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智能運(yùn)輸系統(tǒng)--未來交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展方向
摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和交通運(yùn)輸量的持續(xù)增長(zhǎng)，利用智能運(yùn)輸系統(tǒng)(ITS)來提高道路的利用率、道路交通的安全程度和道路使用的舒適性，已成為未來交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展方向。本文較詳細(xì)地介紹了ITS的基本概念和作用，先進(jìn)國(guó)家的發(fā)展情況、中國(guó)的發(fā)展概況及關(guān)于我國(guó)ITS的發(fā)展設(shè)想與建議等。
關(guān)鍵詞：道路 運(yùn)輸 智能系統(tǒng) 發(fā)展
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人們生活水平的普遍提高，整個(gè)社會(huì)對(duì)交通運(yùn)輸?shù)男枨笕找嬖黾印ｋm然世界各國(guó)政府已經(jīng)或是正在大量投入財(cái)力于交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，但交通狀況惡化及其伴生的安全事故、空氣污染等一系列問題越來越困擾著有關(guān)的政府當(dāng)局。交通運(yùn)輸對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約作用不同程度地普遍存在于每個(gè)國(guó)家/地區(qū)，如何解決大城市周圍地區(qū)交通擁擠和堵塞現(xiàn)象幾乎成了最為棘手的難題之一。?
交通量的持續(xù)增長(zhǎng)是造成這種狀況的最根本原因，而傳統(tǒng)的解決途徑主要有兩個(gè)：一是加大交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入，但資金、土地等稀缺資源的有限性又是不可回避的問題，道路基礎(chǔ)設(shè)施是不可能無限擴(kuò)展的；另一個(gè)就是限制交通流量，主要是通過法律和行政的手段實(shí)現(xiàn)。這又分兩個(gè)方面：一是控制車輛出行，如按車牌單、雙號(hào)分別行駛，或是鼓勵(lì)和發(fā)展公共交通，減少私家車的使用，美國(guó)等西方國(guó)家早在很多年前已在一些交通繁忙路段實(shí)施鼓勵(lì)兩人以上的車輛優(yōu)先行駛的規(guī)定；再就是控制汽車保有量，以高額的稅、費(fèi)甚至控制上牌等來限制汽車數(shù)量的發(fā)展。這些方法短期可以奏效，但有失公平、合理。如何更有效地使用現(xiàn)有交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)就是人們?cè)噲D尋找更好地解決上述問題的重要途徑之一。人們希望通過增加技術(shù)含量的方法提高現(xiàn)有道路的利用率，提高道路交通的安全程度和道路使用的舒適性，智能運(yùn)輸系統(tǒng)(ITS)因此應(yīng)運(yùn)而生。
1 ITS的基本概念和作用
所謂智能運(yùn)輸系統(tǒng)，就是集信息處理、通訊、控制、以及高科技的電子技術(shù)等最新的科研成果，應(yīng)用于交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)中。它與傳統(tǒng)的交通管理系統(tǒng)一個(gè)最顯著的區(qū)別是，將服務(wù)對(duì)象的重點(diǎn)由以往的管理者轉(zhuǎn)向道路使用者，即用先進(jìn)的科技手段向道路用戶提供必要的信息和便捷的服務(wù)，以減少交通堵塞，從而達(dá)到提高道路通過能力的目的。另外，從系統(tǒng)論的角度來看，ITS將道路管理者、用戶、交通工具及設(shè)施有機(jī)地結(jié)合起來并納于系統(tǒng)之中，提高了交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)這個(gè)大系統(tǒng)的運(yùn)行效率。
ITS系統(tǒng)的功能包括以下幾個(gè)主要方面：信息提供、安全服務(wù)、計(jì)收使用費(fèi)和減少交通堵塞等。系統(tǒng)向道路管理者和用戶提供的主要是道路交通情況的實(shí)時(shí)信息及相關(guān)的其它信息，如天氣等；而安全服務(wù)的內(nèi)容則有危險(xiǎn)警告、人車事故預(yù)防、行車輔助等，它們通過不同的方式來幫助減少交通事故；費(fèi)用收取主要是以電子方式自動(dòng)地向用戶收取道路使用費(fèi)或車輛停放費(fèi)等。當(dāng)然，系統(tǒng)還可以根據(jù)人們的需要提供更多的服務(wù)。
2 先進(jìn)國(guó)家的發(fā)展情況
