智能交通系統(tǒng)概論 課件 第1章 緒論

智能交通系統(tǒng)概論主講人：XXX第1章緒論課程主要內(nèi)容智能交通系統(tǒng)包括傳統(tǒng)意義下的七個(gè)子系統(tǒng)、無人駕駛車輛跟馳控制系統(tǒng)和城交通子區(qū)控制系統(tǒng)。七個(gè)子系統(tǒng)分別是先進(jìn)交通管理系統(tǒng)、先進(jìn)交通信息系統(tǒng)、先進(jìn)車輛控制系統(tǒng)、商用車輛管理系統(tǒng)、先進(jìn)公共交通系統(tǒng)、電子收費(fèi)系統(tǒng)和交通安全緊急管理系統(tǒng)。車輛跟馳控制系統(tǒng)是新提出的全新智能交通系統(tǒng)子系統(tǒng)新概念，城市交通子區(qū)控制系統(tǒng)是一個(gè)新興的交通控制研究領(lǐng)域。1.2智能交通系統(tǒng)定義：智能交通系統(tǒng)（IntelligentTransportationSystem，簡稱ITS）是將先進(jìn)的信息技術(shù)、通訊技術(shù)、傳感技術(shù)、控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等有效地集成運(yùn)用于整個(gè)交通運(yùn)輸管理體系，而建立起的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效、綜合的運(yùn)輸和管理系統(tǒng)。智能交通系統(tǒng)將人、車、路三者綜合起來考慮。1、先進(jìn)的交通信息服務(wù)系統(tǒng)(ATIS)采集（收集）信息：交通參與者通過裝備在道路上、車上、換乘站上、停車場上以及氣象中心的傳感器和傳輸設(shè)備，向交通信息中心提供各地的實(shí)時(shí)交通信息；應(yīng)用（使用）信息：ATIS得到這些信息并通過處理后，實(shí)時(shí)向交通參與者提供道路交通信息、公共交通信息、換乘信息、交通氣象信息、停車場信息以及與出行相關(guān)的其他信息；出行者根據(jù)這些信息確定自己的出行方式、選擇路線。更進(jìn)一步，當(dāng)車上裝備了自動(dòng)定位和導(dǎo)航系統(tǒng)時(shí)，該系統(tǒng)可以幫助駕駛員自動(dòng)選擇行駛路線。2、先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)(ATMS)ATMS有一部分與ATIS共用信息采集、處理和傳輸系統(tǒng)，但是ATMS主要是給交通管理者使用的，用于檢測控制和管理公路交通，在道路、車輛和駕駛員之間提供通訊聯(lián)系。它將對(duì)道路系統(tǒng)中的交通狀況、交通事故、氣象狀況和交通環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)視，依靠先進(jìn)的車輛檢測技術(shù)和計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)，獲得有關(guān)交通狀況的信息，并根據(jù)收集到的信息對(duì)交通進(jìn)行控制，如信號(hào)燈、發(fā)布誘導(dǎo)信息、道路管制、事故處理與救援等。3、先進(jìn)的公共交通系統(tǒng)(APTS)APTS的主要目的是采用各種智能技術(shù)促進(jìn)公共運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，使公交系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)安全便捷、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)量大的目標(biāo)。誘導(dǎo)出行：通過個(gè)人計(jì)算機(jī)、閉路電視等向公眾就出行方式和事件、路線及車次選擇等提供咨詢，在公交車站通過顯示器向候車者提供車輛的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息。公交調(diào)度：在公交車輛管理中心，可以根據(jù)車輛的實(shí)時(shí)狀態(tài)合理安排發(fā)車、收車等計(jì)劃，提高工作效率和服務(wù)質(zhì)量。4、先進(jìn)的車輛控制系統(tǒng)(AVCS)AVCS(AdvancedVehicleControl)的目的是開發(fā)幫助駕駛員實(shí)行本車輛控制的各種技術(shù)，從而使汽車行駛安全、高效。自動(dòng)駕駛：AVCS包括對(duì)駕駛員的警告和幫助，障礙物避免等自動(dòng)駕駛技術(shù)。5、貨運(yùn)管理系統(tǒng)（LMS）LMS:LogisticsManagementSystem指以高速道路網(wǎng)和信息管理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，利用物流理論進(jìn)行管理的智能化的物流管理系統(tǒng)。綜合利用衛(wèi)星定位、地理信息系統(tǒng)、物流信息及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有效組織貨物運(yùn)輸，提高貨運(yùn)效率。6、電子收費(fèi)系統(tǒng)(ETC)ETC（ElectronicTollCollection）是世界上最先進(jìn)的路橋收費(fèi)方式。通過安裝在車輛擋風(fēng)玻璃上的車載器與在收費(fèi)站ETC車道上的微波天線之間的微波專用短程通訊，利用計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與銀行進(jìn)行后臺(tái)結(jié)算處理，從而達(dá)到車輛通過路橋收費(fèi)站不需停車而能交納路橋費(fèi)的目的，且所交納的費(fèi)用經(jīng)過后臺(tái)處理后清分給相關(guān)的收益業(yè)主。在現(xiàn)有的車道上安裝電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)，可以使車道的通行能力提高3~5倍。7、緊急救援系統(tǒng)(EMS)EMS（Emergency

