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1 e 书 联 盟 整 理 城 市 智 能 公 共 交 通 系 统 理 论 与 方 法 杨 兆 升 著 中 国 铁 道 出 版 社

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3 e 书 联 盟 整 理 城 市 智 能 公 共 交 通 系 统 理 论 与 方 法 目 录 第 一 章 绪 论. 城 市 公 共 交 通 概 述.2 智 能 公 共 交 通 系 统 7.3 改 善 城 市 交 通 的 ITS 策 略 7.4 本 章 小 结 8 第 二 章 智 能 公 共 交 通 系 统 研 究 现 状 9 2. 世 界 智 能 运 输 系 统 研 究 现 状 我 国 智 能 运 输 系 统 研 究 现 状 国 内 外 智 能 公 共 交 通 系 统 研 究 现 状 智 能 公 共 交 通 系 统 关 键 理 论 与 技 术 本 章 小 结 26 第 三 章 应 用 于 智 能 公 共 交 通 系 统 的 现 代 高 新 技 术 地 理 信 息 技 术 在 智 能 公 交 系 统 中 的 应 用 定 位 技 术 在 智 能 公 交 系 统 中 的 应 用 通 信 技 术 在 智 能 公 交 系 统 中 的 应 用 本 章 小 结 44 第 四 章 公 共 交 通 系 统 优 化 理 论 与 方 法 公 共 交 通 网 络 的 构 成 公 共 交 通 网 络 优 化 设 计 方 法 公 共 交 通 线 网 发 车 频 率 优 化 方 法 公 共 交 通 站 点 优 化 理 论 与 方 法 公 共 交 通 方 式 优 化 理 论 与 方 法 公 共 交 通 票 价 优 化 理 论 与 方 法 本 章 小 结 3 第 五 章 智 能 公 共 交 通 系 统 基 础 数 据 采 集 及 预 测 3 5. 公 共 交 通 智 能 化 调 度 基 础 数 据 采 集 与 处 理 典 型 线 路 站 点 间 运 行 时 间 采 集 方 法 交 通 流 量 和 运 行 时 间 的 采 集 技 术 在 车 乘 客 量 预 测 方 法 站 点 间 车 辆 运 行 时 间 采 集 及 预 测 本 章 小 结 68 第 六 章 智 能 公 共 交 通 系 统 方 案 设 计 7 6. 系 统 设 计 目 标 及 实 现 的 主 要 功 能 7 -I-

4 e 书 联 盟 整 理 城 市 智 能 公 共 交 通 系 统 理 论 与 方 法 6.2 公 共 交 通 智 能 化 调 度 系 统 总 体 设 计 方 案 公 共 交 通 智 能 化 调 度 系 统 结 构 体 系 设 计 本 章 小 结 78 第 七 章 公 共 交 通 智 能 化 调 度 模 型 与 方 法 车 辆 调 度 形 式 计 算 方 法 概 述 公 交 线 网 实 时 准 点 控 制 模 型 与 方 法 研 究 公 交 线 网 实 时 实 时 放 车 调 度 模 型 与 方 法 研 究 公 共 交 通 智 能 化 调 度 自 动 生 成 方 法 研 究 长 春 市 36 公 交 线 路 智 能 化 调 度 实 例 本 章 小 结 26 第 八 章 智 能 公 共 交 通 系 统 软 硬 件 设 计 公 共 交 通 智 能 化 调 度 系 统 硬 件 设 计 公 共 交 通 智 能 化 调 度 系 统 通 信 技 术 研 究 公 共 交 通 智 能 化 调 度 系 统 软 件 设 计 本 章 小 结 28 第 九 章 城 市 智 能 公 共 交 通 信 息 服 务 系 统 城 市 智 能 公 交 信 息 服 务 系 统 概 述 信 息 的 需 求 分 析 信 息 的 传 输 信 息 的 处 理 公 交 出 行 转 换 乘 查 询 信 息 的 发 布 本 章 小 结 242 第 十 章 智 能 公 共 交 通 系 统 综 合 评 价 244. 城 市 公 共 交 通 评 价 系 统 概 论 单 指 标 评 价 体 系 构 造 综 合 评 价 指 标 体 系 构 造 层 次 分 析 法 综 合 指 标 体 系 的 应 用 27.6 基 于 VISSIM 的 智 能 公 共 交 通 系 统 评 价 模 拟 本 章 小 结 283 参 考 文 献 284 -II-

5 e 书 联 盟 整 理 城 市 智 能 公 共 交 通 系 统 理 论 与 方 法 内 容 提 要 智 能 公 共 交 通 系 统 APTS) 是 智 能 运 输 系 统 ITS) 的 核 心 研 究 领 域, 其 理 论 也 是 智 能 运 输 系 统 的 基 础 理 论 APTS 主 要 实 现 对 公 交 车 辆 动 态 监 控 实 时 调 度 科 学 管 理 等 功 能, 从 而 达 到 提 高 公 交 服 务 水 平 的 目 的 本 专 著 是 作 者 近 年 来 科 学 研 究 成 果 的 总 结, 书 中 所 提 出 的 理 论 模 型 及 方 法 是 智 能 运 输 系 统 理 论 研 究 的 最 新 成 果 该 书 主 要 内 容 包 括 : 智 能 公 共 交 通 系 统 的 基 本 定 义 ; 国 内 外 智 能 公 共 交 通 系 统 产 生 发 展 及 研 究 现 状 ; 智 能 公 共 交 通 系 统 的 结 构 框 架 ; 公 交 网 络 优 化 模 型 与 方 法 ; 基 于 遗 传 算 法 的 线 网 发 车 频 率 优 化 模 型 及 其 应 用 ; 智 能 公 共 交 通 系 统 基 础 数 据 采 集 处 理 和 传 输 技 术 ; 智 能 公 交 信 息 查 询 系 统 ; 采 用 聚 类 分 析 和 逐 步 回 归 分 析 方 法 进 行 站 点 乘 客 量 预 测 ; 提 出 基 于 随 即 排 队 理 论 建 立 站 点 间 车 辆 运 行 时 间 预 测 模 型 ; 智 能 公 共 交 通 系 统 总 体 方 案 设 计 ; 基 于 BP 神 经 网 络 调 度 形 式 自 动 生 成 ; 关 于 公 交 电 子 地 图 车 载 机 电 子 站 牌 等 硬 件 设 计 基 本 技 术 ; 智 能 公 共 交 通 系 统 软 件 设 计 ; 传 统 调 度 形 式 与 公 共 交 通 智 能 化 调 度 系 统 对 比 评 价, 并 进 行 了 基 于 VISSIM 的 智 能 公 共 交 通 系 统 评 价 模 拟 本 专 著 可 作 为 交 通 运 输 工 程 类 本 科 生 和 交 通 信 息 工 程 及 控 制 交 通 运 输 规 划 与 管 理 载 运 工 具 运 用 工 程 专 业 的 硕 士 生 博 士 生 的 参 考 用 书 也 可 供 从 事 智 能 运 输 系 统 交 通 信 息 工 程 及 控 制 交 通 运 输 规 划 与 管 理 城 市 公 交 运 输 公 司 等 领 域 工 作 的 科 学 研 究 人 员 和 技 术 人 员 参 考 -III-

6 e 书 联 盟 整 理 城 市 智 能 公 共 交 通 系 统 理 论 与 方 法 前 言 城 市 公 共 交 通 运 输 是 交 通 运 输 业 的 重 要 组 成 部 分, 它 是 城 市 发 展 的 必 然 产 物, 也 是 城 市 赖 以 生 存 的 重 要 基 础 设 施 之 一 它 作 为 城 市 动 态 大 系 统 中 的 一 个 重 要 组 成 部 分, 是 城 市 整 体 发 展 中 不 可 缺 少 的 物 质 条 件, 是 联 系 社 会 生 产 流 通 和 人 民 生 活 的 纽 带 无 论 是 发 达 国 家 还 是 发 展 中 国 家, 由 于 车 辆 数 量 的 不 断 增 加, 道 路 负 荷 日 益 加 重, 交 通 拥 挤 道 路 阻 塞 交 通 事 故 现 象 越 来 越 严 重, 由 此 而 引 起 的 社 会 经 济 损 失 环 境 污 染 等 问 题 已 成 为 不 利 于 社 会 发 展 的 消 极 因 素 这 些 问 题 在 城 市 里 表 现 得 尤 其 突 出, 正 越 来 越 严 重 地 困 扰 着 城 市 居 民 的 日 常 生 活, 智 能 公 共 交 通 系 统 的 开 发 与 实 施 是 有 效 解 决 城 市 交 通 问 题 的 根 本 途 径 智 能 公 共 交 通 系 统 是 在 公 交 网 络 分 配 公 交 调 度 等 关 键 基 础 理 论 研 究 的 前 提 下, 利 用 系 统 工 程 的 理 论 和 方 法, 将 现 代 通 信 信 息 电 子 控 制 计 算 机 网 络 GPS GIS 等 高 新 科 技 集 成 应 用 于 公 共 交 通 系 统, 并 通 过 建 立 公 共 交 通 智 能 化 调 度 系 统 公 共 交 通 信 息 服 务 系 统 公 交 电 子 收 费 系 统 等, 实 现 公 共 交 通 调 度 运 营 管 理 的 信 息 化 和 现 代 化, 为 出 行 者 提 供 更 加 安 全 方 便 舒 适 经 济 快 捷 的 公 共 交 通 服 务, 从 而 吸 引 公 交 出 行, 缓 解 城 市 交 通 拥 挤, 有 效 解 决 城 市 交 通 问 题 智 能 公 共 交 通 系 统 是 智 能 运 输 系 统 的 核 心 研 究 领 域, 本 专 著 主 要 论 述 了 智 能 公 共 交 通 系 统 的 基 础 理 论 模 型 构 建 及 系 统 实 施 技 术 不 仅 在 学 术 上 进 行 深 入 研 究, 而 且 还 特 别 注 重 方 法 的 实 用 性 其 主 要 内 容 如 下 : 介 绍 了 城 市 公 共 交 通 概 念, 定 义 了 智 能 公 共 交 通 系 统, 分 析 了 目 前 我 国 城 市 交 通 存 在 的 主 要 问 题 ;2 对 国 内 外 智 能 公 共 交 通 系 统 研 究 现 状 综 合 分 析, -IV-

7 e 书 联 盟 整 理 城 市 智 能 公 共 交 通 系 统 理 论 与 方 法 提 出 我 国 智 能 公 共 交 通 系 统 的 结 构 框 架 和 实 施 框 架 ;3 将 地 理 信 息 技 术 定 位 技 术 通 信 技 术 引 入 公 共 交 通 系 统 中, 利 用 MapIfo 软 件 开 发 了 长 春 市 公 共 交 通 地 理 信 息 系 统 GIS-PT), 为 智 能 公 共 交 通 系 统 的 网 络 优 化 和 智 能 化 调 度 信 息 服 务 提 供 了 一 个 基 本 操 作 平 台 ;4 基 于 长 春 市 GIS-PT, 建 立 了 以 直 达 客 流 量 最 大 为 目 标 的 公 交 网 络 优 化 模 型, 由 于 该 问 题 属 于 NP-hard 问 题, 给 出 基 于 蚂 蚁 算 法 的 公 共 交 通 网 络 优 化 过 程 ;5 公 交 线 网 发 车 频 率 优 化 方 法 研 究, 提 出 基 于 社 会 总 收 益 最 大 的 发 车 频 率 优 化 模 型, 并 将 遗 传 算 法 引 入 到 问 题 的 求 解 过 程 中 模 型 和 算 法 应 用 于 长 春 市 的 典 型 线 路, 获 得 了 较 好 的 优 化 结 果 ;6 运 用 聚 类 分 析 逐 步 回 归 分 析 BP 神 经 网 络 高 阶 神 经 网 络 等 方 法 进 行 公 共 交 通 智 能 化 调 度 基 础 数 据 预 测 ;7 提 出 了 公 共 交 通 智 能 化 调 度 系 统 设 计 目 标 及 实 现 的 主 要 功 能 系 统 总 体 设 计 构 想 总 体 设 计 的 技 术 路 线 和 公 交 智 能 化 调 度 系 统 结 构 体 系 设 计 ;8 建 立 了 公 共 交 通 系 统 一 般 调 度 形 式 智 能 化 调 度 系 统 中 实 时 放 车 调 度 的 模 型 和 实 时 准 点 控 制 模 型 综 合 利 用 前 面 基 础 理 论 的 研 究 成 果, 应 用 基 于 BP 神 经 网 络 方 法, 实 现 了 公 交 车 辆 的 实 时 调 度 ;9 公 共 交 通 智 能 化 调 度 理 论 与 实 施 方 法 研 究, 研 究 内 容 可 以 保 证 智 能 化 调 度 系 统 成 功 实 现 重 点 在 公 交 智 能 化 调 度 系 统 的 软 硬 件 设 计, 其 中 有 调 度 中 心 软 硬 件 设 计 车 载 机 和 电 子 站 牌 的 硬 件 设 计 方 法, 同 时 建 立 了 智 能 公 共 交 通 信 息 查 询 系 统 ; 在 智 能 公 共 交 通 系 统 没 有 全 面 实 施 以 前, 借 助 计 算 机 模 拟 的 方 法 对 其 实 施 后 的 效 果 进 行 评 价 是 完 全 必 要 的 首 先 建 立 了 智 能 公 共 交 通 系 统 和 传 统 公 共 交 通 系 统 的 对 比 评 价 指 标 体 系, 并 借 助 VISSIM 模 拟 软 件 对 二 者 进 行 了 对 比 评 价 模 拟 结 果 表 明, 智 能 公 共 交 通 系 统 对 比 传 统 公 共 交 通 系 统 具 有 明 显 得 优 越 性, 它 必 将 成 为 未 来 公 共 交 通 系 统 的 发 展 模 式 -V-

8 e 书 联 盟 整 理 城 市 智 能 公 共 交 通 系 统 理 论 与 方 法 本 专 著 根 据 作 者 本 人 主 持 的 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 智 能 公 共 交 通 系 统 关 键 理 论 和 实 施 方 法 研 究 吉 林 省 科 委 重 点 科 技 攻 关 招 标 项 目 城 市 公 共 交 通 智 能 化 调 度 和 系 统 优 化 研 究 等 研 究 成 果 综 合 整 理 而 成 承 蒙 课 题 组 全 体 成 员, 特 别 是 韩 印 博 士 在 完 成 此 书 稿 的 过 程 中 给 予 了 很 大 帮 助, 同 时, 本 专 著 出 版 得 到 国 家 自 然 科 学 基 金 委 员 会 的 资 助, 在 此 一 并 表 示 衷 心 感 谢! 我 国 智 能 公 共 交 通 系 统 的 研 究 还 刚 刚 起 步, 尽 管 本 专 著 所 阐 述 的 理 论 模 型 和 方 法 有 所 突 破, 但 还 有 待 进 一 步 深 入 研 究 由 于 作 者 水 平 有 限, 难 免 有 疏 漏 之 处, 敬 请 读 者 批 评 指 正 杨 兆 升 23 年 于 吉 林 大 学 -VI-

