1、,智能運輸系統(tǒng)（ITS）,先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)(ATMS) 1 了解ATMS的基本結(jié)構(gòu)和特點 2 了解ATMS的主要內(nèi)容 3 了解電子收費（ETC）系統(tǒng)和ETTM的基本原理、基本結(jié)構(gòu)和工作過程 4 理解運輸需求管理（TDM）的概念和ITS中的主要TDM策略 5 理解高速公路匝道控制的原理 1 先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)與一般的交通管理系統(tǒng)的不同點 2 電子收費和交通管理（ETTM）的原理 3 電子收費系統(tǒng)的基本工作過程 4 運輸需求管理的概念 5 匝道儀的控制原理,對于交通規(guī)劃與管理專業(yè)的學(xué)生，ATMS中的傳感技術(shù)、通信技術(shù)、人工智能技術(shù)是難點，請參考第二大部分有關(guān)章節(jié)。,4.1 先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)（A

2、TMS） 4.1.1 先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)概述 （視頻：ATMS 參考韓國“ITS在韓國”） 改善交通管理是緩解交通擁擠和提高道路利用率的關(guān)鍵。美國Mobility 2000組織在其一報告中將交通管理系統(tǒng)定義為：“為了監(jiān)視、控制和管理城市街道和公路交通而設(shè)計的一系列法規(guī)、人員、硬件和軟件分量的組合。”在這個定義里，“監(jiān)視”是一個關(guān)鍵詞，即交通監(jiān)測是交通控制和管理的前提，對某一地區(qū)的交通施加控制和管理的先決條件是對該地區(qū)的交通狀況的清晰的了解。 美國國家ITS系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)定義ITS中先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)ATMS（Advanced Traffic Management System）的主要功能子系統(tǒng)為

3、： （1）交通監(jiān)視 通過各種裝置、其它交通管理中心和氣象預(yù)報等部門收集交通數(shù)據(jù)；存儲當(dāng)前（如最近5分鐘）和較長時段（如最近兩周）內(nèi)的交通數(shù)據(jù)；根據(jù)收集和存儲的數(shù)據(jù)建立預(yù)測模型；將當(dāng)前的、長期的和預(yù)測的交通數(shù)據(jù)提供給其它ITS功能系統(tǒng)、公共傳媒和旅行者。,（2）裝置控制 通過控制信息輸出裝置，如交叉口車輛和行人信號燈、可變信息標(biāo)志、多模式交叉口控制器、高速公路入口匝道控制器、車載廣播裝置等，發(fā)布交通管理策略，實現(xiàn)交通控制；檢測裝置是否失效，當(dāng)失效時通知建設(shè)和維修部門。 （3）事故管理 檢測、記錄和管理已發(fā)生和預(yù)測將發(fā)生的事件和事故；根據(jù)預(yù)案庫自動響應(yīng)即將發(fā)生的事故；快速響應(yīng)未預(yù)定義的事故。右圖是

4、安裝在事故多發(fā)的彎道處的事故監(jiān)測器。 （4） 出行需求管理 通過監(jiān)視、控制、路徑誘導(dǎo)、公共運輸管理和自動收費等措施影響出行者的交通行為。 （5） 廢氣排放管理 通過傳感器收集大范圍或單個車輛的廢氣排放數(shù)據(jù)；存儲并發(fā)布大氣污染信息；向違反排污規(guī)定的車輛發(fā)出警告顯示，并將違規(guī)情況通報給執(zhí)法部門。 （6）公路鐵路交叉口管理 收集列車運行數(shù)據(jù)；公路和鐵路交叉口處公路車輛的交通管理；檢測、預(yù)警和響應(yīng)公路鐵路交叉口沖突。,根據(jù)效益和市場的滲透性，目前ATMS的典型應(yīng)用領(lǐng)域有 城市道路的集中交通信號控制系統(tǒng)（CTSCS）； 高速公路和公路干道的高速公路管理系統(tǒng)（FMS）； 事故管理系統(tǒng)（IMS）； 電子收費

5、和交通管理（ETTM）系統(tǒng)； 運輸需求管理（TDM） 世界上最早的集中交通信號控制系統(tǒng)是1963年在加拿大的多倫多出現(xiàn)的。此后，美國、歐洲和日本都運用各種各樣的管理交通流的監(jiān)測、控制和通信技術(shù)，廣泛配置了CTSCS和FMS。截止到1996年，美國在57個大城市中配置了103個CTSCS，在41個大城市配置了FMS；日 本共有165個CTSCS，所運營的高速公路6,768公里分別由4個主要的高速公路公團(tuán)管理，共有22個高速公路管理中心；歐洲在先進(jìn)的城市交通控制（UTC）系統(tǒng)方面處于世界領(lǐng)先地位，泛歐道路網(wǎng)絡(luò)（TERN）已將歐盟15個成員國的70,000公里道路以先進(jìn)的技術(shù)連成一個網(wǎng)絡(luò)。（視頻：悉

6、尼SCATS 參考澳大利亞“SCATS”）,因為交通阻塞有5060是由事故引起的，針對這種由事故引起的延誤提出具體措施可帶來巨大的效益。另外，對交通事故的快速有效的響應(yīng)也是挽救生命、減少能源消耗、減少汽車有害氣體排放的關(guān)鍵。所以在過去的十幾年里，事故管理系統(tǒng)是實施ATMS的主要興趣之一。現(xiàn)在，美國有39個大城市有事故管理系統(tǒng)，對發(fā)生在高速公路和公路干道的事故快速識別和響應(yīng)。歐洲道路管理系統(tǒng)ROMANSE項目（1992-1998）是一個先進(jìn)的事故管理系統(tǒng)。日本建設(shè)省的KU-SAT是全國性的基于衛(wèi)星通信的防災(zāi)救災(zāi)項目。 自從世界上第一個ETTM系統(tǒng)于1987年在挪威的亞歷山大隧道出現(xiàn)后，ETTM產(chǎn)

7、業(yè)得到了飛速發(fā)展?，F(xiàn)在，至少有八個國家的20多個機構(gòu)已經(jīng)建立或正在集成自動收費系統(tǒng)，另有七個國家的23個機構(gòu)正處于測試、研究或?qū)崿F(xiàn)電子收費自動化的進(jìn)程之中。在美國至1996年為止，ETTM系統(tǒng)已經(jīng)在29個地區(qū)的61個部門投入使用，并且已有100萬輛以上汽車安裝了電子標(biāo)簽。歐洲最大的ETTM之一是意大利的TELEPASS系統(tǒng)，它擁有28萬個小汽車標(biāo)簽和12萬個卡車標(biāo)簽用戶，全國日平均收費處理的310萬件中有近七分之一是由TELEPASS完成的，全意大利有17條公路的200處收費站安裝有TELEPASS。日本在ETTM系統(tǒng)的應(yīng)用方面不如歐美，但廣泛的研究和試驗也正在進(jìn)行之中。,ETTM的應(yīng)用之一就

