智慧城市系列之智能交通系統(tǒng)完整版

1、第二章 智能交通系統(tǒng)的發(fā)展第一節(jié) ITS的基本概念“智能交通系統(tǒng)”，簡(jiǎn)稱ITS（Intelligent Transportation systems），是交通運(yùn)輸領(lǐng)域各種高科技技術(shù)系統(tǒng)的一個(gè)統(tǒng)稱。凡是運(yùn)用高新科學(xué)技術(shù)手段組成的、旨在改善交通狀況、緩解交通問題的各種技術(shù)系統(tǒng)，都可稱為ITS。相關(guān)的高新技術(shù)主要包括信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、通訊技術(shù)等。改善交通狀況主要是指提高交通運(yùn)輸效率和提高汽車行駛性能；緩解交通問題主要是指減少交通事故和降低交通對(duì)環(huán)境的污染。ITS這一國(guó)際性術(shù)語(yǔ)于1994年被正式認(rèn)定。在此之前，美國(guó)稱這類技術(shù)或相關(guān)研究項(xiàng)目為“智能車輛道路系統(tǒng)（IVHS）”（Intel

2、ligent Vehicle Highway System）；日本將這類技術(shù)稱為UTMS、VICS等；歐盟則稱之為“道路交通信息技術(shù)（RTI）”。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）為ITS設(shè)立的專項(xiàng)叫ISO/TC-204，使用的術(shù)語(yǔ)是“TICS（交通運(yùn)輸信息與控制系統(tǒng)）”。第二節(jié) ITS在美國(guó)美國(guó)在60年代末就已研究開發(fā)電子導(dǎo)行系統(tǒng)ERGS（Electronic Route Guidance System）。后來，美國(guó)發(fā)現(xiàn)歐盟、日本都在致力于研究應(yīng)用高新技術(shù)改善道路交通狀況的課題；又考慮到在冷戰(zhàn)結(jié)束后美國(guó)的許多軍用高科技成果可轉(zhuǎn)向民用，故中斷了相關(guān)研究。1989年，由聯(lián)邦運(yùn)輸部向國(guó)會(huì)提出了一個(gè)研發(fā)運(yùn)用高

3、科技成果改善道路交通的長(zhǎng)達(dá)30年的戰(zhàn)略計(jì)劃，定名為IVHS，并投資300多億美元組織全國(guó)政府部門、高等院校、研究機(jī)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)界（包括眾多咨詢公司）投入這項(xiàng)研究。1. IVHS戰(zhàn)略計(jì)劃（1） 1989年IVHS戰(zhàn)略計(jì)劃1989年美國(guó)制定了IVHS的研究總目標(biāo)、研究的分系統(tǒng)及研究?jī)?nèi)容等。確定其研究目標(biāo)是： 使用信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制等高新技術(shù)建立先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)，提高城市道路與城際高速道路網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)效率。 通過車內(nèi)、車外信息系統(tǒng)，向駕駛員提供交通狀況及駕駛所需有關(guān)信息及行駛路線導(dǎo)行信息，使車輛可以最短時(shí)間到達(dá)目的地。 用車內(nèi)安全報(bào)警系統(tǒng)提高駕駛員注意力，提高交通安全性。 用安全報(bào)警系統(tǒng)、輔助駕駛系

4、統(tǒng)、車輛辨識(shí)系統(tǒng)等提高貨車等商用車的運(yùn)行效率、安全性與可靠性。 用出行信息系統(tǒng)給旅行者提供各類交通信息，提高交通服務(wù)水平，使出行方便、暢通、舒適。 改善車輛在道路上的運(yùn)行狀態(tài)，降低交通對(duì)環(huán)境的污染。 發(fā)展交通運(yùn)輸系統(tǒng)智能化、信息化設(shè)施新產(chǎn)業(yè)。戰(zhàn)略計(jì)劃中的IVHS分成四個(gè)分系統(tǒng)：先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)（Advanced Traffic Management System，簡(jiǎn)稱ATMS）、先進(jìn)的交通信息系統(tǒng)（Advanced Traveler Information System，簡(jiǎn)稱ATIS）、商用車運(yùn)行管理系統(tǒng)（Commercial Vehicle Operation System，簡(jiǎn)稱CVOS）

5、、先進(jìn)的車輛控制系統(tǒng)（Advanced Vehicle Control System，簡(jiǎn)稱AVCS）。（2）1991年的ISTEA1991年美國(guó)又提出新一輪的道路交通建設(shè)法案，即簡(jiǎn)稱ISTEA (Intermodal Surface Transportation Efficiency Act)的陸上綜合交通運(yùn)輸效率化法案，被美國(guó)交通運(yùn)輸界譽(yù)為確立美國(guó)交通運(yùn)輸新政策的一部劃時(shí)代的交通運(yùn)輸建設(shè)新法案。這就是著名的“冰茶法案”。法案中，把IVHS的研究開發(fā)置于道路交通建設(shè)政策的中心項(xiàng)目的位置，并規(guī)定了研究開發(fā)IVHS的巨大投資計(jì)劃。（3） 1992年IVHS戰(zhàn)略計(jì)劃美國(guó)1992年再次提出的IVHS戰(zhàn)

6、略計(jì)劃，把四大分系統(tǒng)的研究課題分為兩大類：“研究開發(fā)”與“運(yùn)行測(cè)試”。前者是IVHS的基礎(chǔ)研究，后者是把基礎(chǔ)研究成果推向?qū)嶋H應(yīng)用前的論證階段。從美國(guó)IVHS戰(zhàn)略計(jì)劃的研究?jī)?nèi)容可見：IVHS不僅涉及所需的高新技術(shù)，還涉及實(shí)施運(yùn)行后，IVHS對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、法律、土地使用及人們出行行為的影響，以及所需采取的管理制度的建立等研究?jī)?nèi)容?？梢?，IVHS不僅使交通運(yùn)輸建設(shè)與運(yùn)行管理走上高科技之路，使交通運(yùn)輸產(chǎn)生劃時(shí)代的改變，而且將對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、法律、土地使用產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。2. 研究IVHS的組織機(jī)構(gòu)1989年美國(guó)有一個(gè)民間組織，叫Mobility-2000，自發(fā)開展有關(guān)促進(jìn)協(xié)調(diào)研究IVHS的工作。提出IV

7、HS戰(zhàn)略計(jì)劃后，考慮到這樣龐大的研究計(jì)劃涉及學(xué)科眾多，于是美國(guó)運(yùn)用二戰(zhàn)中組織大型科研項(xiàng)目的成功經(jīng)驗(yàn)，在國(guó)家的主持下，于1990年成立研究工作的組織、管理與協(xié)調(diào)專門機(jī)構(gòu)，組織來自全國(guó)各部門（政府部門、高等院校、研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)單位、咨詢公司等）、各學(xué)科的專家、學(xué)者、管理人員共同協(xié)作完成IVHS研發(fā)任務(wù)。這個(gè)組織機(jī)構(gòu)開始取名為IVHS-America（Intelligent Vehicle Highway Society-America）。3. 從IVHS到ITS1994，美國(guó)根據(jù)IVHS的實(shí)際在研項(xiàng)目，認(rèn)為IVHS的名稱已不能覆蓋其全部?jī)?nèi)容，因而把IVHS改名為ITS。在原IVHS四大分系統(tǒng)基礎(chǔ)上

