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智能交通

智能交通系统(Intelligent Transportation System,简称ITS)是未来交通系统的发展方向,它是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的,实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。

ITS可以有效地利用现有交通设施、减少交通负荷和环境污染、保证交通安全、提高运输效率,因而,日益受到各国的重视。

中国物联网校企联盟认为,智能交通的发展跟物联网的发展是离不开的,只有物联网技术概念的不断发展,智能交通系统才能越来越完善。智能交通是交通的物联化体现。

21世纪将是公路交通智能化的世纪,人们将要采用的智能交通系统,是一种先进的一体化交通综合管理系统。在该系统中,车辆靠自己的智能在道路上自由行驶,公路靠自身的智能将交通流量调整至最佳状态,借助于这个系统,管理人员对道路、车辆的行踪将掌握得一清二楚。

智能交通:智能交通是一个基于现代电子信息技术面向交通运输的服务系统。它的突出特点是以信息的收集、处理、发布、交换、分析、利用为主线,为交通参与者提供多样性的服务。

中国智能交通行业市场前瞻与投资战略规划分析报告 前瞻》分析,2012年中国城市智能交通市场规模保持了高速增长态势,包含智能公交、电子警察、交通信号控制、卡口、交通视频监控、出租车信息服务管理、城市客运枢纽信息化、GPS与警用系统、交通信息采集与发布和交通指挥类平台等10个细分行业的项目数量达到4527项;市场规模达到159.9亿元,同比增长21.7%。

从企业规模看,目前国内从事智能交通行业的企业约有2000多家,主要集中在道路监控、高速公路收费、3S(GPS、GIS、RS)和系统集成环节。目前国内约有500家企业在从事监控产品的生产和销售。高速公路收费系统是中国非常有特色的智能交通领域,国内约有200多家企业从事相关产品的生产,并且国内企业已取得了具有自主知识产权的高速公路不停车收费双界面CPU卡技术。在3S领域,国内虽然有200多家企业,一些龙头企业在高速公路机电系统、高速公路智能卡、地理信息系统和快速公交智能系统领域占据了重要的地位。

但是,相比于国外智能化和动态化的交通系统,中国智能交通整体发展水平还比较落后。前瞻网数据显示,智能交通在欧美日等发达国家已得到广泛应用。其在美国的应用率达到80%以上,2010年市场规模达到5000亿美元。日本1998-2015年的市场规模累计将达5250亿美元,其中基础设施投资为750亿美元、车载设备为3500亿美元、服务等领域为2000亿美元。欧洲智能交通在2010年产生了1000亿欧元左右的经济效益。

智能交通系统具有以下两个特点:一是着眼于交通信息的广泛应用与服务,二是着眼于提高既有交通设施的运行效率。

与一般技术系统相比,智能交通系统建设过程中的整体性要求更加严格。这种整体性体现在:

(1)跨行业特点。智能交通系统建设涉及众多行业领域,是社会广泛参与的复杂巨型系统工程,从而造成复杂的行业间协调问题。

(2)技术领域特点。智能交通系统综合了交通工程、信息工程、控制工程、通信技术、计算机技术等众多科学领域的成果,需要众多领域的技术人员共同协作。

(3)政府、企业、科研单位及高等院校共同参与,恰当的角色定位和任务分担是系统有效展开的重要前提条件。

(4)智能交通系统将主要由移动通信、宽带网、RFID、传感器、云计算等新一代信息技术作支撑,更符合人的应用需求,可信任程度提高并变得"无处不在"。

先进的交通信息服务系统(ATIS)

ATIS是建立在完善的信息网络基础上的。交通参与者通过装备在道路上、车上、换乘站上、停车场上以及气象中心的传感器和传输设备,向交通信息中心提供各地的实时交通信息;ATIS得到这些信息并通过处理后,实时向交通参与者提供道路交通信息、公共交通信息、换乘信息、交通气象信息、停车场信息以及与出行相关的其他信息;出行者根据这些信息确定自己的出行方式、选择路线。更进一步,当车上装备了自动定位和导航系统时,该系统可以帮助驾驶员自动选择行驶路线。

先进的交通管理系统(ATMS)

ATMS有一部分与ATIS共用信息采集、处理和传输系统,但是ATMS主要是给交通管理者使用的,用于检测控制和管理公路交通,在道路、车辆和驾驶员之间提供通讯联系。它将对道路系统中的交通状况、交通事故、气象状况和交通环境进行实时的监视,依靠先进的车辆检测技术和计算机信息处理技术,获得有关交通状况的信息,并根据收集到的信息对交通进行控制,如信号灯、发布诱导信息、道路管制、事故处理与救援等。

先进的公共交通系统(APTS)

