今天,道路运输已经成为超越铁路的最重要的地面运输方式,在国民经济和社会发展中起着举足轻重的作用。但是随着汽车的普及。交通需求的急剧增长,进入80年代以来,道路运输所带来的交通拥堵。交通事故和环境污染等负面效应也日益突出,逐步成为经济和社会发展中的全球性共同问题。

解决车和路的矛盾,论文网常用的有两个办法:一是控制需求,最直接的办法就是限制车辆的增加;二是增加供给,也就是修路。但是这两个办法都有其局限性。交通是社会发展和人民生活水平提高的基本条件,经济的发展必然带来出行的增加,而且在汽车工业正处在起步阶段的时期,因此限制车辆的增加不是解决问题的好办法。而采取增加供给,即大量修筑道路基础设施的办法,在资源。环境矛盾越来越突出的今天,面对越来越拥挤的交通。有限的资源和财力以及环境的压力,也将受到限制。这就需要依靠除限制需求和提供道路设施之外的其它方法来满足日益增长的交通需求。智能交通系统(IntelligentTransportationSystem,简称ITS)正是解决这一矛盾的途径之一。

一。ITS的基本概念

从国际上智能交通系统的发展历史来看,各国普遍认为起步于60-70年代的交通管理计算机化就是智能交通系统的萌芽。随着社会的发展和技术的进步,交通管理和交通工程逐步发展成智能交通系统,但是智能交通系统与原来意义上的交通管理和交通工程有着本质的区别,智能交通系统强调的是系统性。信息交流的交互性以及服务的广泛性,其核心技术是电子技术。信息技术。通信技术。交通工程和系统工程。

1。ITS(IntelligentTransportationSystems)的定义

智能交通系统是在较完善的道路设施基础上,将先进的电子技术。信息技术。传感器技术和系统工程技术集成运用于地面交通管理所建立的一种实时。准确。高效。大范围。全方位发挥作用的交通运输管理系统。它是充分发挥现有交通基础设施的潜力,提高运输效率,保障交通安全,缓解交通拥挤的有力措施。

目前国内外对智能交通系统的理解不尽相同,但不论从何角度出发,有一点是共同的:ITS是用各种高新技术,特别是电子信息技术来提高交通效率,增加交通安全性和改善环境保护的技术经济系统。

2。ITS的主要功能

智能交通系统“实质上就是利用高新技术对传统的运输系统进行改造而形成的一种信息化。智能化。社会化的新型运输系统。它能使交通基础设施发挥出最大的效能,提高服务质量;同时使社会能够高效地使用交通设施和能源,从而获得巨大的社会经济效益。它不但有可能解决交通的拥堵,而且对交通安全。交通事故的处理与救援。客货运输管理。道路收费系统等方面都会产生巨大的影响。ITS的功能主要表现在:(1)顺畅功能:增加交通的机动性,提高运营效率;提高道路网的通行能力,提高设施效率;调控交通需求。(2)安全功能:提高交通的安全水平,降低事故的可能性/避免事故;减轻事故的损害程度;防止事故后灾难的扩大。(3)环境功能:减轻堵塞;低公害化,降低汽车运输对环境的影响。

2。1顺畅功能

ITS可以提高车辆和行人的通行效率;提高道路。设施的使用效率;提高汽车运输生产率和经济效益。

据统计,仅美国每年因交通拥挤而造成的燃油和时间浪费就超过720亿美元。而智能交通系统(ITS)将大幅度提高运输效率,从而大大减少浪费,减少损失。

日本每年因交通堵塞造成的经济损失达12兆日元,时间损失达56亿人o小时,给社会和经济带来沉重的负担。如此的交通堵塞还直接导致沿路生态环境恶化。增加大气污染。增大能源消耗等深刻的问题。日本预测实行ITS后30年内可在减少交通拥堵方面实现如下目标:

应用将提高道路上的文明礼貌程度。

就ITS使往返交通更容易的程度而言,该技术可能加快近郊化和远郊化的趋势,人们将住得离城市和工作地点越来越远。

2。2安全功能

美国每年因交通事故致死的人数超过四万人,因交通事故造成的损失超过1500亿美元。日本交通事故死亡人数从1988年以后连续8年达到1万人以上,其中高龄者因交通事故死亡人数大幅增加,预计到21世纪每4人中就有1人为高龄者。ITS能够减少最可能出交通事故的年龄群体－少年儿童。老年人和壮年男子－的交通伤亡,据日本ITSJapan预计,实行ITS30年后可将现在的交通死亡事故件数减少一半。因此,可见ITS能切实地减少交通事故,其社会效益将是显而易见的。

自动化汽车和自动化公路的普及将有益于因不能再开车而活动范围受到限制的老年人,以前赋闲在家的年长者可以重返工作岗位或更积极地参加社区生活。

2。3环境功能

智能交通不仅高效。便利,还是绿色交通“。有资料表明,由于平均车速的提高带来了燃料消耗量的减少和排出废气量的减少,采用智能交通系统有望减少60百分号的城市交通拥塞,使短途运输效率提高近70百分号,汽车油耗也可由此降低15百分号。交通的顺畅将大幅度减少车辆在路上的迟滞时间,使得汽车尾气的排放也大大减少,从而改善空气质量。例如,在美国广泛使用的交互式导航系统能使车辆废气排放量减少５百分号～１６百分号,而燃料电池动力车辆排放的废物只有水。据日本的资料,实行ITS后,可望在30年内将CO2产生量减少15百分号,NOX排出量减少20百分号,燃料消费量降低25百分号。有专家认为,只要每辆汽车每天少排尾气10分钟,北京的空气质量就可以明显改善。在已经初步应用智能车辆引导系统“的日本,车辆一路绿灯“的机会大大增加,据粗略测算,车辆在路上的迟滞时间减少了远不止10分钟。