9 e 书 联 盟 整 理 城 市 智 能 公 共 交 通 系 统 理 论 与 方 法 第 一 章 绪 论 城 市, 是 有 社 会 经 济 人 口 自 然 环 境 及 其 土 地 空 间 构 成 的 相 对 独 立 而 又 联 系 广 泛 的 社 会 大 系 统 城 市 公 共 交 通, 是 指 在 城 市 及 其 所 管 辖 区 范 围 供 公 众 出 行 乘 用 的 经 济 的 方 便 的 诸 种 客 运 交 通 方 式 的 总 称, 包 括 公 共 汽 车 电 车 出 租 汽 车 轮 渡 地 铁 轻 轨 以 及 缆 车 索 道 等 客 运 交 通 方 式 它 是 城 市 客 运 交 通 系 统 的 主 题, 是 对 国 民 经 济 和 社 会 发 展 具 有 全 局 性 先 导 性 影 响 的 基 础 产 业 公 共 交 通 系 统 具 有 运 量 大 运 送 效 率 高 能 源 消 耗 低 相 对 污 染 少 运 输 成 本 低 等 项 优 点, 在 城 市 交 通 干 线 尤 为 明 显 历 史 的 发 展 使 人 们 从 教 训 中 得 到 一 条 宝 贵 的 经 验 : 要 解 决 大 中 型 城 市 的 交 通 问 题, 并 使 其 具 有 必 要 的 活 力, 应 该 特 别 重 视 优 先 发 展 城 市 公 共 交 通, 它 是 城 市 可 持 续 发 展 的 必 由 之 路. 城 市 公 共 交 通 概 述 城 市 公 共 交 通 是 指 在 城 市 及 其 近 郊 范 围 内 为 方 便 居 民 和 公 众 的 出 行, 使 用 各 种 客 运 工 具 的 旅 客 运 输 体 系, 是 国 家 综 合 运 输 网 中 的 枢 纽 和 节 点, 是 城 市 客 运 交 通 体 系 的 主 体, 是 城 市 建 设 和 发 展 的 重 要 基 础 之 一, 是 生 产 和 生 活 必 不 可 少 的 社 会 公 共 设 施, 也 是 城 市 投 资 环 境 和 社 会 生 产 的 基 本 物 质 条 件, 同 时 又 是 展 示 城 市 精 神 文 明, 反 映 城 市 国 民 经 济 社 会 发 展 水 平 和 市 民 道 德 思 想 风 貌 的 窗 口 公 共 交 通 是 城 市 发 展 的 必 然 产 物, 也 是 城 市 赖 以 生 存 的 重 要 基 础 设 施 之 一 它 作 为 城 市 动 态 大 系 统 中 的 一 个 重 要 组 成 部 分, 是 城 市 整 体 发 展 中 不 可 缺 少 的 物 质 条 件 和 基 础 产 业, 也 是 联 系 社 会 生 产 流 通 和 人 民 生 活 的 纽 带 它 在 城 市 的 经 济 建 设 和 社 会 生 活 中 具 有 至 关 重 要 的 作 用, 没 有 城 市 公 共 交 通 的 高 速 运 转, 就 没 有 城 市 的 现 代 化 公 共 交 通 系 统 具 有 运 载 量 大 运 送 效 率 高 能 源 消 耗 低 相 对 污 染 少 运 输 成 本 低 等 优 点 据 有 关 资 料 表 明 公 共 汽 车 占 用 道 路 和 停 车 用 地 最 为 经 济, 以 每 平 方 米 每 小 时 通 行 人 数 多 少 为 标 准 衡 量 道 路 的 使 用 效 率, 公 共 汽 车 是 小 汽 车 的 ~5 倍 运 送 同 样 数 量 乘 客, 公 共 交 通 包 括 公 共 电 汽 车 地 铁 轻 轨 等 ) 与 私 人 小 汽 车 相 比, 分 别 节 省 土 地 资 源 3/4 建 筑 材 料 4/5, 投 资 5/6; 私 人 小 汽 车 产 生 的 废 气 是 公 共 汽 车 的 倍 ; 耗 油 量 是 公 共 汽 车 的 2~3 倍 ; 交 通 事 故 比 公 交 高 出 倍 因 此, 要 解 决 大 中 城 市 目 前 存 在 的 交 通 拥 挤 交 通 事 故 频 繁 和 环 境 污 染 严 重 等 问 题, 应 特 别 重 视 优 先 发 展 城 市 公 共 交 通 优 先 发 展 公 共 交 通 已 经 被 世 界 各 国 公 认 为 是 解 决 大 中 城 市 交 通 问 题 的 最 佳 策 略, 它 是 城 市 可 持 续 发 展 的 必 由 之 路 - -

10 e 书 联 盟 整 理 第 一 章 绪 论.. 我 国 城 市 公 共 交 通 的 沿 革 国 外 ITS 的 研 究 内 容 日 本 是 最 早 开 始 进 行 ITS 研 究 的 国 家 公 共 交 通 是 城 市 发 展 的 必 然 产 物, 也 是 城 市 赖 以 生 存 的 重 要 基 础 设 施 之 一 它 作 为 城 市 动 态 大 系 统 中 的 一 个 重 要 组 成 部 分, 是 城 市 整 体 发 展 中 不 可 缺 少 的 物 质 条 件, 也 是 联 系 社 会 生 产 流 通 和 人 民 生 活 的 纽 带 它 在 城 市 的 经 济 建 设 和 社 会 生 活 中 具 有 至 关 重 要 的 作 用, 没 有 城 市 公 共 交 通 的 高 速 运 转, 就 没 有 未 来 的 城 市 现 代 化 与 国 民 经 济 其 他 产 业 一 样, 城 市 公 共 交 通 产 业 也 以 自 身 特 有 的 方 式 为 社 会 提 供 具 有 使 用 价 值 的 服 务 成 果, 即 运 用 交 通 工 具 与 设 施, 实 现 人 的 空 间 移 动, 为 人 们 提 供 出 行 服 务 这 种 位 移 过 程, 需 要 由 公 共 交 通 部 门 经 过 辅 助 性 生 产 过 程 和 运 送 服 务 过 程 才 能 完 成, 而 对 于 被 移 动 对 象 的 乘 客, 则 需 要 经 过 步 行 候 乘 上 车 船 ) 乘 行 下 车 船 ) 等 环 节 才 能 实 现 我 国 的 公 共 汽 车 线 路 始 于 92 年, 是 由 著 名 实 业 家 张 骞 创 办 的 江 苏 南 通 近 郊 公 共 汽 车 线 路 922 年 月 日 上 海 开 辟 了 到 江 苏 浏 河 镇 的 线 路, 同 年 2 月 又 开 辟 了 市 区 线 路 由 静 安 寺 到 中 山 公 园 以 后 在 杭 州 市 922) 天 津 924) 南 京 沈 阳 925) 成 都 926) 陆 续 开 办 了 公 共 汽 车 服 务 由 于 我 国 汽 车 工 业 的 迅 速 发 展, 加 上 公 共 汽 车 机 动 灵 活, 只 要 有 适 宜 的 街 道, 汽 车 就 可 以 通 行 无 阻 建 国 以 来, 我 国 绝 大 部 分 城 市 公 共 交 通 的 发 展 经 历 了 一 个 从 繁 荣 衰 缓 到 目 前 亏 损 严 重 难 以 维 系 的 过 程 二 十 世 纪 八 十 年 代, 随 着 经 济 体 制 改 革 的 深 入, 经 济 建 设 迅 速 发 展, 城 市 社 会 经 济 结 构 发 生 了 巨 大 变 化, 社 会 经 济 文 化 活 动 空 前 繁 荣, 居 民 出 行 成 倍 增 长 人 民 生 活 水 平 的 不 断 提 高, 对 公 交 服 务 水 平 的 要 求 也 越 来 越 高 到 二 十 世 纪 九 十 年 代, 公 交 的 发 展 速 度 发 展 水 平 已 经 不 能 满 足 城 市 人 口 经 济 的 发 展 需 求, 公 交 系 统 内 部 矛 盾 日 益 严 重 公 交 线 路 和 车 辆 的 发 展 水 平 落 后 于 居 民 需 求 日 益 增 长 的 需 要 公 交 失 去 吸 引 力 的 原 因 主 要 有 : ) 乘 公 交 车 不 方 便 乘 公 交 车 不 方 便 是 使 公 交 失 去 吸 引 力 的 主 要 原 因 乘 公 交 车 不 方 便 主 要 表 现 在 公 交 线 网 与 站 点 布 设 不 合 理, 发 车 间 隔 长, 使 乘 公 交 车 出 行 的 居 民 在 车 外 步 行 时 间 长, 车 站 等 车 时 间 长, 换 乘 次 数 多, 使 乘 客 感 到 乘 车 不 便 2) 乘 公 交 车 准 时 性 不 能 得 到 保 证 乘 坐 公 交 车 的 大 部 分 为 上 班 上 学 出 行, 而 上 班 上 学 出 行 对 到 达 目 的 地 的 准 时 性 要 求 很 高, 但 公 交 车 在 上 班 高 峰 小 时 常 常 因 交 叉 口 阻 塞 和 车 流 过 多 而 产 生 延 误, 准 时 性 很 难 保 证, 使 一 部 分 出 行 量 分 流 到 准 时 性 较 高 的 其 它 出 行 方 式 3) 公 交 车 服 务 质 量 低 随 着 市 民 生 活 水 平 的 提 高, 对 出 行 舒 适 度 提 出 了 更 高 的 要 求, 公 交 车 车 况 差, 座 位 率 低, 运 行 速 度 慢, 不 能 满 足 人 们 对 舒 适 度 的 要 求 - 2 -

11 e 书 联 盟 整 理 城 市 智 能 公 共 交 通 系 统 理 论 与 方 法 分 析 了 我 国 城 市 公 交 的 发 展 历 程, 也 就 找 到 了 当 前 公 交 的 症 结 所 在 公 交 运 营 技 术 含 量 太 低, 致 使 服 务 水 平 低 下, 无 法 吸 引 客 流, 造 成 公 交 企 业 亏 损 严 重, 政 府 负 担 过 重 因 此, 我 们 必 须 依 靠 现 代 科 技, 对 传 统 的 公 交 运 营 模 式 进 行 改 造, 建 立 起 智 能 公 共 交 通 系 统, 才 能 从 根 本 上 解 决 上 述 问 题..2 未 来 公 共 交 通 的 发 展 趋 势 未 来 公 共 交 通 的 发 展 趋 势 可 从 两 个 方 面 考 虑 :) 公 交 运 营 的 发 展 发 展 方 向 ; 2) 公 交 车 辆 的 发 展 方 向 在 公 交 运 营 方 面, 就 是 建 立 智 能 公 共 交 通 系 统 含 : 公 共 交 通 智 能 化 调 度 系 统 公 共 交 通 信 息 服 务 系 统 电 子 收 费 系 统 公 交 运 营 管 理 系 统 等 ); 在 公 交 车 辆 方 面, 其 发 展 方 向 主 要 体 现 在 三 个 方 面 : 大 型 化 低 地 板 化 和 环 保 化 99 年 我 国 公 交 客 车 的 总 保 有 量 为 3 万 辆, 到 2 年 我 国 公 交 客 车 的 总 保 有 量 已 达 到 23 万 辆 我 国 的 公 交 客 车 自 955 年 上 海 客 车 厂 生 产 出 第 一 辆 国 产 公 交 车 起, 已 经 历 了 45 年 的 发 展 历 程 从 997 年 开 始, 城 市 客 车 进 入 了 新 一 轮 的 发 展 时 期, 各 地 客 车 的 保 有 量 在 6.3 万 辆, 有 相 当 多 的 车 辆 老 旧, 技 术 状 况 不 好, 各 地 政 府 下 决 心 更 新 了 一 批 老 旧 车 辆 当 年 更 新 车 辆 5 辆 左 右, 新 增 和 更 新 两 项 合 计 在 45 辆, 占 全 国 大 中 轻 型 客 车 市 场 份 额 的 22%, 市 场 销 售 增 速 处 于 全 国 各 车 种 之 首, 形 成 了 第 一 次 公 交 客 车 更 新 高 潮 2 年, 我 国 客 车 市 场 进 入 了 第 二 次 更 新 高 潮, 这 一 轮 更 新 的 主 要 特 征 是 更 加 注 重 对 公 交 车 质 量 的 提 升 随 着 我 国 城 市 化 进 程 的 不 断 推 进, 社 会 对 出 行 需 求 会 逐 年 增 加, 作 为 百 姓 出 行 的 最 普 遍 的 方 式, 公 共 交 通 也 必 将 得 到 迅 速 发 展 那 么 未 来 的 公 交 车 辆 将 会 发 生 什 么 样 的 变 化, 概 括 而 言, 未 来 公 交 有 三 大 发 展 趋 势 : ) 大 型 化 : 传 统 的 铰 接 式 的 大 型 公 交 车 将 逐 渐 退 出 历 史 舞 台, 原 因 是, 铰 接 式 大 客 车 站 地 面 积 大 转 弯 半 径 大 运 行 的 灵 活 性 差, 已 不 适 应 公 交 的 发 展 趋 势, 将 被 至 2 米 长 的 大 公 交 车 所 取 代 有 迹 象 表 明 7 至 8 米 长 的 特 大 型 后 置 发 动 机 的 大 型 公 交 车 的 研 制 也 将 是 未 来 几 年 内 的 热 门 双 层 巴 士 以 其 庞 大 的 载 客 量 和 良 好 的 视 觉 效 果 成 为 新 型 城 市 的 点 缀, 将 得 到 适 度 的 发 展 2) 低 地 板 化 : 低 地 板 化 是 目 前 客 车 设 计 的 主 流, 一 般 以 不 超 过 66 厘 米 为 宜 这 种 设 计 使 得 公 交 客 车 重 心 降 低 稳 定 性 舒 适 性 提 高, 因 而 将 受 到 广 大 公 交 公 司 和 乘 客 的 青 睐 3) 环 保 化 : 由 于 政 府 加 大 了 城 市 的 环 保 力 度, 实 施 严 格 的 汽 车 尾 气 排 放 标 准, 这 使 得 双 燃 料 汽 车 清 洁 燃 料 汽 车 的 市 场 前 景 非 常 看 好, 目 前, 北 京 上 海 广 州 等 一 些 大 城 市 都 有 越 来 越 多 的 环 保 型 公 交 车 投 入 运 营 使 用 这 种 公 交 车 的 另 一 个 重 要 原 因 是 我 国 原 油 市 场 的 生 产 能 力 无 法 满 足 需 求, 这 样, 我 们 不 得 不 依 赖 进 口 到 - 3 -