北美、歐洲諸國(guó)及日本等西方國(guó)家在ITS的發(fā)展方面處于明顯的領(lǐng)先地位，現(xiàn)從以下幾個(gè)方面來分析：
2.1 政府的積極態(tài)度與有力支持
對(duì)于ITS的開發(fā)利用，有關(guān)當(dāng)局均積極參與，并給予相當(dāng)?shù)呢?cái)力支持。在美國(guó)，由聯(lián)邦/州運(yùn)輸部作為主管部門，聯(lián)邦公路局、立法機(jī)構(gòu)及地方政府均有介入。政府的作用是對(duì)發(fā)展目標(biāo)進(jìn)行戰(zhàn)略規(guī)劃，如美國(guó)國(guó)會(huì)1991年通過了《陸上綜合運(yùn)輸效率法》(ISTEA)，1997年又完善為《綜合運(yùn)輸法》(ISTEAⅡ)，對(duì)如何采用先進(jìn)技術(shù)以提高運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的效能做了相應(yīng)規(guī)定；1996年初聯(lián)邦運(yùn)輸部對(duì)ITS的發(fā)展又提出了新的要求，“建立全國(guó)性的智能運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施(ITI)以節(jié)省交通時(shí)間，減少傷亡事故，提高全國(guó)人民生活質(zhì)量”，具體規(guī)定出交通信息管理、緊急事故響應(yīng)、旅行信息等九個(gè)子系統(tǒng)作為該計(jì)劃的基本構(gòu)成，明確了到2001年的發(fā)展目標(biāo)。此外，政府也是資金的主要來源。美國(guó)政府每年對(duì)ITS都有專門的預(yù)算，如1997、1998年分別為2.4和2.5億美元，而日本僅在1995年政府就投入6.7億美元，這為新興的ITS的發(fā)展提供了重要的物質(zhì)保證。
2.2 專職機(jī)構(gòu)的領(lǐng)導(dǎo)與協(xié)調(diào)
作為一個(gè)行業(yè)，ITS要有專門的組織來負(fù)責(zé)有關(guān)業(yè)務(wù)的領(lǐng)導(dǎo)與協(xié)調(diào)，一般多為半官方的，或者是有政府背景的機(jī)構(gòu)，如美國(guó)的“全美智能運(yùn)輸協(xié)會(huì)”，加拿大的“加拿大智能運(yùn)輸協(xié)會(huì)”，而歐洲則有一國(guó)際性的ERTICO，“歐洲ITS組織”，其接受歐盟委員會(huì)的領(lǐng)導(dǎo)。這些機(jī)構(gòu)與政府關(guān)系密切，它們既有行業(yè)的組織協(xié)調(diào)職能，又作為政府的咨詢部門幫助制定發(fā)展戰(zhàn)略，制定和頒布行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)筑行業(yè)發(fā)展的架構(gòu)；在其內(nèi)部也有所分工，設(shè)立不同的專業(yè)委員會(huì)或工作組分管相應(yīng)的專業(yè)領(lǐng)域。
2.3 社會(huì)各界的廣泛參與
由于ITS有較好的發(fā)展前景，在市場(chǎng)機(jī)制的推動(dòng)下，除了專業(yè)性的研究機(jī)構(gòu)和咨詢公司外，大量的工業(yè)組織也紛紛介入，所涉及的行業(yè)較為廣泛，從傳統(tǒng)的汽車制造、機(jī)電加工到新興的計(jì)算機(jī)、通訊、信息、遙感等高科技領(lǐng)域。國(guó)際上一些著名的企業(yè)，如西門子、摩托羅拉、東芝等公司也加入有關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)和研制，甚至軟件巨頭美國(guó)微軟公司也開始關(guān)注并介入這個(gè)市場(chǎng)。據(jù)美國(guó)有關(guān)方面的預(yù)測(cè)，到2005年前后，僅美國(guó)國(guó)內(nèi)ITS相關(guān)產(chǎn)品的市場(chǎng)需求將達(dá)到105億美元。因此，有理由相信，ITS的發(fā)展前景是光明的。
2.4 產(chǎn)品的多樣化
由于社會(huì)的廣泛參與和市場(chǎng)的積極推動(dòng)，ITS的服務(wù)功能越來越豐富和完善，產(chǎn)品也形式多樣，使人們對(duì)交通運(yùn)輸?shù)男枨蟛粩嗟氐玫綕M足，使運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的功效得到不斷地提高。以下是幾個(gè)比較有代表性的例子：
萬通卡(SMARTCARD)
其外形似銀行的信用卡，作用似電話磁卡/IC卡。主要用于過路費(fèi)、停車費(fèi)、公共交通工具使用費(fèi)等的計(jì)收。目前流行“非接觸式”的，即卡與讀卡機(jī)不再直接接觸，可有10cm左右的工作距離，有的甚至隔著錢袋或衣服也能有效�？ń�(jīng)補(bǔ)值后可反復(fù)使用。這種系統(tǒng)極大方便了使用者，而且也便于管理者的管理與操作，大大降低了使用與維護(hù)成本�，F(xiàn)在不僅歐美廣泛使用，在日本及韓國(guó)等也很普遍。