3。ITS的主要领域

目前国际上公认的智能交通系统的服务领域为六个方面:先进的交通信息服务系统。先进的交通管理系统。先进的公共交通系统。先进的车辆控制系统。货运管理系统。电子收费系统。紧急救援系统。

3。1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,可以向交通信息中心提供各地的实时交通信息;该系统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。

随着信息网络技术的发展,科学家们已经提出将ATIS建立在因特网上,并采用多媒体技术,这将使ATIS的服务功能大大加强,汽车将成为移动的信息中心和办公室。

3。2先进的交通管理系统(ATMS)

这个系统有一部分与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,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,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。

3。3先进的公共交通系统(APTS)

这个系统的主要目的是改善公共交通的效率(包括:公共汽车。地铁。轻轨交通。城郊铁路和城市间的长途公共汽车),使公交系统实现安全便捷。经济。运量大的目标。

3。4先进的车辆控制系统(AVCS)

AVCS目前还处于研究试验阶段,从当前的发展看,可以分为两个层次:

一是车辆辅助安全驾驶系统,该系统有以下几个部分:车载传感器(微波雷达。激光雷达。摄像机。其他形式的传感器等)。车载计算机和控制执行机构等,行驶中的车辆通过车载的传感器测定出与前车。周围车辆以及与道路设施的距离和其他情况,车载计算机进行处理,对驾驶员提出警告,在紧急情况下,强制车辆制动。

二是自动驾驶系统,装备了这种系统的汽车也称为智能汽车,它在行驶中可以做到自动导向,自动检测和回避障碍物,在智能公路上,能够在较高的速度下自动保持与前车的距离。必须指出的是,智能汽车在智能公路上使用才能发挥出全部功能,如果在普通公路上使用,它仅仅是一辆装备了辅助安全驾驶系统的汽车。

3。5货运管理系统

这里的货运管理系统是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。

3。6电子收费系统(ETC)

道路收取通行费,是道路建设资金回收的重要渠道之一,但是随着交通量的增加,收费站开始成为道路上新的瓶颈。电子收费系统就是为解决这个问题而开发的,使用者在市场购买车载的电子收费装置,经政府指定的部门加装安全模块后即可安装在自己的车上,然后向高速公路公司或银行预交一笔通行费,领到一张内部装有芯片的通行卡(即IC卡),将其安装在自己汽车的指定位置,这样当汽车通过收费站的不停车收费车道时,该车道上安装的读取设备与车上的卡进行相互通信,自动在预交帐户上将本次通行费扣除。

不停车收费系统是目前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。

3。7紧急救援系统(EMS)

紧急救援系统是一个特殊的系统,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。

二。国际ITS的发展状况

1。国际ITS的发展状况

智能交通系统在日本。美国和西欧发展得最快。

智能交通系统的发展起步于60-70年代,相关的ITS项目当时有美国的ERGS(ElectronicRouteGuidanceSystem,电子路线引导系统)。欧洲的COST30(CooperationinthefieldofScientificandTechnicalresearch,科学技术领域研究协作)。日本的CACS(ComprehensiveAutomobileControlSystem,汽车综合控制系统)等。

自本世纪八十年代末以来,日本。美国和西欧等发达国家为了解决共同面临的交通问题,竞相发展智能交通系统,投入了大量的资金和人力进行道路功能和车辆智能化的研究,希望在未来的市场上占据有利的地位。起初称为智能车辆道路系统(IntelligentVehicle-HighwaySystems－IVHS)“。随着研究的不断深入,系统功能扩展到道路交通运输的全过程及其有关服务部门,发展成为带动整个道路交通运输现代化的智能交通系统(IntelligentTransportationSystem－ITS)“。

1986年,欧洲开始大力实施以欧盟(EU)及各国政府为主导的智能交通系统研究项目DRIVE(DedicatedRoadInfrastructureforVehicleSafetyinEurope,欧洲汽车安全专用道路设施)和以民间为主导的PROMETHEUS(PROgraMmeforaEuropeanTrafficwithHighestEfficiencyandUnprecedentedSafety,欧洲高效安全道路交通计划)。

日本在CACS后,于80年代后半期,推动了以建设省为主导的路车间通信系统RACS(Road/AutomobileCommunicationSystem;1984-1989)和以警察厅为主导的新汽车交通信息通信系统AMTICS(AdvancedMobileTrafficInformationandCommunicationSystems:1987-1988)。90年代,日本参与了以美国为主导的ITS国际化工作。到1996年,日本已经有难以计数的大小项目在开展,从理论规划到实际实施,从现场试验到形成产业,其发展规模和速度咄咄逼人。日本目前在ITS项目上已经形成了官方。民间。学术机构的协调体制,这对日本ITS的发展起到了很大的推动作用。

美国自60年代的ERGS之后到80年代之间,在道路交通的信息化。智能化方面,几乎没有任何进展。但是,受到日欧进展的触动,在进入90年代以后,关于ITS的研究工作开始大规模地开展起来。1991年美国国会通过了综合地面运输效率方案“(ISTEA－IntermodalSurfaceTransportationEfficiencyAct,也可译为陆路联合运输效率法),旨在利用高新技术和合理的交通分配提高整个路网的效率,由美国运输部负责全国的ITS发展工作,并在以后的6年中由政府拨款6。6亿美元,用来进行ITS的研究工作。1997年,美国在加州实施了一个自动驾驶公路系统(AHS－AutomatedHighwaySystem)现场试验和演示项目“,在现有道路骨架基础上,利用先进技术以提高安全性。畅通性和旅行质量。现在在美国,ITS的相关技术已经产生了显著的效益,如电子收费系统(ETC),它无须停车就可以实现收费功能,大大提高了道路的使用效率,同时这项技术的不断扩展和电子业务相连接,可以发展到电子付款。