8、再增加兩個(gè)分系統(tǒng)，先進(jìn)的公共交通系統(tǒng)（Advanced Public Transit System，簡(jiǎn)稱APTS）和先進(jìn)的鄉(xiāng)村交通系統(tǒng)（Advanced Rural Transportation System，簡(jiǎn)稱ARTS），形成現(xiàn)在的ITS研究的構(gòu)架。與此同時(shí)，原組織機(jī)構(gòu)IVHS-America也隨之更名為ITS-America。4. 時(shí)間節(jié)約戰(zhàn)略1996年1月，美國(guó)聯(lián)邦運(yùn)輸部又發(fā)布了“交通運(yùn)行時(shí)間節(jié)約戰(zhàn)略”。在這個(gè)“戰(zhàn)略”中提出了ITI（Intelligent Transportation Infrastructure）“智能交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施”的新概念，就是要通過美國(guó)75個(gè)城市“智能交通運(yùn)

9、輸基礎(chǔ)設(shè)施”的建設(shè)，在今后10年內(nèi)，實(shí)現(xiàn)旅行時(shí)間縮短15%的一項(xiàng)計(jì)劃，借以加強(qiáng)ITS研究成果的實(shí)施，推進(jìn)ITS設(shè)施產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。ITI“智能交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施”概念的提出及其在美國(guó)75個(gè)城市中的實(shí)施，加上日本在全國(guó)推廣VICS及其ITS設(shè)施建設(shè)的響應(yīng)與國(guó)際上ITS的激烈競(jìng)爭(zhēng)表明：新世紀(jì)的交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施已不再是傳統(tǒng)的土建設(shè)施，而是土建加ITS設(shè)施的綜合，這是對(duì)傳統(tǒng)交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施觀念的一個(gè)徹底更新。無疑，沒有強(qiáng)有力的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)利益的支撐，美國(guó)是不會(huì)提出這樣的“戰(zhàn)略”的。5. ITS的效益（1） 美國(guó)于1990年在達(dá)拉斯（Dallas）召開了全國(guó)IVHS會(huì)議，對(duì)當(dāng)時(shí)IVHS的效益作了定性的描述，認(rèn)為：

10、IVHS可以促進(jìn)全國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，汽車工業(yè)將有一個(gè)飛躍，現(xiàn)有路網(wǎng)將被更加有效地使用，旅行者的出行將更安全、方便、通暢、舒適，能源將大大節(jié)省，環(huán)境將得到改善。（2） Mobility-2000曾對(duì)美國(guó)應(yīng)用IHVS技術(shù)的潛在效益作過分析，基本結(jié)論如下： 可使都市地區(qū)的交通阻塞損失降低25%40%。以1990年美國(guó)因交通阻塞損失1000億美元計(jì)，因IVHS每年至少可減少損失250億美元。這項(xiàng)效益還將因交通量的逐年增長(zhǎng)而增加。 到2010年，估計(jì)每年可以減少交通事故死亡11500人及220億次交通事故；到2020年可以減少交通事故死亡33500人，交通事故650億次。 此外尚可帶來減少能源消耗，降

11、低大氣污染，提高城市運(yùn)輸生產(chǎn)力的效益。 各相關(guān)產(chǎn)品的國(guó)際國(guó)內(nèi)市場(chǎng)效益，估計(jì)到2000年可達(dá)每年280億美元。Mobility-2000對(duì)IVHS計(jì)劃成本估計(jì)包括研究、開發(fā)、測(cè)試、設(shè)計(jì)、安裝，共約350億美元。這是以美國(guó)250個(gè)大都市、18000里高速公路上全部使用IVHS為前提的。分項(xiàng)成本如下： 研究開發(fā)成本約14億美元； 測(cè)試經(jīng)費(fèi)約30億美元； 實(shí)施安裝成本約300億美元； 此外車主大約要花費(fèi)8001000美元購(gòu)買車內(nèi)有關(guān)設(shè)備。若單計(jì)降低交通擁擠損失及產(chǎn)品市場(chǎng)效益兩項(xiàng)，以上成本一年即可全部回收。（3）美國(guó)得克薩斯（Texas）州運(yùn)輸部對(duì)IVHS的效益估計(jì)ATMS可減少停車次數(shù)30%，降低行駛

12、時(shí)間13%45%；ATIS又可降低行駛時(shí)間10%15%；CVO可提高貨運(yùn)效率；AVCS可減少交通事故，提高道路通行能力，減少?gòu)U氣排放8%15%。（4）美國(guó)實(shí)施ITS取得的實(shí)效u ATMS在密歇根（Michigan）使高峰期間車速提高19%，在密蘇里（Missouri）使高峰期間車速提高35%；u ATIS使行駛時(shí)間縮短了19%；u AVCS使公共汽車交通事故降低20%。第三節(jié) ITS在日本1. 研究ITS的簡(jiǎn)要?dú)v史（1） 1971年日本就開始研究開發(fā)CACS（Comprehensive Automobile Control System），1979年完成，未能實(shí)施；（2）1984年建設(shè)省研究開

13、發(fā)RACS（Road Automobile Communication System），1991年完成，未能實(shí)施；（3） 1987年警察廳研究開發(fā)AMTICS（Advanced Mobile Traffic Information and Communication System），1991年完成，也未能實(shí)施；（4） 1991年，在上述系統(tǒng)基礎(chǔ)上，警察廳、建設(shè)省、郵電省聯(lián)合開發(fā)VICS（Vehicle Information and Communication System），1993年完成，1994年開始在東京試運(yùn)行，獲得成功，1996年在東京1都3縣開始服務(wù)，1997年組織全國(guó)推廣。（5）

14、1993年，日本提出UTMS（Universal Traffic Management System）計(jì)劃，全面展開研究ITS。UTMS包括六個(gè)分系統(tǒng)：u ITCS（Integrated Traffic Control System）集成交通控制系統(tǒng)；u AMIS（Advanced Moblie Information System）先進(jìn)車輛信息系統(tǒng)；u MOCS（Mobile Operation Control System）車輛運(yùn)行控制系統(tǒng)；u DRGS（Dynamic Route Guidance System）動(dòng)態(tài)路線導(dǎo)行系統(tǒng)；u PTPS（Public Transportation

15、Priority System）公共交通優(yōu)先系統(tǒng)；u EPMS（Environment Protection Management System）環(huán)境保護(hù)管理系統(tǒng)。（6）1995年，在橫濱召開的第二屆世界ITS會(huì)議后，把所有研究項(xiàng)目也統(tǒng)稱為ITS。2. ITS基本國(guó)策日本研發(fā)ITS的基本政策是從“基本方針”、“實(shí)施方針”到“ITS總體構(gòu)想”。（1） “基本方針”1995年2月，日本政府制定了“推進(jìn)實(shí)施高度信息通信社會(huì)的基本方針”；6月，日本內(nèi)閣會(huì)議正式通過。在“基本方針”5個(gè)研究領(lǐng)域中，道路交通情報(bào)化研究被列在首位。（2） “實(shí)施方針”同年，在“推進(jìn)實(shí)施高度信息通信社會(huì)的基本方針”的基礎(chǔ)上，由

