智能交通系统与中国经济和交通运输的发展

智能交通系统与中国经济和交通运输的发展
（在第四界智能运输系统世界大会上的发言）
石定环
（中国国家科学技术委员会工业司司长）
王笑京
（中国交通部公路科学研究所副所长）
现代交通运输的发展因为智能交通系统（ITS）的发展与应用，正迈向新纪元。

在过去的一个时代，交通运输与社会经济生活的联系更加紧密，道路运输已成为最重要的地面运输方式之一，在发展中的中国，道路运输增长的需求主要靠提供更多的基础设施来满足，特别是建立完善的道路网络。

然而在新来临的时代，这种需求将受到限制，而且需求本身在很大程度上要靠先进的通信技术、信息技术和电子技术来满足。

尽管在全球的许多地方仍将建设更多的基础设施，但它已不再是解决交通运输拥挤的唯一办法。

随着ITS的快速发展，中国正面临为满足日益增长的尖锐的交通需求而必须在多种解决途径中作出决断。

I 起飞的经济与交通运输
中国是当前世界上经济发展嘴快的国家之一，1996年，中国的改革开放事业继续迈向前进，人民生活水平继续提高，据初步统计，全国国内生产总值67795亿元，比上一年增长9.7%，其中第一产值增加13550亿元，增加5.1%，第二产业增加值33148亿元，增长12.3%，第三产业增加值21097亿元，增长8%，三产结构比20.0:48.9:31.1。

人均国内生产总值5569元，全社会劳动生产率9902元，扣除价格因素，分别比上一年增长8.6%和8.3%。

1996年，种植业再获丰收，粮食产量达到创纪录的49000万吨；肉类产量达到5800万吨，水产品产量达到2800万吨，比去年分别增加5%，10.39%和11.2%。

工业生产保持稳定增长，全年完成工业增加值28580亿元，比上一年增长12.7%。

轻重工业大体同步增长，全年轻工业完成增加值11938亿元，比上一年增长13.1%，重工业完成增加值16642亿元，增长12.4%，轻重工业比例为42：58，产原油1.58亿吨，原煤13.8亿吨，钢10110万吨，水泥49亿吨，固定资产投资23660亿元，比上年增长工作量12.7%，其中，能源工业完成投资2938亿元，增长21.1％。

所占比重由16.7%上升到16.9%；运输邮电通信业完成投资3012亿元，增长22.1%，所占比重由17%上升到17.3%。

经济的发展必然会有相应的交通运输与之适应，1996年交通运输业发展整体水平明显提高，全年完成交通运输业增加值2479亿元，比上年增长9.19%，交通运输运量结构有较大变化：铁路货物周转量与去年基本持平，客运周转量有较大下降；公路及航空货运客运周转量均有较大幅度增长，具体情况见下表：
方式货运客运
周转量(亿吨公里) 比上年增长% 周转量(亿人公里) 比上年增长%
铁路公路水运航空12895
5000
17760
25
0.5
6.5
1.2
13.6
3357
5060
168
752
-9.4
1.9
-2.3
10.4
总计36271 1.5 9337 3.7
虽然中国的交通运输业取得了长足的发展，而且门类非常齐全，铁路、公路、水路、航
空和管道应有尽有，但是仍然不能满足经济发展的需要，目前仍处于大力进行基础建设的阶
段，同时运输管理也急待加强，从目前看，整个行业的问题主要集中在以下几个方面：
①基础设施薄弱
到1996年底，全国公路通车里程达到118万公里，其中高等级公路1.78万公里，占总里
程的1.5%，高速公路3258公里，占总里程的0.28%。

中国千人占有高速公路里程与其它国家比较如下：
国家中国美国德国英国日本法国公里/千人0.0027 0.338 0.137 0.056 0.045 0.156
铁路网目前更是不堪重负，中国有铁路通车里程64569公里，1996年铁路货运周转量达
12895亿吨公里，每公里铁路年承担2000万吨公里的周转量，居世界第二位，而按国土面积
的铁路密度计算，中国要排在50位之后。

上述情况说明，中国的交通运输不但基础设施落后，而且结构不合理，过分依赖铁路的
作用，而忽视了公路和水路各自方便和成本低廉的特点，好在各地方政府已经开始注意到这
一点，大力进行公路，特别是高速公路的建设。