8、是實施擁擠價格制。即當(dāng)司機想在交通量最大的時候出行時（如高峰時間或周末），將被額外收費；司機進(jìn)入交通擁擠區(qū)也必須格外繳費，費用多少隨擁擠程度的不同而不同。這就是隨著ITS的發(fā)展、越來越受到廣泛重視的運輸需求管理（TDM）概念和技術(shù)的運用。運輸需求管理是歐洲和美國ITS的一個重要研究和應(yīng)用領(lǐng)域。,4.1.2 先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特點 1.先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)ATMS一般由以下部分通過通訊網(wǎng)絡(luò)連接而成（右圖為ATMS結(jié)構(gòu)示意圖）。,（1） 信息收集裝置 利用直升飛機、警車或警務(wù)人員，以及環(huán)型線圈檢測器、超聲波式車輛檢測器 、微波式車輛檢測器、光信標(biāo)、圖像型車輛檢測器、

9、自動車輛識別（AVI）終端、交通流量監(jiān)視攝影機等裝置以及車載傳感器、車載導(dǎo)航器收集交通信息，也通過氣象檢測器、能見度檢測器收集交通環(huán)境信息。（視頻：環(huán)形線圈檢測器系統(tǒng) 參考美國“TransGuide”） （2）（總）交通管理/控制中心 利用大型計算機系統(tǒng)、中小型計算機系統(tǒng)、大型顯示板等信息分析裝置完成以下工作： 收集、處理和存儲交通信息，生成交通管理/控制策略，以便進(jìn)行信號控制和提供信息； 在交通狀況顯示板、數(shù)據(jù)顯示板上顯示交通信息； 系統(tǒng)裝置的監(jiān)視顯示； 收集因交通事故和公路工程等對交通進(jìn)行限制的信息； 制作面向外部機關(guān)提供的信息，并接受咨詢。,（3） 控制信號機 通過交通信號機、行人用信號

10、機（附帶顯示等待時間的裝置）、匝道入口控制機等實施通行控制。 （4） 信息提供裝置 利用自由式交通信息板、半自由式交通信息板、小型交通信息板、專用交通信息板、多樣式交通信息板等可變交通信息標(biāo)志，路旁通信裝置，停車誘導(dǎo)系統(tǒng)，車載裝置和廣播、電視、Internet網(wǎng)等向公眾發(fā)布交通信息。 （5） 其它中心 城市中心和子中心 鄰近地區(qū)交通管理中心 城市中的高速公路及城市之間的高速公路等的其它中心.它們均要和總交通管理中心聯(lián)合起來，共同運作。 通信網(wǎng)絡(luò)主要是通過光纜、電纜、微波等傳輸媒介，在上述各部分和交通管理/控制中心之間傳輸數(shù)據(jù)、語音和圖像等信息。,2.先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)的特點 和一般的交通管理系

11、統(tǒng)比較，先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)有以下特點。 （1） 車輛、道路和交通管理系統(tǒng)一體化 在一般的交通管理系統(tǒng)中，交通控制中心的計算機用于處理并顯示各種數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)來源于交通信號控制機、路表和路側(cè)的探測器。交通控制中心并不知道每一輛車的目的地和運行狀況，而有關(guān)交通建議或者咨詢是建立在每日或每周的交通模式基礎(chǔ)上的。交通控制中心不能及時知道交通事故的發(fā)生或存在其它道路障礙，直到嚴(yán)重的交通阻塞已經(jīng)形成。車輛上沒有裝配用來探測前方道路的危險情況的儀器，更沒有設(shè)備把道路情況報告給交通控制中心。即車輛和道路系統(tǒng)是被當(dāng)成兩個獨立實體來實施運行與控制的。 而在先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)中，許多車輛裝備有車載傳感器或車載導(dǎo)航器

12、。車載傳感器將提醒司機前方有路障或者在黑暗和大霧中提醒司機存在不安全的運行情況，而且它們的數(shù)據(jù)被直接傳送到交通控制中心，從而提供了有關(guān)存在道路障礙或交通事故的實時信息。借助于先進(jìn)的車輛檢測器、視頻監(jiān)視裝置、車載傳感器以及先進(jìn)的通信網(wǎng)絡(luò)，交通管理/控制中心能實時地掌握路網(wǎng)的交通流模式。,為得到行駛路線的特定指引，司機通過車載導(dǎo)航器鍵入他們的當(dāng)前位置和目的地。因此，交通管理系統(tǒng)能夠基于對當(dāng)前交通流模式和對車輛的目的地和計劃路線的了解，提出相應(yīng)的交通建議并傳送給司機以最大限度地降低交通阻塞。在美國，將配備了車輛導(dǎo)航器的車輛作為交通探測器是先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)獲得路網(wǎng)上各路段車輛通行時間所普遍采用的手段

13、。 （2）城市交通信號控制系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡(luò)化 城市交通信號控制系統(tǒng)CTSCS已成功地運營了30多年。20世紀(jì)80年代以來，該類系統(tǒng)有明顯的計算機網(wǎng)絡(luò)化的趨勢，使城市交通管理/控制方式發(fā)生了變革，實現(xiàn)了實時自適應(yīng)信號控制。中央控制計算機對交通數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，并執(zhí)行對路網(wǎng)交通信號的控制。它既不需要事先儲存任何既定的配時方案，也不需要事先確定一套配時參數(shù)與交通量的對應(yīng)選擇關(guān)系。實時模擬系統(tǒng)依靠儲存于中央計算機中的交通模型，對反饋回來的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而對配時參數(shù)做優(yōu)化調(diào)整。配時參數(shù)的優(yōu)化是以綜合目標(biāo)函數(shù)，例如延誤時間、停車次數(shù)、擁擠程度及油耗等的預(yù)測值的最小化為依據(jù)。這種方法也已經(jīng)被應(yīng)用到公路的

14、控制中。,（3） 在城市交通管制中應(yīng)用人工智能技術(shù) 傳統(tǒng)的城市交通管制系統(tǒng)只能通過交叉路口的信號控制緩解堵塞，計算機控制系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)是單一的某指標(biāo)平均值的最大化或最小化。而ITS的城市交通管理和控制期待的是多目標(biāo)優(yōu)化：消除堵塞，特別是非常規(guī)的堵塞；快速響應(yīng)事故和突發(fā)事件；充分利用以往很難得到而現(xiàn)在可以得到的信息（如O-D信息），更有效地控制城市交通和集成各種管理控制技術(shù)（如VMS、誘導(dǎo)系統(tǒng)、TDM、環(huán)境保護(hù)技術(shù)）。為了得到滿足這些目標(biāo)的“最優(yōu)解”，在ATMS中，用于城市交通管制的計算機系統(tǒng)除了SCOOT、SCATS、TRANSYT等的改良版外，也出現(xiàn)了一些基于人工智能技術(shù)應(yīng)用的體系結(jié)構(gòu)。,例

15、如：德國漢堡的交通管理系統(tǒng)采用了如圖的雙層結(jié)構(gòu)。核心是利用知識源（KS，Knowledge Source）。這里，數(shù)據(jù)完成KS將傳感器收集的實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為交通量、道路占有率等交通管理用數(shù)據(jù)，對于沒有傳感器的路段的交通狀態(tài)進(jìn)行推斷，并檢測傳感器故障和誤操作；數(shù)據(jù)分析KS對網(wǎng)絡(luò)中的阻塞地點和阻塞狀態(tài)進(jìn)行判定；交通控制KS是利用LISP語言編寫的規(guī)則庫生成信號控制方案，包括評價當(dāng)前的信號控制模式、局部改善發(fā)生問題的交叉點、推測該改善對于周邊交叉點的影響、綜合考慮網(wǎng)絡(luò)全體且能改善有問題的交叉點的控制策略。利用當(dāng)?shù)貙嶋H數(shù)據(jù)、使用微仿真器、采用與TRANSYT相同的評價函數(shù)進(jìn)行評價的結(jié)果表明，與固定式信號