在ITS项目研究过程中,这些国家还成立了许多机构,以制订并实施ITS开发计划。如美国的智能车辆道路协会(IntelligentVehicle-HighwaySociety－IVHS,目前为美国智能交通协会ITSAmerica)。欧洲道路交通通信技术实用化协作组织ERTICO(EuropeanRoadTransportTelematicsImplementationCoordinationOrganization)。日本的路车交通智能协会VERTIS(VEhicle,RoadandTrafficIntelligentSociety,现改名为日本智能交通协会－ITSJapan)。以及智能交通系统国际标准化机构ISO/TC204等。

除了欧。美。日以外,新兴的工业国家和发展中国家也开始了智能交通系统的全面开发和研究。如韩国由交通部牵头制定了全面的智能交通系统框架结构和发展计划;新加坡的城市道路电子动态收费系统应用最为成功,已成为居民生活不可分割的部分,目前,新加坡已经在全国开始推行不停车电子收费;中东的一些国家也开始讨论本国智能交通系统的研究计划;在香港,城市道路电子动态收费也已成功地试运行多年;的一些城市如北京。上海。重庆。广州等地也开始在ITS方面开展了一些研究与应用示范项目。

智能交通系统是当前世界上交通运输科技的前沿,由于其市场前景很好,不仅各国政府高度重视,各国的民间科研开发机构热情也很高,不惜投入巨资,这也从一个侧面反映了未来交通运输的发展方向。

2。日本ITS的发展状况

日本的道路交通,从60年代以后急速发展。日本的汽车数量从1965年到2001年几乎呈直线上升,截至2001年1月末,日本车辆保有台数约为7583万台,其中轿车5245万台,货车1832万台。车辆的急速发展不仅为生活带来了便利,也产生了许多负面影响:因交通堵塞带来的经济损失为12兆日元;交通事故发生量大幅增加,交通死亡者每年约为9000人,如日本1999年的交通事故发生量为85036万件,其中死亡人数9006人;同时还产生了氮氧化物。可吸入性颗粒物等环境问题。

由于日本的车辆保有率(机动化水平)很高,因此其市区的道路状况总体来讲十分拥挤,经常会发生塞车现象,出行如使用汽车等交通工具则无法掌握时间。为此日本对ITS十分重视。

2。1日本对ITS的认识及发展目标

在认识上,日本中央政府认为ITS是解决20世纪遗留的最大问题之一?道路交通问题的有效手段,而且是保持和推进日本经济活力的重要措施,认为ITS将成为其21世纪前半期最大的产业,可以创建新的产业领域(如电子。信息通信。软件等);形成城市型的公共事业(如高度信息化等),还能增强日本的国际竞争力(如高效率的物流等)。并且认为,要实现ITS必须采取以下对策:(1)制定综合。长期。科学的计划;(2)建立可适应包括运营成本在内的成本评价的运营机构;(3)理顺研究开发体制和强化研究开发成果的保护。公开及应用;(4)人才培养。

日本官方与ITS相关的主要纲领性文件有:

(1)VERTIS伟大构想。1994年10月,由日本的道路。交通。车辆智能化推进协会VERTIS组织制定。

(2)向先进信息通信社会推进的基本方针。1995年2月,由日本的先进信息通信社会推进本部制定。

(3)道路。交通。车辆领域信息化实施指针。1995年8月,由日本的有关5省厅(建设省。运输省。警察厅。通产省。邮政省)制定。

(4)推进智能道路交通系统(ITS)的整体构想。1996年7月,由日本的有关5省厅(建设省。运输省。警察厅。通产省。邮政省)制定。

1995年2月,由日本政府的先进信息通信社会推进本部制定了向先进信息通信社会推进的基本方针,其中指出ITS有望成为推进日本整个社会信息化的起爆剂。为了使国民都能享受充实的公共服务,必须把自己当成用户在先进应用技术开发。引进等方面起到先导作用,并全面有计划地采取措施。“ITS被置于公共领域信息化的一个分支领域道路。交通。车辆的信息化“的位置上。

接着在1995年8月,以建设省为主的相关5省厅制定了道路。交通。车辆领域信息化实施指针。其中明确了9个开发领域的同时,还确定了11项推进措施,以及以21世纪初为目标完成ITS的建设目标,表现出政府对推进ITS的积极态度。1996年7月,相关5省厅又制定了关于推进ITS的整体构想“,以今后20年为长期视点归纳了ITS的目标功能。开发推广的基本思路。

9个开发领域及其开发。推广目标依次为:

(1)导航系统的智能化

其使用者服务内容是:提供交通信息;提供目的地信息。

开发推广目标是:向车载机提供交通相关信息“的工作,努力逐步向全国推广;关于在家庭。办公室等地提供交通信息“,将努力充实服务内容,扩大服务范围;关于提供目的地信息“,继续充实服务内容,并努力逐步应用到停车区。服务区。普通公路上的车站等;以21世纪初为目标,推进研究开发向即时对应的车载机提供信息服务,并努力在全国推广。

(2)自动收费系统

其使用者服务内容是:自动收费。

开发推广目标是:以2000年达到实际使用为目标,推进可在收费站不停车自动交费系统的研究开发,努力逐步向全国推广。

(3)安全驾驶的辅助

其使用者服务内容是:提供行驶环境信息;危险警告;驾驶辅助;自动驾驶。

开发推广目标是:以2000年左右达到实用程度为目标,推进研究开发行驶环境信息提供“。危险警告“及驾驶辅助“中的基本内容,在作为车辆安全设备开始装备的同时,逐步在高速公路及事故多发地区修建基础设施;以2000年着手试运转为目标,推进自动驾驶“的研究开发,21世纪初力争在全国的高速公路上应用。