②运输效率低下
1995年的抽样调查表明，中国汽车的实载率只有64%，也就是说加上超载基本上是“有
去无回”。

中国的自然资源本来就相对匮乏，仅1993年中国就进口石油（原油、汽油、柴油）
2723万吨，而如果按1995年千吨公里消耗34.3升，全年货运周转量5000亿吨公里计算，如
果每提高实载率1%，将减少油耗2.67亿升（粗估），合240万吨，也就是说如果将实载率提
高到70%，就可以减少一半进口。

运输效率低下的另一个原因是车型老，速度慢，载重小，
能耗高。

要想在下世纪初充分发挥高速公路的效率，应加快车辆的更新换代。

③交通运输已经不能满足快速发展的经济的需要
基础设施薄弱和效率低下反映了交通运输业内部存在的问题，它反映到国家经济方面，
就显得问题更为突出。

主要表现为：
⑴交通成了实现共同富裕的最大障碍。

我们知道商品不流通就无法实现其价值，而一些偏远贫穷地区，除了自然资源相对匮乏之外，
无道路与外界相通生产出的商品无法与外界交换是目前一直无法脱贫的主要原因。

⑵在商品流通中起最重要的汽车运输成本，已经直接关系到人民生活水平的提高。

人们出行、购买的商品中都包含的运输的那一部分成本，1995年汽车运输的成本由1994
年的391.92元/千吨公里，猛增到530元/千吨公里，上涨了35%，而同期全国城乡集贸市场
的价格总水平上涨了14.6%，也就是说这14.6%中有相当一部分是由于运输成本上涨造成的。

⑶城市交通拥堵日益加重，使城市居民生活质量下降
到1996年底，中国共有人口122389万人，其中城镇人口为35950万人，占29.4%。

随着中国工业化水平的不断提高，城市化的倾向将不断加重，而人民生活水平的不断提高，私人轿车也慢慢步入中国的家庭，城市汽车保有量的增加远远超过了道路的增长率，所以一些特大城市已经开始实施一些交通限制措施，上海、北京等城市的汽车已经开始实行分单双的行驶，但即使这样在一些高交通发生地段，拥堵仍不可避免。

交通堵塞大大降低了城市人民生活的水平，如果我们要同样走工业化的道路的话，在下世纪初开始，大量的中、高收入人群将向城市郊区移居，近而将拥堵带入城乡结合部，以至影响整个的公路网。

综上所述，这些问题的产生首先要归结于基础设施的缺乏，所以要解决这些问题，首先就要大力进行交通基础设施建设。

II 智能交通系统在中国
中国道路在未来20年内仍然处于建设期，但是中国是当今世界上公路建设速度最快的国家，根据中国的“九五”计划和2010年发展纲要，交通部计划用30年左右的时间完成公路主骨架、水运主通道、港站主枢纽和支持保障系统的规划建设。

公路主骨架的主要内容是：根据“五纵七横”的布局框架，建设12条约35000公里以高等级公路组成的国道主干线。

根据中国城市发展的实际，中国建设部对城市的交通提出了以优先发展公共交通的战略。

1996年是中国公路建设取得巨大成就的一年，全年建成高速公路1117公里，根据这一发展趋势，“九五”目标将提前实现，到2010年，高速公路主干网将初步形成。

这一期间正是ITS在全世界进入全面实施的阶段，因此，中国也需要根据中国道路运输的实际需求探讨在中国的道路运输网中应用智能交通系统来提高运输效率、保障安全和保护环境的可能性。

实际上中国在交通运输和管理中应用电子信息技术的工作早在70年代末就已经开始，当时称为交通工程，在中国交通工程的具体内容与国际上的有所不同，中国将道路管理系统中的通信、监控和收费系统都纳入交通工程的范围。

根据国际上对智能交通系统发展的研究，认为交通工程的研究与应用是智能交通系统初级阶段的工作，根据国际上的这种观点，中国的ITS前身或基础工作早在70年代末已经开始，当时交通部公路科学研究所与北京市公安局合作首次在中国进行计算机控制交通信号的工程试验，80年代初国家科技攻关项目“津塘疏港公路交通工程研究”，首次在高等级公路上把计算机技术、通信技术和电子技术用于监视和管理系统。