APTS的主要目的是采用各种智能技术促进公共运输业的发展,使公交系统实现安全便捷、经济、运量大的目标。如通过个人计算机、闭路电视等向公众就出行方式和事件、路线及车次选择等提供咨询,在公交车站通过显示器向候车者提供车辆的实时运行信息。在公交车辆管理中心,可以根据车辆的实时状态合理安排发车、收车等计划,提高工作效率和服务质量。

先进的车辆控制系统(AVCS)

AVCS的目的是开发帮助驾驶员实行本车辆控制的各种技术,从而使汽车行驶安全、高效。AVCS包括对驾驶员的警告和帮助,障碍物避免等自动驾驶技术。

货运管理系统

这里指以高速道路网和信息管理系统为基础,利用物流理论进行管理的智能化的物流管理系统。综合利用卫星定位、地理信息系统、物流信息及网络技术有效组织货物运输,提高货运效率。

电子收费系统(ETC)

ETC是世界上最先进的路桥收费方式。通过安装在车辆挡风玻璃上的车载器与在收费站ETC车道上的微波天线之间的微波专用短程通讯,利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理,从而达到车辆通过路桥收费站不需停车而能交纳路桥费的目的,且所交纳的费用经过后台处理后清分给相关的收益业主。在现有的车道上安装电子不停车收费系统,可以使车道的通行能力提高3~5倍。

紧急救援系统(EMS)

EMS是一个特殊的系统,它的基础是ATIS、ATMS和有关的救援机构和设施,通过ATIS和ATMS将交通监控中心与职业的救援机构联成有机的整体,为道路使用者提供车辆故障现场紧急处置、拖车、现场救护、排除事故车辆等服务。具体包括:1)车主可通过电话、短信、翼卡车联网三种方式了解车辆具体位置和行驶轨迹等信息;2)车辆失盗处理:此系统可对被盗车辆进行远程断油锁电操作并追踪车辆位置;3)车辆故障处理:接通救援专线,协助救援机构展开援助工作;4)交通意外处理:此系统会在10秒钟后自动发出求救信号,通知救援机构进行救援。

2011年4月27日,部规划司在北京组织召开了由交通运输部科学研究院交通财政与金融研究所承担的《物联网在智能交通应用中的关键技术研究》课题开题报告专家评审会。部规划司刘凌主持了会议,国家发改委高技术司信息化处吴钰处长、工信部电子科技委张琪副主任、RFID产业联盟欧阳宇秘书长、中国交通通信信息中心杨洪义主任、部科教司信息化处邹力处长、河南交通运输厅霍金花副厅长及安徽交通运输厅徐乃强副巡视员出席了会议。

与会专家听取了课题组汇报的课题研究报告后,形成评审意见如下:一、物联网是国家战略性新兴产业之一,是国家信息化建设在更高层面、向更广领域的纵深发展。加快物联网在智能交通中的应用对于提高交通运输服务水平具有重要意义,开展本课题研究十分必要。二、本课题拟针对我国交通运输行业发展需求,以利用物联网技术提升交通运输行业信息化水平为主体,以物联网技术的特点和当前交通运输信息化发展中存在的主要问题为切入点,围绕物联网在智能交通应用中的 "重点研究方向"、"关键技术需求、发展定位"、"顶层架构设计"和"标准体系"以及"政策保障"等开展研究,提出交通运输行业物联网发展的对策和推进思路。"开题报告"的研究内容合理、研究目的明确、思路清晰,技术路线科学,研究重点与难点准确,可以据此开展课题研究工作。

与会专家一致同意开题报告通过评审,建议按专家意见进一步修改完善,并抓紧开展研究工作。

IT和通信技术的快速发展使得信息的发布不再是瓶颈,路边发布、手机发布、便携式终端发布、互联网发布、车载终端发布,等等,都具有巨大的应用市场。可见,要实现交通信息应用的爆发增长,如何获取原始交通数据并处理成精准的交通信息是其关键。

对于实时交通数据的采集, 主要有两种方式:一种是静态交通探测方式,主要是利用位置固定的定点检测器或摄

24GHZ微波雷达传感器车速测流量数据采集

像机;另一种是动态交通探测方式。通常,用来采集交通流数据的定点检测器有感应线圈检测器、超声波检测器、雷达检测器、光电检测器、红外线检测器等。动态交通探测方式是指基于位置不断变化的车辆或手机来获得实时行车速度和旅行时间等交通信息的数据采集方式。动态交通探测的典型方式包括异频雷达收发机、车辆自动检测、全球定位系统(GPS)装置及手机通信等。