(4)交通管理的最佳化

其使用者服务内容是:交通流量最佳化;发生交通事故时,提供交通管制信息。

开发推广目标是:关于交通流的最佳化“,从主要城市的管制中心和信号控制方式开发实现高度智能化,逐步向全国推广,关于车载机推荐路线,努力从首都地区开始逐步应用;关于通过ITS提供交通事故时的交通管制信息“,在确立手段。方法后,逐步在全国的主要道路上应用。

(5)提高道路管理的效率

其使用者服务内容是:提高维护。管理业务的效率;特殊车辆等的管理;提供限制通行信息。

开发推广目标是:以2000年左右达到实用程度为目标,推进除雪车的最佳配置等ITS提高维护。管理业务的效率“的研究开发,以21世纪初为目标逐步在全国推广;以2000年左右着手试用为目标,推进通过ITS实现特殊车辆等的管理“的研究开发,以21世纪初为目标逐步在全国推广;逐步在全国的主要道路的限制通行地段。丘陵地带等采用ITS提供限制通行信息“。

(6)公共交通的辅助

其使用者服务内容是:提供公共交通信息;提供公共交通的运行。运行管理。

开发推广目标是:逐步从主要商业地区开始应用ITS提供公共交通利用信息“;以主要城市为中心先从有效地区逐步应用ITS的辅助公共交通的运行及运行管理“,以21世纪初为目标,在全国的主要道路上推广。

(7)提高商用车的效率

其使用者服务内容是:辅助商用车运行管理;商用车连续自动驾驶。

开发推广目标是:以2000年左右着手试用为目标,推进ITS的辅助商用车运行管理“的研究开发,以21世纪初为目标,逐步在全国主要公路上推广;关于可能实现的商用车连续自动驾驶“系统,以21世纪初为目标,逐步在全国主要高速公路上推广。

(8)行人等的辅助支援

其使用者服务内容是:路线引导;防止危险。

开发推广目标是:以2000年左右达到实用为目标,推进行人等路线引导“的研究开发,从主要商业地区开始逐步推广应用;有计划地修建可延长行人通行时间(绿灯)的信号装置;以2000年左右着手试用为目标,推进防止车辆给行人带来危险的研究开发,以21世纪初达到实用为目标,在车辆上安装安全装置。

(9)救援车辆的运行辅助

其使用者服务内容是:自动紧急通报;救援车辆路线引导。支援救援工作。

开发推广目标是:推进研究开发紧急自动通报“系统,为防止灾害事故扩大,首先从有效地区逐步应用;关于救援车辆路线引导。支援救援工作“,以2000年左右着手试用为目标,推进受灾情况的探测。预测的研究开发,以21世纪初为目标,逐步在全国的主要道路。地区应用。

2。2日本ITS各领域的发展状况。优先领域

日本从1997年开始对ITS进行了3年的可行性研究,共选择了道路收费和以下5个地区进行了试点实验。相应的实验内容及取得的成果有:

道路不停车收费系统。道路不停车收费系统是日本在ITS范围内取得全面突破的重点领域。自从去年起已在全国范围内大面积推广。全日本目前有1200个收费站,其中的540个收费站作为第一批建设不停车收费系统的收费站,并在全国招标。在日本已经完成了用于ETC的5。8GHZ微波通信频率的规格化,并开始了ETC的实用化。日本的技术标准为:通信频点5。8GHZ,采用主动式通信方式。其优点是通信速率高(1Mbs)。容量大;通信可靠性高;发射功率小。电磁环境影响小。但目前成本还较高。到目前为止,日本540个ETC收费站的设备已全部安装完成,并于2001年4月份正式运营。预计到2004年末,在日本将有900个收费站使用ETC。

5个地区的试点情况:

(1)丰田市

道路交通信息系统的高度信息化实验。在自家或在路上提供CATV。互联网。道路指南所。显示板获取信息,选择路径。实验结果:在实验区域内,行驶时间减少3百分号,平均速度增加1km/h。对显示板的满意度为3。2分(满分5分)。

EV共同利用实验。通过共同使用低公害车,减少普通汽车的台数。实验结果:减少了通勤车辆,促进了业务用车辆的共同使用。

大型活动时的PARK RIDE实验。为去市中心附近参加大型活动的人在市内设置4个临时停车场,从临时停车场可换乘公共交通,以缓和市中心的交通。

(2)高知县

Internet对应型综合交通信息的提供。

地区观光信息终端的完善实验。通过互联网及路边信息系统,提供道路交通信息。地区观光信息。实验结果:95百分号的人希望再次利用互联网,98百分号的人对路边信息系统满意。

应呼公交车等的实验。根据乘客事先的需求制订公交车的运行计划,也可在运行开始后针对每个需求变更运行计划。实验结果:在中村市实施了实验的中村城市BUS“的乘客,为实验前的4-5倍(7人/日?40人/日)。约95百分号的乘客希望继续此服务。

(3)东京都

城市内公共车辆优先系统(PTPS)实验。以多个交叉点为对象,系统可使公交车优先通行,确保车辆的定时运行,提高行驶速度。实验结果:缩短了乘车时间,减少了红灯停车率。在实验线路上,缩短了7～15百分号的乘车时间。

(4)歧阜县:

通过互联网提供ITS相关信息(交通信息。观光信息)实验。在路边设置信息终端站,通过互联网提供ITS相关信息。实验结果:60百分号的利用者确认,驾驶时间缩短。约70百分号的驾驶员感到驾驶压力减轻。

(5)冈山县:

BUS到达时间预测系统实验。控制中心利用GPS掌握BUS的位置,通过互联网,向电脑。携带终端发送BUS的预测到达时间。实验结果:乘客在车站等车时间减少6分钟,达到约63百分号的候车时间缩短效果。

在日本,对辅助驾驶系统的研究也相当重视。Smartway2001/智能道路计划“中明确提出了实施计划:

