美国智能交通发展介绍

美国ITS介绍

随着发达国家交通发展重点从交通系统建设向交通系统管理的转移，对ITS的研究和应用进度有越来越快的趋势。从本质上说，ITS代表了一种最高层次的交通系统管理技术，旨在以较低的造价和较短的时间来提高交通系统效率，降低交通拥挤，减轻空气污染和节省能源。当然，ITS仍然不能代替重大交通工程项目，而只能从管理上来提高交通系统效率。下面我们就ITS的主要技术特征和在美国南加州的应用情况给大家一个介绍。

美国ITS的发展

ITS从技术层面上来讲是运用以计算机，通讯和控制技术，即3-C技术（Computer，Co mmunication和Control）为代表的现代科技对交通系统进行控制和管理。ITS涉及的技术领域很广，包括影像处理，土木工程，电子工程，机械工程，工业工程，交通工程，计算机科学，运筹学，以及车辆控制等领域。系统工程原理是ITS项目的灵魂，而信息流则是ITS 研究的重点。在洛山矶的交通规划中，交通系统管理技术包括4个层次：--第一层次：交通信号同步化，信号机更新，以及简单的交通工程项目；

--第二层次：公共汽车优先项目；

--第三层次：计算机化交通信号控制和通讯联网；

--第四层次：聪明走廊和智能交通系统，包括中央交通控制中心。

根据美国ITS系统项目规划，美国ITS的研究，开发和应用主要在4条ITS优先走廊（南加州走廊，东北走廊，中西部走廊，和休士顿走廊）内进行。从现在起到2011年，美国政府和私人公司将投资2，000亿美元建造全国ITS系统，包括智能交通基础结构和智能车辆系统，其中80%将由私人公司以各种方式提供。同时ITS规划正在逐步地融入交通规划的主流，许多交通规划都将ITS技术因素考虑在内。一个ITS时代正在到来，并将成为21世纪美国交通的希望之光。

ITS主要用户服务功能

ITS的用户服务功能经常在变化中。如表一所示，目前的ITS用户服务功能包括了7大领域（基本系统），和32个详细用户服务功能（子系统）。

表一

为实现以上的用户服务功能，ITS必须提供相应的系统结构，标准，和技术。

为实现以上的用户服务功能，ITS必须提供相应的系统结构，标准，和技术。

美国ITS系统结构

为了便于在研究，开发和应用ITS技术时使用相同的技术语言，必须设计出为各方所接受的ITS系统结构。ITS系统结构旨在确定ITS子系统的边界以及子系统组成部分，定义各子系统功能以及相互关系，为ITS的规划，设计和整合提供了一个合理的框架和未来发展的蓝图。由美国交通部ITS办公室牵头，美国ITS协会和许多公家和私人机构参与了全国ITS 系统结构的研究和确定。

ITS系统结构包括2个部分：

--逻辑结构：需要什么ITS用户服务功能和信息流？

--物理结构：在什么地点和如何实现ITS用户服务功能和需要什么样的设备？

物理结构包括3个层面：

第一层面：通讯层面（交通子系统之间的信息流和接口设备）；

第二层面：交通层面（交通子系统，包括出行者，车辆，管理中心，和路边交通设备4个部分）；

第三层面：机构层面（交通机构设置，政策，投资策略，以及公私合作机制）。

ITS物理结构中还有一个叫市场包的概念。市场包代表ITS物理结构中的不同技术组合，用以提供不同的交通服务。以下为几个市场包例子：

--高级交通管理系统（ATMS）；

--高级出行者信息系统（ATIS）；

--高级公共交通系统（APTS）；

--商用车辆运行系统（CVO）；

--紧急事件处理系统（EMS）；

--高级车辆控制系统（AVCS）。

美国ITS标准

为了具体规定ITS子系统之间的信息流动过程以及接口规范，美国交通部和有关专业协会和机构制定了ITS标准。ITS标准包括以下几大类：

1. 美国全国标准研究所制定的标准（ANSI）

内容：商用车辆的安全和资质认定。

2. 美国测试和材料协会制定的标准（ASTM）

内容：短程通讯技术。

3. 电子工业联盟制定的标准（EIA）

内容：数据无线电传输。

4. 美国电子和电机工程师协会制定的标准（IEEE）

内容：微波通讯，数据字典，车流和路边通讯等。

5. 交通工程师研究所制定的标准（ITE）

内容：信号机，功能层面交通控制中心通讯。

6. 全国ITS交通通讯标准规范（NTCIP）

内容：综合性的标准规范，涉及小汽车，公共汽车等多种交通工具的数据传输等。

7. 汽车工程师研究所制定的标准（SAE）

内容：ATIS数据字典，紧急事故处理。

ITS技术范畴

不同ITS系统有不同的组成部分，但主要包括以下几类技术：

--交通监测技术：通过感应圈，红外线，闭路电视摄像，卫星定位系统等技术对交通车辆进行监测，收集交通数据和图像信息；

--出行者信息技术：出行者可以从多渠道获得交通信息，包括计算机互联网，电话系统，电视系统，和其它；

--控制技术：匝道间的信号灯控制，高速公路间的信号灯控制，先进交通信号系统，等；

--通讯技术：光纤，租用电话线，无线通信，等；

--数据处理技术：数据库处理，车流量预测数据，交通控制数据处理。

任何一个独立的ITS系统至少包括3个组成部分：交通控制系统，通讯系统，以及路边交通控制设备。ITS系统整合

除了上述单一ITS交通系统以外，ITS的一个主要特点是用最新通讯技术将不同和独立的交通系统连接起来，来达到共享数据图像以及协同管理整个区域交通系统的目的。这种系统整合的最常用系统结构就是所谓的开放分散式系统结构。

开放式结构将不同交通系统整合在一起，打破不同厂商制造的产品之间的相互不兼容，形成一个系统之系统，使得设计的ITS系统和全国ITS系统结构以及ITS标准相一致。开放式结构要求ITS交通系统的各个部分，例如，硬件，软件，和数据结构，采用一个定义好的，能够控制的数据借口。如果一个交通系统已经采用了开放式系统结构，那么这个子系统（Seed）就可以直接通过网络连接到核心（Kernel）上去。相反的，如果现有交通系统属于特定厂商的产品（Proprietary System），并且只能在特定的平台（Platform）上运行，那么必须将该系统先转换成一个开放式种子系统，再连接到网络上去。因此，这种系统结构也叫