智能交通系统与我国公路运输发展对策

江苏理工大学学报(社会科学版)2000112

智能交通系统与我国公路运输发展对策

陈　燎,刘志强

(江苏理工大学汽车与交通工程学院,江苏镇江212013)

[摘　要]通过分析我国公路交通面临的特殊矛盾和相应的智能交通系统(ITS)解决方案,提

出现阶段我国ITS建设中需要正确处理的关键性问题。[关键词]智能交通系统;公路运输;信息技术;汽车[中图分类号]U491.2　　[文献标识码]A　　[文章编号]1008-1917(2000)04-0036-05

　　交通系统分为陆地、水上和空中运输三部分,

其中陆地运输主要由公路和铁路来承担,随着社会经济的发展,公路运输显得越来越重要,特别是对具有广大内陆地区、人口众多、资源分布极不平衡、城市化进程逐渐加速的中国,公路运输在整个交通系统中占有主导地位是无可置疑的。公路交通是人、车、路共同组成的系统,对它的基本要求是能快捷、方便、高效、安全、舒适地输送人与物。但人类社会的实践已经证明要达到这一目的是何等艰难,所付出的代价是巨大的,不断扩大道路基础设施的传统的发展公路交通做法已陷入了路多车多,道路始终不能畅通的怪圈。智能交通系统(IntelligentTransportationSystem简称ITS)理念的出现给这一难题提供了新的有效解决方案。本文分析了我国公路交通存在的尖锐问题,阐明了在我国引入智能交通系统的必要性和迫切性以及应当注意的事项。

2000亿元之巨。经济较发达地区的高速公路网

将于2～3年内形成,规划中“五纵七横”框架布局约3.5万公里高等级公路国道主干线将提前完成,交通基础设施呈现加速发展的势头。全国机动车保有量48万辆(其中摩托车251.4万辆),约有5亿辆自行车是居民主要出行交通工具。伴随生活水平提高和相关的出台,轿车步入家庭呼声高涨,国内汽车厂跃跃欲试,国外车商虎视眈眈,全国机动车保有量将高速增长。但是,我国公路交通特别是城市道路交通现状堪忧。因此,在看到成绩时应该清醒地意识到面临严峻的挑战。111　道路基础设施增加赶不上车辆保有量增长从表1列出的公路交通数据可以看出我们在公路交通设施总量上同汽车化国家比较有很大差距,但就在这些交通运输十分发达的国家,诸如交通阻塞、事故、能源浪费和环境污染等社会问题也日趋恶化。据统计,美国城市以及州际高速公路有2/3严重阻塞,日本东京都市圈严重阻塞地点达219处,两国都因交通拥挤造成巨大经济损失。他们认识到只靠供给来满足需求的模式力不从心,应寻求借助现代科技和管理技术来改善交通状况。我国是人均资源匮乏的发展中国家,道路建设更是不可能跟上车辆的猛增,要吸取发达国

车均里程

(公里/辆)0.02620.03150.0179

1　我国的公路交通

我国的公路交通建设经50年特别是近20年的努力已取得了辉煌成绩,通车总里程突破130万公里,高速公路突破1万公里。公路建设作为支柱产业的一部分,近两年国家投资规模都约在

国家中美日

通车总里程(万公里)

130630113

表1　中国、美国和日本公路交通的相关数据(1998年)

增长率

(%)4--

机动车保有量增长率千人拥有量

(万辆)(%)(辆)

48200006300

15--39746511

道路密度

(公里/平方公里)

0.130.673.00

车祸死亡人数(人/万辆)

15.92.21.3

[收稿日期]1999-11-09

[作者简介]陈燎(1963-),男,四川德阳人,江苏理工大学讲师1

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家的经验教训,在加快基础设施建设的同时就把现代科技成果和观念融入其中,力争跳跃式前进。112　城市化加快使交通基础设施不堪重负

城市是人员与物资的集散地,城市道路交通是公路交通的枢纽,因此道路交通的矛盾在城市体现最尖锐。城市化进程加快是社会经济发展的必然结果,预计到2000年我国城市化水平为35%并以每年超过1个百分点的速度增高(发达国家城市化水平在70%～80%),人口超过100万的大城市超过155个,超过50万的城市超过624个。由于人口密集,人们活动的空间分布密