辅助驾驶系统的实验;

2001年以后在各地举办活动引进该系统,积极推进实验的进行;

在第二东名·名神等大城市的高速公路上首先引进;

2004年以后根据道路及地区特性smartway;

在全国主要干线道路网实现smartway。

2。3日本发展ITS的主要经验及教训

2。3。1主要经验

(1)日本把发展ITS作为解决交通问题。拉动经济增长的国家级项目,由中央政府直接推进。

日本把ITS作为国家级的项目,于1994年成立了由建设省。运输省。警察厅。通产省。邮政省等5省厅组成的联席会议,共同推进ITS的研发与应用(日本政府机构改革以后,建设省与运输省合并,组建了国土交通省,所以目前由警察厅。总务省。经济产业省。国土交通省负责推进ITS工作),并于1996年7月,由以上5省厅共同发布了推进ITS的总体规划“,其要点是:

ITS是国家级的项目,应战略性地对待;

让国民深刻理解ITS的必要性;

整合各方资源,使产业界。学术界与官方之间的关系效率化。体系化;

广泛开展可协调的国际间合作;

把ITS作为长远的计划来考虑。

(2)运作模式:政府为主导。企业为主体。技术进步为支撑。需求为基础

政府为主导:政府的责任主要是为完善地区的ITS系统提供政府支援;实施先导ITS技术的研究开发;研究并制定ITS相关的标准化及应用技术;为展开地区ITS而确立评价手段;研讨包括制度在内的环境整备策略。政府负责对ITS作出长远规划,实施标准化认证体系,确保ITS在全国的兼容性。另外,ITS的发展还需要大量国有资金的注入。日本把ITS作为国家项目投入大量公共资金,现在日本中央政府每年在ITS方面约投入数百亿日元的研究开发经费。

企业为主体:ITS的实施,除了政府的推进外,归根结底还必须依靠企业的参与。企业,包括道路公团。设备制造企业。交通运输企业等,才是实施ITS的主体。

技术进步为支撑:ITS的研究。开发。使用。改进等每一个环节都离不开技术进步的支撑,始终站在ITS技术的前沿,保持技术优势是日本ITS技术发展的战略目标之一。以车载机为例,不到十年,日本已经研发了三代产品。

需求为基础:以ETC装置为例,路边装置由道路公团投资,而车载机由车主自己决定,可买也可不买。但从日本市场来看,大多数用户因为提高了车辆的通行效率购买ETC车载机;一部分用户因为购买ETC车载机可获得通行费用打折(另外在ETC试用初期购买车载机政府还有一定的补助),有经济利益驱动;也有一部分是因为对先进技术感兴趣(消费心理),喜欢尝试,经济原因不是考虑的因素。例如车载导航产品,这种产品在日本已经进入了普及阶段,现在使用的导航系统由95年3月的49万台激增为710万台(2001年3月统计数),VICS上市台数也已经突破280万台。可见旺盛的市场需求是ITS发展的基础。

(3)统筹规划。统一标准。统一认识。确保系统安全

以前,日本也存在不同部门。不同行业。不同辖区在构筑ITS系统时的重复和无效问题。日本有相关的建设省。运输省。警察厅。通产省。邮政省等5省厅参与ITS的工作,以前系统分别由各省厅管辖,因此5省厅的计划会产生重复和相互竞争的问题。

日本政府意识到,为使ITS在日本健康的发展,政府必须统筹规划。统一标准。统一认识,优先解决关键的技术标准问题,如无线通信频率采取哪一频段;通信方式是采用红外还是微波,主动还是被动;…等等。在日本所有产品的技术规格均由国家统一制订,如通信设备。电子导航仪。ETC装置。IC卡…等等,因此所有厂商的产品均以此为标准制造。另外,还必须实行统一的安全模块体系,重视设施运行的安全,并确保系统安全。

(4)重视发挥协会的作用

在ITS项目研究过程中,日本还成立了日本智能交通协会ITSJapan(原VERTIS),以制订并实施ITS开发计划。ITSJAPAN是靠收会费进行运作的,它独立于政府和企业之外,在推进ITS的进程中发挥了很大的作用。日本十分注意发挥协会的作用。现在,为推进地区ITS的发展,为加强官产学研的协作,地区ITS协会的设立工作也在进行。已设立的地区ITS推进组织有:

爱知县ITS推进协会(1998年设立);

高知县ITS推进协会(1999年设立);

新泻县ITS推进协会(1999年设立);

关西ITS推进协会(1999年设立);

冈山县ITS推进协会(2000年设立);

札幌圈ITS推进座谈会;

中国经济ITS研究会(注:中国－指日本的中四国);

九州经济ITS研究会。

拟设立的ITS推进组织有:

东北ITS推进协会;

冲绳ITS推进协会。

2。3。2教训

(1)路网的规划。建设是基础

ITS并不是万能的,它是建立在较完善的道路设施基础上的,一个好的路网规划。一个网络化的道路设施是基础。日本目前已经建成了四通八达的高速公路网,城市基础设施的建设也已基本完成,他们是在这样的条件下开发和应用ITS的。在与日本智能交通协会座谈的时候,他们也十分诚恳地指出,ITS实质上是软科学。软技术,不能寄希望于用ITS解决所有交通问题。东京尽管路网有了规划,但是路网设施的建设没有完全按照规划进行,这成为今天解决交通问题的先天不足,这是ITS所难以解决的问题。要解决交通拥堵,从根本上来说首先要解决道路建设等基础实施建设,以及做好公众的交通法规教育,之后再考虑用ITS更好地改善交通状况。

