1、美國ITS重大項(xiàng)目實(shí)施情況為什么提出智能交通系統(tǒng)當(dāng)今世界各國的大城市無不存在著交通擁擠問題。以美國為例，自1976到1997年 期間，年車輛公里數(shù)以77%的速度上升，可是同期道路建設(shè)里程的增長數(shù)卻僅為2%, 在城市交通中的高峰時期，54%的車處于擁擠狀態(tài)。由于交通擁擠，人們每天消耗在上 下班的時間比平時平均多了 1. 5h。同時導(dǎo)致商業(yè)車輛在交通運(yùn)輸中延誤，增加了運(yùn)輸 成本。然而有限的土地和經(jīng)濟(jì)制約等使得道路建設(shè)不可能達(dá)到相對滿意的里程數(shù)，所以 就需要在不擴(kuò)張路網(wǎng)規(guī)模的前提下，提高交通路網(wǎng)的通行能力。這就需要綜合運(yùn)用現(xiàn)代 信息與通訊技術(shù)等手段來提高交通運(yùn)輸?shù)男?。美國ITS的研究、應(yīng)用介紹美國

2、為了解決共同所面臨的交通問題，投入大量資金和人力，開始大規(guī)模地進(jìn)行道 路交通運(yùn)輸智能化的研究試驗(yàn)。美國聯(lián)邦政府從1990年到1997年用于ITS研究開發(fā)的 年度預(yù)算總計為12.935億美元；歐盟從1984年到1998年僅用于ITS共同研究開發(fā)項(xiàng) 目的預(yù)算就達(dá)280億歐洲貨幣單位；日本政府僅1996年和1997年用于ITS研究開發(fā)的 預(yù)算為161億日元，用于ITS實(shí)用化和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的預(yù)算為1,285億日元。在美國，ITS應(yīng)用發(fā)展較快的幾個方面分別是，車輛安全系統(tǒng)（占51%），電子收 費(fèi)（占37%），公路及車輛管理系統(tǒng)（占28%），實(shí)時自動定位系統(tǒng)（占20%），商業(yè)車 輛管理系統(tǒng)（占14%）。美

3、國的國家ITS體系結(jié)構(gòu)美國的國家ITS體系結(jié)構(gòu)的研究起始于1992年，該項(xiàng)目是ITSAmerica作為美國 聯(lián)邦運(yùn)輸部的咨詢機(jī)構(gòu)向運(yùn)輸部提出的第一個正式建議。運(yùn)輸部采納了該建議，并將此 項(xiàng)目分成兩個階段。1993年開始啟動第一階段的研究工作。1996年7月完成了第二階 段的工作?？傆嫲?6個報告，共5500頁。該體系結(jié)構(gòu)最后建立了個基于用戶需 求與目標(biāo)的框架結(jié)構(gòu)，確定了系統(tǒng)包括的子系統(tǒng)，定義了各個子系統(tǒng)的功能及各于系統(tǒng) 間的數(shù)據(jù)流。更重要的是，系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)為各個了系統(tǒng)之間的通信標(biāo)難與協(xié)議的發(fā)展提供了基礎(chǔ)。整個系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)為ns莫定了一個良好的基礎(chǔ)。但它并不是具體的系統(tǒng)設(shè) 計。美國ITs體系結(jié)

4、構(gòu)的目標(biāo)是支持多達(dá)30個用戶服務(wù)(如表3. 1所示)。前29個是 美國運(yùn)輸部與ITS America于1995年表3. 1美國國家ITS系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的用戶服務(wù)表3. 1美國國家ITS系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的用戶服務(wù)分組名稱用戶服務(wù)1 .出行及交通管理在途駕駛員信息路徑誘導(dǎo)旅行者服務(wù)消息交通控制突發(fā)事件管理排放測試與緩解(7 )公、鐵路交叉道口管理2.出行及交通需求管理出行前的旅游信息搭乘及預(yù)約需求管理及運(yùn)營3 .公共交通運(yùn)營電子付費(fèi)服務(wù)公共運(yùn)輸管理在途公交信息個性化公共交通公共運(yùn)輸安全4.電子付費(fèi)服務(wù)(15)電子付費(fèi)服務(wù)5.商用車輛運(yùn)營商用車輛電子通關(guān)自動路測安全檢測商用車行政管理車載安全監(jiān)視危險品應(yīng)急