16、控制方案相比，阻塞有3%-15%的改善、早高峰阻塞時平均速度有10%的提高的可能性。,漢堡交通管制中AI的應(yīng)用,又如，英國Leicester市在現(xiàn)有的交通控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加上利用管制人員知識的知識庫，構(gòu)成CLAIRE控制系統(tǒng)，它的結(jié)構(gòu)簡圖如下。用微仿真器對該市數(shù)據(jù)的仿真評價結(jié)果表明AI的應(yīng)用對于控制效果有較大的改進(jìn)可能性。 CLAIRE控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖,（4）信息采集和信息提供技術(shù)更加先進(jìn)和多樣化 城市街道和高速公路上的交通量、車道占有率、車速等作為交通管理和控制的基本依據(jù)的參數(shù)，是通過各類車輛檢測器來測定的。以往主要使用的車輛檢測器是埋設(shè)在路表的環(huán)型線圈檢測器、磁性檢測器和安裝在交通要道的電

17、視攝像機等。而現(xiàn)在，車輛檢測器日趨系統(tǒng)化和光機電一體化，越來越多地使用更先進(jìn)的超聲波檢測器、光檢測器、紅外檢測器和各種視頻監(jiān)測系統(tǒng)。全天候的紅外攝像機和性能優(yōu)越的CCD攝像機已被廣泛應(yīng)用于交通管理系統(tǒng)。在高速公路管理中，過去廣泛使用匝道儀控制入口匝道車流，而現(xiàn)在越來越多地使用可變信息標(biāo)志VMS、CCDV攝像監(jiān)視系統(tǒng)和Internet網(wǎng)絡(luò)。在城市高速路的危險的彎曲路段、視野不好的地方安裝自動事故檢測系統(tǒng)，這種系統(tǒng)依靠處理從視頻攝像機獲取的圖像進(jìn)行事故分析。,（5） 城市交通信號控制具有多種新功能 信號控制是交通管理的關(guān)鍵功能。ATMS的信號控制裝置，通過與交通管理中心的計算機進(jìn)行信息接收和發(fā)送，

18、交替顯示“綠燈”、“黃燈”和“紅燈”。當(dāng)接到來自車輛檢測器或路旁按鈕箱的信號時，還可延長或縮短綠燈信號時間。ITS中信號控制的新功能有： 右（左）轉(zhuǎn)彎感應(yīng)控制 通過由車輛檢測器感知出交叉路口的右（左）轉(zhuǎn)彎專用車道上的車輛，延長其右（左）轉(zhuǎn)彎箭頭信號的顯示時間，可有效地對交叉路口的右（左）轉(zhuǎn)彎車輛進(jìn)行通行控制。 公共交通感應(yīng)控制 在交叉路口前面通過專用感知器件檢測出公共汽車的存在，延長綠燈信號的顯示時間，或縮短紅燈信號的顯示時間，可減少公共汽車等公交車輛的等待時間。通過此優(yōu)先性控制信號功能，可確保公共汽車準(zhǔn)點運行。 躊躇感應(yīng)控制 為避免進(jìn)入交叉路口的車輛的司機在該區(qū)域里躊躇、猶豫不知該停車還是該

19、開過去的情況，顯示黃燈。由此可減少沖撞和迎頭碰撞事故的發(fā)生。 老弱病殘專用控制 老年人、有視覺缺陷的人等交通方面的弱者可通過操作專用的按鈕裝置和隨身攜帶的專用的信號發(fā)生器發(fā)出信號，將行人用的綠燈信號延長，以確保安全地橫過馬路。,4.1.3 電子收費系統(tǒng)（ETC） （視頻：電子收費系統(tǒng) 參考臺灣“中華顧問工程局”） 1電子收費系統(tǒng)的概念 停車交費產(chǎn)生的交通堵塞、資源浪費、空氣污染以及資金失控等現(xiàn)象，已成為公眾關(guān)心的社會問題，阻礙了收費公路的發(fā)展。作為ETTM主體的不停車收費（電子收費）系統(tǒng)（ETC）理所當(dāng)然地成為ITS效益明顯、發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。 按照在收費系統(tǒng)中人工參與收費的程度可將收費系統(tǒng)

20、劃分為： 人工收費 對通過收費站車輛的車型識別、通行費收取、收據(jù)發(fā)放以及車輛放行等收費操作均由收費員手工完成，為停車收費。 半自動收費 由計算機和人工共同完成收費工作。通常是由人工（或儀器）識別車型，由人工收費，而利用計算機計費、打印票據(jù)與匯總數(shù)據(jù)，亦為停車收費。 自動收費 全部收費工作不需要人工參與，完全自動地由收費系統(tǒng)裝置完成。與前兩種方式不同，屬不停車收費。 亦有人將半自動和自動收費方式細(xì)化，將收費方式分為計算機管理收費、磁卡（IC卡）收費、投幣式收費、動態(tài)稱重收費、紅外收費與不停車收費（即電子收費）等六種。各種收費方式的比較如下表。由此表可見，電子收費系統(tǒng)有明顯的優(yōu)越性。智能運輸系統(tǒng)的

21、ETTM越來越多地采用電子收費系統(tǒng)。,各種收費方式比較表,2電子收費系統(tǒng)的構(gòu)成和原理 電子收費ETC（Electronic Toll Collection）系統(tǒng)是指在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，采用電子標(biāo)簽作為通行券，收費過程完全由計算機及其外圍設(shè)備與通行券自動交換信息，實現(xiàn)車輛的自動識別、費額的自動收取，并自動結(jié)賬的收費系統(tǒng)。 電子收費系統(tǒng)一般由以下幾部分設(shè)備構(gòu)成： （1）車上處理單元 包括單獨的一個車載單元（電子標(biāo)簽）或車載單元和IC卡。車載單元是一種微電子讀寫裝置，由射頻通信接口、CPU、電池（由光驅(qū)動時無電池）、LCD顯示屏、內(nèi)部存儲器和IC卡接口組成，安裝在汽車擋風(fēng)玻璃內(nèi)側(cè)；內(nèi)部存儲器有只讀、可讀可

22、寫之分。只讀型標(biāo)簽只能回答其已固化的信息；可讀可寫型的不僅有固定的信息而且有可重新編程（寫入）的記憶模塊， 因此，它既能傳遞已有的固化信息，又允許接受新的指令，存儲新的信息。IC卡作為外部存儲器存儲數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)更多數(shù)據(jù)的車輛與道路的雙向通信。車上單元所存儲的數(shù)據(jù)包括車輛的型號、車牌照號碼、預(yù)繳的金額或余額、車輛通過收費站的時間、地點、次數(shù)等信息，也可以把該車的年檢及養(yǎng)路費征收的情況等記錄在內(nèi)。 （視頻：車上單元 參考臺灣“中華顧問工程局”）,（2）車道處理單元 車道處理單元包括車道上的車輛識別、探測、通信、強制、控制等設(shè)備： 信號處理器 包括發(fā)送射頻信號、啟動車載單元、并對車載單元進(jìn)行讀寫的