12 e 书 联 盟 整 理 第 一 章 绪 论 999 年, 进 口 石 油 的 比 例 已 占 国 内 需 求 的 9%, 预 计 到 2 年, 这 个 数 字 将 达 到 6% 因 此, 我 国 政 府 鼓 励 使 用 其 他 汽 车 能 源, 以 减 少 对 汽 油 的 依 赖 中 国 蕴 藏 丰 富 的 煤 气 和 天 然 气, 将 它 们 作 为 燃 料, 不 仅 有 利 于 环 保, 而 且 可 以 打 破 我 国 汽 油 依 赖 进 口 的 被 动 局 面 近 年 来 替 代 燃 料 汽 车 Alteratve Fuel Vehcles, AFVs) 如 压 缩 天 然 气 Compressed Natural Gas, CNG) 汽 车 和 液 化 石 油 气 Lquefed LPG) 汽 车 正 逐 渐 进 入 中 国 市 场..3 城 市 交 通 问 题 的 提 出 交 通 运 输 业 是 国 民 经 济 的 重 要 基 础 产 业, 也 是 社 会 发 展 和 人 民 生 活 水 平 提 高 的 基 础 条 件, 中 国 自 古 以 来 把 衣 食 住 行 列 为 生 存 的 四 大 要 素 作 为 要 素 之 一 的 行, 也 就 是 交 通 运 输, 其 发 达 程 度 是 衡 量 一 个 国 家 现 代 化 程 度 的 标 志 之 一 随 着 经 济 的 发 展 和 社 会 的 进 步, 人 们 对 交 通 运 输 的 各 种 需 求 明 显 增 长, 交 通 运 输 与 社 会 经 济 生 活 的 联 系 也 越 来 越 紧 密 由 于 交 通 运 输 的 发 展, 促 使 物 资 交 流 和 人 们 往 来 活 动 日 趋 频 繁, 并 大 大 地 缩 短 了 时 间, 加 快 了 工 作 进 程 然 而, 无 论 是 发 达 国 家 还 是 发 展 中 国 家, 由 于 车 辆 数 量 的 不 断 增 加, 道 路 负 荷 日 益 加 重, 交 通 拥 挤 道 路 阻 塞 交 通 事 故 现 象 越 来 越 严 重, 由 此 而 引 起 的 社 会 经 济 损 失 环 境 污 染 等 问 题 已 成 为 不 利 于 社 会 发 展 的 消 极 因 素 这 些 问 题 在 城 市 区 域 表 现 得 尤 其 尖 锐 和 突 出, 正 越 来 越 严 重 地 困 扰 着 城 市 居 民 的 日 常 生 活..4 改 善 城 市 交 通 的 方 法 目 前, 解 决 城 市 交 通 问 题 的 途 径 主 要 有 三 点 : ) 加 快 交 通 基 础 设 施 建 设 修 建 道 路 是 解 决 交 通 问 题 的 一 个 最 直 接 途 径 城 市 之 间 的 交 通 拥 挤 往 往 可 以 在 建 设 了 足 够 的 城 市 间 的 高 速 ) 公 路 后 得 到 解 决 我 国 这 几 年 实 施 的 以 大 量 投 资 进 行 公 路 基 础 建 设 来 拉 动 经 济 发 展 的 国 策 将 使 我 国 的 道 路 网 很 快 具 有 相 当 的 规 模 以 999 年 的 统 计 数 据 为 例, 我 国 实 际 完 成 投 资 亿 元, 超 额 完 成 2.6%, 比 998 年 多 完 成 2.4 亿 元 其 中, 新 增 高 速 公 路 2872 公 里, 新 增 公 路 里 程 7.32 万 公 里, 使 我 国 高 速 公 路 总 里 程 达 到 65 公 里, 公 路 总 里 程 达 到 35.7 万 公 里, 单 纯 从 高 速 公 路 总 里 程 的 指 标 上 看, 我 国 已 经 超 过 德 国, 仅 次 于 美 国 加 拿 大, 而 跃 居 世 界 第 三 位 在 今 后 的 2 年 内, 我 国 将 全 力 完 成 公 路 主 骨 架 建 设, 这 个 主 骨 架 重 点 由 五 纵 七 横 2 条 国 道 主 干 线 组 成, 全 部 为 高 等 级 公 路, 贯 穿 首 都 和 直 辖 市 及 各 省 自 治 区 ) 省 会, 连 接 所 有 万 以 上 人 口 的 特 大 城 市 和 93% 的 人 口 在 5 万 以 上 的 大 城 市, 串 连 的 城 市 超 过 2 个 总 里 程 3632 公 里 五 纵 包 括 同 江 至 三 亚 北 京 至 福 州 北 京 至 珠 海 二 连 浩 特 至 海 口 重 庆 至 湛 江 七 横 包 括 绥 芬 河 至 满 洲 里 - 4 -

13 e 书 联 盟 整 理 城 市 智 能 公 共 交 通 系 统 理 论 与 方 法 丹 东 至 拉 萨 青 岛 至 银 川 连 云 港 至 霍 尔 果 斯 上 海 至 成 都 上 海 至 瑞 丽 衡 阳 至 昆 明 从 已 经 运 营 的 国 家 公 路 网 来 看, 大 多 的 城 市 间 的 高 速 公 路 处 于 较 高 的 服 务 水 平 但 是 在 城 市 内 部, 由 于 多 方 面 的 原 因, 比 如 : 由 于 历 史 原 因 导 致 的 我 国 大 城 市 城 市 规 划 普 遍 不 合 理, 改 造 现 有 道 路 任 重 道 远 ; 再 者, 城 市 内 特 别 是 城 市 中 心 区 Cetral Busess Dstrct, CBD) 可 供 修 建 道 路 的 空 间 越 来 越 少 ; 更 重 要 的 是, 即 使 可 以 多 修 路, 公 路 建 设 的 步 伐 也 总 是 赶 不 上 车 辆 的 增 加 速 度, 所 以 光 靠 修 建 道 路 不 可 能 有 效 改 善 城 市 交 通 2) 加 强 城 市 交 通 管 理 加 强 城 市 交 通 系 统 的 管 理 在 很 长 一 段 时 间 内 被 认 为 是 解 决 城 市 交 通 问 题 的 有 效 途 径 管 理 的 手 段 主 要 有 : ) 加 强 交 通 法 规 建 设, 制 定 限 制 性 交 通 法 规 例 如 : 单 行 线 禁 止 左 转 弯 某 些 型 号 的 车 辆 或 特 定 日 期 在 某 些 路 段 或 时 间 禁 行, 等 等 这 种 办 法 通 常 是 强 制 性 的 ; 2) 加 强 宣 传 教 育, 丰 富 交 通 参 与 者 的 交 通 知 识, 提 高 他 们 的 安 全 意 识 ; 3) 制 定 合 理 完 善 的 城 市 规 划 ; 发 达 国 家 从 六 十 年 代 以 来 进 行 了 城 市 交 通 规 划 研 究, 以 解 决 交 通 设 施 的 供 给 与 需 求 的 矛 盾, 使 城 市 道 路 网 络 布 局 合 理 化 交 通 规 划 需 要 建 立 在 交 通 需 求 的 基 础 上, 通 过 获 取 交 通 流 量 在 城 市 路 网 中 的 分 配 状 况, 从 而 确 定 道 路 网 络 密 度 是 否 能 满 足 现 在 和 未 来 的 交 通 需 求 城 市 交 通 规 划 是 现 代 城 市 规 划 的 一 部 分, 可 以 用 来 提 高 运 输 网 络 使 用 效 率 解 决 交 通 拥 挤 和 交 通 安 全 问 题 [2] 这 种 方 法 的 不 足 之 处 是 需 要 进 行 大 量 的 交 通 调 查, 耗 资 巨 大, 而 且 规 划 方 案 需 要 一 定 时 间 才 能 实 施, 而 且 规 划 的 结 果 难 于 评 价 4) 城 市 交 通 信 号 控 制 是 改 善 城 市 交 通 运 行 状 况 的 另 一 重 要 途 径 城 市 交 通 控 制 主 要 指 城 市 交 叉 路 口 的 交 通 控 制 从 94 年 在 美 国 城 市 出 现 交 通 信 号 控 制 以 来, 城 市 交 通 控 制 技 术 已 由 开 始 的 点 控 线 控 向 面 控 过 渡 点 控 就 是 对 单 个 交 叉 路 口 的 交 通 信 号 实 施 单 点 定 时 控 制 ; 线 控 就 是 对 交 通 主 干 道 的 交 通 信 号 进 行 协 调 控 制, 从 而 在 一 条 或 多 条 街 道 形 成 绿 波 带, 保 证 大 多 数 汽 车 在 行 驶 到 各 路 口 都 会 遇 到 绿 灯 ; 面 控 是 一 种 通 过 采 用 计 算 机 路 口 计 算 机 区 域 主 计 算 机 和 控 制 中 心 中 央 计 算 机 ) 联 网 控 制, 根 据 交 叉 路 口 的 实 时 交 通 流 状 况, 通 过 研 制 的 交 通 模 型 和 软 件 确 定 交 叉 路 口 红 绿 灯 配 时 方 案, 实 现 整 个 交 通 路 网 配 时 优 化 的 交 通 控 制 系 统 目 前 的 面 控 系 统 以 英 国 的 SCOOTSplt, Cycle ad Offset Optmzato Techque) 和 澳 大 利 亚 的 SCATSSydey Coordated Adaptve Traffc System) 为 代 表, 它 们 属 于 自 适 应 式 的 区 域 实 时 交 通 控 制 系 统 美 国 运 输 部 联 邦 公 路 局 近 年 来 在 从 事 自 适 应 式 交 通 信 号 控 制 系 统 的 研 究 后 得 到 结 论 : 当 城 市 交 叉 路 口 采 用 了 先 进 的 交 通 信 号 控 制 系 统 后, 减 少 了 行 车 延 误 时 间, 提 高 了 路 口 的 通 行 能 力, 降 低 了 车 辆 的 停 车 次 数, 减 少 了 燃 料 消 耗 和 汽 车 排 放 的 有 害 物 质 等 我 国 的 北 京 上 海 沈 阳 - 5 -

14 e 书 联 盟 整 理 第 一 章 绪 论 大 连 广 州 深 圳 长 春 等 十 几 个 大 城 市 在 先 后 采 用 了 这 类 先 进 的 交 通 信 号 控 制 系 统 后 的 确 在 一 定 程 度 上 起 到 了 缓 解 交 通 的 作 用 但 是 从 交 通 控 制 系 统 的 实 际 功 能 而 言, 它 们 虽 然 能 随 交 通 量 的 随 机 变 化 自 动 优 选 配 时 方 案, 但 也 只 是 通 过 控 制 红 绿 灯 或 一 些 可 变 标 志 来 控 制 车 流, 无 法 更 有 效 地 避 免 缓 解 城 市 交 通 的 拥 挤 ; 国 外 交 通 信 号 控 制 系 统 的 模 型 和 软 件 因 没 有 考 虑 到 我 国 城 市 交 通 的 具 体 现 状 混 合 交 通 道 路 服 务 水 平 较 低 车 辆 性 能 参 差 不 齐 等 ), 从 而 存 在 使 用 效 果 不 佳, 甚 至 被 搁 置 不 用 的 问 题 5) 优 先 发 展 公 共 交 通 随 着 汽 车 保 有 量 的 增 加, 特 别 是 私 人 汽 车 数 量 的 逐 渐 增 加, 使 得 交 通 供 给 严 重 不 足, 交 通 拥 挤 现 象 更 为 严 重 于 是 各 国 政 府 都 纷 纷 出 台 了 优 先 发 展 公 共 交 通 的 政 策, 鼓 励 出 行 者 乘 坐 公 共 交 通 出 行, 并 且 大 力 发 展 安 全 快 捷 大 运 量 的 轨 道 交 通 含 地 铁 和 轻 轨 ), 收 到 了 良 好 的 效 果 例 如 : 法 国 巴 黎 6 年 代 中 期 努 力 改 善 城 市 公 共 交 通, 并 决 定 大 量 投 资 建 设 轨 道 交 通 系 统 进 入 8 年 代, 巴 黎 市 区 的 公 共 交 通 客 运 总 量 已 占 总 出 行 量 的 5%, 市 区 与 郊 区 之 间 的 公 共 客 运 量 达 62%, 早 晚 高 峰 时 甚 至 高 达 85%; 我 国 的 北 京 上 海 广 州 天 津 长 春 等 城 市 都 已 修 建 或 正 在 修 建 轨 道 交 通 系 统 以 满 足 日 益 增 加 的 出 行 需 求 这 也 是 研 究 智 能 公 共 交 通 的 主 要 社 会 背 景 所 在 3) 实 施 智 能 运 输 系 统 智 能 运 输 系 统 Itellget Trasportato Systems, ITS) 是 目 前 世 界 交 通 运 输 领 域 研 究 的 前 沿 课 题, 它 是 在 当 代 科 学 技 术 充 分 发 展 进 步 的 背 景 下 产 生 的 是 目 前 国 际 公 认 的 解 决 城 市 交 通 拥 挤 改 善 行 车 安 全 提 高 运 行 效 率 减 少 空 气 污 染 等 的 最 佳 途 径 智 能 运 输 系 统 是 在 关 键 基 础 理 论 研 究 的 前 提 下, 将 信 息 通 信 控 制 计 算 机 网 络 等 高 新 技 术 有 效 地 综 合 运 用 于 地 面 交 通 管 理 体 系, 从 而 建 立 起 一 种 大 范 围 全 方 位 发 挥 作 用 实 时 准 确 高 效 的 交 通 运 输 管 理 系 统 可 以 预 料, 智 能 运 输 系 统 将 成 为 2 世 纪 现 代 化 地 面 交 通 运 输 体 系 的 模 式 和 发 展 方 向, 是 交 通 运 输 进 入 信 息 时 代 的 重 要 标 志 智 能 运 输 系 统 这 一 崭 新 概 念 伴 随 着 科 学 技 术 的 进 步 而 出 现, 为 解 决 交 通 问 题 带 来 了 新 的 思 路 随 着 我 国 智 能 运 输 系 统 研 究 和 开 发 进 程 的 不 断 推 进, 必 然 会 出 现 一 些 和 我 国 经 济 社 会 交 通 等 特 点 相 伴 随 的 特 有 的 理 论 和 技 术 问 题 因 此, 开 展 和 我 国 国 情 相 适 应 的 具 有 中 国 特 色 的 智 能 运 输 系 统 理 论 和 实 施 技 术 的 研 究 具 有 迫 切 性 和 必 要 性 主 要 是 对 智 能 运 输 系 统 中 智 能 公 共 交 通 系 统 的 关 键 理 论 和 实 施 技 术 进 行 研 究, 旨 在 为 该 系 统 在 中 国 的 全 面 实 施 提 供 一 定 的 理 论 保 障 和 实 施 技 术 支 持, 并 最 终 为 从 公 共 交 通 的 角 度 解 决 城 市 交 通 问 题 作 出 一 定 的 贡 献 因 此, 研 究 具 有 重 要 的 现 实 意 义 - 6 -