16、與研究ITS有關(guān)的四省一廳（建設(shè)省、通產(chǎn)省、運(yùn)輸省、郵電省以及警察廳）聯(lián)合制定并宣布了“在道路、交通、車輛領(lǐng)域?qū)嵤┬畔⒒姆结槨保皩?shí)施方針”向國(guó)內(nèi)外表明了日本政府對(duì)于推進(jìn)研究開發(fā)ITS的積極姿態(tài)。其目的在于：組織推進(jìn)政府、產(chǎn)業(yè)界與學(xué)術(shù)界聯(lián)合開發(fā)研究ITS，并于21世紀(jì)初把各種系統(tǒng)陸續(xù)投入實(shí)用，構(gòu)成ITS體系。 實(shí)施措施“實(shí)施方針”提出11條實(shí)施措施：n制定總體構(gòu)想 n基礎(chǔ)設(shè)施布設(shè) n系統(tǒng)的兼容適應(yīng)性n組織研究管理機(jī)構(gòu) n開發(fā)ITS的實(shí)用化 n國(guó)際合作n研究與開發(fā)項(xiàng)目 n法制、制度的配合考慮 nITS國(guó)際會(huì)議n實(shí)施測(cè)試內(nèi)容 n標(biāo)準(zhǔn)化 “實(shí)施方針”研究領(lǐng)域“實(shí)施方針”計(jì)劃研究開發(fā)9個(gè)領(lǐng)域：n導(dǎo)行

17、系統(tǒng) n公共交通優(yōu)先n自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng) n商用車輛高效化n安全駕駛系統(tǒng) n行人n交通管理最優(yōu)化 n緊急車輛運(yùn)行n道路管理高效化（3）“ITS總體構(gòu)想”1996年7月，在“實(shí)施方針”基礎(chǔ)上，日本的四省一廳聯(lián)合制定并出版了“推進(jìn)ITS總體構(gòu)想”?！翱傮w構(gòu)想”的目的使國(guó)民深入理解ITS的必要性和通過統(tǒng)一產(chǎn)、學(xué)、官各界目標(biāo)推進(jìn)ITS實(shí)用化的研究開發(fā)。“總體構(gòu)想”研究計(jì)劃“總體構(gòu)想”研究計(jì)劃在“實(shí)施方針”9個(gè)開發(fā)領(lǐng)域的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步明確20項(xiàng)為用戶服務(wù)項(xiàng)目。應(yīng)“總體構(gòu)想”的提出，1996年日本政府安排596億日元用于ITS實(shí)用化和改善基礎(chǔ)設(shè)施，74億日元用于ITS的研究開發(fā)，用高額的財(cái)政支持來加緊推進(jìn)ITS

18、的研究與開發(fā)應(yīng)用。3. 研究ITS的組織機(jī)構(gòu)為研究開發(fā)ITS，日本政府及民間曾成立不少組織機(jī)構(gòu)，主要有：（1） HIDO日本1984年就已成立HIDO（Highway Industry Development Organization）財(cái)團(tuán)法人“道路新產(chǎn)業(yè)開發(fā)機(jī)構(gòu)”，專門資助ITS研究成果的開發(fā)應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化。（2）UTMS-JAPAN1993年配合UTMS的提出，成立UTMS-JAPAN（Universal Traffic Management Society of Japan）“日本通用交通管理系統(tǒng)研究促進(jìn)協(xié)會(huì)”。（3）VERTIS1994年開始，效仿美國(guó)、歐洲，四省一廳聯(lián)合組織成立全國(guó)統(tǒng)一

19、的研究開發(fā)ITS的組織機(jī)構(gòu)VERTIS（Vehicle, Road and Traffic Intelligence Society），即“車輛、道路和交通智能化協(xié)會(huì)”。4. ITS的效益分析（1） 交通效益日本對(duì)ITS的效益估計(jì)見表2-1。表2-1 日本ITS交通效益估計(jì)10年后20年后30年后減少交通事故0.850.700.50降低堵車發(fā)生率0.500.200節(jié)省燃料0.900.800.78降低廢氣污染0.900.850.80（2） ITS的收益投資比日本ITS的收益投資見下表2-2。表2-2 日本ITS收益投資估計(jì)投資（兆日元）收益（兆日元）收益/投資第一階段1995-2000年1.01

20、.21.2第二階段2001-2005年75第三階段2006-2015年67此外，日本還對(duì)VICS的投資效益進(jìn)行了預(yù)算：在20年間，必要的事業(yè)投資為1.2兆日元，收益可達(dá)7.7兆日元，相當(dāng)于投資的6倍之多。第四節(jié) ITS在歐洲歐洲80年代初期，德、英、法等國(guó)紛紛先后各自研究自己的系統(tǒng)：德國(guó)的LISB，英國(guó)的AUTOGUIDE，瑞典的ARISE，法國(guó)的MARATHON ATLAS等。歐共體經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）對(duì)此做了調(diào)查，并對(duì)各國(guó)的研究成果作了評(píng)價(jià)。1988年發(fā)表了題為路線導(dǎo)行與車內(nèi)通訊系統(tǒng)的調(diào)研報(bào)告，認(rèn)為：應(yīng)用現(xiàn)代信息與通訊技術(shù)等高科技的路線導(dǎo)行系統(tǒng)

21、，將會(huì)使道路交通發(fā)生顯著的變化?；谶@樣的認(rèn)識(shí)，OECD將努力促進(jìn)這一領(lǐng)域的研究開發(fā)。1. DRIVE計(jì)劃DRIVE(Dedicated Road Infrastructure for Vehicle Safety in Europe)計(jì)劃是歐共體由政府組織的一項(xiàng)研發(fā)計(jì)劃，1987年歐共體運(yùn)輸部長(zhǎng)聯(lián)席會(huì)議開始籌劃，1988年開始執(zhí)行。組織12個(gè)國(guó)家的高校、研究中心、企業(yè)等各方面，累計(jì)有70多家單位參加合作研究。其目標(biāo)是：降低道路交通事故，加強(qiáng)道路交通安全，提高原有設(shè)施的運(yùn)行效率，降低交通對(duì)環(huán)境的污染等。（1） DRIVE-I計(jì)劃的起始階段：從1988年至1991年。研究?jī)?nèi)容集中于基礎(chǔ)研究與標(biāo)準(zhǔn)

22、研究，分成四個(gè)方面：總體問題和建模，出行者行為分析和交通安全，交通控制與服務(wù)，以及通信與數(shù)據(jù)庫(kù)。第一階段DRIVE-I計(jì)劃已于1991年告一段落，取得的成果包括：移動(dòng)無線通信的動(dòng)態(tài)路線導(dǎo)行系統(tǒng)、交通事故自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)、數(shù)字地圖、交通控制與管理知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)、交通控制新策略新算法、交通控制與路線導(dǎo)行綜合系統(tǒng)、全歐出行規(guī)劃系統(tǒng)等。（2） DRIVE-IIDRIVE-II的基本目標(biāo)是：a.使DRIVE-I研究成果付諸實(shí)用；b.建立通用系統(tǒng)規(guī)范。（3） 從DRIVE-II到TELEMATICSDRIVE計(jì)劃第三階段DRIVE-III，或稱交通運(yùn)輸信息通訊技術(shù)是一項(xiàng)環(huán)繞道路交通運(yùn)輸、航空運(yùn)輸、鐵路和水路運(yùn)輸、

23、多方式聯(lián)合運(yùn)輸?shù)木C合性研究計(jì)劃。2. PROMETHEUS計(jì)劃1986年14家歐洲汽車制造商聯(lián)合提出PROMETHEUS計(jì)劃（Program for Europe Traffic with Highest Efficiency and Unprecedented Safety），將其作為歐洲EUREKA聯(lián)合開發(fā)項(xiàng)目的一個(gè)組成部分，其目的是探清研究的必要性，確定研究方向和內(nèi)容，并擬訂研究計(jì)劃。（1） 開發(fā)目標(biāo)、項(xiàng)目PROMETHEUS環(huán)繞五個(gè)開發(fā)目標(biāo)：u 安全：研究預(yù)防交通事故系統(tǒng)；u 經(jīng)濟(jì)：降低油耗；u 高效：提高道路通行能力；u 方便：減輕司機(jī)駕駛負(fù)擔(dān)；u 環(huán)境保護(hù)：降低交通對(duì)環(huán)境的污染。研