23、天線和預(yù)處理信號、放大信號的射頻收發(fā)器，以及從/往信號中解讀和加載密碼的讀碼器。 車輛探測器 包括對車輛自動識別、判明車輛種類的車輛探測器，以及判斷是否有車輛通過、為天線開始通信或違章車輛攝影快門開啟等動作提供觸發(fā)信號的車輛檢測器。 信號燈 收費過程是否合法的顯示燈，通常綠色信號表示收費過程順利完成，紅色信號表示因某種原因收費沒有成功。（視頻：車道處理單元 參考臺灣“中華顧問工程局”）,閉路電視設(shè)備 對未正常完成收費過程的車輛進(jìn)行錄像攝影的攝像系統(tǒng)，所得資料作為事后催繳罰款的依據(jù)。 照明 當(dāng)攝像亮度不夠時自動開啟的照明設(shè)備。 車道控制器 接收車道處理單元中其它設(shè)備的信息，按照一定規(guī)則進(jìn)行加工處

24、 理，產(chǎn)生相應(yīng)的動作指令和數(shù)據(jù)，獨立或配合收費站計算機單元，對車道處理單元的其它設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控的設(shè)備。車道控制器是車道處理單元的核心。 有的電子收費系統(tǒng)還會有其它一些外圍設(shè)備，如自動攔桿、報警器、收取費額顯示牌、可變信息標(biāo)志等。,（3） 收費站計算機管理單元 一般為設(shè)置在路邊站房內(nèi)的高可靠度PC機，實時處理各車道查詢、核對的數(shù)據(jù)，收集各車道的交通、收費運行數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，定期將數(shù)據(jù)上傳控制中心。（視頻：收費站計算機管理單元 參考臺灣“中華顧問工程局”） （4） 中央計算機管理單元（控制中心） 實施資料處理、賬目處理的完整的計算機系統(tǒng),有必要的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、周邊設(shè)備和與金融系統(tǒng)的接口。（視頻：中央計算

25、機管理單元 參考臺灣“中華顧問工程局”）,整個電子收費過程大致是這樣的：當(dāng)車輛到達(dá)收費站時，為安全起見車輛應(yīng)按規(guī)定限速通過電子收費車道。車輛探測器識別出該車輛所屬類型，報告給車道控制器。信號處理器通過天線與車上處理單元進(jìn)行雙向通信，收費的操作在通信的過程中同時完成。收費操作的具體步驟包括根據(jù)車型按照收費規(guī)則確定收費額，核對余額、賬號信息，有關(guān)結(jié)果通知對方等。如果一切無誤（剩余金額充足、賬號有效），則正常結(jié)束收費操作（改寫余額、記賬等）。否則的話車道控制器則啟動自動欄桿或違章車攝像機，將車輛攔下或記錄其車牌號碼，令其停行交費或事后催繳罰款。收費操作通常在車道控制器進(jìn)行，有時可以在車上處理單元上完

26、成，也有時還要收費站計算機、甚至中央計算機參與完成。下圖是一種電子收費系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖和相應(yīng)的系統(tǒng)操作流程圖。 （動畫：電子收費過程）,3電子收費系統(tǒng)的效益 用電子收費系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的停車收費系統(tǒng)，通過以下幾方面的改進(jìn)可帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益： 消除收費口的瓶頸效應(yīng)，疏解公路的交通堵塞，從而減少交通延誤損失； 減少車輛行車時間，從而縮短旅行者旅行時間和貨車周轉(zhuǎn)時間，提高運輸效率； 提高單位時間的道路交通量，從而提高公路的利用率； 減少停車次數(shù)和停車時間，從而減少燃油消耗和汽車部件耗損，降低運輸成本； 減少停車次數(shù)和停車時間，從而減少汽車有害尾氣排放，減少交通對人類生存環(huán)境的危害； 采用電子貨幣

27、，杜絕了公路收費中的貪污、舞弊、亂收費等不良現(xiàn)象，從而改善收費管理，保證道路的正常收益； 采用電子貨幣，不必為繳納通行費攜帶現(xiàn)金和硬幣，極大地方便了司機； 收費過程自動化，極大地提高收費站的工作效率。 另外，ETC的功能不僅僅在于實現(xiàn)公路收費的自動化。至少在以下幾方面ETC也可發(fā)揮顯著的作用：,提供可靠的交通信息 由于收費站的位置和它們之間的距離是已知的，站間車輛的通行時間又可以立即計算出來，這些數(shù)據(jù)可以用于監(jiān)視公路上的交通流和幫助探測事故，因此大量帶有電子標(biāo)簽的車輛可以作為交通探測器，為交通管理收集準(zhǔn)確而實時的交通信息。 為實現(xiàn)擁擠價格制創(chuàng)造條件 ETC的雙向通信和計算機管理系統(tǒng)使得制定隨道

28、路交通流變化而變化的收費政策和通過可變收費疏導(dǎo)交通流成為可能。 用于普通交通管理、規(guī)劃和執(zhí)法 借助于電子標(biāo)簽的管理和自動車輛識別，ETC系統(tǒng)可應(yīng)用于車輛防盜、車流量調(diào)查、稽征調(diào)查、通行權(quán)限限制、養(yǎng)路費自動征收、停車場自動收費、通緝逃犯追捕等方面。,改進(jìn)金融服務(wù)，方便群眾 如果采用儲值IC卡作為車上單元的外存儲器，就可能實現(xiàn)一卡多用，不僅不同交通方式可集成付費，而且可用于各種服務(wù)付費，如加油、打電話、購物等等。 綜上所述，盡管比傳統(tǒng)的收費系統(tǒng)相比，ETC的投資的大得多，但經(jīng)濟(jì)效益大得更多，而且還會帶來巨大的社會效益，因而ETC是收費系統(tǒng)的發(fā)展方向。然而，要從ETC獲得諸多好處，不僅要進(jìn)行合理的E

29、TC系統(tǒng)設(shè)計，還要解決一系列的相關(guān)問題。首先，就是要解決標(biāo)準(zhǔn)化的問題，這在本書第3部分已經(jīng)說明。其次，ETC可有各種各樣的實現(xiàn)方案，如有單片、單天線的和雙片（帶IC卡）、雙天線的，有收費亭式的和門架式的，有預(yù)付費用的和事后支付的，有帶車輛探測器的和不帶車輛探測器的，有帶欄桿的和不帶欄桿的，有用微波通信的和用紅外通信的， 。如何選擇，要考慮具體的公路結(jié)構(gòu)、交通流量、通行車輛型號、區(qū)域協(xié)調(diào)等因素，追求最大效益費用比。最后，ETC系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用在相當(dāng)程度上依賴于法規(guī)的建設(shè)和完善，有效的區(qū)域性ETC更是涉及到多部門、多行業(yè)的多項法規(guī)，因此國家統(tǒng)一制定相關(guān)法規(guī)及制度也是必須先行解決的問題。,4.1.4