15 e 书 联 盟 整 理 城 市 智 能 公 共 交 通 系 统 理 论 与 方 法.2 智 能 公 共 交 通 系 统 所 谓 智 能 公 共 交 通 系 统, 就 是 在 公 交 网 络 分 配 公 交 调 度 等 关 键 基 础 理 论 研 究 的 前 提 下, 利 用 系 统 工 程 的 理 论 和 方 法, 将 现 代 通 信 信 息 电 子 控 制 计 算 机 网 络 GPS GIS 等 高 新 科 技 集 成 应 用 于 公 共 交 通 系 统, 并 通 过 建 立 公 共 交 通 智 能 化 调 度 系 统 公 共 交 通 信 息 服 务 系 统 公 交 电 子 收 费 系 统 等, 实 现 公 共 交 通 调 度 运 营 管 理 的 信 息 化 现 代 化 和 智 能 化, 为 出 行 者 提 供 更 加 安 全 舒 适 便 捷 的 公 共 交 通 服 务, 从 而 吸 引 公 交 出 行, 缓 解 城 市 交 通 拥 挤, 有 效 解 决 城 市 交 通 问 题, 创 造 更 大 的 社 会 和 经 济 效 益 作 为 ITS 研 究 的 一 项 重 要 内 容,APTS 主 要 以 出 行 者 和 公 交 车 辆 为 服 务 对 象 对 于 出 行 者 而 言,APTS 通 过 采 集 与 处 理 动 态 例 如 : 客 流 量 交 通 流 量 车 辆 位 置 紧 急 事 件 的 地 点 等 ) 和 静 态 交 通 信 息 例 如 : 交 通 法 规 道 路 管 制 措 施 大 型 公 交 出 行 生 成 地 的 位 置 等 ), 通 过 多 种 媒 体 为 为 出 行 者 提 供 动 态 和 静 态 公 共 交 通 信 息 例 如 : 发 车 时 刻 表 换 乘 路 线 出 行 最 佳 路 径 等 ), 从 而 达 到 规 划 出 行 最 优 路 线 选 择 避 免 交 通 拥 挤 节 约 出 行 时 间 的 目 的 对 于 公 交 车 辆 而 言,APTS 主 要 实 现 对 其 动 态 监 控 实 时 调 度 科 学 管 理 等 功 能, 从 而 达 到 提 高 公 交 服 务 水 平 的 目 的.3 改 善 城 市 交 通 的 ITS 策 略 城 市 交 通 系 统 是 一 个 复 杂 的 大 系 统, 城 市 交 通 规 划 和 城 市 交 通 控 制 仅 仅 是 城 市 交 通 网 络 建 设 和 管 理 的 重 要 环 节, 单 独 从 车 辆 方 面 考 虑 或 单 独 从 道 路 方 面 的 考 虑 都 是 片 面 的, 凭 借 它 们 尚 不 足 经 济 而 高 效 地 解 决 交 通 拥 挤 和 交 通 安 全 问 题 所 以 把 人 车 路 综 合 起 来 考 虑, 充 分 应 用 现 代 科 学 技 术 的 智 能 运 输 系 统 为 解 决 城 市 交 通 问 题 提 供 了 几 种 全 新 方 法, 主 要 包 括 : ) 先 进 的 交 通 管 理 系 统 ATMS) 方 法, 即 进 行 先 进 的 中 央 化 交 通 信 号 控 制 和 交 通 管 理, 包 括 快 速 的 交 通 事 故 管 理 城 市 道 路 和 高 速 公 路 的 监 控 及 管 理 ; 2) 先 进 的 出 行 者 信 息 系 统 ATIS) 方 法, 即 通 过 向 驾 驶 员 提 供 实 时 交 通 信 息, 诱 导 驾 驶 员 的 出 行 行 为, 从 而 改 善 路 面 交 通 系 统 ATIS 的 研 究 一 般 与 ATMS 相 结 合 展 开 ; 3) 智 能 公 共 交 通 系 统 APTS) 方 法, 即 通 过 多 种 媒 体 如 电 视 广 播 交 互 式 咨 询 终 端 国 际 互 联 网 等 ) 向 出 行 者 提 供 出 行 前 在 途 公 共 交 通 信 息 实 施 公 共 交 通 智 能 化 调 度 系 统 等 手 段 改 善 公 交 服 务, 提 高 服 务 水 平, 吸 引 公 交 出 行, 从 而 减 轻 交 通 压 力, 解 决 城 市 交 通 问 题 - 7 -

16 e 书 联 盟 整 理 第 一 章 绪 论.4 本 章 小 结 本 章 从 目 前 各 国 遇 到 的 城 市 交 通 拥 挤 道 路 阻 塞 环 境 污 染 等 城 市 交 通 问 题 入 手, 给 出 了 城 市 公 共 交 通 基 本 含 义, 阐 述 了 城 市 公 共 交 通 在 未 来 城 市 发 展 中 的 作 用, 综 述 了 我 国 城 市 公 共 交 通 发 展 过 程 及 优 先 发 展 城 市 公 共 交 通 的 必 要 性 定 义 了 智 能 公 共 交 通 系 统, 阐 述 了 改 善 城 市 交 通 的 ITS 策 略, 特 别 对 我 国 的 智 能 公 共 交 通 发 展 问 题 提 出 了 解 决 办 法 - 8 -

17 e 书 联 盟 整 理 城 市 智 能 公 共 交 通 系 统 理 论 与 方 法 第 二 章 智 能 公 共 交 通 系 统 研 究 现 状 2. 世 界 智 能 运 输 系 统 的 研 究 现 状 国 际 标 准 组 织 999 年 在 技 术 报 告 ISO/TR483 中 对 运 输 信 息 和 控 制 系 统 Trasport Iformato ad Cotrol Systems) 实 际 上 就 是 智 能 运 输 系 统 ) 的 服 务 进 行 了 划 分, 具 体 划 分 情 况 如 表 2- 所 示 2.. 国 外 ITS 的 研 究 内 容 目 前 国 际 上 的 ITS 研 究 形 成 了 美 国 日 本 和 欧 洲 三 大 阵 营, 在 ITS 这 个 名 称 出 现 之 前, 美 国 的 IVHSItellget Vehcle-Hghway Systems) 欧 洲 的 RTIRoad Trasport Iformatcs) ATT Advaced Trasport Telematcs) 日 本 的 RACS AMTICS UTMS ARTS SSVS ASV 等 都 是 和 ITS 意 义 等 同 的 称 谓 美 国 的 ITS 研 究 开 发 体 系 最 为 完 善, 其 研 究 领 域 和 各 自 的 研 究 内 容 如 表 2-2 所 示 从 国 标 和 美 国 的 ITS 研 究 内 容 上 看,ITS 是 现 代 科 学 技 术 的 支 持 下 的 运 输 系 统, 是 若 干 技 术 开 发 项 目 的 集 中 体 现, 这 些 技 术 开 发 项 目 加 强 了 道 路 车 辆 和 驾 驶 员 三 者 之 间 的 联 系, 因 此 提 高 了 公 路 的 安 全 性 系 统 的 效 率 和 环 境 质 量 等 2..2 欧 美 日 ITS 研 究 比 较 日 本 是 最 早 开 始 进 行 ITS 研 究 的 国 家 973 年 日 本 国 际 贸 易 和 工 业 省 发 起 了 全 面 的 车 辆 交 通 控 制 系 统 的 研 究, 从 而 拉 开 了 国 际 ITS 的 研 究 帷 幕 日 本 的 ITS 研 究 具 有 如 下 特 点 :) 日 本 的 运 输 咨 询 公 司 很 少, 因 为 ITS 科 研 项 目 与 工 业 紧 密 挂 钩, 所 以 大 多 数 的 ITS 项 目 由 实 力 雄 厚 的 汽 车 电 子 业 的 大 公 司 或 由 政 府 机 构 承 担 ;2) 政 府 和 工 业 部 门 对 ITS 研 究 长 期 的 支 持 使 得 其 ITS 研 究 具 有 连 贯 性 ;3)ITS 的 研 究 成 果 直 接 面 向 市 场, 这 种 研 究 动 力 促 进 了 诸 如 车 辆 导 航 系 统 等 产 品 的 快 速 开 发 与 应 用 ;4) 成 立 于 994 年 的 VERTISVehcle,Road ad Traffc Itellgece Socety) 是 一 个 制 定 日 本 的 ITS 发 展 策 略 协 调 工 业 和 公 用 部 门 在 制 定 ITS 标 准 方 面 产 生 国 际 影 响 的 跨 政 府 部 门 的 组 织, 政 府 通 过 VERTIS 影 响 国 内 的 ITS 研 究 走 向 ;5) 目 前 日 本 在 ATMS 和 ATIS 的 实 际 部 署 方 面 处 于 国 际 领 先 地 位 例 如 : 日 本 的 城 市 交 通 控 制 系 统 UTCS 非 常 先 进 车 载 导 航 和 诱 导 系 统 已 经 安 装 在 新 款 汽 车 上 廉 价 高 效 的 车 辆 信 息 和 通 信 系 统 VICS 已 经 开 始 市 场 运 营 等 等 - 9 -

18 e 书 联 盟 整 理 第 二 章 国 内 外 智 能 公 共 交 通 系 统 研 究 现 状 服 务 构 成 Servce groupg) 表 2- 序 号 服 务 种 类 服 务 名 称 服 务 名 称 英 文 ) 出 行 者 信 息 出 行 前 信 息 Pre-trp Iformato 2 在 途 驾 驶 员 信 息 O-trp Iformato O-trp Publc Trasport 3 在 途 公 共 交 通 信 息 Iformato 4 个 人 信 息 服 务 Persoal Iformato Servce 5 路 径 诱 导 与 导 航 Route Gudace & Navgato 6 交 通 管 理 运 输 规 划 支 持 Trasportato Plag Support 7 交 通 控 制 Traffc Cotrol 8 事 件 管 理 Icdet Maagemet 9 需 求 管 理 Demad Maagemet Polcg/ Eforcg Traffc 交 通 法 规 监 督 与 执 行 Regulatos Ifrastructure Mateace 基 础 设 施 维 护 与 管 理 Maagemet 2 车 辆 视 野 扩 展 Vso Ehacemet 3 自 动 车 辆 运 营 Automated Vehcle Operato 4 纵 向 避 碰 Logtude Collso Avodace 5 横 向 避 碰 Lateral Collso Avodace 6 安 全 防 备 Safety Readess 7 碰 前 束 缚 Pre-crash Restrat Deploymet 8 商 用 车 辆 商 用 车 辆 提 前 通 关 Commercal Vehcle Pre-clearace Commercal Vehcle 9 商 用 车 辆 管 理 过 程 Admstratve Processes Automated Roadsde Safety 2 自 动 路 边 安 全 检 验 Ispecto Commercal Vehcle O-board 2 商 用 车 辆 车 载 安 全 监 视 Safety Motorg Commercal Vehcle Fleet 22 商 用 车 队 管 理 Maagemet 23 公 共 交 通 公 共 交 通 管 理 Publc Trasport Maagemet Demad Resposve Publc 24 需 求 响 应 式 公 共 交 通 Trasport 25 共 享 交 通 管 理 Shared Trasport Maagemet Emergecy Notfcato ad 26 紧 急 情 况 紧 急 情 况 通 报 及 个 人 安 全 Persoal Securty 27 紧 急 车 辆 管 理 Emergecy Vehcle Maagemet Hazardous Materal & Icdet 28 危 险 货 物 和 事 件 通 报 Notfcato 29 电 子 收 费 电 子 财 务 交 易 Electroc Facal Trasactos 3 安 全 公 共 出 行 安 全 Publc Travel Securty 3 易 受 伤 害 道 路 使 用 者 安 全 Safety Ehacemet for 强 化 Vulerable Road Users 32 智 能 交 叉 口 与 智 能 路 段 Itellget Juctos ad Ls - -

19 e 书 联 盟 整 理 城 市 智 能 公 共 交 通 系 统 理 论 与 方 法 ITS 的 研 究 领 域 和 各 自 的 研 究 内 容 表 2-2 研 究 领 域 先 进 的 交 通 管 理 系 统 ATMS Advaced Traffc Maagemet systems) 先 进 的 出 行 者 信 息 系 统 ATIS Advaced Traveler Iformato Systems) 先 进 的 公 共 交 通 系 统 APTS Advaced Publc Trasportato Systems) 先 进 的 乡 村 运 输 系 统 ARTS Advaced Rural Trasportato Systems) 商 业 车 辆 运 营 CVO Commercal Vehcle Operato) 先 进 的 车 辆 控 制 和 安 全 系 统 AVCSS Advaced Vehcle Cotrol & Safety Systems) 自 动 公 路 系 统 AHS Automated Hghway System) 主 要 研 究 内 容 ) 城 市 区 域 的 中 央 化 交 通 信 号 控 制 系 统 ; 2) 高 速 公 路 管 理 系 统 ;3) 交 通 事 故 管 理 系 统 ; 4) 电 子 收 费 及 交 通 管 理 系 统 ) 出 行 者 信 息 系 统 ;2) 车 载 路 径 诱 导 系 统 ; 3) 停 车 场 停 车 引 导 系 统 ;4) 数 字 地 图 数 据 库 ) 车 队 管 理 系 统 ;2) 乘 客 出 行 信 息 系 统 ; 3) 电 子 支 付 系 统 例 如 采 用 智 能 卡 ); 4) 运 输 需 求 管 理 系 统 ;5) 公 交 优 先 系 统 ARTS 是 ITS 技 术 在 幅 员 广 阔 的 乡 村 区 域 的 选 择 性 应 用, 研 究 内 容 : ) 出 行 者 的 安 全 与 保 护 ;2) 紧 急 情 况 管 理 系 统 ; 3) 旅 游 和 出 行 者 信 息 服 务 系 统 ;4) 基 础 设 施 的 运 营 和 保 养 ;5) 车 队 运 营 与 管 理 系 统 ;6) 商 业 车 辆 运 营 ;7) 公 共 性 的 出 行 者 服 务 系 统 ) 商 业 车 辆 的 电 子 通 关 系 统 ;2) 车 载 安 全 监 控 系 统 ;3) 路 边 安 全 检 查 的 自 动 化 系 统 ;4) 商 业 车 队 管 理 系 统 ;5) 商 业 车 辆 的 行 政 管 理 程 序 ;6) 危 险 品 的 应 急 响 应 系 统 ) 防 碰 撞 系 统 ;2) 智 能 化 行 车 控 制 系 统 ; 3)Mayday 系 统 ;4) 驾 驶 员 视 野 加 强 系 统 ; 5) 车 辆 防 抱 死 系 统 ABSAt-loc Brag System) 6) 驾 驶 员 安 全 监 控 系 统 ;7) 车 辆 安 全 监 控 系 统 ; 8) 车 载 路 线 诱 导 系 统 ;9) 协 作 驾 驶 AHS 有 三 种 研 究 理 念 :a) 基 于 车 辆 智 能 化 的 匿 名 自 动 驾 驶 ; b) 基 于 公 路 基 础 设 施 智 能 化 的 公 路 控 制 自 动 驾 驶 ;c) 前 两 者 的 综 合 日 本 在 这 方 面 的 研 究 最 为 先 进, 研 究 内 容 有 : ) 公 路 与 车 辆 车 辆 与 车 辆 之 间 的 通 信 系 统 ; 2) 事 故 监 测 与 警 告 ;3) 用 视 频 雷 达 监 测 器 的 车 辆 间 距 控 制 ;4) 最 大 速 度 控 制 ;5) 自 动 停 车 控 制 ; 欧 洲 从 986 年 开 始 涉 足 ITS 领 域 的 研 究 由 欧 洲 主 要 汽 车 公 司 发 起 的 PROMETHUS Program for a Europea Traffc wth Hghest Effcecy ad uprecedeted Safety) 计 划 旨 在 以 汽 车 为 主 体, 利 用 先 进 的 信 息 通 信 自 动 化 技 术 来 改 善 运 输 系 统, 减 轻 交 通 问 题 ; 由 欧 洲 社 团 委 员 会 EC Europea Commuty) 发 起 的 DRIVEDedcated Road Ifrastructure for Vehcle Safety Europe) 计 划 主 要 涉 及 公 路 和 交 通 控 制 技 术 的 研 究 在 99 年 末 成 立 的 ERTICOEuropea Road Trasport Telematcs Implemetato Coordato Orgazato) 作 为 民 办 的 公 共 组 织, 负 责 监 督 和 协 调 欧 洲 的 ITS 研 究 发 展 和 实 施 欧 洲 的 ITS 研 究 特 点 是 :) 在 广 泛 的 ITS 领 域 都 进 行 着 研 究 与 开 发 ;2)EC 发 起 组 织 的 ITS 研 究 立 项, 着 重 技 术 的 部 署 与 评 价, 具 有 高 度 的 研 究 连 贯 性, 但 是 与 实 际 的 应 用 部 署 尚 存 在 差 距 ;3) 欧 洲 在 公 路 上 广 泛 部 署 了 车 辆 专 用 电 台, 可 以 向 用 户 提 供 声 音 或 编 码 信 息 由 多 种 语 - -