在1986年－1995年期间国家在交通管理系统方面开展了一系列科学研究和工程实施，在城市交通管理、高速公路监控系统、收费系统、安全保障系统等方面取得多项科研成果，并开发生产了车辆检测器、可变情报板、可变限速标志、紧急电话、分车型检测仪、通信控制器，监控地图板等多种专用设备，制定了一系列的标准和规范，无疑这些工作是我们今天进行ITS研究和开发的基础。

从70年代中期以来，中国在智能交通系统方面的工作如下表所示。

年代理论和应用理论研究应用技术研究
70年代中至80年代初交通流理论
交通工程学
城市路口自动控制数学模
型点、线、面控计算机软件
北京前三门交通控制试验系统天津线控、面控试验系统
信号机、检测器的开发
80年代中至90年代初高速公路监控系统数学模
型
交通阻塞自动判断模型
标志和标线视认性
驾驶心理天津疏港公路交通工程技术研究
可变情报板、可变限速标志通信适配器
通信控制器、大型地图板、紧急电话的研制城市交通管理系统（南京）
广佛高速公路监控系统
交通安全设施标准
交通和气象数据采集设备的研制
道路和桥梁管理系统
电子收费系统和不停车收费的试验
交通工程CAD
90年代中至本世纪末道路通行能力的研究
公路使用者效益分析ITS发展战略研究
北京二、三环路监控系统
GIS在公路信息系统中的应用研究与开发公路货运站场及运输网络系统关键技术研究
通过多年来中国交通科技界和工程界的不断努力，在中国高等级公路建设的带动下，中国在智能交通系统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。

中国在开发和运用智能交通系统过程中与许多国家和公司开展过有效的合作，例如在设计和修建中国第一条利用世界银行贷款的高速公路，北京－天津－塘沽高速公路时，在设计阶段就与澳大利亚、英国和加拿大开展合作，这些国家的专家对中国高速公路上应用交通工程设施（智能交通系统设施）提供了很多有价值的建议和经验。

在这条高速公路上分别引进了德国、加拿大和西班牙的设备，至今运行良好。

在北京首都机场高速公路、济南－青岛高速公路、广州北环高速公路、上海－南京高速公路等一大批高速公路的建设中，交通工程（即智能交通系统）方面中国采取的方法都是由中国的工程技术人员进行设计，在设计中充分考虑国际上技术发展的趋势和当前可以利用的成熟设备，设计完成后向全世界进行招标，这种方法今后仍将是中国在智能交通系统建设中采用的主要方法。

这里要特别指出，中国的工程技术界十分希望在研究和设计阶段就得到国外先进技术和思想的指导，因为中国目前的工程基本上都是新建工程，中国希望能够在经济容许的条件下，使新建工程有更长的适应期，因此研究和设计阶段向中国提供技术是进入中国交通建设市场的捷径之一。

III 近期中国ITS开展的工作和可以合作的领域
根据目前国内外的研究开发情况，智能交通系统包括的内容是十分广泛的，几乎覆盖了通信、信息和电子技术的各个方面，给高新技术提供了广阔的应用市场，但是这里我要强调指出，虽然智能交通系统容纳了众多的技术和设备，但是并不表明将技术和设备简单的引进和堆砌就可以实现智能交通系统。

这就是我们必须从系统的角度来研究智能交通系统的原因，因此中国的交通部在制定“九五”科技发展计划时就考虑了对智能交通系统发展战略进行研究，并且在该部所属公路科学研究所成立了智能交通系统研究中心，它除了研究智能交通系统中的一些具体问题并开发一些设备以外，重要的研究领域是从系统的角度研究发展的战略，为制定在高等级道路网上实施ITS的计划和规划提供依据。

中国在政府有关部门的指导下正在开展智能交通系统的研究、开发和应用，以下是当前正在开展的工作和准备开展的工作，当然这些方面也是中国希望与国外进行合作的方面。

1、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，为了做到这一点，在国家有关部门的支持下，交通部组织有关研究开发单位开展了交通工程标准体系的研究，同时受国家技术监督局的委托，派员参加了TC204的工作。