30、 高速公路入口匝道控制 高速公路網(wǎng)是許多城市地區(qū)公路網(wǎng)的基本組成部分。在美國，通常高速公路承擔(dān)城市地區(qū)近20%的交通量，卻只占總公路里程的5%。高速公路最初被設(shè)想并設(shè)計為自由通行（故稱Freeway）。隨著交通需求的持續(xù)增長和交通擁擠現(xiàn)象的日益嚴(yán)重，對高速公路實施監(jiān)控的問題提了出來。 交通擁擠被認(rèn)為是高速公路的最重要的問題。在可預(yù)料的地點和特定的時段反復(fù)發(fā)生的交通堵塞被稱為周期性堵塞。來自于隨機的或是預(yù)測可能性很小的事件的堵塞為偶然性堵塞。在特定情形下（如運動會、周末出行、道路維修和工事活動時）發(fā)生的交通堵塞也可以認(rèn)為是不會重復(fù)發(fā)生的交通堵塞。 1.交通堵塞的原因 被確認(rèn)的造成交通堵塞的原因可

31、以分成以下幾類： l 幾何設(shè)計因素 l 交通運營因素 l 隨機因素,其中交通運營因素有 l 交通量與通過能力的關(guān)系 通行能力小于需求必然導(dǎo)致?lián)頂D l 無限制地進(jìn)入匝道 不限制進(jìn)入高速公路的車輛，高速公路主線在通行能力不足時就產(chǎn)生擁擠 l 出口匝道排隊 由于高速公路外部道路的不暢，使車輛離開高速公路受阻而造成 擁擠 l 車輛的迂回運動 由于匝道位置設(shè)計不當(dāng)或特定事件引起車輛穿插前進(jìn)也會造成混亂、發(fā)生擁擠。 從高速公路控制來說，避免堵塞的重要措施就是高速公路入口,2.入口匝道控制 入口匝道控制是高速公路交通控制中使用最廣泛的形式。美國和其他國家很多的城市使用這種形式。入口匝道控制是用來限制進(jìn)入高速

32、公路的車輛數(shù)，以便使對高速公路的交通需求量不超過其容量。 結(jié)果，一些要進(jìn)入高速公路的車輛要在匝道入口等候、直至被允許進(jìn)入，一些車輛可能選擇其他時間進(jìn)入，當(dāng)然也有一些駕駛者可能決定改用公共交通（如果可行）或與他人合乘一輛車，即改變線路或時間或交通方式。 3.密切相關(guān)的其他高速公路管理基礎(chǔ)設(shè)施 監(jiān)視 監(jiān)視子系統(tǒng)包括各種決定高速公路和匝道操作條件的技術(shù)，這些條件影響進(jìn)入率和運營管制。 車輛檢測器 被安置在高速公路車道上的檢測器用來提供事件檢測算法和系統(tǒng)運營評價的輸入數(shù)據(jù)，也用于提供交通感應(yīng)式匝道儀在決定進(jìn)入率時的輸入數(shù)據(jù)。,閉路電視 閉路電視（CCTV）用來在整個監(jiān)視子系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)并且查證事件。攝像機

33、也能用于交通肇事罰款和單個匝道儀控制。 環(huán)境傳感器 必需時常針對不同匝道等級調(diào)整進(jìn)入率，或是在極端的天氣情況下要停止運營（例如路面結(jié)冰或非常濕）。當(dāng)這樣的情況出現(xiàn)的時候，環(huán)境傳感器將會提前給出警告。 HOV處理 這種系統(tǒng)主要包括高乘載率車輛繞過匝道信號的分離車道和單人車輛排隊。 信息發(fā)布 旅行前的信息發(fā)布裝置例如信息亭、網(wǎng)站和社區(qū)有線電視（CATV），或者安裝在道路上的裝置例如可變信息標(biāo)志、公路咨詢廣播，可向旅行者發(fā)布匝道關(guān)閉的通告。 通信 除非受控制的匝道是隔離的并且在一個非系統(tǒng)模式中操作，否則通信子系統(tǒng)必須適應(yīng)控制、檢測和信號等硬件。 控制中心 雖然即使沒有一個中心或是分布式控制者，匝道控

34、制系統(tǒng)通常也有能力以隔離的方式運行，但大多數(shù)子系統(tǒng)通過通信系統(tǒng)連接在一個中心管理系統(tǒng)上。,4.入口匝道控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 入口匝道控制系統(tǒng)包括下述主要部分： 顯示器 顯示匝道信號和警告信號的裝置 局部控制器 依照內(nèi)部邏輯或中心管理系統(tǒng)需要接收和存儲車輛的檢測信息和運行信號的裝置 車輛檢測器 測量高速公路和匝道條件的裝置 控制邏輯 非系統(tǒng)式運行的局部控制器和系統(tǒng)式運行的中心控制系統(tǒng)內(nèi)部的程序 通信 傳輸數(shù)據(jù)和控制指令的連接局部和中心的通信鏈路 中心控制系統(tǒng) 計算機、終端設(shè)備和運行接口裝置,5.匝道關(guān)閉 在交通高峰條件下，關(guān)閉入口匝道是最為簡單、有效的匝道控制方式。但由于關(guān)閉入口匝道極易導(dǎo)致公眾的反對，

35、僅在匝道入口處造成了嚴(yán)重的堵塞時才使用。如 在入口處囤積了大量車輛，等待進(jìn)入的車輛排隊、使地面街道造成嚴(yán)重堵塞 入口匝道處鄰近的高速公路上游方面交通需求已達(dá)到通行能力，而有充足的通行能力可利用的替代路線，關(guān)閉匝道可避免高速公路下游需求超過容量 關(guān)閉方法 手動?xùn)艡?操作費力，適用于短期的或試驗性項目 自動?xùn)艡?像鐵道平交路口那樣，較復(fù)雜，適于經(jīng)常性使用 標(biāo)志 單獨的標(biāo)志牌不能實現(xiàn)匝道關(guān)閉，通常配合柵欄使用,匝道儀種類 （1）預(yù)定時的匝道儀 是最簡單的一種匝道儀。包括的主要部分是匝道儀信號燈、局部控制器和帶閃光信標(biāo)的匝道預(yù)警控制標(biāo)志。 這種匝道儀的信號事先按特定時段設(shè)定進(jìn)入率，以一恒定的周期工作。

36、按進(jìn)入情況不同，又分成兩種匝道儀： 單車進(jìn)入式匝道儀 匝道儀信號被設(shè)定為每一個信號周期只允許一輛車進(jìn)入，即在一個綠燈加上黃燈的時間間隔內(nèi)只能允許一輛車通過匝道儀進(jìn)入高速公路。一般，一輛車通過需要3秒鐘，若進(jìn)入率為600車/小時（10車/分鐘），則一分鐘應(yīng)有10個周期、一個周期10秒鐘，綠燈和黃燈的間隔是3秒鐘、紅燈的間隔就是3秒鐘；若進(jìn)入率是300車/小時（5車/分鐘），則綠燈和黃燈的間隔是3秒鐘，紅燈的間隔就是9秒鐘。,列隊進(jìn)入式匝道儀 若所需進(jìn)入率大于900車/小時，就必須使用列隊進(jìn)入式匝道儀，它允許每個周期有2輛或更多的車輛通過。對于預(yù)定時的列隊式匝道儀，周期的長短取決于期望的進(jìn)入率和每