24、究與開發(fā)項(xiàng)目分為兩大類：第一類是基礎(chǔ)研究，由高校、研究院承擔(dān)，共70個(gè)研究機(jī)構(gòu)參加。第二類是應(yīng)用研究，由汽車制造商承擔(dān)，共有103家廠商參加。（2） 研究成果PROMETHEUS規(guī)定的研究開發(fā)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試項(xiàng)目的研究成果分成9類。這些成果已于1994年10月在巴黎舉行的94智能車輛學(xué)術(shù)會(huì)上展示。（3） 從PROMETHEUS到PROMOTE上述展示標(biāo)志PROMETHEUS結(jié)束，隨之PROMOTE（Program for Mobility in Transportation in Europe）計(jì)劃開展了。PROMOTE從1995年開始，計(jì)劃4年完成。PROMOTE圍環(huán)繞各種不同的交通方式研究其智能

25、化措施。PROMETE并非PROMETHEUS的簡(jiǎn)單繼續(xù)，兩者區(qū)別如下：研究?jī)?nèi)容從車輛技術(shù)移向交通管理系統(tǒng)與安全系統(tǒng)；參與者不僅是汽車制造商，也包括電子公司和道路管理者。3. 研究TELEMATICS的組織機(jī)構(gòu)歐盟隨美國(guó)ITS-America的成立，于1992年籌組成立與ITS-America相當(dāng)?shù)腞ETICO（European Road Transport TELEMATICS Implementation Organization）機(jī)構(gòu)，統(tǒng)一協(xié)調(diào)TELEMATICS的研究。第五節(jié) ITS在中國(guó)20世紀(jì)90年代初，我國(guó)的相關(guān)學(xué)者已經(jīng)意識(shí)到研究和開發(fā)ITS的重要性。在20世紀(jì)90年代中期，由于

26、受到國(guó)外ITS研發(fā)的影響，政府部門也開始重視對(duì)ITS的研究，隨后，又得到中央部門和部分地方政府的支持，例如：國(guó)家科技部、交通部、鐵道部、信息產(chǎn)業(yè)部、國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局等，以及北京、上海、深圳、廣州、濟(jì)南、青島、杭州、廈門、中山等。1999年，我國(guó)成立了全國(guó)智能交通系統(tǒng)（ITS）協(xié)調(diào)指導(dǎo)小組及辦公室，同年，又成立了全國(guó)智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)（ITS）專家咨詢委員會(huì)，其中，同濟(jì)大學(xué)、清華大學(xué)、北方交通大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、吉林工業(yè)大學(xué)、東南大學(xué)等高校的有關(guān)專家為咨詢委員，并啟動(dòng)了國(guó)家 “九五”科技攻關(guān)課題和國(guó)家“十五”科技攻關(guān)課題。第六節(jié) ITS子系統(tǒng)概貌總結(jié)美國(guó)、日本、歐盟研發(fā)ITS的進(jìn)程，可以得出如表

27、2-3所示的美、日、歐研發(fā)ITS的計(jì)劃中其分系統(tǒng)名稱及變遷表。應(yīng)該指出，我國(guó)在“九五攻關(guān)”項(xiàng)目中，在借鑒美國(guó)、歐盟、日本的ITS子系統(tǒng)建立經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，也確立了中國(guó)的ITS子系統(tǒng)。表2-3 美國(guó)、日本、歐洲研發(fā)ITS計(jì)劃中子系統(tǒng)名稱及變遷對(duì)照美國(guó)日本歐盟IVHSITSUTMSITSDRIVETELEMATICS先進(jìn)交通管理系統(tǒng)（ATMS）集成交通控制系統(tǒng)（ITCS），動(dòng)態(tài)路徑導(dǎo)行系統(tǒng)（DRGS）交通管理最適化（OTM），道路管理效率化（ERM）導(dǎo)行系統(tǒng)高度化（ANS）城市交通綜合管理交通管理與控制先進(jìn)出行者信息系統(tǒng)（ATIS）先進(jìn)車輛信息系統(tǒng)（AMIS）交通旅行情報(bào)交通與旅行情報(bào)先進(jìn)車輛控制系

28、統(tǒng)（AVCS）車輛運(yùn)行控制系統(tǒng)（MOCS）安全運(yùn)行支援（ASD）司機(jī)援助與協(xié)作駕駛車輛控制商車運(yùn)行管理系統(tǒng)（CVOS）商用車高效化（ECVO）貨運(yùn)交通及其車隊(duì)管理先進(jìn)公交運(yùn)行系統(tǒng)（APTS）公交有線系統(tǒng)（PTPS）公共交通支援（SPT）公共交通管理先進(jìn)市際交通系統(tǒng)（ARTS）城際交通綜合管理環(huán)境保護(hù)管理系統(tǒng)（EPMS）電子收費(fèi)系統(tǒng)（ETCS）步行者支援（SP）緊急車輛運(yùn)行支援（SEVO）交通需求管理自動(dòng)道路系統(tǒng)（AHS）思考題1世界各國(guó)為何要投入巨大人力、財(cái)力致力于ITS的研究和開發(fā)？2ITS在我國(guó)有無研究應(yīng)用的必要性？試以上海市為例，加以說明。第三章 ITS體系結(jié)構(gòu)智能交通系統(tǒng)是一種復(fù)雜的巨

29、系統(tǒng)，如何來描述系統(tǒng)各構(gòu)件之間的相互關(guān)系及系統(tǒng)各部分的功能與整體功能，就要用到“體系結(jié)構(gòu)”這一概念。本章介紹ITS體系結(jié)構(gòu)的基本概念、體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)建方法、以及應(yīng)用實(shí)例。第一節(jié) 什么是ITS體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的概念來源于自然實(shí)踐。辭海對(duì)系統(tǒng)的解釋是：所謂“系統(tǒng)”，是由相互作用和相互依賴的若干組成部分結(jié)合成的具有特定功能的有機(jī)整體。在交通系統(tǒng)中，人、車、路以及貨物這四個(gè)組成部分構(gòu)成了道路交通系統(tǒng)，該系統(tǒng)的目的是實(shí)現(xiàn)人或物的有效移動(dòng)。如果人（貨物）、車、路構(gòu)成的道路交通系統(tǒng)，再配上具有智能的交通信息中心、交通管理中心、交通控制中心等以及智能化的車載設(shè)施和道路交通基礎(chǔ)設(shè)施，如各類檢測(cè)設(shè)施、信息發(fā)布設(shè)施即信息

30、傳輸設(shè)施，就構(gòu)成了智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)。然而，怎樣來描述這一抽象概念的系統(tǒng)呢？像居住房屋一樣，房屋由基礎(chǔ)、梁、柱、屋面等各構(gòu)件用一定的搭接方式建成，具有供人們居住生活的功能。房屋的各構(gòu)件相互搭接的關(guān)系及房屋各部分的功能和整體功能可用房屋的建筑圖和結(jié)構(gòu)圖來描繪。同樣，ITS各構(gòu)件的相互關(guān)系及各部分的功能和整體功能，也可用系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)來描述。因此，ITS的體系結(jié)構(gòu)是指系統(tǒng)所包含的子系統(tǒng)、各個(gè)子系統(tǒng)之間的相互關(guān)系和集成方式、以及各個(gè)子系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)用戶服務(wù)功能、滿足用戶需求所應(yīng)具備的功能。根據(jù)定義，ITS體系結(jié)構(gòu)決定了系統(tǒng)如何構(gòu)成，確定了功能模塊以及模塊之間的通信協(xié)議和接口，它的設(shè)計(jì)必須包含實(shí)現(xiàn)用戶服務(wù)功能