20 e 书 联 盟 整 理 第 二 章 国 内 外 智 能 公 共 交 通 系 统 研 究 现 状 言 广 播, 可 接 收 实 时 交 通 状 况 报 告 );4) 因 为 欧 洲 的 城 市 一 般 都 已 存 在 几 百 年, 城 里 的 道 路 相 对 狭 窄, 交 通 很 拥 挤, 甚 至 私 人 小 汽 车 不 能 进 入 市 中 心 所 以 欧 洲 从 一 开 始 从 事 ITS 研 究 时 就 把 公 共 交 通 视 为 重 要 的 研 究 内 容, 公 交 优 先 和 公 交 乘 客 信 息 系 统 已 投 入 使 用 美 国 比 欧 洲 和 日 本 部 署 ITS 研 究 要 晚, 在 987 年 一 些 对 ITS 感 兴 趣 的 学 者 成 立 了 Moblty 2 组 织, 该 组 织 后 来 演 变 成 为 现 在 的 ITS Amerca ITS Amerca 不 但 是 美 国 运 输 部 的 国 家 ITS 研 究 发 展 规 划 的 咨 询 机 构, 而 且 还 负 责 协 调 美 国 工 业 部 门 和 大 学 科 研 机 构 的 ITS 研 究 美 国 在 99 年 2 月 通 过 了 ISTEAItermodal Surface Trasportato Effcecy Act) 法 案, 从 而 标 志 着 美 国 联 邦 政 府 对 ITS 研 究 的 参 与 协 调 和 支 持 目 前 美 国 已 经 在 ITS 的 整 体 组 织 及 规 划 当 前 对 研 究 开 发 运 作 实 验 方 面 的 投 资 部 署 诸 如 电 子 收 费 商 业 车 辆 运 营 等 一 些 ITS 实 际 应 用 方 面 处 于 国 际 领 先 地 位 美 国 和 欧 洲 每 年 要 举 办 ITS 年 会, 在 亚 太 地 区 ITS 国 际 研 讨 会 已 经 举 办 了 五 届 从 994 年 开 始 ITS Amerca ERTICO VERTIS 联 合 起 来 每 年 都 要 召 开 一 次 国 际 ITS 大 会, 各 国 学 者 通 过 这 些 国 际 会 议 有 了 更 多 的 互 相 学 习 和 交 流 的 机 会 2.2 我 国 智 能 运 输 系 统 的 研 究 现 状 我 国 的 智 能 运 输 系 统 研 究 虽 然 起 步 较 晚, 但 是 经 过 几 年 的 不 懈 努 力, 在 某 些 领 域 做 了 许 多 工 作, 已 经 取 得 了 一 定 成 果 随 着 科 学 技 术 的 发 展 和 社 会 的 进 步, 我 国 开 展 智 能 运 输 系 统 研 究 已 具 备 了 技 术 基 础 国 家 政 策 倾 向 和 颇 具 潜 力 的 市 场 需 求 我 国 交 通 运 输 界 和 国 家 政 府 部 门 已 认 识 到 开 展 智 能 运 输 系 统 研 究 的 重 要 性 国 家 科 技 部 已 于 999 年 月 批 准 成 立 了 国 家 智 能 交 通 系 统 工 程 技 术 研 究 中 心 该 中 心 的 主 要 目 标 是 以 国 民 经 济 行 业 和 市 场 的 需 求 为 导 向, 针 对 智 能 交 通 系 统 存 在 的 重 大 技 术 问 题, 对 有 市 场 价 值 的 重 要 应 用 科 技 成 果, 进 行 共 性 技 术 关 键 技 术 的 后 续 工 程 化 产 业 化 以 及 系 统 集 成 的 研 究 开 发 交 通 部 曾 在 九 五 期 间 提 出 : 建 立 智 能 公 路 运 输 的 工 程 研 究 中 心, 同 时 指 出 : 结 合 我 国 实 际 情 况, 分 阶 段 地 开 展 交 通 控 制 系 统 驾 驶 员 信 息 系 统 等 5 个 领 域 的 研 究 开 发 工 程 化 和 系 统 集 成 在 此 基 础 上, 使 成 熟 的 科 技 成 果 转 化 为 可 供 实 用 的 技 术 和 产 品, 该 工 程 研 究 中 心 也 将 逐 步 发 展 成 为 我 国 智 能 公 路 运 输 系 统 产 业 化 基 地 国 家 技 术 部 已 经 立 项 进 行 智 能 运 输 系 统 的 研 究 ; 国 家 建 设 部 与 欧 洲 的 ITS 组 织 ERTICO 联 合 建 立 了 EU-Cha 计 划 ; 国 家 科 委 在 998 年 月 在 北 京 举 办 了 首 届 ITS 在 我 国 应 用 的 研 讨 会 ; 国 家 计 委 在 999 年 4 月 的 科 技 立 项 会 议 中 将 ITS 列 为 个 重 点 科 研 领 域 之 一, 并 指 出 ITS 近 期 的 产 业 化 重 点 是 加 快 发 展 先 进 的 交 通 管 理 系 统 包 括 交 通 信 号 控 制 系 统 交 通 诱 导 系 统 交 通 监 控 系 统 违 章 自 动 监 测 系 统 城 - 2 -

21 e 书 联 盟 整 理 城 市 智 能 公 共 交 通 系 统 理 论 与 方 法 市 公 交 自 动 化 调 度 系 统 等 ) 道 路 交 通 信 息 及 服 务 系 统 高 速 公 路 通 信 监 控 基 金 及 紧 急 事 件 处 理 和 救 援 系 统 不 停 车 收 费 系 统 对 上 述 各 系 统, 形 成 系 统 设 计 设 备 制 造 项 目 建 设 系 统 运 行 管 理 的 总 体 能 力, 以 及 成 套 设 备 的 规 模 化 生 产 能 力 国 家 科 技 部 于 2 年 3 月 组 织 全 国 交 通 运 输 领 域 专 家 组 成 专 家 组, 起 草 中 国 智 能 运 输 系 统 体 系 框 架 目 前, 项 目 已 经 完 成 下 面 将 我 国 智 能 运 输 系 统 体 系 框 架 中 规 定 的 服 务 领 域 和 服 务 列 于 表 2-3 中, 可 以 和 国 际 标 准 ISO/TR483 以 及 美 国 的 ITS 研 究 内 容 作 以 对 比 从 表 2-3 中 我 们 可 以 看 出, 我 国 智 能 运 输 系 统 研 究 内 容 基 本 和 国 际 标 准 和 美 国 的 研 究 内 容 一 致, 这 便 于 和 国 际 接 轨, 加 强 国 际 交 流 与 合 作 下 面 简 要 介 绍 一 下 国 内 智 能 运 输 系 统 的 研 究 现 状 : 在 交 通 管 理 与 规 划 服 务 领 域, 国 内 诸 如 北 京 上 海 大 连 沈 阳 等 许 多 大 城 市 已 经 引 入 并 使 用 国 外 先 进 的 自 适 应 城 市 交 通 控 制 系 统 吉 林 大 学 在 城 市 交 通 自 适 应 面 控 系 统 研 究 方 面 也 取 得 了 丰 硕 的 研 究 成 果, 目 前 已 经 开 发 出 具 有 自 主 知 识 产 权 的 城 市 交 通 自 适 应 面 控 系 统 软 件, 并 可 以 成 功 地 驱 动 硬 件 设 备, 达 到 可 以 实 际 工 程 应 用 的 程 度 在 出 行 者 信 息 服 务 领 域, 本 人 主 持 的 国 家 自 然 科 学 基 金 重 点 项 目 城 市 交 通 流 诱 导 系 统 理 论 模 型 和 方 法 研 究 是 我 国 最 早 的 智 能 运 输 系 统 研 究 项 目, 此 项 目 结 合 我 国 城 市 交 通 运 输 的 实 际 情 况, 设 计 了 崭 新 的 城 市 交 通 流 诱 导 系 统 的 技 术 路 线 和 实 施 方 案, 解 决 了 该 领 域 的 关 键 理 论 和 实 施 技 术 难 题 该 项 目 于 2 年 5 月 通 过 了 由 国 家 自 然 科 学 基 金 委 员 会 组 织 的 鉴 定, 鉴 定 委 员 会 由 沈 志 云 双 院 士 担 任 主 任, 张 杰 院 士 担 任 副 主 任 鉴 定 委 员 会 一 致 认 为 : 课 题 组 率 先 完 成 了 城 市 交 通 流 诱 导 系 统 软 硬 件 的 研 究 与 开 发, 为 把 交 通 流 诱 导 系 统 推 向 产 业 化 在 理 论 与 工 程 技 术 方 面 起 到 了 重 要 的 奠 基 和 示 范 作 用 本 项 目 研 究 成 果 属 国 内 首 创, 整 体 上 达 到 了 国 际 先 进 水 平, 部 分 成 果 达 到 国 际 领 先 水 平 在 电 子 收 费 服 务 领 域, 国 内 已 经 开 通 的 若 干 条 高 速 公 路 如 : 京 津 唐 沪 宁 高 速 公 路 等 ) 正 在 使 用 从 国 外 引 进 或 国 内 开 发 的 监 控 和 电 子 收 费 系 统, 电 子 收 费 系 统 的 研 究 方 面, 交 通 部 公 路 科 学 研 究 所 走 在 全 国 前 列 在 运 营 管 理 服 务 领 域, 基 于 GPS 的 集 群 车 队 调 度 系 统 目 前 已 经 应 用 于 银 行 的 运 钞 车 警 车 救 护 车 等 特 殊 车 队 的 跟 踪 和 调 度 当 前, 物 流 业 特 别 是 第 三 方 物 流 业 作 为 一 种 新 兴 高 技 术 产 业, 在 中 国 方 兴 未 艾, 被 认 为 是 企 业 的 第 三 利 润 源 泉 其 快 速 发 展 必 然 带 动 CVO 的 技 术 进 步, 而 CVO 相 关 技 术 如 电 子 地 图 技 术 GPS 技 术 的 发 展 也 直 接 影 响 物 流 业 的 运 作 效 率 相 信, 随 着 物 流 业 的 发 展,CVO 在 中 国 一 定 会 收 到 越 来 越 广 泛 的 重 视 在 自 动 公 路 系 统 服 务 领 域, 吉 林 大 学 正 在 进 行 智 能 车 辆 自 主 导 航 的 研 究, 目 前 已 经 开 发 出 第 三 代 智 能 车 JUTIV-III - 3 -

22 e 书 联 盟 整 理 第 二 章 国 内 外 智 能 公 共 交 通 系 统 研 究 现 状 序 号 服 务 领 域 中 国 智 能 运 输 系 统 体 系 框 架 中 的 服 务 领 域 与 服 务 表 服 务 服 务 英 文 名 称 交 通 法 规 监 督 与 执 行 Polcg/ Eforcemet Traffc Regulatos 交 通 管 理 与 规 交 通 运 输 规 划 支 持 Trasportato Plag Support 划 Ifrastructure Mateace Traffc 基 础 设 施 维 护 与 管 理 Maagemet Maagemet ad 交 通 控 制 Traffc Cotrol Plag 需 求 管 理 Demad Maagemet ATMS) 3 事 件 管 理 Icdet Maagemet 2 电 子 收 费 电 子 收 费 Electroc Paymet Servce 出 行 者 信 息 出 行 前 信 息 Pre-trp Iformato 行 驶 中 驾 驶 员 信 息 O-trp Iformato Traveler 3 Iformato 途 中 公 共 交 通 信 息 O-trp Publc Trasport Iformato System 个 性 化 信 息 Persoal Iformato ATIS/APTS) 路 径 诱 导 及 导 航 Route Gudace ad Navgato 视 野 的 扩 展 Vso Ehacemet 车 辆 安 全 和 辅 纵 向 防 撞 Logtudal Collso Avodace 助 驾 驶 横 向 防 撞 Lateral Collso Avodace 4 Vehcle safety 交 叉 路 口 防 撞 Itersecto Collso Avodace ad drvg assstace 安 全 状 况 检 测 ) Safety Codto Ispecto) AVCSS) 碰 撞 前 乘 员 保 护 Pre-crash Restrat Deploymet 自 动 车 辆 驾 驶 Automated Vehcle Drvg Emergecy Notfcato ad 紧 急 情 况 的 确 认 及 安 全 紧 急 事 件 和 安 Persoal Securty 紧 急 车 辆 管 理 Emergecy Vehcle Maagemet 全 危 险 品 及 其 事 故 的 通 告 Hazardous Materal & Icdet Notfcato 5 Emergecy ad 公 共 出 行 安 全 Publc Travel Securty Securty Safety Ehacemet for Vulerable CVO) 道 路 使 用 者 的 安 全 措 施 Road Users 交 汇 处 的 安 全 Juctos Safety 运 营 管 理 公 交 规 划 Publc Trasport Plag 公 交 运 营 管 理 Publc Trasport Operato Maagemet Trasport 6 Operato 车 辆 监 视 Vehcle Motorg Maagemet 一 般 货 物 运 输 管 理 CommoFreghtTrasportMaagemet CVO/APTS) 特 种 运 输 的 管 理 Specal Trasport Maagemet 综 合 运 输 交 换 客 货 运 信 息 资 源 Exchage Pass. & Freght Trasport Ifo. 7 Iter-modal 旅 客 联 运 Passeger Iter-modal Trasport Trasport 货 物 联 运 Freght Iter-modal Trasport 8 自 动 公 路 自 动 公 路 Automated Hghway System AHS) 服 务 领 域 对 应 于 美 国 ITS 框 架 中 的 研 究 领 域, 国 际 标 准 ISO/TR483 中 的 服 务 种 类 2 服 务 对 应 于 美 国 ITS 框 架 中 的 研 究 内 容, 而 与 国 际 标 准 中 的 服 务 意 义 相 同 3 括 号 中 的 内 容 表 示 该 服 务 领 域 对 应 于 美 国 的 ITS 体 系 框 架 中 的 哪 个 研 究 领 域 - 4 -