Medical

System）是一個(gè)特殊的系統(tǒng)，通過ATIS和ATMS將交通監(jiān)控中心與職業(yè)的救援機(jī)構(gòu)聯(lián)成有機(jī)的整體，為道路使用者提供車輛故障現(xiàn)場緊急處置、拖車、現(xiàn)場救護(hù)、排除事故車輛等服務(wù)。具體包括:1）車輛軌跡查詢：電話、短信、翼卡車聯(lián)網(wǎng)，車輛位置和行駛軌跡；2）車輛失盜處理：遠(yuǎn)程斷油鎖電操作、追蹤車輛位置；3）車輛故障處理：接通救援專線，協(xié)助救援機(jī)構(gòu)展開援助工作；4）交通意外處理：10秒鐘自動(dòng)發(fā)出求救信號(hào)，通知救援機(jī)構(gòu)。1.3國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀國外智能交通系統(tǒng)的發(fā)展我國智能交通系統(tǒng)的發(fā)展

一、起步階段：1960年-1980年20世紀(jì)60年代后期，美國運(yùn)輸部和通用汽車公司研發(fā)電子路線誘導(dǎo)系統(tǒng)，但，5年的研發(fā)和小規(guī)模試驗(yàn)后，便處于了停止?fàn)顟B(tài)。1973年至1979年，日本通產(chǎn)省進(jìn)行路、車雙向通訊汽車綜合控制系統(tǒng)研發(fā)。歐洲原西德1976年進(jìn)行高速公路網(wǎng)誘導(dǎo)系統(tǒng)研發(fā)計(jì)劃，但在此期間因?qū)嵱没夹g(shù)難于實(shí)現(xiàn)及通訊基礎(chǔ)設(shè)施費(fèi)用過于龐大等原因，均未能實(shí)現(xiàn)實(shí)用化和市場化。智能交通系統(tǒng)發(fā)展（國外）

智能交通系統(tǒng)發(fā)展（國外）二、關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和試點(diǎn)推廣階段：1980年-1990年20世紀(jì)80年代，信息技術(shù)革命不僅帶來了技術(shù)進(jìn)步，還對(duì)交通發(fā)展傳統(tǒng)理念產(chǎn)生了沖擊。ITS(起初為“IVHS”-智能車輛道路系統(tǒng))概念正式提出。美、歐、日等發(fā)達(dá)國家都先后加大了ITS研發(fā)力度，并根據(jù)自己的實(shí)際情況確定了研發(fā)重點(diǎn)和計(jì)劃，形成較為完整的技術(shù)研發(fā)體系。各國通過立法或其他形式，逐漸明確了發(fā)展ITS戰(zhàn)略規(guī)劃、發(fā)展目標(biāo)、具體推進(jìn)模式及投融資渠道等。三、產(chǎn)業(yè)形成和大規(guī)模應(yīng)用階段：1990年后上世紀(jì)90年代，美、歐、日等發(fā)達(dá)國家在推動(dòng)ITS研發(fā)和試點(diǎn)應(yīng)用的同時(shí)，從拓展產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)視角，不斷促進(jìn)ITS產(chǎn)業(yè)形成，注重國際層面競爭，大規(guī)模應(yīng)用研發(fā)成果。美國，參與ITS研發(fā)公司達(dá)600多家，其中半數(shù)以上為美國大型公司，包括航空和國防工業(yè)公司。日本，在四省一廳聯(lián)合推動(dòng)ITS研發(fā)活動(dòng)后，一直在加速ITS實(shí)際應(yīng)用進(jìn)程，積極推動(dòng)如車輛信息通信系統(tǒng)(VICS)、電子收費(fèi)系統(tǒng)(ETC)等應(yīng)用。VICS系統(tǒng)已進(jìn)入國家范圍內(nèi)實(shí)施階段并迅速擴(kuò)展。智能交通系統(tǒng)發(fā)展（國外）