5、反應(yīng)商用車隊管理6.應(yīng)急管理緊急事件通告與人員安全應(yīng)急車輛管理7.先進(jìn)的車輛控制與安全系統(tǒng)縱向防撞橫向防撞交叉口防撞防撞視野強(qiáng)化碰撞前乘客安全防護(hù)危險預(yù)警自動公路系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)研所定，第7項(xiàng)是1997年1月增加的，這30項(xiàng)用戶服務(wù)功能又被分為7 個大組。這些用戶服務(wù)并不是固定不變的，隨著ITS與社會的發(fā)展，越來越多的 用戶服務(wù)將會被增加到里而左。該系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)按照邏輯體系結(jié)構(gòu)與物理體系 結(jié)構(gòu)以及它們之間的關(guān)系來描述，如圖32所示。圖3-2笑國ITS違輯體系結(jié)構(gòu),頂層在圖32的邏輯體系結(jié)構(gòu)簡圖中，方框代表體系結(jié)構(gòu)之外的實(shí)體，橢閱代表功 能快（功能塊可再一層一層地細(xì)分），線段代表數(shù)據(jù)與信息流。圖33為

6、美國國家ITS的物理體系結(jié)構(gòu)（頂層）。物理體系結(jié)構(gòu)是根據(jù)邏輯體系 結(jié)構(gòu)發(fā)展而來的，它分為四個子系統(tǒng)：出行者子系統(tǒng)、中心子系統(tǒng)、車輛子系統(tǒng) 及道路子系統(tǒng)。各子系統(tǒng)之間使用四種通信方式：廣域無線通信、有線通信、車 輛與車輛間的通信及短程無線通信。America于1996年正式批準(zhǔn)了該系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。目前，美國的ITS研究與發(fā)展， 是以該體系結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)而展開的。美國部分ITS研究動向一、先進(jìn)交通管理系統(tǒng)（ATMS） 1、軟件的測試軟件測試是用來評價最新改進(jìn)的應(yīng)用FHWAFederal Highway Administration軟件的完整性與適應(yīng)性，以使它更好地滿足用戶需求，從而達(dá)到減少交通工程軟件

7、進(jìn)入市場的時間。2、交通模型與操作測試評估的數(shù)據(jù)庫這項(xiàng)研究，定義交通模型所需的數(shù)據(jù)，包括從國家不同地理位置交通數(shù)據(jù)的采集與 存儲，以及數(shù)據(jù)庫的維護(hù)。同時討論有關(guān)存儲類型(集中還是分散)、硬件與軟件 操作平臺、用戶接口界面。3、動態(tài)交通分配與綜合起點(diǎn)與重點(diǎn)矩陣這項(xiàng)研究在于開發(fā)一種(OD矩陣)動態(tài)交通分配(DTADynamic TrafficAssignment)模型。這種模型于1990年已在先進(jìn)旅行者信息系統(tǒng)所需的交通模型課 題中設(shè)計出來的。交通模型需要輸入動態(tài)交通OD數(shù)據(jù)，因此需要開發(fā)算法來建立合 成OD數(shù)據(jù)，需要在原來模型基礎(chǔ)上開發(fā)三種不同的變體，以說明ITS交通分配的不 同層次。這些交通分

8、配層次需要考慮交通監(jiān)控和事故檢測系統(tǒng)的類型與覆蓋面、交 通信號控制系統(tǒng)的類型與能力、街道與免費(fèi)公路合成控制的范圍等等。這項(xiàng)研究也 做DTA與不同條件下的交通模擬模型的敏感度分析，從而評估在此之前開發(fā)的線路 與分散策略的效果；由于擁擠而造成模擬模型輸出使用補(bǔ)充能力的效果，驗(yàn)證從監(jiān) 測系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)的效果；DTA與質(zhì)量關(guān)系的效果；DTA模擬系統(tǒng)操作需要相對于運(yùn)行 速度的效果。4、北西雅圖(North Seattle)ATMS這個計劃將為各種相鄰交通信號系統(tǒng)開發(fā)共享環(huán)檢測器與操作數(shù)據(jù)，從而對各相鄰 系統(tǒng)之間和跨分界線的操作進(jìn)行改進(jìn)。對于一些經(jīng)常妨礙合作的所謂管理權(quán)限問題 也將在本計劃中說明。試驗(yàn)數(shù)據(jù)將

9、從北西雅圖I-15公路中的幾個信號系統(tǒng)中獲得， 它們是通過一個單片計算機(jī)與街道或中心控制器相連得到的，這些主控制器分屬于 不同的I-15公路上不同的管理權(quán)限部門，微機(jī)將編輯內(nèi)容、占有率和操作數(shù)據(jù)傳給 各參與系統(tǒng)，每個系統(tǒng)則利用這些數(shù)據(jù)改進(jìn)交通管理能力。二、先進(jìn)旅行者信息系統(tǒng)（ATIS）1、先進(jìn)司機(jī)與車輛咨詢導(dǎo)航感念（ADVANCE,Advanced Driver and Vehicle Advisory Navigation Concept）ADVANCE是一項(xiàng)合作計劃，目的是評價美國大范圍動態(tài)路由選擇系統(tǒng)的性能。起初 在Chicago西北郊區(qū)大約有3000輛私人、商業(yè)和公共車輛計劃裝備、車載

