    ITS节约了运输费用
    ITS中的商用车辆子系统使得商业车辆在北美洲可以不受任何限制畅通无阻。它可以用接触和非接触式的检测器识别车辆并记录其运行情况。减少了许多检查和不必要的停车,提高了平均运行速度,运输费用大幅度下降。
    对于小汽车,ITS系统能够使其选择一条路途最短或用时最少的路线,这无疑使出行的延误最小,提高了道路的运输效率,降低了运行费用。


    ITS提高了整个路网的运输效率和通行能力


    ITS通过全面的、实时的交通数据来优化运输系统。在现在道路网络的条件下,根据各路径、各节点的交通条件实时分配交通量,达到整个路网在某种服务水平下的稳定与平衡。
目前,我国也开始系统的ITS方面的研究。我们相信,随着电子技术和计算机技术的飞速发展,在未来的几年中ITS在交通运输运营管理中将起到非常重要的作用。

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