智能交通系統(tǒng)發(fā)展（國內(nèi)）初期階段（1970年-1985年）上世紀(jì)70年代中至80年代初，主要試驗(yàn)研究城市交通信號(hào)控制。1984年6月7日，沈大高速公路開工，全長375公里。這條公路在建設(shè)初期是按一級(jí)汽車專用公路標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的。同年12月21日，滬嘉高速公路（上海至嘉定）開工。

智能交通系統(tǒng)發(fā)展（國內(nèi)）引進(jìn)消化和逐步發(fā)展階段（1985年-2000年）80年代中期至90年代初，一些大城市如北京、天津、上海引進(jìn)消化了城市信號(hào)控制系統(tǒng)，北京引進(jìn)了英國SCOOT系統(tǒng)，天津、上海引進(jìn)了澳大利亞SCATS系統(tǒng)等。90年代，一些大城市逐漸建設(shè)交通監(jiān)控系統(tǒng)，一些高速或高等級(jí)公路建設(shè)監(jiān)控及電子收費(fèi)系統(tǒng)。GIS、GPS等技術(shù)也在管理、運(yùn)營等領(lǐng)域應(yīng)用。1994年我國部分學(xué)者參加了在法國巴黎召開的第一屆ITS世界大會(huì)，為中國ITS的開展揭開了序幕。

