第五章 ATMS

在这个定义里，“监视”是一个关键词，即交 通监测是交通控制和管理的前提，对某一地区的交
通施加控制和管理的先决条件是对该地区的交通状
况的清晰的了解。
美国国家ITS系统体系结构定义ITS中先进的 交通管理系统ATMS（Advanced Traffic Management System）的主要功能子系统为：
即车辆和道路系统是被当成两个独立实体来 实施运行与控制的。
而在先进的交通管理系统中，许多车辆装备有车载传
感器或车载导航器。车载传感器将提醒司机存在不安全的
运行情况，而且它们的数据被直接传送到交通控制中心，
从而提供了有关存在道路障碍或交通事故的实时信息。
借助于先进的车辆检测器、视频监视装置、车载传感 器以及先进的 通信网络，交通管理/控制中心能实时地掌 握路网的交通流模式。为得到行驶路线的特定指引，司机 通过车载导航器键入他们的当前位置和目的地。因此，交
号控制的新功能有：
右（左）转弯感应控制： 通过由车辆检测器感知出交叉路口的右（左） 转弯专用车道上的车辆，延长其右（左）转弯箭头 信号的显示时间，可有效地对交叉路口的右（左） 转弯车辆进行通行控制。
公共交通感应控制： 在交叉路口前面通过专用感知器件检测出公共 汽车的存在，延长绿灯信号的显示时间，或缩短红 灯信号的显示时间，可减少公共汽车等公交车辆的 等待时间。通过此优先性控制信号功能，可确保公 共汽车准点运行。
车辆探测器：包括对车辆自动识别、判明车辆种类的车辆
探测器，以及判断是否有车辆通过、为天线开始通信或违
章车辆摄影快门开启等动作提供触发信号的车辆检测器。
老弱病残专用控制 老年人、有视觉缺陷的人等交通方面的弱者可 通过操作专用的按钮装置和随身携带的专用的信号 发生器发出信号，将行人用的绿灯信号延长，以确 保安全地横过马路。
5.1.3 电子收费系统（ETC）
(视频：电子收费系统 参考台湾“中华顾问工程局”)
1．电子收费系统的概念 停车交费产生的交通堵塞、资源浪费、空气污 染以及资金失控等现象，已成为公众关心的社会问 题，阻碍了收费公路的发展。作为ETTM主体的不 停车收费（电子收费）系统（ETC）理所当然地成 为ITS效益明显、发展最快的领域之一。
5.1.2 先进的交通管理系统的结构和特点 1、先进的交通管理系统的结构 先进的交通管理系统ATMS一般由以下部分通过 通讯网络连接而成（下图为ATMS结构示意图）。
（1） 信息收集装置 利用直升机、警车或警务人员，以及环型线圈 检测器、微波式车辆检测器、图像型车辆检测器、 自动车辆识别（AVI）终端、交通流量监视摄影机 同时，通过气象检测器、能见度检测器收集 交通环境信息。
按照在收费系统中人工参与收费的程度可将收费系统
划分为：
人工收费：对通过收费站车辆的车型识别、通行费收取、
收据发放以及车辆放行等收费操作均由收费员手工完成，
为停车收费。 半自动收费：由计算机和人工共同完成收费工作。通常是
由人工（或仪器）识别车型，由人工收费，而利用计算机
计费、打印票据与汇总数据，亦为停车收费。 自动收费：收费工作不需要人工参与，完全自动地由收费 系统装置完成。与前两种方式不同，属不停车收费。
测器、磁性检测器和安装在交通要道的电视摄像机等。而
现在，车辆检测器日趋系统化和光机电一体化，越来越多
地使用更先进的超声波检测器等各种视频监测系统。

在高速公路管理中，过去广泛使用匝道仪控制入口匝道
车流，而现在越来越多地使用可变信息标志VMS、摄像 监视系统和Internet网络。

在城市高速路的危险的弯曲路段、视野不好的地方安装
通管理系统能够基于对当前交通流模式和对车辆的目的地
和计划路线的了解，提出相应的交通建议并传送给司机以 最大限度地降低交通阻塞。
（2）城市交通信号控制系统计算机网络化
城市交通信号控制系统CTSCS已成功地运营了30 多年。20世纪80年代以来，该类系统有明显的计算机 网络化的趋势，使城市交通管理/控制方式发生了变革， 实现了实时自适应信号控制。中央控制计算机对交通数 据进行处理分析，并执行对路网交通信号的控制。实时 模拟系统依靠储存于中央计算机中的交通模型，对反馈 回来的交通数据进行分析，从而对配时参数做优化调整。
系统是指在网络环境下，采用电子标签作为通行券，
交换信息，实现车辆的自动识别、费额的自动收取，
并自动结账的收费系统。
电子收费系统一般由以下几部分设备构成： （1）车上处理单元 包括单独的一个车载单元（电子标签）或车载 单元和IC卡。它既能传递已有的固化信息，又允 许接受新的指令，存储新的信息。IC卡作为外部 存储器存储数据，可以实现更多数据的车辆与道路 的双向通信。
车上单元所存储的数据包括车辆的型号、车 牌照号码、预缴的金额或余额、车辆通过收费站的 时间、地点、次数等信息，也可以把该车的年检及 养路费征收的情况等记录在内。
（2）车道处理单元 车道处理单元包括车道上的车辆识别、探测、 通信、强制、控制等设备：
信号处理器：包括发送射频信号、启动车载单元、并对车 载单元进行读写。
（1）交通监视