37、個周期通過的平均車輛數(shù)。例如，若要求進(jìn)入率為1080車/小時（18車/分鐘），每個周期通過2輛車，則周期長度是60/9=6.67秒。 但是，允許的匝道進(jìn)入率取決于列隊式匝道儀的類型：是一前一后列隊還是并排列隊。如果是一前一后列隊，為了防止尾撞，每個周期通過2輛車是安全的，3輛車只是試驗的最大值。所以，一前一后列隊式匝道的最大進(jìn)入率是1100車/小時。如果是并排列隊，多車道進(jìn)入，允許的匝道進(jìn)入率就可以達(dá)到約1700車/小時。 （2）響應(yīng)交通的匝道儀 響應(yīng)交通的匝道儀的是需求響應(yīng)控制，控制策略直接受主線實測交通量和通行能力的影響：匝道進(jìn)入率的確定是基于當(dāng)前與高速公路上游需求和下游容量、匝道進(jìn)入需求

38、相關(guān)的各種交通變量的實時測量結(jié)果。,4.1.5 事故管理系統(tǒng)（IMS） 1.事故管理系統(tǒng)的任務(wù) 事故管理的主要目的是對于事故引起的傷害進(jìn)行及時的救治和盡快地使受事故影響的道路恢復(fù)到事故發(fā)生前的狀態(tài)。事故概論性臺的主要任務(wù)是： 檢測與證實 檢測是根據(jù)檢測器（傳感器）檢測到的交通流信息，利用檢測算法來判斷可能發(fā)生了事故或?qū)l(fā)生事故。證實是確認(rèn)事故是否存在及識別事故發(fā)生地點、損傷程度、對道路交通流的影響等。 緊急響應(yīng) 緊急響應(yīng)是實施緊急車輛響應(yīng)、迅速向旅行者提供事故信息、實施應(yīng)急交通管制策略等。,現(xiàn)場管理 現(xiàn)場管理是在事故現(xiàn)場指揮緊急車輛的救助工作、實施交通控制措施、保護(hù)事故現(xiàn)場、疏散交通流。 事

39、故清理 事故清理是先對事故現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查取證，后將引發(fā)事故的殘留物及禍及車輛等拖離現(xiàn)場、清理事故現(xiàn)場，使其恢復(fù)原樣。 駕駛員信息提供 駕駛員信息提供是在整個事故處理過程中及時、準(zhǔn)確地向駕駛員提供事故和有關(guān)道路交通信息，并提供恰當(dāng)?shù)穆窂浇ㄗh，以避免不必要的延遲和重復(fù)發(fā)生事故。,2.事故檢測與證實 （1）分系統(tǒng)的構(gòu)成 感應(yīng)事故發(fā)生的分量 識別事故存在、位置、狀況的分量 數(shù)據(jù)融合分量 檢測器和接收器之間的通信分量 事故的顯示和記錄分量 （2）技術(shù) 組合式檢測和證實技術(shù) 是指同時提供事故檢測和證實信息的技術(shù)。如蜂窩電話、911報警電話、事故報告熱線；駕駛員路邊電話盒；參考標(biāo)志系統(tǒng)；巡邏車；求救信號（Ma

40、yday）裝置等。 連續(xù)的檢測和證實技術(shù) 是指先檢測、后證實，分兩步處理的事故檢測和證實技術(shù)。,（3）檢測算法 比較算法 是通過識別不正常交通模式和正常條件下的差別來檢測事故的。如環(huán)型線圈檢測器檢測到道路占有水平上游增加而下游減少，比較測得占有率、速度等參數(shù)與正常情況下的差別，超過一定限制便出發(fā)一個報警器。 時間序列算法 一些檢測方法將時間序列分析技術(shù)（如2次指數(shù)平滑技術(shù)、自回歸移動平均算法等）作為基礎(chǔ)。這些算法分析和平滑在一個大的時間段中的原始數(shù)據(jù)，以消除短期的交通擾動（如隨機漲落、交通脈沖、和壓縮波等），將處理后的數(shù)據(jù)和預(yù)定的限值相比，以判斷是否有異常事件出現(xiàn)。,McMaster算法 基于

41、“當(dāng)交通從擁擠變?yōu)椴粨頂D時，流量和占有率變化平穩(wěn)而速度變化很快”的前提，利用歷史的從擁擠變?yōu)椴粨頂D時流量、占有率的關(guān)系建立一個模板，該模板的不同域?qū)?yīng)不同的交通狀態(tài)，將實際檢測數(shù)據(jù)與模板的進(jìn)行比較檢測出擁擠是否存在，再由下游檢測器的狀態(tài)判斷擁擠源。 人工智能算法 包括人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法和模糊邏輯算法，這些算法是20世紀(jì)90年代才發(fā)展起來的。如BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，用一個短時間交通觀測數(shù)據(jù)序列和交通條件的相應(yīng)指示器進(jìn)行訓(xùn)練，輸入數(shù)據(jù)是上游k，k-1，k-2時刻的占有率和流量，輸出數(shù)據(jù)是下游的k，k-1，k-2，k-3時刻的占有率和流量，運用交通仿真可以得到事故檢測模型。 宏觀算法 與上述方法不同，這類

42、算法檢測事故是基于宏觀變量，如每個路段的交通密度、平均速度和平均旅行時間。 評價檢測算法的指標(biāo)有：錯誤檢出率、檢出率和平均檢測延誤。,4.1.6 運輸需求管理(TDM) 運輸需求管理（Transportation Demand Management 簡稱TDM）是：通過交通政策等的導(dǎo)向作用，運用一定的技術(shù)，通過速度、服務(wù)、收費等因素影響交通參與者對運輸方式、運輸時間、運輸?shù)攸c、運輸路線等的選擇行為，使運輸需求在時間、空間上均衡化，以在運輸供給和運輸需求間保持一種有效的平衡，使交通運輸結(jié)構(gòu)日趨合理。 相對于傳統(tǒng)的使供給適應(yīng)于需求的被動式管理，TDM是一種主動式管理，它在適度的運輸供給規(guī)模下，控制

43、運輸需求總量、削減不合理的運輸需求、分散和調(diào)整運輸需求，使整個運輸系統(tǒng)供需平衡，保證系統(tǒng)有效運行，使鐵路、公路等運輸方式的客、貨出行迅速、安全，節(jié)約資源，改善環(huán)境。 從交通出行的幾個階段來看，TDM的內(nèi)容包括： 在出行產(chǎn)生階段，盡量減少出行的產(chǎn)生。如以電信代替出行（電訊會親訪友、網(wǎng)上購物、電視電話會議等）；通過政策與宣傳力量動員人們減少出行；在城市規(guī)劃中應(yīng)用既能保證正常的社會經(jīng)濟(jì)活動又能產(chǎn)生較少交通出行的土地利用模式。,在出行分布階段，將出行由交通擁擠的終點向非擁擠的終點轉(zhuǎn)移。如實行出行約束措施；優(yōu)化輔助活動設(shè)施的空間配置。 在出行方式選擇階段，將出行方式由擁擠的方式向非擁擠的方式轉(zhuǎn)移。如對某