31、的全部子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。ITS體系結(jié)構(gòu)具有下列重要意義：u ITS本身比較復(fù)雜，涉及面廣，需要有一個(gè)指導(dǎo)性的框架，來幫助我們理解這個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)； u ITS是一個(gè)龐大的系統(tǒng)，包含有很多子系統(tǒng)，它的實(shí)施需要通過這些子系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，ITS體系結(jié)構(gòu)為ITS的各個(gè)部分提供了統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)，從而使各個(gè)部分便于協(xié)調(diào)，集成為一個(gè)整體；u 避免少缺和重復(fù)，使ITS成為一個(gè)高效、完整的系統(tǒng)，并具有良好的擴(kuò)展性；u 根據(jù)國(guó)家總體ITS框架，發(fā)展地區(qū)性的體系結(jié)構(gòu)，保證不同地區(qū)智能交通系統(tǒng)具有兼容性。第二節(jié) ITS體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)建方法1. ITS體系結(jié)構(gòu)構(gòu)建方法比較世界各國(guó)開發(fā)ITS體系結(jié)構(gòu)采用的方法主要有兩種，一種稱為結(jié)構(gòu)

32、化方法(Structured Method)，一種稱為面向?qū)ο蟮姆椒?Object Oriented Method)。結(jié)構(gòu)化方法，以功能的抽象與分解為主要手段，按功能之間的聯(lián)結(jié)關(guān)系組織數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)化方法簡(jiǎn)單易行，流行已久，能被大多數(shù)工程師理解和接受，便于交流，但用結(jié)構(gòu)化方法開發(fā)的系統(tǒng)修改或擴(kuò)展比較困難。面向?qū)ο蟮姆椒?，首先確定對(duì)象或?qū)嶓w及其與其他對(duì)象之間的關(guān)系，然后確定每個(gè)對(duì)象執(zhí)行的功能，圍繞數(shù)據(jù)對(duì)象或?qū)嶓w組織功能，形成單一的相互關(guān)聯(lián)的視圖。用面向?qū)ο蠓椒ㄩ_發(fā)的系統(tǒng)易于擴(kuò)展和修改，但該方法操作起來比較復(fù)雜，而且可讀性不強(qiáng)，不利于交流和討論。國(guó)家ITS體系結(jié)構(gòu)作為一種指導(dǎo)全國(guó)ITS設(shè)計(jì)的框架，必須

33、得到全國(guó)工程師和投資者的廣泛認(rèn)同才能真正發(fā)揮作用。因此，國(guó)家ITS體系結(jié)構(gòu)必須具有較強(qiáng)的可讀性，以便讓更多的人能理解之，進(jìn)而討論之。此外，如果用面向?qū)ο蟮姆椒▉黹_發(fā)ITS邏輯結(jié)構(gòu)，在確定“對(duì)象”集時(shí)將遇到很大的麻煩，因?yàn)镮TS是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)，可能的“對(duì)象”太多，“對(duì)象”的抽象程度也很難一致。美國(guó)“國(guó)家ITS體系結(jié)構(gòu)開發(fā)小組”就是選用結(jié)構(gòu)化方法構(gòu)建了其國(guó)家ITS體系結(jié)構(gòu)。我國(guó)“九五”國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目“中國(guó)智能交通系統(tǒng)體系框架研究”，也采用了結(jié)構(gòu)化方法。2. 結(jié)構(gòu)化方法簡(jiǎn)介結(jié)構(gòu)化方法構(gòu)建ITS體系結(jié)構(gòu)，其主要流程如圖3.1所示。圖3.1 結(jié)構(gòu)化方法構(gòu)建體系結(jié)構(gòu)流程簡(jiǎn)圖（1）界定用戶構(gòu)建ITS體

34、系結(jié)構(gòu)首先要界定系統(tǒng)的用戶。ITS作為信息技術(shù)（IT）系統(tǒng)的一個(gè)分支，可用IT系統(tǒng)界定用戶的方法來界定其用戶。信息系統(tǒng)的用戶是指影響系統(tǒng)或受系統(tǒng)影響的人和機(jī)構(gòu)，可以從四個(gè)方面識(shí)別信息技術(shù)系統(tǒng)的用戶，即：需要IT者、制造IT者、使用IT者和管理IT者。（2）用戶服務(wù)所謂用戶服務(wù)是按用戶的要求，系統(tǒng)應(yīng)能為用戶服務(wù)的事項(xiàng)。ITS用戶服務(wù)就是ITS能提供的服務(wù)與產(chǎn)品；提出了ITS用戶服務(wù)項(xiàng)目，也就是提出了ITS開發(fā)的范圍。（3）用戶服務(wù)要求為了實(shí)現(xiàn)每項(xiàng)用戶服務(wù)，需要ITS能完成一系列功能。為了反映這一點(diǎn)，須將每項(xiàng)用戶服務(wù)分解成更為詳細(xì)的功能說明即用戶服務(wù)要求；換句話說，用戶服務(wù)要求是系統(tǒng)為提供用戶服務(wù)

35、而應(yīng)該具備的一些功能。（4）需求模型需求模型描述系統(tǒng)應(yīng)該做什么，是系統(tǒng)功能要求的模型化。需求模型主要任務(wù)是定義系統(tǒng)的信息處理行為和控制行為。在構(gòu)架模型開發(fā)階段主要考慮系統(tǒng)的功能要求。需求模型由“需求總圖”、一系列分層次的“數(shù)據(jù)流圖”與“控制流圖”及其相應(yīng)的“過程定義”、“控制說明”與“數(shù)據(jù)字典”組成。需求總圖定義系統(tǒng)的邊界，即確定哪些元素屬于系統(tǒng)內(nèi)部，哪些元素位于系統(tǒng)外部。數(shù)據(jù)流圖和過程定義描述系統(tǒng)執(zhí)行的功能?？刂屏鲌D和控制說明描述系統(tǒng)執(zhí)行這些功能的條件或環(huán)境。實(shí)時(shí)性要求(Time Specification)對(duì)系統(tǒng)在“輸入終端”接受事件(Event)刺激后，在“輸出終端”作出反應(yīng)的時(shí)間進(jìn)行限

36、定。數(shù)據(jù)字典對(duì)在數(shù)據(jù)流圖、控制流圖中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)流、控制流、存儲(chǔ)器和終端進(jìn)行描述和定義。需求模型在美國(guó)國(guó)家ITS體系結(jié)構(gòu)中被叫做“邏輯結(jié)構(gòu)”，其中的控制流圖被加入數(shù)據(jù)流圖。（5）構(gòu)架模型構(gòu)架模型描述系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)如何組織，是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的模型化。構(gòu)架模型的主要任務(wù)是：確定組成系統(tǒng)的物理實(shí)體；定義物理實(shí)體之間的信息流動(dòng)；說明信息流動(dòng)的通道。在構(gòu)架模型開發(fā)階段不僅要考慮功能要求，而且要考慮性能要求、可靠性要求、安全保密要求以及開發(fā)費(fèi)用、開發(fā)周期、可用資源甚至市場(chǎng)條件等方面的問題。構(gòu)架模型由“構(gòu)架總圖”、“信息流圖”、“模塊說明”、“信息通道圖”、“信息通道定義”和“信息字典”組成。構(gòu)架總圖建立系統(tǒng)與其運(yùn)行環(huán)