23 e 书 联 盟 整 理 城 市 智 能 公 共 交 通 系 统 理 论 与 方 法 从 表 2-3 中 我 们 还 可 以 看 出, 中 国 的 智 能 运 输 系 统 体 系 框 架 中, 将 有 关 智 能 公 共 交 通 系 统 的 服 务 内 容 包 含 在 出 行 者 信 息 电 子 收 费 和 运 营 管 理 服 务 领 域 中 2.2. 中 国 智 能 运 输 系 统 框 架 研 究 在 研 究 中 国 智 能 公 共 交 通 系 统 框 架 之 前, 有 必 要 首 先 构 造 适 合 中 国 国 情 的 智 能 运 输 系 统 框 架, 这 样 可 以 明 确 智 能 公 共 交 通 系 统 在 整 个 智 能 运 输 系 统 中 所 占 的 位 置, 以 及 与 其 他 系 统 之 间 的 关 系 包 括 : 数 据 交 换 信 息 交 换 等 等 ) 在 第 一 章 已 经 提 到, 智 能 运 输 系 统 的 实 施 能 够 有 效 提 高 车 辆 运 行 效 率 改 善 行 车 安 全 节 约 能 源 减 少 交 通 阻 塞 减 轻 环 境 污 染, 是 目 前 国 际 公 认 的 解 决 城 市 和 公 路 交 通 问 题 的 最 佳 途 径 因 此, 建 立 适 合 中 国 国 情 的 ITS 研 究 结 构 框 架 是 非 常 必 要 的 本 章 结 合 了 国 内 外 ITS 的 研 究 内 容 和 我 们 的 部 分 研 究 成 果, 将 ITS 框 架 分 为 三 层 : 组 织 层 运 输 层 和 通 信 层 与 第 一 章 提 到 的 国 家 科 技 部 组 织 的 中 国 ITS 体 系 框 架 的 研 究 成 果 有 所 不 同, 本 节 中 所 构 建 的 ITS 框 架 更 为 形 象 化 生 动 化, 更 具 有 概 括 性, 并 且 首 次 将 运 输 层 中 的 公 路 部 分 划 分 为 城 市 和 高 速 公 路 两 部 分 研 究, 这 样 做 不 但 不 和 国 家 ITS 体 系 框 架 发 生 矛 盾, 而 且 便 于 问 题 的 研 究 和 ITS 的 组 织 实 施 本 节 中 构 建 的 我 国 ITS 框 架 如 图 2- 所 示, 各 组 成 部 分 的 关 系 是 : 组 织 层 向 运 输 层 提 出 目 标 要 求, 运 输 层 给 出 相 应 的 解 决 方 案 运 输 层 与 通 信 层 之 间 以 接 口 相 连 一 组 织 层 组 织 层 由 中 央 政 府 地 方 政 府 咨 询 机 构 企 业 公 司 和 用 户 组 成, 如 图 2-2 所 示 中 央 政 府 由 科 技 部 牵 头, 组 织 协 调 交 通 部 铁 道 部 中 国 航 空 工 业 第 一 第 二 集 团 公 司 公 安 部 建 设 部 等 各 部 委, 图 2- ITS 研 究 框 架 层 次 结 构 负 责 制 定 ITS 的 全 国 性 发 展 战 略 和 研 究 项 目 地 方 政 府 由 省 科 委 省 交 通 厅 省 公 安 厅 省 建 设 厅 城 市 规 划 局 公 用 局 等 机 构 组 成 咨 询 机 构 包 含 ITS 的 全 国 性 协 会 组 织 ITS Cha 大 学 科 研 院 所 和 标 准 制 定 机 构 等 组 织 企 业 公 司 包 括 ITS 研 究 项 目 的 市 场 推 广 者 和 使 用 者, 如 : 汽 车 制 造 商 铁 路 电 信 企 业 以 及 汽 车 运 输 企 业 等 用 户 由 交 通 服 务 的 使 用 者 组 成, 如 : 一 般 出 行 者 驾 驶 员 公 交 出 行 者 商 业 用 户 等 中 央 政 府 提 供 部 分 财 政 支 持, 给 予 战 略 指 导, 传 达 有 关 政 策 法 规 咨 询 机 构 向 中 央 政 府 提 供 政 策 咨 询, 协 助 其 制 - 5 -

24 e 书 联 盟 整 理 第 二 章 国 内 外 智 能 公 共 交 通 系 统 研 究 现 状 定 标 准, 负 责 为 企 业 地 方 政 府 提 供 技 术 依 托, 培 训 ITS 专 业 技 术 人 才 地 方 政 府 也 提 供 部 分 财 政 支 持, 积 极 与 企 业 合 作 完 成 ITS 项 目 及 相 关 产 品 的 开 发 与 生 产 用 户 则 向 地 方 政 府 和 企 业 提 出 ITS 研 究 及 产 品 服 务 的 要 求 与 建 议 二 通 信 层 通 信 层 的 主 要 功 能 是 建 立 运 输 层 各 组 成 部 分 之 间 图 2-2 组 织 层 运 输 层 与 用 户 之 间 的 通 信 联 系, 如 图 2-3 所 示 其 中 交 换 式 电 话 网 和 专 线 常 用 于 固 定 点 间 的 通 信 现 有 通 信 线 可 以 为 交 通 管 控 中 心 提 供 传 感 器 / 检 测 器 和 交 通 设 施 的 控 制 命 令 光 缆 和 微 波 通 信 可 提 供 从 城 市 道 路 或 高 速 公 路 传 感 器 到 交 通 管 控 中 心 的 高 容 量 数 据 通 信 或 视 频 通 信, 同 时 还 可 以 把 这 些 信 息 传 输 给 其 它 中 心 当 直 接 的 传 送 不 能 实 现 时, 扩 频 通 信 网 可 用 于 把 传 感 器 的 数 据 传 送 到 光 缆 网 络 上 调 频 副 载 波 使 用 现 有 的 电 台 完 成 出 行 信 息 的 播 放 任 务, 车 辆 定 位 可 通 过 立 体 声 广 播 的 导 频 信 号 实 现, 而 通 过 差 分 GPS 定 位 技 术 可 以 使 得 车 辆 定 位 更 加 精 确 当 地 的 调 频 广 播 或 安 装 在 路 边 的 短 波 信 标 能 够 提 供 车 内 信 息 和 公 路 咨 询 广 播 HAR), 而 射 频 RF) 系 统 通 常 指 蜂 窝 数 据 通 信 和 数 据 网 络 ) 可 以 提 供 紧 急 呼 救 服 务 MAYDAY) 和 出 行 前 咨 询 信 息 车 队 调 度 使 用 主 干 无 线 通 信 系 统 完 成 商 用 车 辆 公 交 车 辆 紧 急 车 辆 的 调 度 未 来 将 会 有 更 多 的 新 型 通 信 技 术 应 用 于 交 通 运 输 领 域 三 运 输 层 运 输 层 由 公 路 与 城 市 道 路 系 统 铁 路 系 统 航 空 系 统 及 水 运 系 统 构 成 各 系 统 之 间 既 相 互 独 立 发 展, 又 应 该 紧 密 联 系, 构 成 完 整 的 协 调 发 展 的 交 通 运 输 体 系 但 是, 由 于 各 种 运 输 方 式 之 间 缺 乏 必 要 的 接 口 联 系, 所 图 2-3 通 信 层 - 6 -

25 e 书 联 盟 整 理 城 市 智 能 公 共 交 通 系 统 理 论 与 方 法 以 尚 未 形 成 全 国 性 的 综 合 运 输 系 统 而 且 各 种 交 通 运 输 方 式 智 能 化 程 度 发 展 也 极 不 平 衡, 航 空 和 水 运 已 基 本 达 到 国 际 先 进 水 平, 地 面 运 输 方 式 则 相 对 落 后 特 别 是 汽 车 工 业 的 发 展 所 带 来 的 负 面 效 应 诸 如 : 交 通 事 故 频 繁 交 通 堵 塞 严 重 环 境 污 染 恶 劣 等 也 日 渐 突 出 由 于 现 有 对 策 的 局 限 性, 还 无 法 全 面 彻 底 地 解 决 目 前 存 在 的 问 题 另 一 方 面, 人 们 从 未 停 止 过 追 求 舒 适 通 畅 方 便 安 全 的 交 通 环 境 这 两 方 面 共 同 作 用, 加 快 了 公 路 与 城 市 道 路 基 础 设 施 汽 车 工 业 和 环 境 保 护 一 体 化 协 调 发 展 的 进 程 这 一 进 程 融 合 了 现 代 通 信 信 息 计 算 机 等 高 新 技 术, 基 于 这 种 背 景, 公 路 与 城 市 道 路 ITS 应 运 而 生 就 公 路 与 城 市 道 路 的 ITS 结 构 研 究 框 架 作 以 阐 述 ) 城 市 道 路 ITS 框 架 城 市 道 路 系 统 概 括 起 来 是 由 人 车 路 及 环 境 几 部 分 组 成, 因 此 可 以 把 城 市 ITS 研 究 内 容 相 应 的 分 为 交 通 管 理 与 控 制 系 统 智 能 公 共 交 通 系 统 电 子 收 费 系 统 车 辆 诱 导 系 统 紧 急 救 援 系 统 安 全 保 障 系 统 和 环 境 监 控 系 统 等, 如 图 2-4 所 示 交 通 管 理 与 控 制 系 统 : 交 通 管 理 与 控 制 系 统 作 为 其 它 各 系 统 的 组 织 与 协 调 者, 处 于 中 心 地 位 它 的 主 要 功 能 有 : ) 交 通 管 理 方 面 的 功 能 :a) 收 集 处 理 发 布 实 时 的 交 通 信 息 ;b) 协 调 其 它 系 统 工 作 ;c) 管 理 各 种 交 通 设 施 如 : 检 测 线 圈 摄 像 机 信 号 机 等 ; 2) 交 通 控 制 方 面 的 功 能 :a) 数 据 库 管 理 ;b) 设 施 管 理 ;c) 信 号 配 时 优 化 ; d) 决 策 车 辆 诱 导 系 统 : 车 辆 诱 导 系 统 分 为 单 车 诱 导 系 统 和 集 群 诱 导 系 统 在 单 车 诱 导 系 统 中, 实 时 交 通 信 息 传 输 于 个 别 车 辆 和 交 通 管 控 中 心 之 间, 车 辆 上 安 装 有 定 位 装 置 信 息 接 收 装 置 和 路 径 优 化 装 置 这 种 系 统 适 用 于 个 人 出 行 及 特 种 车 辆 的 诱 导 集 群 诱 导 系 统 的 交 通 信 息 是 在 车 辆 检 测 器 交 通 管 控 中 心 和 可 变 信 息 牌 之 间 传 输, 诱 导 对 象 是 车 流 这 种 系 统 一 般 适 用 于 高 速 公 路 或 路 段 较 长 的 城 市 交 通 流 的 诱 导 图 2-4 城 市 道 路 ITS 框 架 - 7 -

26 e 书 联 盟 整 理 第 二 章 国 内 外 智 能 公 共 交 通 系 统 研 究 现 状 在 此 我 们 设 计 了 车 辆 诱 导 系 统 结 构 框 架 如 图 2-5) 该 系 统 由 四 个 子 系 统 组 成 : ) 信 息 采 集 与 处 理 子 系 统 交 通 流 信 息 的 采 集 主 要 是 在 交 通 管 控 中 心 完 成 的 管 控 中 心 将 获 得 的 网 络 交 通 流 信 息 传 送 到 交 通 流 诱 导 主 机, 滚 动 式 预 测 网 络 中 各 路 段 和 交 叉 口 的 交 通 流 量 及 路 段 行 程 时 间, 建 立 能 够 综 合 反 映 多 种 因 素 的 路 阻 函 数, 图 2-5 车 辆 诱 导 系 统 确 定 各 路 段 的 出 行 广 义 费 用, 为 诱 导 提 供 依 据 2) 车 辆 定 位 子 系 统 车 辆 定 位 子 系 统 的 功 能 是 确 定 车 辆 在 路 网 中 的 确 切 位 置, 它 根 据 基 准 台 所 测 出 的 误 差 来 修 正 车 载 台 的 误 差, 从 而 达 到 提 高 定 位 精 度 的 目 的 另 外 本 系 统 还 涉 及 通 信 网 络 的 设 计 电 子 地 图 制 作 等 3) 信 息 服 务 子 系 统 交 通 信 息 服 务 子 系 统 是 交 通 流 诱 导 系 统 的 主 要 组 成 部 分, 它 可 以 把 主 机 运 算 出 来 的 动 态 交 通 信 息 包 括 预 测 的 交 通 信 息 ) 通 过 各 种 传 播 媒 介 及 时 地 传 送 给 公 众 这 些 媒 介 包 括 有 线 电 视 联 网 的 计 算 机 收 音 机 电 话 亭 路 边 的 可 变 信 息 牌 和 车 载 的 接 收 装 置 等, 使 出 行 者 在 家 中 在 路 上 都 可 以 得 到 交 通 诱 导 信 息 4) 路 线 优 化 子 系 统 行 车 路 线 优 化 子 系 统 是 城 市 交 通 流 诱 导 系 统 的 重 要 组 成 部 分 它 的 作 用 是 依 据 车 辆 定 位 子 系 统 所 确 定 的 车 辆 在 网 络 中 的 位 置 和 出 行 者 输 入 的 目 的 地, 结 合 交 通 信 息 采 集 与 处 理 子 系 统 传 输 的 路 网 交 通 信 息, 为 出 行 者 提 供 能 够 避 免 拥 挤 减 少 延 误 快 速 到 达 终 点 的 行 车 路 线, 在 车 载 计 算 机 的 屏 幕 上 显 示 出 车 辆 行 驶 前 方 的 交 通 状 况, 并 以 箭 线 标 示 所 建 议 的 最 佳 行 驶 路 线 紧 急 救 援 系 统 : 紧 急 救 援 系 统 以 紧 急 救 援 中 心 为 核 心 它 与 救 护 车 消 防 车 警 车 运 钞 车 等 特 种 车 辆 调 度 中 心 相 联 系, 协 调 各 中 心 的 工 作 比 如 : 当 出 现 交 通 事 故 时, 由 交 通 管 控 中 心 提 供 优 先 信 号, 信 息 服 务 中 心 提 供 诱 导 路 径, 紧 急 救 援 中 心 调 度 警 车 救 - 8 -

27 e 书 联 盟 整 理 城 市 智 能 公 共 交 通 系 统 理 论 与 方 法 护 车 消 防 车 紧 急 赶 往 事 发 地 点, 及 时 快 速 处 理 事 故 安 全 保 障 系 统 : 安 全 保 障 系 统 由 纵 向 避 碰 横 向 避 碰 交 叉 口 避 碰 视 觉 强 化 避 碰 安 全 防 备 碰 前 安 全 束 护 等 组 成 环 境 监 控 系 统 : 主 要 指 尾 气 排 放 检 测 与 环 境 污 染 缓 解 技 术, 以 及 尾 气 噪 声 污 染 的 监 控 技 术 图 2-6 高 速 公 路 ITS 研 究 框 架 2) 高 速 公 路 ITS 结 构 框 架 中 国 高 速 公 路 建 设 速 度 迅 猛, 平 均 以 3.7% 的 年 增 长 速 度 递 增, 高 速 公 路 在 我 国 公 路 运 输 中 的 作 用 越 来 越 重 要 所 以, 高 速 公 路 系 统 应 率 先 从 事 ITS 研 究 我 们 把 高 速 公 路 ITS 研 究 内 容 分 为 高 速 公 路 交 通 管 控 系 统 高 速 公 路 车 辆 诱 导 系 统 自 动 收 费 系 统 高 速 公 路 紧 急 救 援 系 统 和 自 动 公 路 系 统 AHS), 如 图 2-6 所 示 高 速 公 路 ITS 结 构 框 架 以 公 路 管 控 中 心 为 核 心, 具 有 匝 道 控 制 事 故 监 测 自 动 收 费 设 施 维 护 等 公 路 监 控 功 能 和 车 辆 调 度 多 式 联 运 即 综 合 运 输 ) 车 辆 跟 踪 等 客 货 运 管 理 功 能 这 个 功 能 目 前 由 枢 纽 站 来 完 成 ) 车 辆 上 装 有 路 径 诱 导 装 置, 能 够 实 时 地 为 驾 驶 员 提 供 定 位 信 息 行 车 路 线 信 息 匝 道 信 息 沿 线 服 务 区 信 息 等, 实 现 行 车 智 能 化 由 于 高 速 公 路 多 与 港 口 航 空 港 铁 路 车 站 相 连, 能 够 方 便 的 实 现 多 种 运 输 方 式 的 联 合 运 输 电 子 收 费 系 统 可 以 实 现 全 国 联 网 的 不 停 车 收 费, 能 有 效 提 高 运 输 效 率 加 强 收 费 监 管 紧 急 救 援 系 统 和 交 通 管 控 中 心 配 合 完 成 事 故 处 理 自 动 公 路 系 统 的 研 究 内 容 主 要 有 :) 公 路 与 车 辆 车 辆 与 车 辆 之 间 的 通 信 系 统 ;2) 事 故 监 测 与 警 告 ;3) 用 视 频 雷 达 监 测 器 的 车 辆 间 距 控 制 ; 4) 最 大 速 度 控 制 ; 5) 自 动 停 车 控 制 目 前 我 国 部 分 单 位 也 正 在 开 展 相 关 领 域 的 - 9 -

