國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài)
一、我國(guó)交通系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀
公路，一般細(xì)分為高速公路、農(nóng)村公路、普通公路等，中國(guó)公路發(fā)展至今，業(yè)績(jī)明顯，一定程度上滿足了交通要求，但是也暴露了不少問(wèn)題，需要進(jìn)一步探討、改善，以更好的交通建設(shè)滿足中國(guó)實(shí)際的發(fā)展需要！
對(duì)于擁有13億人口和960萬(wàn)平方公里國(guó)土面積的國(guó)家而言，交通對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性的作用。我國(guó)政府始終把發(fā)展交通運(yùn)輸作為國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重點(diǎn)。政府已形成的理念是“經(jīng)濟(jì)發(fā)展，交通先行”，老百姓已形成的理念是“要想富，先修路”。
（1）我國(guó)公路建設(shè)規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)。
我國(guó)城鎮(zhèn)化率從 1990 年的 26%快速上升到 2015 年 56.10%，年均提高 1 個(gè)百分點(diǎn)。根據(jù)國(guó)內(nèi)相關(guān)發(fā)展規(guī)劃和聯(lián)合國(guó)預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)到 2020 年城鎮(zhèn)化率將達(dá)到 60%以上。
我國(guó)城鎮(zhèn)化的發(fā)展也促進(jìn)了公路的建設(shè)，截至2013年底我國(guó)高速公路里程已經(jīng)達(dá)到了10.44萬(wàn)公里，超過(guò)美國(guó)，成為世界高速公路總里程第一的國(guó)家。截至2015年底，我國(guó)高速公里里程增至12.54 萬(wàn)公里，已經(jīng)超過(guò)了我國(guó)交通運(yùn)輸“十二五”規(guī)劃，到 2015 年，國(guó)家高速公路通車?yán)锍虨?/span> 10.8 萬(wàn)公里的規(guī)劃目標(biāo)。截止到2017年底，全國(guó)公路總里程477.35萬(wàn)公里，比上年增加7.82萬(wàn)公里；公路密度49.72公里/百平方公里，增加0.81公里/百平方公里；公路養(yǎng)護(hù)里程467.46萬(wàn)公里，占公路總里程97.9%；全國(guó)四級(jí)及以上等級(jí)公路里程433.86萬(wàn)公里，比上年增加11.31萬(wàn)公里，占公路總里程90.9%，提高0.9個(gè)百分點(diǎn)；二級(jí)及以上等級(jí)公路里程62.22萬(wàn)公里，增加2.28萬(wàn)公里，占公路總里程13.0%，提高0.3個(gè)百分點(diǎn)；高速公路里程13.65萬(wàn)公里，增加0.65萬(wàn)公里；高速公路車道里程60.44萬(wàn)公里，增加2.90萬(wàn)公里。國(guó)家高速公路10.23萬(wàn)公里，增加0.39萬(wàn)公里。
圖3 2013-2017年全國(guó)公路總里程及公路密度
此外，隨著中國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與城市化進(jìn)程，中國(guó)的汽車保有量急劇增加，截止到2017年底，中國(guó)汽車年銷量已連續(xù)8年世界第一，目前我國(guó)汽車保有量2億輛，保有量占全球20%，銷量占全球30%。目前我國(guó)千人汽車保有量140臺(tái)，但總體而言仍屬于年輕的汽車消費(fèi)市場(chǎng)，這說(shuō)明中國(guó)的汽車保有量將還有非常大的空間。圖3給出了中國(guó)2006-2016年10年間汽車的保有量的統(tǒng)計(jì)，從圖中可以看到，中國(guó)的汽車保有量年均增加20%以上，然而，我國(guó)的道路用地面積水平相對(duì)偏低，尤其是城市道路用地面積嚴(yán)重不足，人均不到10平方米，雖然近年來(lái)道路用地面積在不斷擴(kuò)大，但與機(jī)動(dòng)車的增長(zhǎng)速度相比較，現(xiàn)有的道路容量無(wú)法滿足不斷增加的機(jī)動(dòng)車所帶來(lái)的交通需求，以上海、北京等為代表的特大型城市，全天飽和度高達(dá)70%，堵車現(xiàn)象極為嚴(yán)重，給交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展帶來(lái)了巨大的影響。