37、境之間的信息邊界，是系統(tǒng)的最高級(jí)視圖，構(gòu)架總圖一般與系統(tǒng)總圖一致。信息流圖和構(gòu)架模塊說明描述組成系統(tǒng)的物理模塊以及模塊之間的信息流動(dòng)。信息通道圖和信息通道定義描述模塊間信息流動(dòng)的渠道。信息字典注釋信息通道中所有的數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)字典中未出現(xiàn)的其他信息。構(gòu)架模型在美國(guó)國(guó)家ITS體系結(jié)構(gòu)中被叫做“物理結(jié)構(gòu)”。構(gòu)架模型完成后，經(jīng)確認(rèn)所有的用戶服務(wù)都被體系結(jié)構(gòu)構(gòu)架中各子系統(tǒng)所包含，并經(jīng)過對(duì)所構(gòu)建的體系進(jìn)行評(píng)價(jià)，包括來自投資者意愿的反饋信息，最后利用來自確認(rèn)和評(píng)價(jià)的反饋結(jié)果進(jìn)一步修改系統(tǒng)要求和體系結(jié)構(gòu)。修改完善后，在確定的ITS體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，才能擬定整個(gè)ITS的研究開發(fā)計(jì)劃、制定ITS各部分和各類產(chǎn)品的

38、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)以及規(guī)定系統(tǒng)的通信協(xié)議等。第三節(jié) 美國(guó)的國(guó)家ITS體系結(jié)構(gòu)1. 開發(fā)過程目前，我國(guó)還沒有形成最終完善的國(guó)家ITS體系結(jié)構(gòu)，這里以美國(guó)為例，簡(jiǎn)要介紹其ITS體系結(jié)構(gòu)。美國(guó)是最早開發(fā)完整的ITS體系結(jié)構(gòu)的國(guó)家，美國(guó)國(guó)家ITS體系結(jié)構(gòu)開發(fā)計(jì)劃分為兩個(gè)階段，第一階段為“思路競(jìng)爭(zhēng)階段”，由4個(gè)小組分別獨(dú)立開發(fā)出體系結(jié)構(gòu)初步方案；經(jīng)過方案評(píng)審和比較，2個(gè)開發(fā)小組獲準(zhǔn)進(jìn)入第二階段，稱為“聯(lián)合開發(fā)階段”，吸收各初步方案的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過整理與合并，合作開發(fā)統(tǒng)一、唯一的國(guó)家ITS體系結(jié)構(gòu)。典型的體系結(jié)構(gòu)開發(fā)過程實(shí)質(zhì)上包括在第一階段的工作中，采用了反復(fù)修改的開發(fā)程序。首先從界定用戶、確定用戶服務(wù)和用戶服務(wù)要求出

39、發(fā)，開發(fā)出運(yùn)營(yíng)要求或系統(tǒng)要求，進(jìn)而開發(fā)出運(yùn)營(yíng)概念（體系結(jié)構(gòu)的目標(biāo)以及用戶如何與之交互）；接著，開發(fā)包含一系列詳細(xì)功能要求的邏輯結(jié)構(gòu)；將邏輯結(jié)構(gòu)中的處理分配到物理實(shí)體/子系統(tǒng)，就產(chǎn)生了物理結(jié)構(gòu)，一個(gè)在2012年時(shí)間框架內(nèi)提供所有用戶服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)也就被開發(fā)出來了；發(fā)展部署確定導(dǎo)入某些功能(或服務(wù))的時(shí)間框架和背景；體系結(jié)構(gòu)的確認(rèn)體現(xiàn)在追溯矩陣中，追溯矩陣將用戶服務(wù)要求追溯至邏輯結(jié)構(gòu)中的處理、物理結(jié)構(gòu)中的子系統(tǒng)，以保證所有的用戶服務(wù)都被體系結(jié)構(gòu)所包含；然后對(duì)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)，包括接受來自投資者意愿的反饋信息；最后利用來自評(píng)價(jià)和確認(rèn)過程的返饋結(jié)果進(jìn)一步改進(jìn)系統(tǒng)要求和體系結(jié)構(gòu)。2. ITS體系結(jié)構(gòu)概貌

40、美國(guó)國(guó)家ITS體系結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)稱UNIA）開發(fā)計(jì)劃共耗資2500萬美元，主要成果體現(xiàn)在約2500頁(yè)的文本中，分為：體系結(jié)構(gòu)、評(píng)價(jià)、實(shí)施策略和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)等4部分內(nèi)容。下文將從用戶服務(wù)與用戶服務(wù)要求、邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)等方面，介紹美國(guó)國(guó)家ITS體系結(jié)構(gòu)概貌。（1） 用戶服務(wù)與用戶服務(wù)要求滿足用戶服務(wù)和用戶服務(wù)要求是對(duì)ITS體系結(jié)構(gòu)的基本要求，UNIA覆蓋了30項(xiàng)ITS用戶服務(wù)（見下表3-1）)及相應(yīng)的1000多條用戶服務(wù)要求。表3-1 美國(guó)ITS用戶服務(wù)用戶服務(wù)領(lǐng)域用戶服務(wù)出行和運(yùn)輸管理途中駕駛員信息 (En-Route Driver Information)路線導(dǎo)行(Route Guidance)旅行

41、者服務(wù)信息(Traveler Services Information)交通控制(Traffic Control)偶發(fā)事件管理(Incident Management)排放測(cè)試與緩解(Emissions Testing and Mitigation)道路鐵路交叉口(Highway-Rail Intersection)出行需求管理出行前旅行信息(Pre-Trip Travel Information)合乘車匹配與預(yù)約(Ride Matching and Reservation)需求管理和運(yùn)營(yíng)(Demand Management and Operations)公共運(yùn)輸運(yùn)營(yíng)公共運(yùn)輸管理(Public

42、 Transportation Management)在途公交信息(En-Route Transit Information)個(gè)人化公共交通(Personalized Public Transit)公共出行安全(Public Travel Security)電子付費(fèi)服務(wù)電子付費(fèi)服務(wù)(Electronic Payment Services)商用車運(yùn)營(yíng)商用車電子結(jié)算(Commercial Vehicle Electronic Clearance)自動(dòng)路邊安全檢查(Automated Roadside Safety Inspection)車載安全監(jiān)視(On-Board Safety Monitori

43、ng)商用車行政管理(Commercial Vehicle Administrative Processes)危險(xiǎn)物品異常響應(yīng)(Hazardous Material Incident Response)商用車隊(duì)管理(Commercial Fleet Management)緊急事件管理緊急事件通報(bào)與個(gè)人安全(Emergency Notification and Personal Security)緊急車輛管理 (Emergency Vehicle Management)先進(jìn)車輛控制和安全系統(tǒng)縱向防撞(Longitudinal Collision Avoidance )橫向防撞(Lateral C