(2)应采用经济手段调控交通需求

交通出行是有代价的－越繁华的地区,代价越高,这就是用经济手段调控交通的经济学基础。ITS技术恰恰为这种方式的实行提供了有效的手段。对于解决城市中心区以及繁华路段的拥堵问题,应采用经济手段调控交通需求,如在重点区域或重点路段,采用ERP(ElectronicRoadPricing)技术或称自由车道收费系统,以及对不同路径采用不同的收费标准可以更大程度地提高道路。设施的使用效率。但日本只是认识到了这个问题,到目前并没有实施。

(3)与ITS相关的法规建设还显滞后

由于ITS技术的发展。道路需求的增长及多元化问题的出现,迫切需要制定与ITS相关的法律法规。而日本目前还没有专门针对ITS制订的法律。只是对其安全机制等相关法律和省令进行了修改,如邮政省修改了日本的电波法(将5。8GHZ专门用于ETC)。与ITS相关的法律法规建设还显滞后。日本目前与ITS相关的法令主要有:

①法律

电波法(法律第131号)

道路运输车辆法(法律第185号)

②政令

道路构造令(政令第320号)

③省令

道路运输车辆的保安基准(运输省令第67号)

电波法施行规则(电波监理委员会规则第14号)

无线设备规则(电波监理委员会规则第18号)

有关特定无线设备的技术基准适合证明的规则(邮政省令第67号)

(4)能力建设跟不上发展

日本的人口只是美国的1/2。EU的1/3,按此比例,日本能投入ITS研究开发领域的研究人员和技术人员太少。如日本在维持管理体制等课题的实施过程中发现,在没有对于ITS导入的全面计划。没有对于组织内部的全面了解的情况下就开始了工作。因此,人力资源是日本的薄弱环节。人员培训。人才培养,一直是日本强调要赶上美国和欧洲的一个重要方面。由于需要专门的知识,所以自计划阶段开始就有必要配备专职的职员,同时对于ITS的推广,有必要和相关单位保持密切的协调。另外,对使用者的教育也很重要,以避免ETC使用者进入非ETC车道和无ETC装置的车辆误进入ETC车道等。

(5)如何与国际标准相协调

目前,各国之间的标准不统一,为ITS的推进带来了一些障碍。比如,目前国际上主要的ETC标准有:以欧洲为代表的CEN标准和以日本为代表的日本ETC标准。这两种标准的简单情况比较如下:

农村的城市化进程刚刚开始,这一矛盾在短期内还难以缓解。运输效率低下。城市交通堵塞和大气环境污染加剧,已经成为各大中城市面临的最为迫切需要解决的问题之一。据不完全统计,中国每年因交通事故和拥挤所引起的损失至少1700亿元人民币,而这种趋势目前还在加剧。解决城市交通拥挤和堵塞已成为中国大城市交通面临的一项十分迫切的任务。因此中国需要发展ITS是毋庸置疑的。但是中国ITS的开发和应用与国外有着很大的不同,最大的区别就是我们ITS的开发和应用必须与基础设施建设同行。这种区别使得我们在建设基础设施的同时,可以将ITS应用的基础条件一并考虑,甚至同步建设。

根据世界各国几十年的统计,道路的增长率总是低于汽车的增长率,在发达国家,道路的增长已经接近于停滞,而1995年世界汽车的增长率仍然有3。5百分号(汽车的保有量超过8亿辆)。因此仅靠兴建新的道路是不可能解决问题的。尽管道路的增长比汽车的增长慢,但是现有路网是否得到了充分的利用了呢?没有,我们实际的经验也可以证明这一点,如果我们能够全面的充分的了解路网上的交通信息,无疑将会有利于我们的出行。

1996年与1978年相比,中国的机动车增加了27倍,而公路通车里程仅增加了0。32倍。以上海为例,虽然说上海的人均道路面积远远小于国外同类大城市,但上海市的汽车保有量也少得多。按照车均计算,上海市的车均占路面积为183。27m2/车,远远大于东京的32。85m2/车和大阪的34。25m2/车;上海市道路交叉口的通行能力,仅相当于国外交叉口的62百分号;上海道路的可达性指标相当于东京的1。5倍。大阪的2倍。但上海市的交通事故死亡率却高得惊人。可从一个侧面表明,国内已有的道路设施的效率没有充分地发挥,还大有潜力可挖,必须尽早启动中国的ITS进程。

2。ITS应作为国家重点项目,统一规划。分步实施

中国正处在城市化。机动化快速启动的阶段,与日本相比,在人均资源占有率。国土面积小/人口密度大等方面有很多相似的地方。在城市化。机动化过程中,已经产生严重的交通问题,应该尽早将智能交通系统作为中国未来交通运输领域发展的重要方向。

智能交通系统的开发与应用涉及到综合运输系统中的许多部门,如交通部。信息产业部。经贸委。铁道部。公安部。国家技术监督局等有关部门,为此中国必须把ITS作为国家重点项目,总体统一规划包括道路。铁路。水运民航在内的中国ITS发展战略,标准制定和人材培训,并组织分步实施ITS关键技术的攻关和示范工程。

3。ITS是改造和提升传统产业的有效手段

ITS是改造和提升传统产业的有效手段。美国前运输部长谈到将来的发展时说:这个国家(注:指美国)还将会修建更多的公路,但是我们仅想到水泥和钢材,我们将错过全球的通信GM。“(引自U。S。DepartmentofTransportationNewsRelease,Jan。10,1996)。日本利用其技术优势,将ITS作为激活内需。拉动日本经济增长的产业,同时瞄准国际市场。增强其国际竞争力。日本认为其ITS的实用化发展,将可以通过汽车产业和信息产业的协作创建出一个新的产业。以前一直以提高汽车本身的性能为目标的汽车产业,以后可能会把眼光放的更远,思考新的汽车产业的发展方式。据日本对2000～2015年ITS市场规模的预测,认为ITS将成为其21世纪前半期最大的产业;此期间的ITS市场规模预计为60兆日元(如同时考虑受其影响的其它产业的话,ITS的市场规模将达到100兆日元),当然这其中包括政府在ITS基础设施中的采购,如交通控制系统。运输管理系统。消费者购买的ITS消费品(如汽车导航产品。车载信息设备。不停车收费卡等等);并预计将于2005年增加33万个工作机会,2015年增加107万个工作机会。