28 e 书 联 盟 整 理 第 二 章 国 内 外 智 能 公 共 交 通 系 统 研 究 现 状 科 学 研 究 工 作, 相 信 在 不 远 的 将 来, 我 国 也 将 建 成 自 己 的 自 动 公 路 系 统 展 望 未 来, 智 能 运 输 系 统 将 被 广 泛 应 用 于 各 种 车 辆 如 : 卡 车 公 共 汽 车 小 汽 车 和 特 种 车 辆 等 ) 和 地 面 运 输 系 统 的 各 个 组 成 部 分 高 速 公 路 城 市 道 路 乡 村 公 路 公 交 线 路 港 口 和 多 式 联 运 枢 纽 站 等 ) 虽 然, 中 国 在 应 用 先 进 技 术 提 高 道 路 运 输 系 统 安 全 性 和 高 效 性 方 面 落 后 于 日 本 欧 洲 和 美 国, 但 是 我 们 可 以 汲 取 发 达 国 家 的 先 进 经 验, 并 结 合 我 国 的 实 际 情 况 来 进 行 智 能 运 输 系 统 的 研 究 与 开 发 在 二 十 一 世 纪 初 期, 中 国 应 当 集 中 于 城 市 道 路 高 速 公 路 城 市 公 交 铁 路 等 领 域 的 ITS 研 究, 使 ITS 在 中 国 得 以 蓬 勃 发 展 并 在 交 通 运 输 领 域 发 挥 越 来 越 重 要 的 作 用 2.3 国 内 外 智 能 公 共 交 通 系 统 研 究 现 状 美 国 日 本 加 拿 大 英 国 法 国 韩 国 等 国 家 都 投 入 了 较 大 的 人 力 和 物 力 从 事 智 能 公 共 交 通 系 统 研 究, 在 国 际 上 处 于 领 先 地 位, 并 已 取 得 了 显 著 的 成 果 [32][33] 自 八 十 年 代 以 来, 许 多 国 家 公 共 交 通 部 门 开 始 应 用 先 进 的 信 息 与 通 信 技 术 进 行 公 交 车 辆 定 位 车 辆 监 控 自 动 驾 驶 计 算 机 辅 助 调 度 及 提 供 各 种 公 共 交 通 信 息 以 提 高 公 交 服 务 水 平 美 国 城 市 公 共 交 通 管 理 局 UMTA) 已 经 启 动 了 智 能 公 共 交 通 系 统 项 目 Advaced Publc Trasportato SystemsAPTS) 经 过 现 场 试 验,UMTA 关 于 APTS 的 评 价 是 : APTS 可 以 显 著 提 高 公 共 交 通 服 务 水 平, 吸 引 更 多 乘 客 采 用 公 交 和 合 伙 乘 车 的 出 行 模 式, 从 而 带 来 了 减 少 交 通 拥 挤, 空 气 污 染 和 能 源 消 耗 等 一 系 列 社 会 效 益 根 据 998 年 美 国 运 输 部 的 联 邦 公 共 交 通 管 理 局 FTA) 出 版 的 APTS 发 展 现 状, 美 国 的 APTS 主 要 研 究 基 于 动 态 公 共 交 通 信 息 的 实 时 调 度 理 论 和 实 时 信 息 发 布 理 论, 以 及 使 用 先 进 的 电 子 通 讯 技 术 提 高 公 交 效 率 和 服 务 水 平 的 实 施 技 术 具 体 包 括 : 车 队 管 理 出 行 者 信 息 电 子 收 费 和 交 通 需 求 管 理 等 几 方 面 的 研 究 其 中 车 队 管 理 主 要 研 究 通 信 系 统 地 理 信 息 系 统 自 动 车 辆 定 位 系 统 自 动 乘 客 计 数 公 交 运 营 软 件 和 交 通 信 号 优 先 出 行 者 信 息 主 要 研 究 出 行 前 在 途 信 息 服 务 系 统 和 多 种 出 行 方 式 接 驳 信 息 服 务 系 统 日 本 城 市 公 共 交 通 智 能 化 的 发 展 经 历 了 3 个 阶 段 :7 年 代 末 开 始 应 用 公 共 汽 车 定 位 系 统 - 公 共 汽 车 接 近 显 示 系 统 ;8 年 代 初 开 始 应 用 公 共 交 通 运 行 管 理 系 统, 其 中 包 括 乘 客 自 动 统 计, 运 行 监 视 和 运 行 控 制 ; 进 入 9 年 代, 由 于 机 动 车 数 量 的 增 长 和 严 重 交 通 拥 挤 的 影 响, 要 保 持 正 常 的 行 车 速 度 是 十 分 困 难 的, 由 此 引 起 的 公 共 交 通 的 不 便 性 和 不 可 靠 性 导 致 乘 客 数 量 的 急 剧 减 少 东 京 都 交 通 局 开 发 了 城 市 公 共 交 通 综 合 运 输 控 制 系 统 CTCS), 旨 在 改 进 公 共 汽 车 服 务, 重 新 赢 得 乘 客 在 CTCS 中, 公 共 交 通 运 营 管 理 系 统 是 一 个 基 本 的 框 架, 其 目 的 是 通 过 掌 握 运 行 情 况 以 及 积 累 乘 客 数 据 实 现 精 确 平 稳 的 公 共 交 通 运 营 服 务 它 将 运 营 中 的 公 共 汽 车 和 控 制 室 之 间 建 立 信 息 交 换, 并 利 用 诱 导 和 双 向 通 信 的 方 法, 将 服 务 信 息 提 供 给 公 共 汽 车 运 营 - 2 -

29 e 书 联 盟 整 理 城 市 智 能 公 共 交 通 系 统 理 论 与 方 法 人 员 和 驾 驶 人 员, 同 时 这 些 信 息 也 通 过 进 站 汽 车 指 示 系 统 和 公 交 与 铁 路 接 驳 信 息 系 统 提 供 给 乘 客 公 共 交 通 综 合 管 理 系 统 包 括 累 积 运 营 数 据 乘 客 计 数 监 视 和 控 制 公 共 汽 车 运 营 和 乘 客 服 务 等 功 能, 其 中 乘 客 服 务 功 能 中 包 括 进 站 汽 车 指 示 信 息 查 询 和 公 共 交 通 与 铁 路 接 驳 信 息 提 示 公 共 交 通 综 合 管 理 系 统 的 硬 件 包 括 公 交 主 控 中 心 区 域 中 心 以 及 路 边 车 库 和 车 载 设 备 等 欧 洲 许 多 国 家 同 中 国 一 样 具 有 悠 久 的 历 史, 城 市 街 道 一 般 都 比 较 狭 窄 但 是, 它 们 通 过 实 施 公 交 优 先 政 策, 设 立 公 交 专 用 道, 为 公 交 车 提 供 优 先 通 行 信 号, 布 设 智 能 公 交 监 控 与 调 度 系 统 等 措 施, 提 高 公 交 车 辆 运 行 速 度 和 公 交 服 务 质 量 以 吸 引 公 众 乘 坐 公 交 车 出 行, 从 而 有 效 地 缓 解 了 城 市 交 通 压 力, 解 决 了 城 市 交 通 问 题, 并 取 得 了 明 显 的 社 会 经 济 效 益, 这 些 经 验 值 得 中 国 许 多 大 中 城 市 借 鉴 与 欧 美 国 家 相 比, 我 国 的 公 共 交 通 事 业 还 比 较 落 后 然 而, 面 临 着 大 中 城 市 日 益 严 重 的 交 通 拥 挤 和 环 境 污 染 等 问 题, 只 有 大 力 发 展 公 共 交 通 才 是 获 得 城 市 交 通 可 持 续 发 展 的 根 本 途 径 各 级 政 府 一 直 高 度 重 视 公 交 事 业 的 发 展, 每 年 都 对 公 交 给 予 巨 额 财 政 投 入, 以 改 善 目 前 落 后 的 公 共 交 通 状 况 2 年, 朱 鎔 基 总 理 在 关 于 国 民 经 济 和 社 会 发 展 第 十 个 五 年 计 划 纲 要 的 报 告 中 第 四 部 分 中 指 出 : 要 加 强 公 路 铁 路 港 口 航 道 机 场 管 道 系 统 的 建 设, 建 立 健 全 畅 通 安 全 便 捷 的 现 代 综 合 运 输 体 系 运 用 现 代 经 营 方 式 和 服 务 技 术, 改 造 商 贸 流 通 交 通 运 输 市 政 服 务 等 传 统 服 务 业, 提 高 服 务 质 量 和 效 益 第 八 部 分 中 还 指 出 积 极 发 展 公 共 交 通 可 见, 国 家 非 常 重 视 公 共 交 通 事 业 的 发 展 同 时, 我 国 政 府 还 积 极 实 施 公 交 优 先 发 展 政 策, 对 于 先 进 技 术 的 引 入 给 予 大 力 支 持 这 些 都 为 智 能 公 共 交 通 系 统 在 我 国 的 实 施 提 供 了 有 利 条 件 我 国 已 经 有 杭 州 上 海 北 京 等 地 安 装 了 电 子 站 牌, 车 载 GPS 定 位 设 备, 实 现 了 车 辆 的 实 时 跟 踪 定 位 公 交 车 与 调 度 室 的 双 向 通 讯, 以 及 电 子 站 牌 上 实 时 显 示 下 班 车 位 置 信 息 等 功 能 由 于 上 述 功 能, 使 得 调 度 过 程 有 据 可 依, 并 实 现 了 计 算 机 辅 助 管 理, 节 约 了 劳 动 力, 减 轻 了 劳 动 负 担, 同 时, 提 高 了 车 辆 运 行 正 点 率 和 服 务 水 平, 吸 引 了 大 量 客 流 这 些 系 统 虽 然 使 得 中 国 迈 入 了 公 交 智 能 化 时 代, 但 由 于 它 们 缺 乏 对 许 多 基 础 理 论 的 深 入 研 究, 一 般 没 有 将 动 态 交 通 状 态 信 息 与 车 辆 定 位 信 息 有 效 融 合, 而 且 某 些 系 统 的 开 发 和 研 制 又 缺 乏 交 通 领 域 专 家 的 直 接 参 与, 使 目 前 的 系 统 具 有 以 下 缺 陷 : ) 不 是 以 公 交 线 网 优 化 为 基 础, 致 使 调 度 效 果 欠 佳 ; 2) 大 多 数 系 统 线 路 与 线 路 间 缺 乏 联 系, 未 能 实 现 网 络 上 的 整 体 协 调 调 度 ; 3) 缺 少 信 息 服 务 系 统, 使 系 统 智 能 化 程 度 大 大 降 低 ; 4) 由 于 站 点 间 运 行 时 间 单 纯 由 距 离 比 车 辆 运 行 速 度 求 得, 没 有 先 进 的 算 法 作 保 证, 致 使 在 电 子 站 牌 上 显 示 的 下 班 车 到 达 时 间 不 准 确 根 据 我 国 大 城 市 交 通 状 况 和 存 在 的 问 题, 为 了 赶 超 世 界 交 通 运 输 领 域 的 先 进 水 平, 结 合 我 国 城 市 交 通 实 际 状 况, 对 于 城 市 智 能 公 共 交 通 系 统 的 关 键 理 论 和 实 施 技 - 2 -

30 e 书 联 盟 整 理 第 二 章 国 内 外 智 能 公 共 交 通 系 统 研 究 现 状 术 进 行 系 统 而 深 入 的 研 究 是 十 分 必 要 的, 这 对 解 决 我 国 城 市 交 通 存 在 的 问 题 具 有 重 大 科 学 价 值 和 现 实 意 义 2.3. 我 国 智 能 公 共 交 通 系 统 研 究 现 状 分 析 作 为 ITS 研 究 的 一 项 重 要 内 容,APTS 主 要 以 出 行 者 和 公 交 车 辆 为 服 务 对 象 对 于 出 行 者 而 言,APTS 通 过 采 集 与 处 理 动 态 例 如 : 客 流 量 交 通 流 量 车 辆 位 置 紧 急 事 件 的 地 点 等 ) 和 静 态 交 通 信 息 例 如 : 交 通 法 规 道 路 管 制 措 施 大 型 公 交 出 行 生 成 地 的 位 置 等 ), 通 过 多 种 媒 体 为 为 出 行 者 提 供 动 态 和 静 态 公 共 交 通 信 息 例 如 : 发 车 时 刻 表 车 辆 调 度 方 式 预 计 车 辆 到 达 站 点 时 间 换 乘 路 线 满 载 率 情 况 出 行 最 佳 路 径 等 ), 从 而 达 到 规 划 出 行 最 优 路 线 选 择 避 免 交 通 拥 挤 节 约 出 行 时 间 的 目 的 对 于 公 交 车 辆 而 言,APTS 主 要 实 现 对 其 动 态 监 控 实 时 调 度 科 学 管 理 等 功 能, 从 而 达 到 提 高 公 交 服 务 水 平 的 目 的 我 国 一 些 大 城 市 已 经 注 意 到 城 市 公 共 交 通 智 能 化 调 度 系 统 的 重 要 性, 开 始 逐 步 开 发 和 实 施 此 系 统, 作 者 曾 先 后 到 过 上 海 北 京 和 杭 州 调 研 杭 州 市 在 公 交 智 能 化 调 度 领 域 走 到 了 全 国 前 列 杭 州 市 公 交 总 公 司 已 在 K6 路 K56 路 2 路 28 路 等 四 条 线 路 上 安 装 有 电 子 站 牌, 相 应 地 在 公 交 车 上 安 装 有 定 位 设 备, 实 现 了 车 辆 的 实 时 跟 踪 定 位 公 交 车 与 调 度 室 的 双 向 通 讯, 以 及 电 子 站 牌 上 实 时 显 示 下 班 车 位 置 信 息 等 功 能, 但 是 未 能 进 行 智 能 化 调 度 由 于 上 述 功 能, 使 得 调 度 过 程 有 据 可 依, 并 实 现 了 计 算 机 辅 助 管 理, 节 约 了 劳 动 力, 减 轻 了 劳 动 负 担, 同 时, 提 高 了 车 辆 运 行 正 点 率 和 服 务 水 平, 吸 引 了 大 量 客 流,K6 路 由 原 来 的 2 辆 车 运 营 降 至 目 前 的 辆, 仅 此 一 项 就 解 决 资 金 8 万 元, 取 得 了 可 观 的 经 济 效 益 北 京 市 也 在 开 展 此 项 工 作, 目 前, 调 度 中 心 大 楼 工 程 已 投 入 使 用, 示 范 线 路 路 和 4 路 车 辆 上 已 经 安 装 了 GPS 接 收 设 备 上 海 的 98 路 大 连 的 8 路 宁 波 的 5 路 等 线 路 上 也 安 装 有 电 子 站 牌, 这 些 系 统 使 得 中 国 迈 入 了 公 交 调 度 智 能 化 时 代 由 于 某 些 系 统 的 开 发 和 研 制 过 程 缺 乏 公 共 交 通 领 域 专 家 的 直 接 参 与, 这 些 系 统 还 具 有 下 列 不 足 之 处 : ) 没 能 先 优 化 公 交 线 网, 然 后 再 实 施 智 能 化 调 度, 使 得 调 度 只 是 通 知 车 辆 快 些 或 慢 些 运 行, 智 能 化 调 度 没 有 发 挥 应 有 作 用 ; 2) 线 路 与 线 路 间 缺 少 有 机 联 系, 未 能 实 现 公 共 交 通 网 络 上 的 整 体 协 调 一 致, 也 没 能 与 其 他 交 通 方 式 有 很 好 的 接 泊 关 系 ; 3) 站 点 间 运 行 时 间 单 纯 由 距 离 与 车 辆 运 行 速 度 比 值 求 得, 致 使 发 车 间 隔 较 大 时 电 子 站 牌 上 显 示 的 下 班 车 到 达 时 间 不 准 确 4) 调 度 简 单 化, 仍 然 沿 用 传 统 的 调 度 方 法, 新 的 科 学 的 调 度 方 式 没 有 开 发 出 来, 一 般 不 具 有 动 态 变 换 发 车 方 式 的 功 能 ;