44、ollision Avoidance)交叉口防撞(Intersection Collision Avoidance)防撞視野強(qiáng)化(Vision Enhancement for Crash Avoidance)危險(xiǎn)預(yù)警(Safety Readiness)撞前避傷(Pre-Crash Restraint Deployment)自動(dòng)公路系統(tǒng)(Automated Highway Systems)（2） 邏輯結(jié)構(gòu)UNIA邏輯結(jié)構(gòu)通過ITS需求總圖、數(shù)據(jù)流圖、處理說明和數(shù)據(jù)字典來體現(xiàn)前述用戶服務(wù)和用戶服務(wù)要求。UNIA確定的美國(guó)ITS總圖如圖3.2所示，圖中圓圈代表ITS功能性“處理”，矩形代表從ITS處

45、理接收信息或者將信息傳遞給ITS處理的“外部終端”。圖3.3是簡(jiǎn)化了的UNIA頂層數(shù)據(jù)流圖，圖中箭頭表示“數(shù)據(jù)流”，圓圈表示“處理”、直線段表示“文件”，矩形表示“外部終端”。圖3.2 美國(guó)ITS總圖圖3.3 簡(jiǎn)化的UNIA頂層數(shù)據(jù)流圖（3）物理結(jié)構(gòu)UINA將運(yùn)輸系統(tǒng)分成3層：運(yùn)輸層、通信層和體制層。運(yùn)輸層執(zhí)行運(yùn)輸功能，通信層為運(yùn)輸層組件之間的連接提供通信服務(wù)，體制層反映政策制定者、規(guī)劃者和其他ITS用戶之間的關(guān)系。物理結(jié)構(gòu)的確定要考慮體制方面的因素，但體制層不屬于物理結(jié)構(gòu)部分，而是在實(shí)施策略中描述。物理結(jié)構(gòu)分運(yùn)輸層和通信層進(jìn)行描述。運(yùn)輸層UNIA構(gòu)架總圖與圖3.2所示的邏輯結(jié)構(gòu)總圖一致。UN

46、IA將ITS組件分成4類，即：中心子系統(tǒng)、路側(cè)子系統(tǒng)、車輛子系統(tǒng)、出行者子系統(tǒng)；每種類型又包括數(shù)量不等的個(gè)別子系統(tǒng)，UNIA共確定了19個(gè)子系統(tǒng)；每個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)一步分解多個(gè)設(shè)備包。設(shè)備包是物理結(jié)構(gòu)中可以購(gòu)買的最小單位的實(shí)體，每個(gè)設(shè)備包對(duì)應(yīng)著邏輯結(jié)構(gòu)中的一個(gè)或多個(gè)“處理”。圖3.4是UNIA頂層構(gòu)架流圖(Top Level Architecture Flow Diagram)，顯示了各類子系統(tǒng)之間及其與外部終端之間的關(guān)系，圖中實(shí)線框表示ITS組件，虛線框表示外部終端。圖3.4 UNIA頂層構(gòu)架流圖通信層 UNIA為支持ITS子系統(tǒng)之間的通信定義了4種類型的通信媒體，即：有線通信（固定固定）、廣域無

47、線通信（固定移動(dòng)）、專用短程通信（固定移動(dòng)）和車車通信（移動(dòng)移動(dòng)）。圖3.5是UNIA頂層構(gòu)架互連圖，顯示了美國(guó)ITS分屬4類的19個(gè)子系統(tǒng)（用矩形框表示）及其交換信息的4種基本通信連接方式（用橢圓形框表示），該圖也可被看成是UNIA物理結(jié)構(gòu)之運(yùn)輸層和通信層的最高級(jí)視圖。圖3.5 UNIA頂層構(gòu)架互連圖第四節(jié) 中國(guó)國(guó)家ITS體系結(jié)構(gòu)展望本節(jié)參考UNIA，對(duì)中國(guó)國(guó)家ITS體系結(jié)構(gòu)（CNIA）做扼要介紹，主要集中于上層體系結(jié)構(gòu)，并給出各子系統(tǒng)之間的關(guān)系。1. 邏輯結(jié)構(gòu)邏輯結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)是系統(tǒng)的功能性處理和數(shù)據(jù)流。邏輯結(jié)構(gòu)獨(dú)立于體制和技術(shù)，它不確定由誰來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的功能，也不考慮實(shí)現(xiàn)這些功能的方式。因此

48、，CNIA邏輯結(jié)構(gòu)與UNIA邏輯結(jié)構(gòu)的差異主要來源于中、美ITS用戶服務(wù)與用戶服務(wù)要求的差異。 ITS總圖總圖定義系統(tǒng)的邊界，根據(jù)中國(guó)ITS用戶服務(wù)要求，可初步確定中國(guó)ITS總圖如圖3.6所示；與美國(guó)ITS總圖相比，增加了自行車、騎自行車者、殘疾車、殘疾人、科研人員、防災(zāi)救災(zāi)辦公室等外部終端。圖3.6 中國(guó)ITS總圖 頂層數(shù)據(jù)流圖頂層數(shù)據(jù)流圖涉及到ITS功能的首次分解，其實(shí)質(zhì)是劃分ITS功能領(lǐng)域。UNIA邏輯結(jié)構(gòu)將ITS分解成8棵功能性“處理樹”，即：交通管理、商用車管理、車輛監(jiān)視與控制、公交管理、緊急服務(wù)管理、駕駛員和出行者服務(wù)、電子付款服務(wù)、規(guī)劃與實(shí)施。考慮到中國(guó)與美國(guó)在用戶服務(wù)要求上的區(qū)

49、別，可以在邏輯結(jié)構(gòu)頂層數(shù)據(jù)流圖將中國(guó)ITS分解成9棵功能性“處理樹”：1)交通管理；2)商用車管理；3)車輛監(jiān)視與控制；4)公交管理；5)緊急服務(wù)管理；6)駕駛員與旅行者服務(wù)；7)電子收付費(fèi)；8)自行車與行人支援；9)提供歷史數(shù)據(jù)服務(wù)?？紤]各“處理樹”之間的數(shù)據(jù)交換，可得中國(guó)ITS邏輯結(jié)構(gòu)頂層數(shù)據(jù)流圖如圖3.7所示。圖3.7 中國(guó)ITS邏輯結(jié)構(gòu)頂層數(shù)據(jù)流圖2. 物理結(jié)構(gòu)物理結(jié)構(gòu)把邏輯結(jié)構(gòu)所確定的“處理”分配到ITS物理實(shí)體上，根據(jù)各實(shí)體所含的“處理”之間的數(shù)據(jù)流，確定實(shí)體之間的構(gòu)架流，進(jìn)而確定物理實(shí)體的互連方式。物理結(jié)構(gòu)的確定要考慮系統(tǒng)功能要求，也要考慮非功能性要求，包括體制、文化、市場(chǎng)等因素

50、的影響。系統(tǒng)功能要求通過邏輯結(jié)構(gòu)確定的“處理”和“數(shù)據(jù)流”來體現(xiàn)，決定ITS物理實(shí)體必須完成的功能。非功能性要求則影響ITS功能在物理實(shí)體間的分配。例如：美國(guó)最初想把“交通信息服務(wù)”功能和“交通管理”功能分配到一個(gè)子系統(tǒng)中，但考慮到“交通信息服務(wù)”涉及到個(gè)人隱私，執(zhí)行“交通管理”功能的公有部門在保護(hù)個(gè)人隱私方面不如私有部門，因此決定專門設(shè)計(jì)“信息服務(wù)提供者”子系統(tǒng)來執(zhí)行“交通信息服務(wù)”功能，并期望由贏利性私有商家來完成之；又如：為了吸引運(yùn)輸業(yè)者購(gòu)買車載ITS產(chǎn)品，美國(guó)ITS體系結(jié)構(gòu)研究小組又將“處理”功能盡量多地分配到“路側(cè)子系統(tǒng)”中，減少“商用車系統(tǒng)”承擔(dān)的功能，為降低商用車車載ITS產(chǎn)品的