圖4 2006-2016年全國(guó)汽車保有量
目前,我國(guó)的交通管理水平的落后也是造成交通堵塞的重要原因。國(guó)外已采取了先進(jìn)的智能交通管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)道路交叉口和道路通行的全面控制，相比較之下，我國(guó)在交通智能化管理方面普及程度還不夠， 在管理的技術(shù)上還無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)人、車、路的綜合考慮，不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和引導(dǎo)交通需求，交通信息不暢，道路利用率偏低， 導(dǎo)致交通管理不善，從而加劇了交通資源浪費(fèi)、交通擁擠和交通環(huán)境嚴(yán)重污染。
圖 5我國(guó)部分地區(qū)等級(jí)公路里程與信號(hào)機(jī)數(shù)量對(duì)比圖
二、智能交通系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transportation System，簡(jiǎn)稱ITS）是未來(lái)交通系統(tǒng)的發(fā)展方向，它是將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)等有效地集成運(yùn)用于整個(gè)地面交通管理系統(tǒng)而建立的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。ITS可以有效地利用現(xiàn)有交通設(shè)施、減少交通負(fù)荷和環(huán)境污染、保證交通安全、提高運(yùn)輸效率，因而，日益受到各國(guó)的重視。
1、我國(guó)發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)是在90年代初開(kāi)始關(guān)注國(guó)際上智能交通系統(tǒng)的發(fā)展,并首先在城市道路交通管理上開(kāi)展了一系列科學(xué)研究和工程實(shí)踐。目前，智能交通在我國(guó)主要應(yīng)用于三大領(lǐng)域：
（1）公路交通信息化，包括高速公路建設(shè)、省級(jí)國(guó)道公路建設(shè)
公路交通領(lǐng)域目前熱點(diǎn)的項(xiàng)目主要集中在公路收費(fèi)，其中又以軟件為主。公路收費(fèi)項(xiàng)目分為兩部分，聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)軟件和計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)。此外，聯(lián)網(wǎng)不停車收費(fèi)（IETC）是未來(lái)高速公路收費(fèi)的主要方式。
（2）城市道路交通管理服務(wù)信息化
兼容和整合是城市道路交通管理服務(wù)信息化的主要問(wèn)題，因此，綜合性的信息平臺(tái)成為這一領(lǐng)域的應(yīng)用熱點(diǎn)。除了城市交通綜合信息平臺(tái)，一些縱向的比較有前景的應(yīng)用有智能信號(hào)控制系統(tǒng)、電子警察、車載導(dǎo)航系統(tǒng)等。
（3）城市公交信息化
目前國(guó)內(nèi)的公交系統(tǒng)信息化應(yīng)用還比較落后，智能公交調(diào)度系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)基本處于空白階段，也是方案商可以重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)域。在地域分布上，國(guó)內(nèi)的各大城市特別是南方沿海地區(qū)對(duì)于智能交通的發(fā)展都非常重視。
在城市智能交通領(lǐng)域，北京、廣州走在我國(guó)前列。
（1）北京。目前北京市已初步建成4大類ITS系統(tǒng)：道路交通控制、公共交通指揮與調(diào)度、高速公路管理、緊急事件管理，約30個(gè)子系統(tǒng)，分散在各交通管理和運(yùn)營(yíng)部門。 在北京市已頒布的《北京交通發(fā)展綱要》中，明確了2010年初步實(shí)現(xiàn)智能化交通管理的近期目標(biāo)，并將建立以智能交通系統(tǒng)為技術(shù)支持的“新北京交通體系”作為北京城市交通發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)，其中綜合信息平臺(tái)和智能交通控制系統(tǒng)是發(fā)展的重點(diǎn)。