理汽车尾气对环境的污染事关人们的健康。

表2　1998年北京和广州机动车排放污染统计

城市北京广州

污染物

NOxCONOxCO

总排放汽车源排放排放分担率

(万吨)27.8168.79.2047.5

(万吨)11.4139.23.40.3

(%)

41.082.2.384.8

(清华　　注:摘自《中国机动车排放污染控制战略研究报告》

大学等)

116　对突发事件反应和处理不够及时集,使本来就脆弱的城市道路交通雪上加霜,如:

上海市繁华道路空间饱和度接近1.0,交通阻塞造成的经济和时间损失令人深思,人们蒙受的精神创伤更无法估算,畅通无阻的道路是群众的迫切呼声,也成了各个市的紧要工作。113　道路交通事故急增

从世界范围来看,随着道路和车辆保有量的增加,每千辆车死伤率是呈逐步下降的,我国的每千辆车死伤率目前仍高达2.2‰,安全水平远落后于发达国家和许多发展中国家。1998年全国共发生346,129起道路交通事故,78,067人死亡,经济损失可想而知。所以,保障交通运输安全已成了交通运输领域的头等大事。114　道路通行能力低由于管理和维护水平不高,行人、非机动车和机动车混行,交通基础设施标准低,车辆状况差,出行人的交通法规意识淡薄,虽然我们车均占有道路面积并不低,甚至远远大于某些发达国家,但道路通行能力却很低。例如:上海道路交叉口通行能力仅相当于国外的61%,平均车速降为7～8km/h,这只能说明我们的现有道路设施仍大有潜力可挖。115　能耗增加但效率不高,环境污染日益加剧

全球1/4的能耗用于交通,其中95%是石油产品。如果一味追求基础设施的数量指标,在占用大量土地和能源的同时,交通需求不但没有完全满足,还给生存环境带来恶劣影响。除了噪声污染,交通运输产生的CO2排放占总排放量的21%,汽车尾气中大量的硫化物、氮氢化合物、碳氢化合物以及微粒物所造成的城市污染触目惊心,居民的相关疾病因此增加。全球10大气污染严重的城市中就有7个在中国,其中有的城市主要空气污染源无疑是汽车尾气(表2)。所以,治

一方面因交通运输不发达造成道路交通事故多,另一方面因监控、通信、显示、处理等手段落后,加上地方保护主义,道路交通事故常常得不到及时解决,已经不畅的交通更显拥挤。

总之,我国道路交通表露的问题既具有世界普遍意义,也有自己的特色,意味着我国道路交通的发展要走非常艰辛的道路。

2　ITS提供道路交通问题解决方案

211　关于智能交通系统

ITS是80年代中期最先在美国出现的道路

交通新概念,是汽车化社会和科技发展的自然产物,它将先进的信息技术、通信技术、控制技术以及计算机技术等有效地运用于整个交通体系,使人(出行人、交通服务人员、交通管理人员)、车、路密切配合、和谐地统一,从而建立起一种大范围、全方位发挥作用的实时、准确、高效、低能耗和低环境污染的运输综合管理与服务系统(图1)。道

图1　ITS结构和信息交换

路交通是涉及人、车、路的庞大系统,解决它所遇到的问题的方法也是多种多样的,但还没有哪一

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种方法象ITS这样提供全面和深远的解决方案。

因此,世界各国竞相发展ITS,尤其在美国、欧盟、日本等工业化国家成立了全国性的ITS发展协调组织(如:美国ITSAmerica、日本VERTIS、欧盟ERTICO),统一制定研究开发计划并投入大量经费,已取了显著的社会与经济效益。我国也意识到ITS将会给传统交通带来性变化,积极推广利用这一新思潮来发展我国交通运输,几年的实践经验证明:ITS适合于中国,中国更需要ITS。

212　ITS解决方案

解决方案对某些道路交通问题是起作用的,而且有一些方案是ITS解决方案代替不了的,所以,非ITS与ITS解决方案是相辅相成的关系。我们也认识到非ITS解决方案基本上将交通三要素(人、车、路)分隔开来处理,有些技术的成熟尚待时日(如电动车)。