51、價(jià)格提供基礎(chǔ)。盡管中國(guó)與美國(guó)在體制、文化、市場(chǎng)等方面不盡相同，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)來看，CNIA與UNIA在這方面的基本考慮應(yīng)該是一致的，例如：要保護(hù)隱私、擴(kuò)大市場(chǎng)等。所以，CNIA與UNIA在物理結(jié)構(gòu)方面的差異，主要還是應(yīng)該來源于功能要求上的差異。以此為基礎(chǔ)，可對(duì)CNIA物理結(jié)構(gòu)作出初步展望。 運(yùn)輸層CNIA構(gòu)架總圖與圖3.7所示的邏輯結(jié)構(gòu)總圖一致。圖3.8 中國(guó)ITS頂層構(gòu)架互連圖中國(guó)ITS組件也分成4類，即：中心子系統(tǒng)、路側(cè)子系統(tǒng)、車輛子系統(tǒng)、出行者子系統(tǒng)；但在中心子系統(tǒng)類型中增加“災(zāi)害救治中心”，同時(shí)將“規(guī)劃”子系統(tǒng)擴(kuò)展為“歷史數(shù)據(jù)服務(wù)”子系統(tǒng)；在路側(cè)子系統(tǒng)類型中增加“自行車道”；在車輛子系統(tǒng)

52、類型中增加“自行車”子系統(tǒng)。 通信層CNIA子系統(tǒng)之間的通信可以套用UNIA確定的4類通信媒體，即：有線通信（固定固定）、廣域無線通信（固定移動(dòng)）、專用短程通信（固定移動(dòng)）和車車通信（移動(dòng)移動(dòng)）。圖3.8顯示了中國(guó)ITS分屬4類的22個(gè)子系統(tǒng)（用矩形框表示）及其交換信息的4種基本通信連接方式（用橢圓形框表示），是CNIA頂層構(gòu)架互連圖，同時(shí)也是CNIA物理結(jié)構(gòu)之運(yùn)輸層和通信層的最高級(jí)視圖。思考題建立ITS體系結(jié)構(gòu)有什么重要意義？第四章 ITS的主要內(nèi)容ITS的基本功能表現(xiàn)在：減少出行時(shí)間、保障交通安全、緩解交通擁擠、減少交通污染等四個(gè)方面，其最終目標(biāo)是建立一個(gè)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)

53、。ITS的基本功能模塊包括：先進(jìn)的出行者信息系統(tǒng)（ATIS），先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)（ATMS），先進(jìn)的公共交通系統(tǒng)（APTS），先進(jìn)的車輛控制系統(tǒng)（AVCS），以及商用車運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)、先進(jìn)的鄉(xiāng)村運(yùn)輸系統(tǒng)、自動(dòng)公路系統(tǒng)等?？紤]到系統(tǒng)在國(guó)外、國(guó)內(nèi)投入運(yùn)營(yíng)的情況，這里對(duì)前四個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行重點(diǎn)介紹，并結(jié)合各子系統(tǒng)的特點(diǎn)，選擇不同的側(cè)重點(diǎn)分別予以討論。第一節(jié) 先進(jìn)的出行者信息系統(tǒng)（ATIS）1. 基本概念該系統(tǒng)主要是對(duì)交通出行者提供及時(shí)的信息服務(wù)。在出行前，通過辦公室或家庭的計(jì)算機(jī)終端、咨詢電話、咨詢廣播系統(tǒng)等，向出行者提供當(dāng)前的交通和道路狀況以及服務(wù)信息，幫助出行者選擇出行方式、出行時(shí)間和出行路線；在出行

54、途中，通過車載信息單元或路邊動(dòng)態(tài)信息顯示板，向出行者提供道路條件、交通狀況、車輛運(yùn)行情況、交通服務(wù)等實(shí)時(shí)信息，通過路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)對(duì)車輛定位和導(dǎo)航，使汽車始終行駛在最佳路線上，使出行者以最佳的出行方式和路線到達(dá)目的地。ATIS可以通過車載設(shè)施、可變標(biāo)志、交通信息廣播、移動(dòng)電話等，向駕駛員提供互動(dòng)信息，讓他們始終行駛在最短路線上。ATIS提供的信息可以分為三類：u 出行前信息u 途中信息u 目的地信息2. ATIS在日本的應(yīng)用1990年，日本開始研發(fā)VICS（Vehicle Information and Communication System）項(xiàng)目，在日本建立了第一個(gè)全國(guó)統(tǒng)一的提供交通信息服務(wù)的

55、通信系統(tǒng)。VICS采用三種通訊方式：紅外信標(biāo)，安裝于道路的主要路段；短波信標(biāo)，安裝于鄉(xiāng)村區(qū)域的道路和高速公路；調(diào)頻副載波廣播。VICS在1996年4月正式開始信息服務(wù)，覆蓋區(qū)域包括東京等大城市及主要高速公路。VICS播放的實(shí)時(shí)交通信息包括：主要地點(diǎn)間的交通信息、交通擁擠、法規(guī)、事故、廣域的最優(yōu)路徑信息和道路施工、天氣情況及停車場(chǎng)信息等。目前高檔的VICS車載接收機(jī)結(jié)合了差分GPS和FM調(diào)頻副載波功能，可以進(jìn)行車輛導(dǎo)航和路徑誘導(dǎo)。3. ATIS在上海的應(yīng)用目前，上海市已投入應(yīng)用的ATIS項(xiàng)目包括：有線通信系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)、道路交通信號(hào)控制實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等。其中，上海市的交通廣

56、播電臺(tái)是全國(guó)最早的交通臺(tái)。1991年，上海人民廣播電臺(tái)與上海市公安局聯(lián)合，率先在全國(guó)推出了“上海廣播電臺(tái)交通臺(tái)（648千赫）”，在早晚高峰期間，報(bào)告上海主要路段當(dāng)前的交通狀況，引導(dǎo)司機(jī)及早改道，避免堵車。隨之，上海市專門成立了“上海城市交通信息中心”，并于2000年12月正式推出了“上海交通網(wǎng)站”（），提供交通與地圖智能查詢、交通出行指南（公交為主）、交通實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息等。上海市已建成的交通信息系統(tǒng)見表4-1。表4-1 上海市已建成的交通信息系統(tǒng)信息系統(tǒng)類別交通信息系統(tǒng)實(shí)體（所屬）道路交通信息系統(tǒng)上海市交通自適應(yīng)控制與管理系統(tǒng)（交警總隊(duì)）浦東城市道路交通實(shí)時(shí)控制與管理系統(tǒng)（浦東交管部門）上海市高架道路交通“監(jiān)控”系統(tǒng)（市政工程局市政處）公共汽車交通管理系統(tǒng)大眾公共汽車公司交通信息廣播系統(tǒng)上海市交通信息臺(tái)（交警總隊(duì)、上海市廣播電臺(tái)）軌道交通信息系統(tǒng)地鐵1號(hào)線交通信息系統(tǒng)（地鐵公司）鐵路交通監(jiān)控系統(tǒng)（上海鐵路管理局）航空交通信息系統(tǒng)虹橋機(jī)場(chǎng)交通監(jiān)控系統(tǒng)（虹橋機(jī)場(chǎng)）船舶/港口交通信息系統(tǒng)吳淞港、十六浦港等交通信息系統(tǒng)此外，上海市交通信息交互中心正在規(guī)