10、導(dǎo)航與線路 引導(dǎo)系統(tǒng)。到1995年財政年度早期，各合伙人都變得關(guān)注出現(xiàn)的一些問題，其中包括 系統(tǒng)的改進(jìn)發(fā)展，以及全部車載導(dǎo)航與動態(tài)路程指引系統(tǒng)市場的狀況問題。各種問題進(jìn) 一步精煉與量化，于是提出幾種選擇評估，并在1995年二月底的會議上指交給指導(dǎo)委 員會，所有合伙人都一致同意和建議采取目標(biāo)化的行動選擇，最初計劃目標(biāo)的一部分將 通過目標(biāo)化的行動來實(shí)現(xiàn)。這種選擇將考慮到在很少的預(yù)算下，車載導(dǎo)航與動態(tài)路線指 導(dǎo)系統(tǒng)在一個可控的環(huán)境下進(jìn)行特殊的試驗(yàn)。基于修訂的計劃目標(biāo)，行動階段將會用30 輛汽車來完成試驗(yàn)并進(jìn)行評估。一個基于目標(biāo)化行動的評估計劃已被提出、修改和實(shí)施， 作為監(jiān)測器服務(wù)的車輛向交通信息中心

11、提出實(shí)時交通信息，這些信息將被處理，并傳遞 給裝備有ADVANCE系統(tǒng)的車輛，并形成最優(yōu)線路。指導(dǎo)委員會同時也指導(dǎo)ADVANCE相關(guān) 內(nèi)容的進(jìn)一步發(fā)展，主要是交通信息中心、信息走廊。2、亞特蘭大交通信息計劃（ATLANTA ATIS-KIOSK計劃）亞特蘭大交通信息計劃致力于在奧運(yùn)會及其以后的在全州范圍內(nèi)向旅行者提供信 息，計劃將提供的各種不同場所信息，諸如休息場所、歡迎中心、商店、工作場所以及 住宿中心、也包括奧運(yùn)會中心。KIOSK將通過Georgia網(wǎng)來操作，而Georgia州當(dāng)局負(fù) 責(zé)分發(fā)各種類型的信息，對這個計劃的評估有Oak Ridge國家實(shí)驗(yàn)室、Georgia技術(shù)學(xué) 院、Clack

12、-Atlanta大學(xué)和一些協(xié)調(diào)合伙人共同領(lǐng)導(dǎo)。3、 鐵路交叉口長島這項(xiàng)計劃將支持對在鐵路/公路交叉口使用的警報系統(tǒng)統(tǒng)一開發(fā)出一種系統(tǒng)原型。三、先進(jìn)公共交通系統(tǒng)（APTS）APTS技術(shù)研究計劃中，各種新技術(shù)將被評估。因?yàn)閷@些技術(shù)研究的潛在利益是用 來支持與促進(jìn)新技術(shù)公共交通系統(tǒng)中的應(yīng)用。將實(shí)施的研究用來確定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)需求、人 為因素問題、頻率需求和分配、各種形式收費(fèi)、交費(fèi)智能卡。自動車輛檢測和管理系統(tǒng) 實(shí)施、地圖與空間數(shù)據(jù)庫需求。這種技術(shù)支持將包括研究和技術(shù)輔助，從而可傳遞權(quán)威 實(shí)施的APTS技術(shù)。四、高速公路自動系統(tǒng)（AHSAutomated Highway Systems）1、 國家高速公路自動系統(tǒng)聯(lián)盟（NAHSCNational Automated Highway System consortiurm）高速公路自動系統(tǒng)（AHS）是一個廣泛的國家聯(lián)盟。以便為U.S.車輛/公路系統(tǒng)主要 性能升級提供基礎(chǔ)，長期目標(biāo)就是使國家路面交通系統(tǒng)的安全與效率獲取重大進(jìn)步MHS 計劃分為三個階段：（1）分析階段；（2）系統(tǒng)定義階段；（3）運(yùn)行評估階段。系統(tǒng)定義 階段的目標(biāo)是開發(fā)和測試一種AHS原型。高速公路自動系統(tǒng)聯(lián)盟（NAHSC）是在美國交 通部的合作下創(chuàng)建的。它由一些全美有關(guān)車輛與道路行業(yè)的參與者組成。這種廣泛參與 的目的是獲得國家對AHS未來發(fā)展的同意。NAHSC已經(jīng)和DO