（2）廣州。作為全國(guó)首批智能交通示范城市之一的廣州，智能交通系統(tǒng)構(gòu)建包括廣州市交通信息共用主平臺(tái)、物流信息平臺(tái)、靜態(tài)交通管理系統(tǒng)等智能交通系統(tǒng)的主框架。其中共用信息平臺(tái)已初具規(guī)模，實(shí)現(xiàn)了羊城通系統(tǒng)、線網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)、出租車綜合管理平臺(tái)、聯(lián)網(wǎng)售票系統(tǒng)、96900呼叫中心等多個(gè)子系統(tǒng)的連接，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分類和有效存儲(chǔ)、查詢、訂閱等相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理工作，實(shí)現(xiàn)了諸多的數(shù)據(jù)處理功能，提供了初步的交通數(shù)據(jù)服務(wù)功能。
目前，我國(guó)的智能交通發(fā)展還存在著展業(yè)鏈條發(fā)展不健全、核心技術(shù)被國(guó)外壟斷、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范建設(shè)出獄之后狀態(tài)、資源整合不夠，難以發(fā)揮系統(tǒng)功能優(yōu)勢(shì)等問(wèn)題
2、澳大利亞：先進(jìn)的智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)和交通控制系統(tǒng)
①最優(yōu)自動(dòng)適應(yīng)交通控制系統(tǒng)（SCATS）
SCATS系統(tǒng)在澳大利亞幾乎所有的城市都有使用，目前上海、深圳等城市也采用這一系統(tǒng)。
SCATS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是其自動(dòng)適應(yīng)交通條件變化的能力，通過(guò)大量設(shè)在路上的傳感器以及視頻攝像機(jī)隨時(shí)獲取道路車流信息。ANTTS是其重要子系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)幾千輛出租車裝有的ANTTS電子標(biāo)簽與設(shè)在約200個(gè)交叉路口處的詢問(wèn)器通話，通過(guò)對(duì)出租車的識(shí)別，SCATS系統(tǒng)能夠計(jì)算旅行時(shí)間并對(duì)交通網(wǎng)的運(yùn)行情況進(jìn)行判斷。
澳大利亞的先進(jìn)系統(tǒng)合作研究中心正在開(kāi)發(fā)一種名叫TRIRAM的系統(tǒng)，其主要的目的是通過(guò)模擬道路網(wǎng)來(lái)預(yù)測(cè)交通行為以及新的交通流量。
②遠(yuǎn)程信號(hào)控制系統(tǒng)（Vic Roads）
交通撥號(hào)系統(tǒng)通過(guò)普通的電話線，TCCC能夠連接到50個(gè)偏遠(yuǎn)的受控交通燈，可以監(jiān)測(cè)這些信號(hào)燈的狀態(tài)改變它們的參數(shù)，為偏遠(yuǎn)路口的信號(hào)控制提供了便利。
③微機(jī)交通控制系統(tǒng)（BLISS）
該系統(tǒng)最主要的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行于普通微機(jī)上，并可控制63個(gè)交通燈，目前在布里斯班已超過(guò)500個(gè)信號(hào)燈采用BLISS系統(tǒng)進(jìn)行控制。
道路信號(hào)系統(tǒng)：是交通控制中心與機(jī)動(dòng)車通信的基礎(chǔ)。該系統(tǒng)使用900MHz的頻率通過(guò)路旁詢問(wèn)器與車內(nèi)電子標(biāo)簽進(jìn)行通信，電子標(biāo)簽通常是簡(jiǎn)單的異頻雷達(dá)收發(fā)機(jī)，當(dāng)被詢問(wèn)時(shí)可返回一個(gè)可被識(shí)別的信號(hào)。該系統(tǒng)最普通的應(yīng)用是車輛的不停車收費(fèi)。
視頻數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)：運(yùn)用視頻攝像機(jī)監(jiān)測(cè)、識(shí)別和計(jì)算交通量。通過(guò)自動(dòng)辯識(shí)車牌號(hào)碼來(lái)對(duì)重型車輛監(jiān)測(cè)、分類、識(shí)別，數(shù)據(jù)可被送到重型車輛監(jiān)測(cè)站，與數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)照，該系統(tǒng)能監(jiān)測(cè)到超速車輛、強(qiáng)制停運(yùn)的車輛。