当前中国的不停车收费系统（ETC）已经开始应用，对于ETC中国政府十分关心标准问题，现在由国家科学技术委员会牵头，有关部门的专家正在研究，为了智能交通系统信息传输的统一和经济，这方面的研究已经扩展到整个专用短程通信（DSRC）方面。

2、改造和完善城市的交通管理系统。

中国的城市交通已经成为各地方政府关心的首要问题之一，由于经济的快速发展和人民生活水平的提高，城市的交通越来越不能满足需求，加上中国城市交通特有的汽车、自行车和行人混行，管理的落后，使得改善城市交通管理已经成为当前迫在眉睫的任务。

这里有两个方面的工作，首先，在现有道路的条件下，合理的为各种交通方式分配道路，加强管理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；同时采用比较简单和底成本的方法将道路交通信息提供给道路的使用者，例如通过无线电广播和电视。

第二，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。

3、发展公共交通系统，在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，同时还要应用先进的管理技术和设备使得公共交通系统有效的运行，如计算机化的指挥调度系统。

在城市间，现在正在发展高速、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，为运输企业带来更多的客源，同时也为乘客提供更加便捷和舒适的旅行服务。

4、随着中国高等级公路网的逐步形成，以高等级公路为基础的快速货运系统已经列为中国政府重点发展的方面，在这个系统中将运用物流理论指导运输的组织和管理，并且要借助先进的计算机技术、EDI技术、车辆定位跟踪技术和货物的管理技术为货主提供快速和完善的货运服务。

5、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，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裕量。

然而，也有不少范例证明，在公路建设期间就安装适当的交通监控系统和服务设施能收到好的效果。

譬如北京的机场高速路，1993年建成通车，并装备了中国大陆最完善的管理系
统，如视频监控系统、车辆检测传感器，可变信号标志(VMS)，以及带视频监控的收费系统。

这种完善的装备使得高速路上的事故能及时检测，有助于避免交通阻塞；路上的可变信号标志可向过往司机提供许多有用的交通信息，如各种天气情况；完善的安全设施和标志系统极大地改善了行车环境，保证车辆运行既平稳又安全；目前在中国应用较多的收费系统是人工收费、计算机管理和视频监控的有机组合，这比较适合中国目前的国情。

将来，随着交通量的增加，特别是首都机场的扩建工程完成以后，流量检测、控制和不停车收费系统(ETC)也将被集成到系统中，以便有效地缓解交通拥挤。

随着高等级公路在经济相对发达地区的发展，通过先进的交通检测和通信技术实现信息化的交通控制，可以提高区域流动性，以及基础设施的利用程度。

例如，北京地区，几条郊区快速路建成以后，如果进一步联结形成环状网络，预计这些以巨额投资建成的基础设施，其通行能力将通过智能交通系统而得到互相补充和充分发挥，交通压力得到缓解，区域流动性得到提高，类似的需求在沿海省份如广东也存在。

总的说来，中国巨大的交通需求受到基础设施不足的严重制约。

一旦高等级公路建成，交通量在短期内将急剧上升，这种激增体现在车辆拥有数量上，近年来平均以每年一百万的数量增加，给道路基础设施带来直接的压力。

如广佛高速路，自建成通车后的6年间，交通量增加了5倍，原来的四车道已经饱和、正准备扩展为六车道。

然而，持续不断的交通增长需求显然不能由无止境的车道扩展来满足。

总结
尽管ITS的研究与应用在世界各地迅速发展，但是中国仍需努力建设并提高其基础设施水平，在随后的一二十年间，道路运输的发展主要依靠增加道路基础设施建设的投资。

然而ITS是世界交通运输发展的共同趋势，我们将面临的挑战，或多或少有别于发达国家所面临的，是如何同步协调发展我们的道路基础设施建设和ITS，以便提高运输效率和安全性，减轻环境影响。

建设道路和发展ITS二者之间的关系需要在目前的公路建设成就和未来的公路运输规划这个背景下探讨。

进行道路基础设施建设的同时发展ITS是必要的，而且在某些地区和领域应该优先实施。

中国现代化的道路运输体系需要建立在完善的道路基础设施和灵活运作的基础上。