ITS解决方案将人、车、路结合为一个有机整

体,使管理与服务人员、道路、出行者及车辆四者之间达到双向沟通,彼此透明,用及时、有效的信息交流来指导和安排人们的出行,使已有的交通基础设施发挥最大潜力。ITS将交通运输推进到信息时代,出行者不再处于半无知的茫然状态,出行变为一种愉快享受,从而达到人们梦寐以求的交通运输理想境界。

表3概括了道路交通问题的主要成因和ITS与非ITS对应所提供的解决方案,可以看出各交通问题之间是有一定牵连和因果关系的,非ITS表3　交通问题及解决方案一览表

交通问题及主要成因

管理及服务交通事故交通阻塞

基础设施不足收费处自然灾害出行无计划交叉口交通事故环境污染精神压力资源浪费

对未来无知车辆状态交通阻塞交通事故公交薄弱

信息交流高效动力减少阻塞减少事故公交优先

汽车制造与维护、电动车等

见前交通阻塞对策见前交通事故对策公交专用道

车辆信息交流技术、可变信标

自然灾害人为原因

车辆状态二次事故车辆状态车辆运行工况交通阻塞线路不熟

解决思路信息交流信息交流及时处理基本建设不停车收费道路监察信息交流信息交流先进控制手段道路监察信息交流法规教育保养与维护防、避障装置保养与维护清洁动力减少阻塞减少阻塞信息交流自动导航

非ITS方案

ITS方案

车辆信息交流技术、可变信标

加强巡视高效应急组织

加大投资加强巡视设置标志加强管理、立交化见前自然灾害对策人员培训、法规宣传保养与维护

汽车制造/气囊、

ABS、防碰杆等道路监测系统、车辆信息交流技术、可变信标

ETC电子收费系统

道路监测系统、车辆信息交流技术、可变信标车辆信息交流技术

自适应控制系统

车辆信息交流技术、障碍物探测

汽车制造与维护/代用燃料、电动车等见前交通阻塞对策

见前交通阻塞对策

车辆信息交流技术、GPS系统

公交优先自动控制

213　ITS关键技术简介21311　车辆信息交流技术

息交流系统(如:德国大众公司的Telematic;美国通用公司OnStar;日本VICS),包括区域管理/服务中心、车载信息接收/显示/发送设备、WAP

行驶中车辆与管理部门和服务机构的双向信

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phone、电子地图GIS、GPS等,及时了解道路交通

状况,停车场状况,诱导行车。21312　道路监测系统、可变信标

新型道路基础设施,沿路布置各种收集道路及车辆状况的探测设备、信息的处理设备和各种信息发布设施(特别是可变显示),将道路交通状况实时反应出来。21313　自适应交通管理系统

采用现代控制论的城市交通综合管理系统,根据道路交通流量变化,自动调节控制信号的改变。通过电子收费系统ETC(ElectronicTollCol2lectionSystem),收费处通行能力与人工相比提高6～10倍,使城市交通更顺畅。该系统还能协助美好的设想,我们还会为此付出意想不到的高昂代价。313　坚持法规宣传教育

由于我国国民平均素质偏低,遵守交通法规的意识淡薄。如果人们都各行其是,离开人们依法参与则不可能形成好的交通系统,而提高遵纪守法水平不是ITS本身能做到的。314　按经济规律办事,注重效益

ITS技术更新很快,因此,在建设中国ITS时要充分论证,先试验后推广,切忌图快和贪大求全,不讲经济效益,并要防止出现新的环境污染(如电磁污染)。3.5　发挥官、产、学、研各方优势与积极性

伴随ITS研究与发展,一个新的ITS产业也在兴起,国外厂商同时也看好中国市场。我们要注意跟上和吸收国外先进技术,应发挥官、产、学、研各方优势,合作开发,共担风险,共享成果,使技术尽快转化为生产力,培育我国自己的ITS产业且使之走向世界。316　促进汽车工业同步发展

ITS与汽车技术的发展是相互促进的关系,ITS需要汽车装备许多先进新设备(如:GIS、GPS、通信和显示设备、智能卡及各种传感器),但

违章记录,帮助行人和残疾人安全通过,安排紧急车辆和公交车辆优先通行。21314　行驶控制系统该系统的车辆探测/识别装置配合道路设施,能随时检测接近车辆周围的障碍物,进行行车间距和越出车道报警及控制,先进的车内显示装置能极大地改善夜间行车品质,理想的行驶控制系统被称为自动驾驶系统,它将驾车者从繁重的劳作中出来。