44、些交通方式實行刺激或抑制措施（如停車費、通行費、乘車費的調(diào)整，公交優(yōu)先），以促進(jìn)人們利用大容量快速公共交通，保持各種運輸方式宏觀上的供需平衡。 在空間路線選擇階段，將出行由交通擁擠的路線向非擁擠的路線轉(zhuǎn)移。如采用先進(jìn)的信息技術(shù)、向出行者提供實時交通信息，或通過強制收費或價格優(yōu)惠，使出行者避開擁擠地段；通過城市規(guī)劃、交通政策等對交通發(fā)生源進(jìn)行調(diào)整。 在時間段選擇階段，將出行由交通擁擠的時間段向非擁擠的時間段轉(zhuǎn)移。如采用先進(jìn)的信息技術(shù)、向出行者提供實時交通信息，或通過強制政策或價格策略，使出行者避開擁擠時段；實施錯時出勤。,許多TDM新策略，是隨著ITS的實施而得以發(fā)展的： （1）合乘（Car P

45、ooling）管理 合乘管理為在家、在辦公室或在其它場所的用戶提供實時搭乘匹配服務(wù)和出行經(jīng)紀(jì)人服務(wù)，提供了一種可行的多人合乘方式代替單獨駕車，特別適于通勤出行。這種管理系統(tǒng)需要提供交通狀況、事故、公交服務(wù)、停車位和可供合乘的車輛（私家車、出租車、單位接送職工的客車）信息。 （2）HOV（High Occupancy Vehicles）車道 高乘載率車（HOV）道是在高速公路上專門（或部分時間內(nèi)專門）為多人乘用的車輛提供通行權(quán)的車道，一般路面設(shè)置菱形標(biāo)記。HOV車道可以大大提高道路的利用率、減少出行時間、保證公共交通車輛的正點運行。在美國，HOV車道一般承載相當(dāng)于25條常規(guī)車道的客運量。一個典型

46、的例子是美國位于新澤西高速公路收費站和進(jìn)入紐約市的林肯隧道之間的I-495號公路上的一個逆向車道（高峰時段內(nèi)在與高峰車流方向相反的車道中用作HOV專用的車道），早高峰期最高可一小時通過750輛公共汽車、運送35000人次，高峰期3小時內(nèi)承載1650輛公共汽車、運送70000人次。如果用常規(guī)的高速車道，相同的時間和運量需要15條車道。是乘員2人以上還是3人以上算做高乘載率，要視當(dāng)?shù)豀OV車道的能力和流量而定。,高乘載率車道(HOV),（3）響應(yīng)需求的公共交通 對于個體出行者提供門到門的公共交通服務(wù)。只要用戶事先告知他們的地址、出行時間、出行目的地及其它要求，到時候就有一輛公共汽車或出租車（或需運

47、送貨物時是貨車）被派往用戶處。這是一種更先進(jìn)的公共交通方式，在APTS部分有更詳細(xì)介紹。,（4）可變收費 實行可變價格或浮動價格，對于擁擠時段、擁擠路段多收通行費。通過事先向駕駛員提供實時交通信息和價格信息，引導(dǎo)駕駛員避開擁擠，從而起到疏導(dǎo)交通流的作用。對于單人乘車和多人合乘收費不同，鼓勵合乘。對于不同地點的停車場、收費道路，收費差別很大，鼓勵在城市中心區(qū)選擇公共交通。 例如，在美國1980年代就注意促進(jìn)私人和政府的合作，推進(jìn)TDM策略，鼓勵多人合乘和公共交通。1990年代，針對大城市中心小汽車量過高所引起的交通問題，在高速或快速外環(huán)及沿環(huán)路放射性干道節(jié)點設(shè)置低收費大型露天停車場或多層停車場，

48、愈接近市中心，計時收費愈高；在市中心停車時間愈長，收費率也愈高。 在歐洲，運用所謂“擁擠價格”的概念、實施可變收費是廣為采用的策略。“擁擠價格”的潛在影響的例子如：法國A1高速公路是巴黎、里昂和布魯塞爾間的一條繁忙通道。在路網(wǎng)上，下行方向（里昂巴黎）交通擁擠，尤其在周末。如圖所示，從1992年起，運營者實施了一個浮動價目表（包括高峰期價目表和日常價目表）以使交通曲線平緩。該策略是成功的，10%的交通流量由高峰時間轉(zhuǎn)向了平峰時間。收費策略越復(fù)雜，就越需要準(zhǔn)確而實時的信息服務(wù)。GPS/GSM信息技術(shù)尤其適合可變收費系統(tǒng)。,法國A1高速公路上的浮動收費,（5）實時路徑誘導(dǎo) 實時路徑誘導(dǎo)是更高級的交通

49、運輸需求管理手段。通過它可以使交通流更加平穩(wěn)，實現(xiàn)交通系統(tǒng)的整體優(yōu)化。在ATIS部分專門介紹路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)。 顯然，合乘管理等TDM策略可減少車輛出行、疏導(dǎo)交通流，從而對道路交通的通暢、安全、環(huán)保都帶來好處。同時，這些主動管理策略都不是只制定政策和措施就行的，它們需要先進(jìn)的信息技術(shù)支持。,4.1.7 先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)案例 1.美國I-95東北通道的MAGIC項目 美國運輸部USDOT根據(jù)1991年的ISTEA，指定下列四條干道為優(yōu)先通道： 休斯敦ITS優(yōu)先通道估計需投資1,400萬美元 I-95東北通道估計需投資3,000萬美元 中西部（葛里芝加哥密爾瓦基）ITS優(yōu)先通道估計需投資1,100萬

50、美元 南加利福尼亞通道估計需投資2,200萬美元 計劃6年完成，投資5億美元。這就是有名的優(yōu)先通道工程。 I-95東北通道是州際95號干道的大部分，它將南部的馬里蘭州、東北部的康捏狄格州的公路連接起來。都市圈誘導(dǎo)信息與控制（Metropolitan Area Guidance Information and Control，簡稱MAGIC）是新澤西的ATMS的主要項目。MAGIC項目的目標(biāo)是減少整個I-95東北通道的交通擁擠，從而減少車輛廢氣排放。,I-95東北通道環(huán)繞新澤西州的大部分地區(qū)，它連接5個主要的都市圈：波士頓、紐約市、費城、巴爾的摩和華盛頓。新澤西東北部是美國人口最稠密的地區(qū)，5個

51、主要都市都有港口。這些因素使得這一通道交通流密度很大，交通條件在漸漸地惡化。 I-95東北通道包括一些紐約、新澤西和賓西法尼亞的收費道路、橋梁和隧道，10個不同的收費部門年收費15億美元，占全國總道路收費的37%。因此，非常需要應(yīng)用電子收費和交通管理（ETTM）技術(shù)進(jìn)行公路干道的交通管理。,MAGIC包括監(jiān)測公路條件、支持交通管理和為旅行者提供咨詢的一系列分量，其結(jié)構(gòu)如下圖。 MAGIC系統(tǒng)的構(gòu)成 新澤西運輸部還計劃使MAGIC包括多模式運輸管理，如公共運輸、停車和搭乘的停車場、鐵路站場的管理。,2.日本的新交通管理系統(tǒng)UTMS（Universal Traffic Management Sys