電子收費(fèi)系統(tǒng)(ETC)
主要工作原理是，載有特定裝置的車輛進(jìn)入收費(fèi)區(qū)后，收費(fèi)區(qū)的信號(hào)探測(cè)器發(fā)出掃描信號(hào)，檢測(cè)并獲取該車的有關(guān)信息，然后根據(jù)不同的方式進(jìn)行計(jì)費(fèi)，或是使用萬通卡，或是中心賬戶計(jì)賬。目前這種系統(tǒng)功能日益多樣和先進(jìn)，譬如信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)還能夠獲取并記錄諸如車輛的幾何尺寸、車重、車型等數(shù)據(jù)，還能夠?qū)⒛切┻`規(guī)或不符合要求的車輛通過攝像機(jī)記錄車牌號(hào)。如果車內(nèi)再配有GPS(全球定位系統(tǒng))或其它類似功能的系統(tǒng)，信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)還可以為過往的車輛提供前方道路通行情況，提供導(dǎo)航服務(wù)。電子收費(fèi)系統(tǒng)主要用于公路或城市出入口處，它能夠減少或避免因收費(fèi)而帶來的交通堵塞問題。在加拿大，為解決原經(jīng)過多倫多市的401號(hào)公路因交通擁擠而新建的407公路，采用了世界最先進(jìn)的全自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)后，大大的改善了通行情況，緩解了該地區(qū)的交通緊張局面。
實(shí)時(shí)交通信息系統(tǒng)
系統(tǒng)所能提供的
信息包括路況、交通擁擠情況、交通事故情況、交通管制、停車泊位等。信息傳播的方式主要有：調(diào)頻廣播、無線電短波和紅外波。汽車專用信息接受器根據(jù)設(shè)計(jì)的不同可以有多種的顯示方式——聲音的、文字/數(shù)字的，有的用色燈及其發(fā)光強(qiáng)度表示不同的內(nèi)容和程度，最先進(jìn)的是顯示在屏幕的電子地圖上。目前比較著名的如日本的“車輛信息與通訊系統(tǒng)”(VICS)，其經(jīng)過5年的爭(zhēng)論與開發(fā)，于1996年4月正式投入使用；再如歐洲的“交通信息頻道”(RDS-TMC)，現(xiàn)在在5個(gè)國(guó)家的9個(gè)城市中試運(yùn)行，ERTICO已經(jīng)為歐盟11國(guó)推廣該系統(tǒng)擬定了時(shí)間表。
智能汽車
主要是在汽車上加入更多的電子控制系統(tǒng)，大大提高駕駛的安全性和效率。日本最近推出ITS的概念車HSR—VI，該車既可以手動(dòng)駕駛，也可以完全自動(dòng)駕駛。在自動(dòng)駕駛狀態(tài)下，車載電腦搜集來自激光雷達(dá)、立體圖像傳感器、多用途通訊系統(tǒng)以及交通管理方面發(fā)出的各種信息，以操縱汽車的行駛。這些裝置還可以將外部的情況提供給駕駛員以避免發(fā)生交通意外，如果駕駛員未能及時(shí)剎車、誤入禁行區(qū)、超速行駛或是其它操作錯(cuò)誤，汽車的自動(dòng)信號(hào)系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警告，并自動(dòng)采取相應(yīng)的措施，如變換車道等；電子制動(dòng)系統(tǒng)則可以避免因緊急情況而驚慌失措可能帶來的不良后果。
自動(dòng)化公路系統(tǒng)(AHS)
美國(guó)正在對(duì)自動(dòng)化公路系統(tǒng)進(jìn)行由計(jì)算機(jī)控制的駕駛試驗(yàn)，并將很快投入實(shí)用。伯克利加州大學(xué)“高級(jí)公路和交通研究計(jì)劃”已經(jīng)建成了未來可供毋需駕駛員駕駛的汽車行駛的公路原型，并在1997年8月進(jìn)行了實(shí)用成果的演示。這種思路是通過提高現(xiàn)有道路的利用率，而不是修建更多道路的辦法來滿足交通對(duì)道路的需求。具體工作是開辟專用車道，利用專門敷設(shè)在路面下的磁體來引導(dǎo)汽車的行駛，并確定汽車在公路上的位置；用高效雷達(dá)來控制車速，并保持與其它車及障礙物的間距。汽車在其上自動(dòng)行駛，全無人為干預(yù)。目前汽車制造商們也在考慮給所生產(chǎn)的汽車裝上計(jì)算機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)，以適應(yīng)情況更加復(fù)雜的道路。研究人員已經(jīng)證明，在這種公路上汽車可以高速行駛，即使在轉(zhuǎn)彎處車速也可以高達(dá)100km/h以上，而且汽車的間距可以很小。所有汽車都以同樣的速度行駛，因此不會(huì)增加交通事故，大大提高了道路的通過能力。
3 中國(guó)的發(fā)展概況
我國(guó)在ITS方面的開發(fā)和應(yīng)用尚處于起步階段，進(jìn)行了一些有成效的基礎(chǔ)性工作。?
