智慧城市系列之智能交通系统(ITS)-新版

智慧城市系列之智能交通系统（ITS）目录第一章智能交通系统的发展 (1)第一节ITS的基本概念 (1)第二节ITS在美国 (1)第三节ITS在日本 (5)第四节ITS在欧洲 (9)第五节ITS在中国 (11)第六节ITS子系统概貌 (11)第二章ITS体系结构 (15)第一节什么是ITS体系结构 (15)第二节ITS体系结构的构建方法 (16)第三节美国的国家ITS体系结构 (19)第四节中国国家ITS体系结构展望 (25)第三章ITS的主要内容 (29)第一节先进的出行者信息系统（ATIS） (30)第二节先进的交通管理系统（ATMS） (38)WAN (47)第三节先进的公共交通系统（APTS） (57)第四节先进的车辆控制系统（A VCS） (66)第四章ITS的主要设施 (72)第一节ITS设施概述 (72)第二节传感检测设施 (73)第三节信息传输设施 (75)第四节计算机硬件 (76)第五节应用软件 (77)第六节信息显示终端 (78)第一章智能交通系统的发展第一节ITS的基本概念“智能交通系统”，简称ITS（Intelligent Transportation systems），是交通运输领域各种高科技技术系统的一个统称。

凡是运用高新科学技术手段组成的、旨在改善交通状况、缓解交通问题的各种技术系统，都可称为ITS。

相关的高新技术主要包括信息技术、计算机技术、自动控制技术、通讯技术等。

改善交通状况主要是指提高交通运输效率和提高汽车行驶性能；缓解交通问题主要是指减少交通事故和降低交通对环境的污染。

ITS这一国际性术语于1994年被正式认定。

在此之前，美国称这类技术或相关研究项目为“智能车辆道路系统（IVHS）”（Intelligent Vehicle Highway System）；日本将这类技术称为UTMS、VICS等；欧盟则称之为“道路交通信息技术（RTI）”。

国际标准化组织（ISO）为ITS设立的专项叫ISO/TC-204，使用的术语是“TICS（交通运输信息与控制系统）”。

第二节ITS在美国美国在60年代末就已研究开发电子导行系统ERGS（Electronic Route Guidance System）。

后来，美国发现欧盟、日本都在致力于研究应用高新技术改善道路交通状况的课题；又考虑到在冷战结束后美国的许多军用高科技成果可转向民用，故中断了相关研究。

1989年，由联邦运输部向国会提出了一个研发运用高科技成果改善道路交通的长达30年的战略计划，定名为IVHS，并投资300多亿美元组织全国政府部门、高等院校、研究机构、产业界（包括众多咨询公司）投入这项研究。

1. IVHS战略计划（1）1989年IVHS战略计划1989年美国制定了IVHS的研究总目标、研究的分系统及研究内容等。

确定其研究目标是：①使用信息技术、计算机自动控制等高新技术建立先进的交通管理系统，提高城市道路与城际高速道路网的运营效率。

②通过车内、车外信息系统，向驾驶员提供交通状况及驾驶所需有关信息及行驶路线导行信息，使车辆可以最短时间到达目的地。

③用车内安全报警系统提高驾驶员注意力，提高交通安全性。

④用安全报警系统、辅助驾驶系统、车辆辨识系统等提高货车等商用车的运行效率、安全性与可靠性。

⑤用出行信息系统给旅行者提供各类交通信息，提高交通服务水平，使出行方便、畅通、舒适。

⑥改善车辆在道路上的运行状态，降低交通对环境的污染。

⑦发展交通运输系统智能化、信息化设施新产业。

战略计划中的IVHS分成四个分系统：先进的交通管理系统（Advanced Traffic Management System，简称ATMS）、先进的交通信息系统（Advanced Traveler Information System，简称ATIS）、商用车运行管理系统（Commercial Vehicle Operation System，简称CVOS）、先进的车辆控制系统（Advanced Vehicle Control System，简称A VCS）。

（2）1991年的ISTEA1991年美国又提出新一轮的道路交通建设法案，即简称ISTEA (Intermodal Surface Transportation Efficiency Act)的《陆上综合交通运输效率化法案》，被美国交通运输界誉为确立美国交通运输新政策的一部划时代的交通运输建设新法案。

这就是著名的“冰茶法案”。

法案中，把IVHS的研究开发置于道路交通建设政策的中心项目的位置，并规定了研究开发IVHS的巨大投资计划。

（3）1992年IVHS战略计划美国1992年再次提出的IVHS战略计划，把四大分系统的研究课题分为两大类：“研究开发”与“运行测试”。

前者是IVHS的基础研究，后者是把基础研究成果推向实际应用前的论证阶段。

从美国IVHS战略计划的研究内容可见：IVHS不仅涉及所需的高新技术，还涉及实施运行后，IVHS对社会、经济、法律、土地使用及人们出行行为的影响，以及所需采取的管理制度的建立等研究内容。