线圈和摄像机(视频监控)是定点检测的典型手段。线圈是磁性检测器的一种变形,它依靠埋在路面下的一个或一组感应线圈产生的电磁感应变化,来检测通过的车辆的状况。该技术非常成熟,且精度较高,适用于交通量较大的道路。然而,其缺点也非常明显,即采集范围有限、损坏率高、施工成本昂贵、施工周期长。这类数据的典型代表有"某城市环路微波检测历史记录数据"、"某城市道路交叉口检测历史记录数据"。

视频监控则是利用摄像机作为记录设备,通过对一定时间段内的图像进行分析得出交通流的详细资料。对于交叉口交通状况的调查,常采用这种方法。这种方法的优点是比较直观,可以得到最完全的交通资料信息;缺点是成本高、数据整理工作量大(需要大量的图像处理工作)、有时可靠度较低(如大型车辆可能遮挡随行的小型车辆等)。这类数据典型如数据堂采集的"交通视频数据库"、"车牌图片数据库"等。

作为动态交通流信息采集的主要手段,GPS技术在国外得到了广泛的应用,国内也有优途、美慧等公司已经开发出可商用的产品。GPS是一种全球性、全天候的卫星无线电定位系统,可实时提供三维坐标、速度等空间信息,其特点是精度高,速度快,但实际应用中也有很多问题,主要表现在存在采集盲区(如高架下的道路采集不到GPS信号)、样本容量小、建设和运营成本高等。这类数据的典型如"某北方城市出租车GPS位置数据"、"某南方城市出租车GPS位置数据"等。

基于移动通信的交通信息采集技术利用手机网络中的信令信息来分析推算动态交通状况,其特点可以概括为道路覆盖范围广、数据采集成本相对较低、部署方便、数据精度较高等。作为一种新兴的动态交通探测手段,该技术充分利用了现有的手机网络资源,其实用性正在美国、欧洲等国家得到论证和推广。

2012年7月31日,中国第三届智能运输大会在北京开幕,交通运输部科技司相关负责人第一次对外解析了完成的2012至2020交通运输业智能交通发展战略。

智能交通作为当今世界交通运输发展的热点,在支撑交通运输管理的同时,更加注重满足民众出行和公众交通出行的需求,构建了一个绿色安全的体系。智能交通是未来交通系统的发展方向。经过十几年的研发和应用,中国智能交通技术在众多大型事件中发挥了积极作用。

智能交通未来发展将更加关注公众出行、交通安全等民生需求,更加适合我国国情、地域和行业特点,更需要企业和社会力量的参与,并将自主创新与集成创新结合起来。"交通运输部科技司副司长洪晓枫说。

智能交通是当今世界交通运输发展的热点和前沿,它依托既有交通基础设施和运载工具,通过对现代信息、通信、控制等技术的集成应用,以构建安全、便捷、高效、绿色的交通运输体系为目标,充分满足公众出行和货物运输多样化需求,是现代交通运输业的重要标志。

在国外,日本的智慧道路系统、欧洲绿色智能交通、美国智能驾驶战略都是智能交通发展的有效实践。电子站牌、动态导航仪、电子不停车收费系统等智能交通应用也逐渐走进中国人的生活。

《战略》预测,从战略性新兴产业发展形势来看,截至今年上半年,我国手机用户超过10亿,其中智能手机用户2.5亿,手机首次超过计算机成为第一大上网终端。移动互联的迅速发展也为智能交通提供了新的手段和发展机遇。

《战略》总结了这些新形势并提出了中国智能交通发展的发展方向:在支撑交通运输管理的同时,更加注重为公众出行和现代物流服务;在为小汽车出行服务的同时,更加注重为公共交通和慢行交通出行服务;在关注提高效率的同时,更加注重安全发展和绿色发展;在借鉴国外、技术跟踪的基础上,更多面向国内需求等。

ETC(Electronic Toll Collection) 全自动电子收费又称为不停车收费。

ETC系统是采用专用短程无线通信(Dedicated Short-Range Communication)(简称DSRC)技术来完成整个收费过程,允许车辆在整个收费过程中保持行驶状态而不用停车。

智能交通

为此它需要在收费点安装路边设备(RSU),在行驶车辆上安装车载设备(OBU),采用DSRC技术完成RSU与OBU之间的通信。

车载单元(OBU,On Board Unit,也称为车载电子标签)

路侧控制单元(RSU,Road Side Unit)

数据处理单元(PDU,Processing Data Unit)

车载单元存有车辆的标识码和其他有关车辆属性的数据,当车辆进入RSU的识别区时,能将这些数据传送给RSU,起到车辆身份证的作用,同时,也可接受、记录由RSU发送的有关数据。

路侧控制单元设备分别安装在路侧和路面上方,用于读取OBU内的车辆标识码等数据,并对数据进行预处理,然后将数据发送给PDU,也可将有关的各种数据发送给OBU,它是OBU与PDU之间的通信桥梁。