從行業(yè)管理的角度來看，這項(xiàng)工作一直是由國(guó)家科委牽頭，參加的部門有交通部、鐵道部、建設(shè)部、電子工業(yè)部等。目前北京成立了一家專門的機(jī)構(gòu)“ITS研究中心”(屬交通部)，但尚未有國(guó)家級(jí)的ITS領(lǐng)導(dǎo)和協(xié)調(diào)組織。在業(yè)務(wù)的對(duì)外交流方面，我國(guó)似乎偏重與歐洲的發(fā)展。1995年起就與歐盟的RETICO正式開始接觸，并于1997年6月在北京舉行了首屆“歐洲—中國(guó)ITS”會(huì)議，最近又計(jì)劃在歐洲舉行第二屆。日前RETICO正與中國(guó)開展一個(gè)為期10個(gè)月的項(xiàng)目，幫助中國(guó)在ITS領(lǐng)域開展工作，介紹歐洲的經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)。?
在系統(tǒng)的實(shí)際開發(fā)和應(yīng)用方面，我國(guó)已有了不少實(shí)際成果，在局部地區(qū)形成了ITS的雛形，或?qū)崿F(xiàn)了ITS系統(tǒng)的部分功能。其中最主要的是電子收費(fèi)系統(tǒng)，全國(guó)已有不少省份或城市開始采用或試行這種先進(jìn)的管理方式。如廣東省的佛山市，從1996年開始在該市周圍的23個(gè)收費(fèi)站點(diǎn)推行電子收費(fèi)系統(tǒng)，提高了道路的通過能力，降低了空氣污染。同樣，在一些高等級(jí)公路上也出現(xiàn)了類似的收費(fèi)系統(tǒng)；結(jié)合交通工程在新建的高速公路旁一般都埋設(shè)了光纖等信號(hào)傳輸線路，有些還安裝了車輛探測(cè)裝置和可變式信息顯示裝置，便于其后的交通控制、管理和服務(wù)。此外，在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)品的同時(shí)，我國(guó)也開始與外國(guó)的廠商建立合資企業(yè)，生產(chǎn)ITS的產(chǎn)品。
4 關(guān)于我國(guó)ITS的發(fā)展設(shè)想與建議
很顯然，對(duì)于人均占有耕地面積大大低于世界平均水平、經(jīng)濟(jì)尚處于發(fā)展階段的人口大國(guó)的中國(guó)來講，修建更多道路的潛力有限，且道路網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展會(huì)很快被以更高速度增長(zhǎng)的交通量所淹沒。因此，提高現(xiàn)有道路的使用效率是今后應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的一個(gè)問題，而智能運(yùn)輸系統(tǒng)則是一個(gè)發(fā)展方向。可以從以下幾個(gè)方面著手：
4.1 觀念、意識(shí)上的重視
首先，要使有關(guān)方面在思想觀念上對(duì)發(fā)展ITS的重要性有所了解和認(rèn)識(shí)，能夠站在戰(zhàn)略的高度來看待這個(gè)問題。其次，我國(guó)新一屆政府已經(jīng)提出希望用增加包括交通在內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)等來拉動(dòng)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。所以，可以說交通又一次面臨著大發(fā)展的機(jī)遇。然而這一次的發(fā)展不能像以往那樣，只是從量上進(jìn)行簡(jiǎn)單的擴(kuò)張，擴(kuò)大交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，而更重要的是要增加其質(zhì)的發(fā)展。具體就是要提高科技含量，強(qiáng)化服務(wù)功能，更加適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求，也就是說交通的“可持續(xù)發(fā)展”應(yīng)當(dāng)建立在比擴(kuò)大數(shù)量和規(guī)模意義更加廣泛和深入的基礎(chǔ)上。?