可见，IVHS不仅使交通运输建设与运行管理走上高科技之路，使交通运输产生划时代的改变，而且将对社会、经济、法律、土地使用产生深远的影响。

2. 研究IVHS的组织机构1989年美国有一个民间组织，叫Mobility-2000，自发开展有关促进协调研究IVHS的工作。

提出IVHS战略计划后，考虑到这样庞大的研究计划涉及学科众多，于是美国运用二战中组织大型科研项目的成功经验，在国家的主持下，于1990年成立研究工作的组织、管理与协调专门机构，组织来自全国各部门（政府部门、高等院校、研究机构、企业单位、咨询公司等）、各学科的专家、学者、管理人员共同协作完成IVHS研发任务。

这个组织机构开始取名为IVHS-America （Intelligent Vehicle Highway Society-America）。

3. 从IVHS到ITS1994，美国根据IVHS的实际在研项目，认为IVHS的名称已不能覆盖其全部内容，因而把IVHS改名为ITS。

在原IVHS四大分系统基础上再增加两个分系统，先进的公共交通系统（Advanced Public Transit System，简称APTS）和先进的乡村交通系统（Advanced Rural Transportation System，简称ARTS），形成现在的ITS研究的构架。

与此同时，原组织机构IVHS-America也随之更名为ITS-America。

4. 时间节约战略1996年1月，美国联邦运输部又发布了“交通运行时间节约战略”。

在这个“战略”中提出了ITI（Intelligent Transportation Infrastructure）“智能交通运输基础设施”的新概念，就是要通过美国75个城市“智能交通运输基础设施”的建设，在今后10年内，实现旅行时间缩短15%的一项计划，借以加强ITS研究成果的实施，推进ITS设施产业的发展。

ITI“智能交通运输基础设施”概念的提出及其在美国75个城市中的实施，加上日本在全国推广VICS及其ITS设施建设的响应与国际上ITS的激烈竞争表明：新世纪的交通运输基础设施已不再是传统的土建设施，而是土建加ITS设施的综合，这是对传统交通运输基础设施观念的一个彻底更新。

无疑，没有强有力的产业经济利益的支撑，美国是不会提出这样的“战略”的。

5. ITS的效益（1）美国于1990年在达拉斯（Dallas）召开了全国IVHS会议，对当时IVHS 的效益作了定性的描述，认为：IVHS可以促进全国交通运输业的发展，汽车工业将有一个飞跃，现有路网将被更加有效地使用，旅行者的出行将更安全、方便、通畅、舒适，能源将大大节省，环境将得到改善。

（2）Mobility-2000曾对美国应用IHVS技术的潜在效益作过分析，基本结论如下：①可使都市地区的交通阻塞损失降低25%～40%。

以1990年美国因交通阻塞损失1000亿美元计，因IVHS每年至少可减少损失250亿美元。

这项效益还将因交通量的逐年增长而增加。

②到2010年，估计每年可以减少交通事故死亡11500人及220亿次交通事故；到2020年可以减少交通事故死亡33500人，交通事故650亿次。

③此外尚可带来减少能源消耗，降低大气污染，提高城市运输生产力的效益。

④各相关产品的国际国内市场效益，估计到2000年可达每年280亿美元。

Mobility-2000对IVHS计划成本估计包括研究、开发、测试、设计、安装，共约350亿美元。

这是以美国250个大都市、18000里高速公路上全部使用IVHS 为前提的。

分项成本如下：①研究开发成本约14亿美元；②测试经费约30亿美元；③实施安装成本约300亿美元；④此外车主大约要花费800～1000美元购买车内有关设备。

若单计降低交通拥挤损失及产品市场效益两项，以上成本一年即可全部回收。

（3）美国得克萨斯（Texas）州运输部对IVHS的效益估计ATMS可减少停车次数30%，降低行驶时间13%～45%；ATIS又可降低行驶时间10%～15%；CVO可提高货运效率；A VCS可减少交通事故，提高道路通行能力，减少废气排放8%～15%。

（4）美国实施ITS取得的实效ATMS在密歇根（Michigan）使高峰期间车速提高19%，在密苏里（Missouri）使高峰期间车速提高35%；◆ATIS使行驶时间缩短了19%；◆A VCS使公共汽车交通事故降低20%。

第三节ITS在日本1. 研究ITS的简要历史（1）1971年日本就开始研究开发CACS（Comprehensive Automobile Control System），1979年完成，未能实施；（2）1984年建设省研究开发RACS（Road Automobile Communication System），1991年完成，未能实施；（3）1987年警察厅研究开发AMTICS（Advanced Mobile Traffic Information and Communication System），1991年完成，也未能实施；（4）1991年，在上述系统基础上，警察厅、建设省、邮电省联合开发VICS （Vehicle Information and Communication System），1993年完成，1994年开始在东京试运行，获得成功，1996年在东京1都3县开始服务，1997年组织全国推广。

（5）1993年，日本提出UTMS（Universal Traffic Management System）计划，全面展开研究ITS。

UTMS包括六个分系统：◆ITCS（Integrated Traffic Control System）集成交通控制系统；◆AMIS（Advanced Moblie Information System）先进车辆信息系统；◆MOCS（Mobile Operation Control System）车辆运行控制系统；◆DRGS（Dynamic Route Guidance System）动态路线导行系统；◆PTPS（Public Transportation Priority System）公共交通优先系统；◆EPMS（Environment Protection Management System）环境保护管理系统。