ITS将是高新技术应用的巨大市场之一,因此建设ITS对于实现跳跃式发展,实现高新技术的产业化具有重大的意义。中国必须认识到ITS是改造和提升传统产业的有效手段,积极发挥ITS改造和提升传统产业的作用。

四。对中国发展ITS的建议

由于ITS顺应了经济全球化。信息化的趋势,在提高交通运输效率和效益。保证运输安全。改善环境影响等方面作用明显,因此引起世界各国的广泛重视。政府也应该将ITS作为中国未来交通运输领域发展的重要方向,将实施ITS作为推进国民经济信息化的一项重要任务。以下是根据国内外ITS发展的情况及取得的经验。教训提出的对如何发展ITS的几点建议。

1。采取跨越式发展战略,制定并实施中国的ITS

ITS是建立在较完善的道路设施基础上的,发达国家目前已经建成了四通八达的高速公路网,城市基础设施的建设也已基本完成,他们是在这样的条件下开发和应用ITS的。中国的城市仍处于发展期,修建足够数量的道路仍然是政府的重要任务,但是我们必须充分认识到,中国的ITS不能等城市化。机动化实现后再起步,在修建新道路和建设城市新区时,必须将交通的规划与其他建设一同考虑,并且为将来智能交通系统的应用预留必要的基础设施。

在ITS的发展方面,由于在技术。设备。基础设施。标准。政策水平等方面与欧。美。日等国家的差距,我们在ITS的研发。应用上已远远落后于这些国家。但是,经过几年的探索和实践,中国目前在ITS的开发和应用方面也取得了相当的进步,为今后智能交通系统的深入开发和应用打下了良好的基础。为了迎头赶上ITS的发展,迎接新产业的浪潮,我们必须采取跨越式发展战略(包括技术上的跨越),尽早制定并实施中国的ITS发展规划。

2。结合中国的国情,确定中国ITS的发展规划及优先领域和关键技术标准

中国的交通管理系统与发达国家的构成基本相同,但是由于中国交通的构成(机动车。非机动车。行人等的混合交通)与发达国家有很大的不同,中国的文化背景和交通行为与发达国家差别很大,因此必须结合中国的国情,制定中国ITS的发展规划及优先领域和关键技术标准。

2。1确定中国ITS的发展规划

ITS发展规划是推行ITS首先需要进行的工作,其任务是根据某一地区经济和社会发展的需要,明确系统的战略目标,确定开发过程的战略布局,划分政府。企业。研究单位之间的协同任务,确定系统整体框架结构,以及相应的信息组织方案,制定相应的战略措施。

2。2制定智能交通系统关键标准

由于智能交通系统是一个非常大的系统,需要许多部门和企业提供产品,因此标准规范的制定必须走在前面。智能交通系统大范围应用的基础是标准化,反之,标准化工作的开展又将大大促进智能交通系统的实施。目前,国际上有关智能交通系统标准体系的研究已进入一个深入的阶段,而国内智能交通系统领域的标准化工作起步较晚,如不能及时有效地进行这一工作,将直接影响智能交通系统领域的协调发展。

为了做到这一点,必须总结既定的ITS相关标准(ITS领域中会采用到的国标。行标。国际标准),制定适合国内情况并与国际接轨的智能交通系统标准体系表。

2。3中国ITS发展的优先领域

(1)不停车收费

不停车收费是ITS服务领域中的一个特殊方面,由于它涉及交通基础设施投资的回收,又是缓解收费站交通堵塞的有效手段,而且在使用中收费卡的用量又很大,因此各个国家都把不停车收费系统(ETC)作为ITS领域最先投入应用的系统来开发。也不能例外。随着经济的发展,中国许多地区的高等级公路交通量迅速上升,例如广州到佛山的高速公路,平均24小时交通量为2。76万辆,平均年增长率为10。6百分号;广州市的北环高速公路,日交通量已近10万辆,在这些高速公路高峰时,收费站已经成为瓶颈“,在广东行车20分钟,排队交费20分钟的事时有发生。所以目前应把不停车收费系统的开发和应用列为ITS领域首先启动的项目。

先发展公共交通体系及与之相配套的ITS系统;

城市公共交通的发展与城市的交通政策和道路的配套有关。针对中国城市交通特有的汽车。自行车和行人混行的混合交通特点,在中国目前机动化水平还不是很高的情况下,政府必须首先着眼于发展公共交通体系及与之相配套的ITS系统,对未来交通发展进行引导。首先,在现有道路的条件下,采取公交优先的政策,合理地为各种交通方式分配道路。同时还要应用先进的管理技术和设备如计算机化的指挥调度系统等,加强管理以使得公共交通系统有效地运行。并且配合必要的视频监视手段和通信手段,使得道路交通处于有效的监控之下;采用比较简单和低成本的方法如通过无线电广播和电视将道路交通信息提供给行人等道路的使用者。

在城市间,目前正在发展高速。安全和舒适的定班客运,特别是在高等级公路上,这种高速客运已经成为城市间客运的主要方式。目前需要发展有GPS定位的计算机化指挥调度系统和联网的计算机售票系统。公路交通安全和事故预防系统。以高等级公路为基础的快速货运监控系统。交通通信及收费系统。交通信息服务系统等相关的智能交通系统。