52、tem） 為了減少交通事故，實現(xiàn)安全、平穩(wěn)的交通流，日本政府于1966年頒布了“交通安全設(shè)施發(fā)展計劃”。由于這項計劃的實施，至1994年，已經(jīng)有167個城市建造了交通控制中心，它們屬下的交通控制器（或本地控制器）約有48,000個單元；如果將功能獨立的單元也包括在內(nèi)，總計有150,000個單元。這些系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)揮出很大的社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。 但是由于交通需求的日益增長，大城市的交通擁擠現(xiàn)象還是日趨嚴(yán)重，交通事故不斷上升，司機對于信息要求的呼聲日益高漲。隨著通信技術(shù)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，日本開始著手用新技術(shù)、新方法對這些系統(tǒng)進(jìn)行改造，并于1993年4月由國家警察署（NPA）發(fā)起、由新交通管理系統(tǒng)

53、推進(jìn)協(xié)會以官、民合同形式，開始實施新型的交通管理系統(tǒng)計劃，即新交通管理系統(tǒng)（UTMS）的研究、開發(fā)與實用化。,新的系統(tǒng)致力于實現(xiàn)“安全、舒適、有利環(huán)境的交通社會”。它對交通流進(jìn)行全面的管理，以先進(jìn)的控制系統(tǒng)為中心，以現(xiàn)有的交通控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)發(fā)展而成。 UTMS的中心目標(biāo)是在車輛與控制中心之間實現(xiàn)交互式雙向通信。通信系統(tǒng)使用紅外線信號標(biāo)桿（光信標(biāo)），它是系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)施。 UTMS的最終目標(biāo)是實現(xiàn)主動管理，將管理中心對交通需求和交通流的措施準(zhǔn)確無誤地傳給司機（車輛），以避免交通阻塞，實現(xiàn)先進(jìn)的管理信息系統(tǒng)（AMIS）。, UTMS的組成 UTMS以集成的交通控制系統(tǒng)（ITCS）為中心，由六個子系統(tǒng)

54、組成： 綜合交通管制系統(tǒng)（ITCS） ITCS在現(xiàn)有的交通控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來，更先進(jìn)，具有更高的智能。本系統(tǒng)即為交通管制中心，是UTMS的心臟。由與車載裝置的雙向通信而獲得信息，本中心對信息進(jìn)行收集、分析、處理，對交通信號進(jìn)行控制。 先進(jìn)的交通信息系統(tǒng)（AMIS） AMIS能向用戶提供諸如交通調(diào)整、擁擠等信息、以及車輛到達(dá)目的地以前的實時信息。 先進(jìn)的交通信息服務(wù)（ATIS）是AMIS的功能之一，它利用現(xiàn)有的移動通訊網(wǎng)絡(luò)，使旅行者出發(fā)前在家里或在辦公室能用電話查詢交通條件，甚至于在途中，也可用車內(nèi)的移動電話獲取實時的交通信息。ATIS已于1994年啟用。 車輛信息和通信系統(tǒng)（VICS）是

55、為司機提供實時交通信息的系統(tǒng)，它使用3種通信媒介：紅外線車輛檢測器（IRVDS），一般安裝在普通道路上；無線電信號標(biāo)桿，主要安裝在高速公路上大區(qū)域中的多路FM廣播。VICS已于1996年投入正式運營。,（3） 動態(tài)路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)（DRGS） 它能夠引導(dǎo)車輛沿優(yōu)化的路徑行駛到達(dá)目的地，使車輛的行車路線分散，以減少交通阻塞。 （4） 公共運輸優(yōu)先系統(tǒng)（PTPS） 本系統(tǒng)通過控制優(yōu)先信號和設(shè)定優(yōu)先路線，保障公共車輛使用道路的優(yōu)先權(quán)，不僅能提高運營效率，而且使公共汽車乘客更加方便。 （5） 車輛行駛管理系統(tǒng)（MOCS） 本系統(tǒng)通過向行駛管理人員提供公共汽車、出租車、卡車的行車位置等信息，能幫助車輛有效行

56、駛，促進(jìn)交通暢通無阻。 （6） 環(huán)境保護(hù)管理系統(tǒng)（EPMS） 本系統(tǒng)根據(jù)大氣污染和氣象等情況來提供交通信息，控制交通信號。這樣，可減少排氣、交通噪音等交通公害，保護(hù)環(huán)境。,UTMS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),UTMS的實施方案 UTMS使用紅外線信號標(biāo)桿（即紅外線車輛檢測器）實現(xiàn)每一車載單元于交通控制中心的雙向通信。紅外線標(biāo)桿成為UTMS的基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵（圖4.8）。這種雙向通信的功能如下：首先，以車載單元上傳遞的相關(guān)信息為基礎(chǔ)，計算出車輛的行駛時間和O-D預(yù)測，從而把握每條路徑的交通條件，并對未來的交通條件進(jìn)行預(yù)測。其次，每一信號標(biāo)桿根據(jù)司機的需要下傳當(dāng)前今天的詳細(xì)信息。它比常規(guī)的VMS或交通信息顯示板的信

57、息量大。,通過紅外線標(biāo)桿實現(xiàn)雙向通信,PTPS和MOCS在札幌市的試運行 1996年4月開始在札幌市內(nèi)36號國道5.7公里長區(qū)間進(jìn)行了PTPS和MOCS的試運行，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖。 札幌市試運行的PTPS和MOCS,為了提高公共汽車的準(zhǔn)時性，由交通管理中心進(jìn)行公共汽車優(yōu)先的信號控制。具體地說，檢測到公共汽車的運動，使前進(jìn)方向的信號機的綠燈時間延長，紅燈時間縮短，從而讓公共汽車不停頓地通過交叉口。例外，進(jìn)行公共汽車右轉(zhuǎn)彎的專門控制，使公共汽車能從左邊的公共汽車專用道上安全地向右轉(zhuǎn)彎。進(jìn)一步，在公共汽車站顯示公共汽車的接近，為確保公共汽車專用道能專用，檢測出專用道上行駛的一般車輛，在信息板上自動顯示警告。向公共汽車提供兩種信息。一是在車載顯示屏上向司機顯示，到下一個公共汽車站為止可以以什么樣的速度通行。二是使用光電顯示板向乘客提供到達(dá)主要目的地所需要的時間。對于公共汽車運營組織者，在他們的監(jiān)控器裝置上顯示公共汽車的運行位置和走行時間，以便運營管理。這點也是MOCS的功能。 這一試運行的結(jié)果表明，公共汽車的準(zhǔn)時性提高了，侵入公共汽車專用道的一般車輛數(shù)驟減，私人車交通得到疏導(dǎo)和抑制。公共汽車司機的問卷調(diào)查結(jié)果也表明公共汽車的便利性提高了。在此基礎(chǔ)上，試運行線路延長了4公里，公共汽車優(yōu)先交叉口從32個增加到44個，安裝車載設(shè)備