實(shí)量旅行信息系統(tǒng)：通過(guò)車載的定位器，計(jì)算機(jī)軟件可以估計(jì)每輛車的到達(dá)時(shí)間，并通過(guò)顯示屏顯示給正在等候的旅客。另外，該系統(tǒng)還可以用于駕駛員通報(bào)突發(fā)事件。
3、日本：現(xiàn)代化的公路智能管理
到2003年6月末，日本裝有汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的車輛已達(dá)1200多萬(wàn)輛，同時(shí)裝有汽車導(dǎo)航系統(tǒng)和車載信息通訊系統(tǒng)（VICS）接收器的車輛也達(dá)700多萬(wàn)輛，以上裝置可以為駕駛員或其他機(jī)動(dòng)車使用者提供即時(shí)道路信息。因此，日本的道路車多而不亂。路上諸多監(jiān)測(cè)器和雷達(dá)，隨時(shí)監(jiān)控道路情況和采集信息，駕車人可通過(guò)情報(bào)信息板獲取即時(shí)道路信息。
①電子收費(fèi)效率高
ETC技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)收費(fèi)技術(shù)來(lái)說(shuō)有兩大優(yōu)勢(shì)：一是更加適應(yīng)于多個(gè)不同主體運(yùn)營(yíng)管理多條收費(fèi)道路的情況；二是對(duì)非法行為、人為破壞和逃費(fèi)行為有著更強(qiáng)的防范性。從ETC的功能來(lái)講，可以根據(jù)條件實(shí)現(xiàn)收費(fèi)費(fèi)率的靈活設(shè)定和調(diào)整，從而提高了收費(fèi)道路的利用率，最大限度地減少了在收費(fèi)口的擁堵。
日本最常用的ETC收費(fèi)站采取3個(gè)門橋的樣式，這3個(gè)門橋分別用于識(shí)別車型、識(shí)別入口和收費(fèi)信息傳輸，其欄桿采用新材料制成，里邊為碳素纖維，外邊為發(fā)泡纖維。在車的時(shí)速不低于80公里的情況下，門橋可迅速向上打開(kāi)，萬(wàn)一打不開(kāi)，也可向前推出，外層的發(fā)泡纖維對(duì)車體不會(huì)造成損害。
②排水路面效果好
日本的高速公路處于良好的養(yǎng)護(hù)狀態(tài)，少見(jiàn)坑槽和裂縫，平整度好。日本全國(guó)7000多公里高速公路，全由道路公團(tuán)統(tǒng)一管理。全日本50%以上的道路采用排水路面結(jié)構(gòu)。從實(shí)施效果來(lái)看，排水路面具有減噪、防濺水、防滑、防眩光等效果，從而可降低交通事故發(fā)生率。
3、新加坡：高速公路監(jiān)控及信息誘導(dǎo)系統(tǒng)
為了提高高速公路的使用效率和行車安全，高速公路需要有先進(jìn)的監(jiān)控系統(tǒng)和交通信息發(fā)布系統(tǒng)，即EMAS對(duì)其進(jìn)行管理。
1EMAS的主要功能
（1）提供實(shí)時(shí)的交通信息
用三種可變電子情報(bào)板形式提供前進(jìn)方向的交通狀況或者事故警告。在進(jìn)入高速公路之前，以及在高速公路出口前的路段，駕駛員能夠接收到實(shí)時(shí)前方的最新交通資料，允許在必要時(shí)改變行駛路線。如果不改變路線，至少能掌握所選擇路線上延誤的原因和情況。
（2）對(duì)交通事故的快速響應(yīng)
EMAS對(duì)監(jiān)控的道路進(jìn)行24小時(shí)檢測(cè)，可以對(duì)交通事故地點(diǎn)進(jìn)行快速定位并報(bào)警，交通控制中心可以快速派出處警人員到達(dá)事故現(xiàn)場(chǎng)，在最短時(shí)間內(nèi)使交通再次恢復(fù)正常通行。
（3）將交通擁擠減少到最低限度
因?yàn)樵撓到y(tǒng)能在交通事故發(fā)生的初期就有響應(yīng)，大大縮短從事故檢測(cè)到事故處理完的時(shí)間，使交通擁擠減少至最低限度。同時(shí)，電子信息板及時(shí)提供交通信息，使駕駛員有機(jī)會(huì)避開(kāi)事故地點(diǎn)，選擇其他道路行駛，從而進(jìn)一步降低交通擁擠。
（4）提高道路安全性
汽車駕駛員在道路上遭遇困難時(shí)即可引起系統(tǒng)的注意，可以以最快的方法移去道路上的障礙并清理事故現(xiàn)場(chǎng)，直到保持交通自由暢通，享有更安全的行駛環(huán)境。
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