3　对我国ITS发展的建议

发达国家走过的是先汽车化,构筑起完善的交通基础设施,发现仍不能满足要求,然后再寻求通过建设ITS来发掘已有设施的潜力的交通发展道路。对于处在社会经济发展驱动和资源环境制约双重压力下的中国交通要健康发展,智能交通系统的发展必须超前,其发展过程也就要结合中国国情,为实现我国社会经济的可持续发展起促进作用。311　继续大力发展交通基础设施的同时建设

ITS　　我国交通基础设施的总量与需求相比仍很悬殊,必须继续发展,而且,在建设传统道路设施时要同时做好ITS基础建设,避免反复施工,少走弯路。如:预埋通信光纤;预留接口等。312　加强协调,制定标准

ITS建设是一项涉及全体社会成员,覆盖整

这并不是简单的叠加,先要解决好人机关系设计

以及价格问题,廉价、操作方便、不干扰驾驶,才能让先进设备发挥应有作用。未来的所谓智能汽车(采用诸如新能源、夜视系统、稳定增强系统、碰撞警告系统甚至自动驾驶装置等新技术的车辆)的良好性能定会加速ITS的实现。317　促进公交现代化虽然轿车会进入部分中国家庭,但绝大多数中国人的出行还是要靠公共交通,公交的现代化不仅符合国情,也是解决交通难题的办法之一。快捷、方便、舒适的公交系统会延缓汽车化,使人们放弃以自行车和摩托车为主要交通工具。公交现代化除了采取公交优先、专用车道和公交信息实时、实地提供外,还要合理搭配各种公交形式,满足不同人群需求。318　健全快速事故处理和救援机制

针对我国交通事故率高且警力不足的现状,充分利用现代通讯、监控、定位技术和图像处理手段,建立快速反应队伍,缩短现场操作时间,使道路尽量保持通畅。

ITS是立足于“信息工程”的交通工程,它显

个国土范围的事业,必然要健全相关法规,制

定有关标准,发挥领导和协调的职能。如果各自为政,则顺畅的信息交流与一卡通行全国只会是

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著区别于以往单纯依赖“道路工程”的交通工程。

道路交通的发展因此实现由单一基础设施扩张的粗放型模式转向依靠科技进步的集约型模式,“科技是第一生产力”的思想得到了充分体现。ITS当之无愧是我国现代道路交通运输的发展方向,一直困扰我国的交通问题有了得以解决的良好机遇,人类对交通运输理想境界的期待一定能够在中国变为现实。319搞好城市规划

我国的城市规划观念要根据交通发展状况做一些改变,特别是对大中城市,以往追求生活区紧靠工作区的做法显然阻碍现代城市交通的快速发展。因此,新的城市规划要有目的的将新生活区集中而适当远离工作区,它们之间用快速、大容量、高可靠性的交通系统(如:地铁和轻轨)相连。这样大中城市的交通就会变得比较有序,利于管理和进一步发展。

[参　考　文　献]

[1]史其信1中国智能交通系统(ITS)发展战略1ITS通

讯,1999(1):2～8

[2]张春贤1会议演讲1北京:′99国际智能交通系统

(ITS)技术交流暨展览会,1999.[3]周商吾1交通工程1上海:同济大学出版社,1996.[4]刘守国1交通事故分析与防治.北京:人民交通出版

社,1998.

IntelligentTransportationSystemand

theWaysofDevelopingChina′sHighwayTransportation

CHENLiao,LIUZhi2qiang

(SchoolofAutomobileandTrafficEngineering,JiangsuUniversityofScienceandTechnology,Zhenjiang,Jiangsu212013,China)

Abstract:Intelligenttransportationsystemmaybringabrightfuturetothemodernizationofglobalhighwaytransportation.Someurgentproblemsmustbesettledappropriatelyaccordingtothespecialhigh2waytransportationsituationinChina.

Keyword:ITS;highwaytransportation;informationtechnology;automobile