根據(jù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展的情況，可以預(yù)計(jì)交通運(yùn)輸業(yè)今后仍將是一個(gè)重要的行業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有相當(dāng)?shù)谋戎�。因此無論從市場(chǎng)占有的角度，還是從保護(hù)民族工業(yè)的角度看，我們都必須及早采取行動(dòng)，爭(zhēng)取主動(dòng)。
4.2 建立、健全組織機(jī)構(gòu)
ITS是跨行業(yè)的多種技術(shù)的綜合性產(chǎn)物，必須要有一個(gè)高層次的機(jī)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)業(yè)務(wù)活動(dòng)的領(lǐng)導(dǎo)與協(xié)調(diào)�？梢詤⒄諊�(guó)外經(jīng)驗(yàn)，組建國(guó)家級(jí)的、半官方的組織來通盤考慮全面的工作，合理地調(diào)配各種可用資源。交通部作為ITS存在的基體—交通基礎(chǔ)設(shè)施的主管部門，有條件也有義務(wù)在業(yè)務(wù)上進(jìn)行更多的指導(dǎo)與關(guān)注�？傊Y(jié)合我國(guó)的國(guó)情，使ITS事業(yè)穩(wěn)步和有序地向前發(fā)展。
4.3 超前開展工作
雖然我國(guó)ITS的整體水平還比較落后，市場(chǎng)遠(yuǎn)未得到開發(fā)，但當(dāng)我們?cè)诒容^有把握地預(yù)測(cè)到交通運(yùn)輸管理、服務(wù)體系的發(fā)展前景時(shí)，就要進(jìn)行戰(zhàn)略上的考慮，借鑒國(guó)外ITS發(fā)展過程中成功的經(jīng)驗(yàn)，有針對(duì)性地開展基礎(chǔ)工作。這包括在法律上明確和完善我國(guó)發(fā)展ITS的近期目標(biāo)和長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃；制定ITS體系的構(gòu)架、發(fā)展的原則和對(duì)策；在技術(shù)上著手對(duì)ITS的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行研究和規(guī)定；從運(yùn)作上考慮資金的籌措、市場(chǎng)的開發(fā)以及“游戲規(guī)劃”的制定(這主要是指如何對(duì)引入國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)品加以一定的限制，以保護(hù)民族工業(yè)的發(fā)展)。?
一個(gè)重要的問題是標(biāo)準(zhǔn)，即ITS業(yè)界應(yīng)廣泛遵守的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。假若大家各行其是，系統(tǒng)間互不兼容、溝通，用戶則會(huì)遇到不必要的麻煩，并造成投資的重復(fù)和管理的復(fù)雜。再如，交通實(shí)時(shí)信息的提供也應(yīng)有統(tǒng)一的技術(shù)手段與規(guī)范。標(biāo)準(zhǔn)問題涵蓋面很廣，有許多的工作要做。?
當(dāng)然，從我國(guó)目前情況看，全面系統(tǒng)地開展ITS的開發(fā)應(yīng)用似乎為時(shí)尚早，但基礎(chǔ)性的、學(xué)術(shù)性的研究工作應(yīng)該超前進(jìn)行。另外，在條件比較成熟的情況下，可以進(jìn)行一些試點(diǎn)工作，以取得經(jīng)驗(yàn)。
4.4 重視對(duì)外交流，立足以我為主
吸取和借鑒他人的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，是取得成功的一條捷徑。雖然ITS的發(fā)展歷史不長(zhǎng)，但其對(duì)交通運(yùn)輸業(yè)來講是一種質(zhì)的飛躍，具有非�，F(xiàn)實(shí)的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)前景。我們應(yīng)一方面積極地進(jìn)行國(guó)際性的技術(shù)交流與合作，了解和掌握發(fā)達(dá)國(guó)家在這方面取得的成功經(jīng)驗(yàn)和做法，同時(shí)也應(yīng)考慮我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、資金來源、道路狀況、交通特點(diǎn)
等實(shí)際情況，進(jìn)行全面認(rèn)真的分析研究，制定出符合我國(guó)國(guó)情的發(fā)展戰(zhàn)略，加快中國(guó)ITS業(yè)的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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