在发展公共交通体系的同时,还必须同时考虑到出租车系统和自行车系统。例如,在北京的交通流量中TAXI约占40百分号,而其客运量仅占10百分号,因此控制其空驶率将对缓解北京的交通拥堵有很大作用。对出租车的管理主要是通过叫车方式系统控制其空驶率。这就需要利用GPS,当乘客叫车时,出租车可以尽快到达;另外车载电子导航系统安装后,出租车可以选择合适的路线行驶,少走弯路。因自行车有无污染。无能耗。占地少。机动等等优点,非常符合中国国情,对自行车的使用仍应鼓励,但要作好对遵守交通规则的教育及引导。

3。把ITS作为国家级高新项目,充分发挥中央政府的作用,推进ITS的发展

智能交通系统不是一项简单的设备集成或技术集成项目,而是一项涉及众多领域和部门的复杂的社会系统工程。在ITS建设过程中,需要许多专业领域的技术人员共同协作,同时需要在多个行业及管理部门之间建立良好的协调关系,以达到整合分散开发的多个项目,构成协作运行的复杂巨系统的目标。为此,必须把ITS作为国家级高新项目,充分发挥中央政府的作用,推进ITS在中国的健康发展。

当然,推行ITS需要大量的资金投入,不可缺少国家的支持。特别是预算,如果没有相关的补助很难得到保障。在试点事业实施时如果国家能以某种形式提供财政支持(即使少量),也可表明国家对于推进地区ITS的立场,这样更便于得到地方财政的支持。建议可以采用发行债券。提高税收等办法筹集资金。

4。在技术落后的情况下,应采取以市场换技术的方针,初期让出市场,引进技术。

发达国家是ITS开发和应用的先导。ITS从发达国家来,我们的交通管理。道路管理都在学习发达国家,我们的信息系统建设也是发达国家提出的概念和产品,可以说中国ITS的应用将是追赶型的。在技术落后的情况下,更应注重国际合作(如与日本ITS协会。建设省的合作等等),采取以市场换技术的策略,初期让出部分市场以引进技术,逐步形成自主开发能力和实现国产化,拉动内需。

发达国家的政府和民间企业对ITS的研究和开发投入了大量的金钱,这在交通运输领域中是从来没有过的,这与ITS的巨大市场前景是分不开的。在中国ITS的市场同样巨大。仅以基础设施建设为例,截止到1996年,中国大陆已经修建了超过3200公里的高速公路,高等级公路达到1。78万公里。监控。通信。收费是目前高速公路ITS应用的主要方面,然而,其中仅有不到半数的公路为安全。通信。监控。收费装备了相对完善的管理系统和服务设施。由于管理原因和相连支路尚未连成完整的网络,这些投资巨大的工程在提高系统容量和服务水平上仍有很大潜力。另外,中国还将建设3。5万公里的高等级公路,其中有相当一部分需要建设通信。监控和收费系统。这部分的投资一般占到基本建设总投资的3百分号～4百分号。1998年中国在公路方面的建设投资为1800亿元,如果其中的1000亿元用于高速公路的建设,则通信。监控和收费系统方面的投资就有30～40亿元。这仅仅是当前ITS应用的初级水平,而且仅限于高速公路建设。如果考虑到城市基础设施的建设以及今后ITS应用水平的提高,中国ITS市场的容量将是一个天文数字。

正如前面所说的,中国ITS与基础设施建设同行,而且的信息化水平较低,因此在中国开发和推销ITS相关的产品就与发达国家有很大的不同。另外,中国ITS近期内将以投资类产品为主,而且中国使用ITS产品的最大用户将是基础设施建设的投资者。鉴于此,日本等ITS技术先进大国非常看重中国的ITS市场,一心想打开中国ITS市场的大门。对而言,正可以利用此优势,采取以市场换技术的方针,初期让出部分市场以引进技术,实现ITS的跨越式发展。

5。按政府导向。企业为主体。市场机制运作的运作模式进行运作

ITS既具有社会基础设施的特性,同时又有其市场性。因此在导入ITS时要平衡考虑ITS的公共性和市场性,按政府导向。企业为主体。市场机制运作的运作模式进行运作。

政府和民间企业应致力于ITS的环境整备。即:政府应在政策上提供便利,解除各种制度的限制,建立利于地区ITS系统发展的有利环境,并协助ITS技术的开发。论证。评价。标准化等基础事业的整备,促进ITS技术的标准化和普及化。企业应及早针对各地区。各阶段的进度制定行动方案,即时提交系统提案,参与ITS的早期教育与系统框架的普及启蒙活动。

6。区别不同规模的城市,实行分类指导的方针

政府还必须充分考虑各地区的特性,把握大城市。中小城市等不同规模城市对ITS的需求差异情况,实行分类指导。

对基础较好。有现实需求的大城市,政府应促使其多方面启动ITS,如北京。上海。重庆。广州。深圳。大连。沈阳。济南。青岛。福州等城市可以优先发展。对中小城市可以鼓励其选择某些先进适用技术进行试点实验。运用。同时有计划地由东部向西部逐步推进。

7。避免一哄而上,重复投资

对ITS的发展,应全国统筹规划,考虑产业如何布局,而不应一哄而上。重复投资。盲目发展。

随着经济的发展,城市间的车辆来往频繁,一个地区在构筑ITS系统时,如果与其他地区的完全不沟通,将造成独立不兼容。非效率的系统。因此从全国兼容的角度,也需要统筹考虑。实际上,一个地区的各种研究实验成果,可能也适用于其他地区,特别是基础系统部分应保持一致性。后续的城市要活用先行地区的经验,因为先行地区关于各方面关系的调整。财政问题等的解决方案,是长期实践得出的经验。有效地利用这些经验,对ITS的推广很有意义。

另外,还必须制定行动计划和完善推进体制。为成功开展ITS,要将ITS列入各地区的地区振兴计划。地区信息化计划和交通安全计划的显著位置,并依据地区交通体系和城市规划制定行动计划。因此,在项目计划阶段,技术。运营方式。行动计划三者要同时考虑。