通过各种装置、其它交通管理中心和气象预报等
部门收集交通数据；

存储当前（如最近5分钟）和较长时段（如最近 两周）内的交通数据；

根据收集和存储的数据建立预测模型；
将当前的、长期的和预测的交通数据提供给其它
ITS功能系统、公共传媒和旅行者。
（2）装置控制

通过控制信息输出装置(如交叉口车辆和行人信
欧洲在先进的城市交通控制（UTC）系统方 面处于世界领先地位，泛欧道路网络（TERN）已 将欧盟15个成员国的70,000公里道路以先进的技 术连成一个网络。
因为交通阻塞有50％－60％是由事故引起的， 针对这种由事故引起的延误提出具体措施可带来巨 大的效益。另外，对交通事故的快速有效的响应也 是挽救生命、减少能源消耗、减少汽车有害气体排 放的关键。所以在过去的十几年里，事故管理系统 是实施ATMS的主要兴趣之一。
配时参数的优化是以综合目标函数，例如延误时间、 停车次数、拥挤程度及油耗等的预测值的最小化为依据。
（4）信息采集和信息提供技术更加先进和多样化 城市街道和高速公路上的交通量、车道占有 是通过各类车辆检测器来测定的。
率、车速等作为交通管理和控制的基本依据的参数，

以往主要使用的车辆检测器是埋设在路表的环型线圈检

收集列车运行数据；
公路和铁路交叉口处公路车辆的交通管理； 检测、预警和响应公路铁路交叉口冲突。
根据效益和市场的渗透性，目前ATMS的典型 应用领域有：

城市道路的集中交通信号控制系统(CTSCS) 高速公路和公路干道的高速公路管理系统(FMS) 事故管理系统(IMS) 电子收费和交通管理(ETTM)系统
亦有人将半自动和自动收费方式细化，将收费 方式分为计算机管理收费、磁卡（IC卡）收费、 投币式收费、动态称重收费、红外收费与不停车收 费（即电子收费）等六种。 各种收费方式的比较如下表。由此表可见， 电子收费系统有明显的优越性。智能运输系统的 ETTM越来越多地采用电子收费系统。
2．电子收费系统的构成和原理 电子收费ETC（Electronic Toll Collection） 收费过程完全由计算机及其外围设备与通行券自动
图5-1 事故监测器示意图
（4） 出行需求管理 通过监视、控制、路径诱导、公共运输管理和 自动收费等措施影响出行者的交通行为。 （5） 废气排放管理

通过传感器收集大范围或单个车辆的废气排放数据； 存储并发布大气污染信息； 向违反排污规定的车辆发出警告显示，并将违规情况
通报给执法部门。
（6）公路铁路交叉口管理
自动事故检测系统，这种系统依靠处理从视频摄像机获取
的图像进行事故分析。
（5） 城市交通信号控制具有多种新功能 信号控制是交通管理的关键功能。ATMS的信 号控制装置，通过与交通管理中心的计算机进行信 息接收和发送，交替显示“绿灯”、“黄灯”和 “红灯”。当接到来自车辆检测器或路旁按钮箱的
信号时，还可延长或缩短绿灯信号时间。ITS中信
ETTM的应用之一就是实施拥挤价格制。即当 司机想在交通量最大的时候出行时（如高峰时间或 周末），将被额外收费；司机进入交通拥挤区也必 须格外缴费，费用多少随拥挤程度的不同而不同。 这就是随着ITS的发展、越来越受到广泛重视的运 输需求管理（TDM）概念和技术的运用。 运输需求管理是欧洲和美国ITS的一个重要研 究和应用领域。
号灯、可变信息标志、高速公路入口匝道控制器等) 发布交通管理策略，实现交通控制；

检测装置是否失效，当失效时通知建设和维修部
门。
（3）事故管理

检测、记录和管理已发生和预测将发生的事件和
事故；

根据预案库自动响应发生的事故； 快速响应未预定义的事故。
右图是安装在事故多发(TDM)
世界上最早的集中交通信号控制系统是1963 年在加拿大的多伦多出现的。此后，美国、欧洲和 日本都运用各种各样的管理交通流的监测、控制和 通信技术，广泛配置了CTSCS和FMS。 截止到1996年，美国在57个大城市中配置了 103个CTSCS，在41个大城市配置了FMS；日本 共有165个CTSCS，所运营的高速公路6,768公 里分别由4个主要的高速公路公团管理，共有22个 高速公路管理中心。
收集因交通事故和公路工程等对交通进行限制的信息；
（3） 控制信号机 通过交通信号机、行人用信号机、匝道入口控 制机等实施通行控制。
（4） 信息提供装置
利用交通信息板等可变交通信息标志，停车 诱导系统，车载装置和广播、电视、Internet网 等向公众发布交通信息。
2.先进的交通管理系统的特点 和一般的交通管理系统比较，先进的交通管理 系统有以下特点。 （1） 车辆、道路和交通管理系统一体化