31 e 书 联 盟 整 理 城 市 智 能 公 共 交 通 系 统 理 论 与 方 法 我 国 智 能 公 共 交 通 系 统 结 构 框 架 智 能 公 共 交 通 系 统 是 城 市 智 能 运 输 系 统 的 一 个 关 键 组 成 部 分, 它 与 其 他 系 统 都 有 着 密 切 的 联 系, 分 工 协 作, 从 不 同 的 角 度 共 同 解 决 城 市 交 通 问 题 比 如 : 智 能 公 共 交 通 系 统 从 交 通 管 理 与 控 制 系 统 获 取 交 通 流 量 路 段 占 有 率 数 据, 用 于 实 时 的 公 交 车 辆 调 度, 或 者 通 过 与 城 市 交 通 信 号 控 制 系 统 有 效 配 合, 实 现 公 交 车 辆 的 信 号 优 先 等 ; 再 比 如 : 利 用 智 能 卡 等 技 术 与 电 子 收 费 系 统 相 联 接, 实 现 公 交 的 电 子 收 费 等 等 因 此, 智 能 公 共 交 通 系 统 决 不 是 一 个 孤 立 的 系 统, 它 是 一 个 开 放 的 与 其 他 系 统 有 着 广 泛 信 息 共 享 的 系 统 本 节 所 建 立 的 中 国 智 能 公 共 交 通 系 统 结 构 框 架, 是 单 纯 对 其 内 部 构 成 而 言, 没 有 考 虑 与 外 部 的 联 系, 在 实 施 框 架 中, 将 给 出 该 系 统 与 其 他 系 统 的 联 系, 便 于 组 织 实 施 在 构 造 中 国 智 能 公 共 公 共 交 通 系 统 结 构 框 架 时, 我 们 充 分 考 虑 了 中 国 的 国 情, 摈 弃 了 国 外 已 经 实 施, 而 中 国 暂 时 无 法 实 现 的 一 些 子 系 统, 比 如 : 残 疾 人 公 交 Paratrast) 动 态 共 乘 Dyamc Rdesharg) 需 求 响 应 式 公 共 交 通 Demad Respose Trast) 等 结 合 第 一 章 提 出 的 定 义, 可 将 智 能 公 共 交 通 系 统 具 体 描 述 为 : 采 用 全 球 定 位 系 统 GPS) 进 行 数 据 采 集, 结 合 公 交 出 行 调 查, 以 地 理 信 息 系 统 GIS) 为 操 作 平 台, 在 对 公 交 线 网 布 局 线 路 公 交 方 式 配 置 站 点 布 置 发 车 间 隔 确 定 票 价 的 制 定 等 进 行 优 化 和 设 计 的 基 础 上, 实 现 公 交 车 辆 的 自 动 调 度 和 指 挥, 保 证 车 辆 的 准 点 运 行, 并 使 出 行 者 能 够 通 过 电 子 站 牌 了 解 车 辆 的 到 达 时 刻, 从 而 节 约 乘 客 的 出 行 时 间 同 时, 公 交 出 行 者 可 以 通 过 媒 体 如 : 可 变 信 息 牌 信 息 台 电 话 互 联 网 等 ) 方 便 地 获 得 公 交 信 息 如 : 出 行 线 路 换 乘 点 票 价 车 型 等 ), 使 更 多 出 行 者 采 用 公 交 出 行 方 式 最 后, 对 智 能 公 交 系 统 的 社 会 效 益 经 济 效 益 和 服 务 水 平 进 行 评 价 因 此, 可 将 智 能 公 共 交 通 系 统 分 解 为 以 下 四 个 子 系 统 : ) 公 共 交 通 优 化 与 设 计 子 系 统 该 子 系 统 是 对 公 交 线 网 布 局 线 路 公 交 方 式 配 置 站 点 布 置 发 车 间 隔 确 定 票 价 的 制 定 等 进 行 优 化 和 设 计, 从 规 划 方 面 提 高 公 交 服 务 水 平 2) 公 共 交 通 调 度 子 系 统 该 子 系 统 由 调 度 中 心 车 载 设 备 电 子 站 牌 等 几 部 分 组 成, 其 主 要 功 能 是 实 现 公 交 车 辆 的 自 动 调 度 和 指 挥, 保 证 车 辆 的 准 点 运 行, 并 使 出 行 者 能 够 通 过 电 子 站 牌 了 解 车 辆 的 到 达 时 刻, 从 而 节 约 出 行 者 等 车 时 间 3) 智 能 公 共 交 通 信 息 服 务 子 系 统 该 子 系 统 通 过 媒 体 如 : 可 变 信 息 牌 信 息 台 互 联 网 等 ) 将 公 交 信 息 如 : 出 行 线 路 换 乘 点 票 价 车 型 等 ) 发 布 出 去, 使 公 交 出 行 者 可 以 方 便 地 获 得 这 些 信 息, 从 而 吸 引 公 交 出 行 4) 智 能 公 共 交 通 评 价 子 系 统 通 过 建 立 一 套 科 学 的 评 价 公 交 系 统 的 指 标 体 系 对 智 能 公 交 系 统 实 施 前 后 的 经 济 效 益 社 会 效 益 和 服 务 水 平 等 方 面 进 行 评 价

32 e 书 联 盟 整 理 第 二 章 国 内 外 智 能 公 共 交 通 系 统 研 究 现 状 智 能 公 共 交 通 系 统 的 结 构 框 架 如 图 2-7 所 示 : 居 民 收 入 概 况 城 市 形 态 布 局 人 口 收 入 水 平 交 通 政 策 居 民 分 布 静 态 信 息 数 据 采 集 处 理 与 融 合 动 态 信 息 交 通 流 量 客 流 量 站 点 间 行 程 时 间 线 网 方 式 站 点 票 价 发 车 间 隔 智 能 公 共 交 通 优 化 子 系 统 智 能 公 共 交 通 调 度 子 系 统 智 能 公 交 信 息 服 务 子 系 统 社 会 效 益 经 济 效 益 服 务 水 平 智 能 公 共 交 通 评 价 子 系 统 电 子 站 牌 公 交 车 辆 定 位 跟 踪 公 交 车 辆 智 能 调 度 司 乘 人 员 调 度 报 表 生 成 出 行 前 公 共 交 通 信 息 在 途 公 共 交 通 信 息 图 2-7 智 能 公 共 交 通 系 统 的 结 构 框 架 智 能 公 共 交 通 系 统 实 施 框 架 智 能 公 共 交 通 系 统 以 调 度 系 统 为 核 心 智 能 公 共 交 通 调 度 系 统 实 行 公 交 调 度 中 心 分 调 度 中 心 和 公 交 车 队 三 级 管 理 公 交 调 度 中 心 与 分 调 度 中 心 之 间 用 DDN 数 字 数 据 服 务 ) 专 线 相 连, 以 满 足 二 者 快 速 准 确 交 换 信 息 的 需 要 公 交 调 度 中 心 主 要 实 现 车 辆 监 控 与 大 屏 幕 显 示 公 交 运 营 管 理 与 分 调 度 中 心 间 协 调 调 度 车 辆 公 交 信 息 采 集 与 发 布 和 公 交 线 网 规 划 与 评 价 等 功 能 分 调 度 中 心 负 责 所 管 辖 的 各 线 路 营 运 车 辆 的 调 度 及 与 附 近 的 机 场 火 车 站 港 口 相 联 系, 相 互 传 递 静 态 信 息 如 发 车 时 刻 表 ) 和 动 态 信 息 如 : 客 流 信 息 到 达 时 刻 信 息 ) 等 公 交 车 辆 内 安 装 有 GPS 接 收 设 备 和 双 向 通 讯 设 备, 能 够 实 现 车 辆 自 动 定 位, 并 将 定 位 信 息 发 送 给 分 调 度 中 心, 使 其 能 够 实 时 监 测 车 辆 的 运 行 状 况, 并 向 车 辆 发 布 加 速 减 速 越 站 跨 线 折 返 等 指 令 当 车 辆 在 行 驶 过 程 中 遇 到 交 通 阻 塞 交 通 事 故 或 者 在 车 内 发 生 抢 劫 火 灾 乘 客 纠 纷 故 障 拥 挤 等 紧 急 情 况 时, 司 乘 人 员 可 通 过 车 载 设 备 上 的 相 应 按 键 向 分 调 度 中 心 发 出 路 阻 事 故 故 障 拥 挤 纠 纷 救 助 等 短 信 息, 分 调 度 中 心 接 收 到 信 息 后, 及 时 与 公 交 调 度 中 心 取 得 联 系, 并 与 紧 急 救 援 中 心 交 通 管 理 与 控 制 中 心 相 配 合 完 成 事 故 处 理 人 员 救 助 疏 散 交 通 等 任 务 同 时, 依 据 当 前 客 流 信

33 e 书 联 盟 整 理 城 市 智 能 公 共 交 通 系 统 理 论 与 方 法 息 交 通 流 量 占 有 率 等 数 据 合 理 调 度 车 辆 公 交 车 辆 内 还 可 设 有 电 子 收 费 乘 客 计 数 电 子 公 告 板 等 装 置, 实 现 乘 车 服 务 的 自 动 化 和 信 息 化, 也 便 于 公 交 公 司 统 计 客 流 情 况, 为 线 网 规 划 与 行 车 时 刻 表 的 编 制 提 供 可 靠 数 据 另 外, 公 交 调 度 中 心 还 能 够 根 据 交 通 管 理 与 控 制 中 心 提 供 的 实 时 交 通 数 据, 信 号 配 时 方 案, 预 测 车 辆 在 站 点 间 的 行 程 时 间, 并 将 相 关 信 息 显 示 在 电 子 站 牌 上 智 能 公 共 交 通 信 息 服 务 子 系 统 则 通 过 多 种 媒 体 向 出 行 者 提 供 出 行 前 和 在 途 公 共 交 通 信 息 乘 客 可 通 过 安 装 在 车 内 的 电 子 收 费 装 置 使 用 IC 卡 付 费 根 据 上 面 对 智 能 公 共 交 通 系 统 的 介 绍, 构 造 了 智 能 公 共 交 通 系 统 的 实 施 框 架 2.4 智 能 公 共 交 通 系 统 关 键 理 论 与 技 术 为 使 上 一 节 构 造 的 智 能 公 共 交 通 系 统 结 构 框 架 得 以 有 效 实 施, 需 着 重 解 决 如 下 关 键 理 论 与 技 术 问 题 : ) 数 据 采 集 与 处 理 技 术 实 施 智 能 公 共 交 通 系 统 需 要 用 到 大 量 静 态 和 动 态 交 通 数 据, 静 态 数 据 如 : 公 交 站 点 间 距 居 民 出 行 O D 量 换 乘 站 点 统 计 路 段 运 行 时 间 居 民 收 入 水 平 等 动 态 数 据 如 : 全 球 卫 星 定 位 系 统 GPS) 定 位 数 据 地 理 信 息 系 统 GIS) 中 电 子 地 图 上 的 矢 量 数 据 等 等 2) 智 能 公 共 交 通 优 化 理 论 与 方 法 主 要 是 在 地 理 信 息 系 统 操 作 平 台 上, 结 合 城 市 总 体 规 划 和 城 市 交 通 规 划, 利 用 已 有 的 城 市 交 通 调 查 数 据 和 补 充 调 查 的 公 交 出 行 数 据, 分 别 对 不 同 的 公 交 方 式 在 不 同 价 格 水 平 下 和 不 同 的 居 民 收 入 水 平 下 的 居 民 出 行 需 求 进 行 预 测 公 共 交 通 网 络 优 化 设 计 在 城 市 公 交 规 划 过 程 中 是 最 为 重 要 的 规 划 步 骤 这 不 仅 是 因 为 所 设 计 的 公 交 网 络 直 接 影 响 发 车 间 隔 的 确 定 公 交 司 乘 人 员 的 配 置, 而 且 一 旦 公 交 网 络 设 计 好, 公 交 公 司 一 般 不 经 常 改 变 之 特 别 是 在 智 能 公 共 交 通 系 统 实 施 前, 如 果 网 络 设 计 不 合 理, 将 直 接 影 响 智 能 公 共 交 通 系 统 的 整 体 运 行 效 果 3) 智 能 公 共 交 通 调 度 系 统 理 论 与 技 术 要 解 决 的 关 键 问 题 就 是 如 何 进 行 区 间 车 快 车 跨 线 车 紧 急 情 况 车 辆 的 实 时 调 度 此 问 题 实 质 上 是 一 个 模 式 识 别 问 题 一 定 的 交 通 状 态 由 客 流 量 车 辆 运 行 状 况 交 通 流 量 紧 急 事 件 等 因 素 组 成 ) 对 应 一 种 特 定 的 调 度 方 案 一 种 模 式 ) 我 们 可 以 通 过 交 通 调 查 和 专 家 问 卷 的 方 法 找 出 当 前 交 通 状 态 和 调 度 方 案 之 间 的 关 系, 利 用 神 经 网 络 进 行 训 练 后, 输 入 一 定 的 交 通 状 态, 系 统 便 可 以 自 动 地 给 出 一 种 调 度 方 案 4) 智 能 公 共 交 通 信 息 服 务 实 现 方 法 在 智 能 公 共 交 通 信 息 服 务 子 系 统 中, 最 难 解 决 的 就 是 如 何 向 出 行 者 动 态 地 提 供 出 行 前 和 在 途 公 交 路 径 诱 导 信 息 5) 智 能 公 共 交 通 评 价 方 法 由 于 智 能 公 共 交 通 系 统 在 我 国 还 没 有 大 范 围 实 施, 所 积 累 的 原 始 数 据 较 少, 因 而 很 难 对 其 实 施 后 的 效 果 作 定 量 评 价 我 们 可 以 采 取 计 算 机 模 拟 的 方 法 对 比 智 能 公 共 交 通 系 统 实 施 前 后 公 交 车 运 行 时 间 换 乘 时 间 车 辆 准 点 率 等 评 价 指 标 的 变 化 情 况, 从 而 从 定 量 的 角 度 作 出 科 学 评 价