智能交通系統(tǒng)發(fā)展（國內(nèi)）快速發(fā)展階段（2000年以后）“十五”期間，ITS投入逐漸加大。據(jù)科技部統(tǒng)計(jì)，示范工程專項(xiàng)調(diào)動(dòng)項(xiàng)目參與單位投入資金達(dá)15億元以上，但投資主體主要是中央政府和地方政府。至目前，我國智能交通系統(tǒng)進(jìn)入了全面發(fā)展階段，城市交通智能化，高速公路智能化，公共交通智能化、軌道交通智能化等方面。主要從事該方面研究的大企業(yè)：易華錄、海信、銀江股份、海康威視等等世界著名的智能交通信號(hào)系統(tǒng)北京：SCOOT（英國）上海：SCATS（澳大利亞）深圳：KYOSAN（日本）廣州：SCATS（澳大利亞）濟(jì)南：UTCS-3GC（美國）鄭州：SANCO（西班牙）SCOOT系統(tǒng)SCOOT(SplitCycleOffsetOptimizingTechnique)，即綠信比、周期、相位差優(yōu)化技術(shù)，作為UTC軟件的附加模塊，在UTC系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)真正的實(shí)時(shí)自適應(yīng)交通控制系統(tǒng)。SCOOT產(chǎn)生于70年代的英國，研究始于1973年，由英國運(yùn)輸與道路研究所（TRRL）研制成功。SCOOT在1977年的哥拉斯格市進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，1979年在該市大規(guī)模試驗(yàn)獲得圓滿成功，從此在英國進(jìn)行全面的推廣。二十世紀(jì)80年代初引入中國，成都、大連、北京等用SCOOT。SCOOT系統(tǒng)的基本功能SCOOT系統(tǒng)是一種實(shí)時(shí)自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其硬件組成包括3個(gè)主要部分：中心計(jì)算機(jī)及外圍設(shè)備，數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)和外設(shè)裝置。（包括交通信號(hào)控制機(jī)、地感線圈檢測器或視頻檢測器、信號(hào)燈）軟件大體由5個(gè)部分組成：1）車輛檢測數(shù)據(jù)的采集和分析；2）交通模型（用于計(jì)算延誤時(shí)間和排隊(duì)長度等等）；3）配時(shí)方案參數(shù)優(yōu)化調(diào)整；4）信號(hào)控制方案的執(zhí)行；5）系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測。SCOOT系統(tǒng)的特點(diǎn)1)實(shí)用性強(qiáng)，幾乎不受城市交通出行方式、出行起訖點(diǎn)分布、土地使用情況、季節(jié)性和臨時(shí)性交通變化以及天氣和氣候變化的影響。2)對(duì)配時(shí)參數(shù)的優(yōu)化是采用連續(xù)微量調(diào)整的方式，即每個(gè)信號(hào)周期內(nèi)，只對(duì)綠信比和綠燈起步時(shí)時(shí)距做±（1~4）s的調(diào)整，穩(wěn)定性強(qiáng)。3)個(gè)別交通車輛檢測器錯(cuò)誤的反饋信息幾乎不影響SCOOT系統(tǒng)對(duì)配時(shí)方案參數(shù)的優(yōu)化，而且該系統(tǒng)對(duì)這類錯(cuò)誤的信息有自動(dòng)鑒別和淘汰功能。4)對(duì)實(shí)時(shí)交通狀況變化趨勢(shì)反應(yīng)靈敏。5)SCOOT系統(tǒng)能提供各種反映路網(wǎng)交通狀況的信息，為制定綜合管理決策創(chuàng)造了有利的條件。SCATS系統(tǒng)悉尼自適應(yīng)交通控制系統(tǒng)（SydneyCoordinatedAdaptiveTrafficSystem，簡稱SCATS，或SCATS系統(tǒng)），由澳大利亞新南威爾士州道路交通局（RTA）研究開發(fā)，是目前世界上少有的幾個(gè)先進(jìn)的城市信號(hào)交通控制系統(tǒng)之一。SCATS系統(tǒng)的特點(diǎn)是控制容量大、很靈活。一臺(tái)區(qū)域控制計(jì)算機(jī)可以控制128個(gè)路口，而一個(gè)SCATS系統(tǒng)中央控制室能夠聯(lián)接64臺(tái)區(qū)域交通控制計(jì)算機(jī)。SCATS系統(tǒng)能夠控制幾個(gè)路口到8000多個(gè)路口的不同城市規(guī)模。美國、新加坡、馬來西亞、菲律賓、新西蘭、印度尼西亞和香港等國家和地區(qū)的20多個(gè)城市、7000多個(gè)路口使用了SCATS系統(tǒng)。我國的上海（160個(gè)路口）、沈陽（50個(gè)路口）和廣州市越秀區(qū)（40個(gè)路口）也使用了SCATS系統(tǒng)。SCATS系統(tǒng)的基本功能1)交通信息（數(shù)據(jù)）的實(shí)時(shí)采集和統(tǒng)計(jì)分析。2)實(shí)現(xiàn)對(duì)交通流的自適應(yīng)最佳控制。根據(jù)變化的交通狀況實(shí)時(shí)提出最佳的控制方案，保證交通的暢通、快速和安全。3)提供“綠波帶”及緊急車輛優(yōu)先通行權(quán)。4)提供公交車輛優(yōu)先通行權(quán)。5)提供交通信號(hào)燈人工操作功能。6)提供戶外工作終端?？梢詫⒈銛y式個(gè)人計(jì)算機(jī)連接到任何一個(gè)路口交通信號(hào)機(jī)，從而進(jìn)入整個(gè)SCATS系統(tǒng)。7)進(jìn)行系統(tǒng)技術(shù)監(jiān)察、故障診斷和記錄。8)遠(yuǎn)程維護(hù)。可以電話撥號(hào)方式將計(jì)算機(jī)連入SCATS系統(tǒng)，進(jìn)行操作維護(hù)。SCATS系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)1)檢測器安裝在停車線上，不需要建立交通模型，因此其控制方案不是基于交通模型的；2)周期、綠信比和相位差的優(yōu)化是預(yù)先確定的多個(gè)方案中，根據(jù)實(shí)測的類飽和度值進(jìn)行選擇；3)系統(tǒng)可根據(jù)交通需求改變相序或跳過下一個(gè)相位，因而能及時(shí)響應(yīng)每一個(gè)周期的交通需求；4)可以自動(dòng)劃分控制子區(qū)，具有局部車輛感應(yīng)控制功能；1)未使用交通模型，本質(zhì)上是一種實(shí)時(shí)方案選擇系統(tǒng)，因而限制了配時(shí)方案的優(yōu)化過程，靈活度不夠。2)檢測器安裝在停車線附近，難以監(jiān)測車隊(duì)的行進(jìn)，因而綠時(shí)差的優(yōu)選可靠性較差。缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1.4未來發(fā)展趨勢(shì)智能交通向智慧交通轉(zhuǎn)變智能交通的概念是20世紀(jì)90年代初由美國提出。2009年，IBM提出了智慧交通