数据处理单元PDU接收RSU送出的有关数据,对车辆身份进行验证并实施有关计算和控制的操作,或通过RSU给OBU发送有关数据。OBU,就是放在车上,用来和路边架设的RSU通讯的微波设备,车辆高速通过RSU的时候,OBU和RSU之间用微波通讯,就像我们的非接触卡一样,只不过距离更远--十几米 VS 十厘米,频率更高--5.8GHz VS 13.56Mhz,通过的时候,识别真假,获得车型,计算费率,扣除通行费。经过不断的发展,OBU已经脱离了存储账号付费的限制,新型的OBU,增加一个智能卡读写器的功能,可以插一张带有电子钱包或者储值帐户的智能卡,从卡上把钱扣掉。被称为双片式,前面的只有账号的OBU就被称为单片式。

交通系统,是指将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子控制技术、计算机处理技术等应用于交通运输行业从而形成的一种信息化、智能化、社会化的新型运输系统,它使交通基础设施能发挥最大效能。该技术于上世纪80年代起源于美国,随后各国都积极寻求在这一领域中的发展。

"智能交通是一个国情相关性很强的领域。"北京交通大学教授贾利民告诉《科学时报》记者,自上世纪80年代智能交通技术起步以来,各国政府和专家都根据本国国情在美国研究内容的基础上进行着本土化探索。

"对交通的要求不仅因国家、地区、文化的不同而千差万别,甚至同样的交通状况因出行者的角色--步行或者驾车的不同,而会产生不同的感受与评价。"贾利民说,"进一

步说,同样的角色,因个体性情的不同,也会有不一样的感受。因此,交通是与文化和参与者的行为密切相关的一个领域。"

交通最大的问题是人口多。此外,交通流的构成也很复杂,除了庞大的机动车流、行人流、自行车流外,还有越来越多的助力自行车、三轮车等交通方式。

交通信息服务中心主任王刚对《科学时报》记者表示:"从城市的结构看,我国城市化进程也与国外很不一样,主要体现在城市结构和道路网络的不同。"与纽约、伦敦、东京这些有代表性的国际都市相比,国外都市的城市功能区相对分散在市中心的周边地区,很少有像北京一样,城市中心区的功能高度集中,近千万人集中在面积狭小的市中心生活、工作,城市的交通压力在这一区域内高度集中。这是我国交通与国外相比一个突出的特点。

北京市道路网络经过几十年的建设和完善,基本形成了环形加放射式的道路网络。由于城市人口密度长期维持在每平方公里2.7万人左右,市区人口集聚进一步加剧,人口流动量大,智能交通体系建设已成为北京交通可持续发展的必由之路。

2008年北京奥运会期间,奥运路线、奥运场馆周边将有120处系统控制交通信号。此外,还建设了交通综合监控系统,该系统包括视频监控、交通流检测和交通违法检测三个子系统。同时,在奥运会场馆周边和相关道路上还建设了80处电视监控点、15套交通事件自动检测系统、80套数字化视频系统。

2008年伊始,北京市民关注的焦点之一--有关北京交通,各媒体报道了一则消息,北京高速公路路网电子收费系统即将开通,北京的驾驶员们,可以使用支持新系统的国标卡不停车刷卡通过北京的高速公路(ETC),也可在新系统中使用北京市政公交一卡通卡停车刷卡付费(MTC)。

受益于公安部《道路交通安全"十二五"规划》、《道路交通科技发展十二五规划》等多项政策扶持,预计未来10年国内智能交通投入将在1820亿元之巨。

截至2012年8月10日,全国共有19个省市公布了智能交通投资计划,涉及投资金额高达78.05亿元。其中,投资额度最大的是河北省,计划投入24亿元建设"道路动态科技防空工程、交通运输综合协调指挥与服务工程"。投资额度最少的厦门市,也计划1400万建设"仙岳高架桥智能交通管理系统"。

受到市场关注的智能交通项目还有:北京市投入10亿-15亿元建设"1700处综合信号控制系统建设项目"、呼和浩特市投入2.6亿元建设"智能交通管理与视频监控系统"、嘉兴市计划6.15亿元进行"智能交通总体建设"、石狮市计划投入11亿元"提升城市交通质量"等。

智能交通行业,有其管理的特殊性,既有施工分包,又属于系统集成,既是智能项目的总包商,也是公路交通大项目中的专项分包商,而且设备的采购在整体管理中所占的比重也很高。项目信息管理系统包括:合同清单 预算清单 采购计划 采购申请 采购订单 采购入库 到货验收 安装调试 报验收款等在内的一系列全程管理。

中兴智能交通 中国智能交通控股(瑞华赢科技)等公司,作为中国智能交通领域的领军企业,都采用了项目管理信息系统进行管理,取得了很好的管理效益。

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