摘  要： 交通系統(tǒng)在城市的發(fā)展中具有舉足輕重的作用，隨著我國城市化進(jìn)程的加快和居民生活水平的提高，城市人口數(shù)量迅速增長，機(jī)動車數(shù)量越來越多，因此交通阻塞、交通事故、能源消費和環(huán)境污染等社會問題日趨惡化，交通阻塞造成的經(jīng)濟(jì)損失巨大，這已經(jīng)成為我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸問題。從美國、日本等發(fā)達(dá)國家的長期實踐可以證明，僅依靠修建道路、擴(kuò)大道路網(wǎng)絡(luò)規(guī)模等傳統(tǒng)方法來緩解日益增長的交通需求，很難適應(yīng)我國社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需求，最好的解決方法是建立城市的智能交通系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：智能交通；傳感器技術(shù)；自動控制技術(shù)；信息技術(shù)

1 智慧城市的定義
    智慧城市是以互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、無線網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)組合為基礎(chǔ)，以智慧技術(shù)高度集成、智慧產(chǎn)業(yè)高端發(fā)展、智慧服務(wù)高效便民為主要特征的城市發(fā)展新模式，運用信息和通信等手段感知、分析、整合城市運行核心系統(tǒng)的各項關(guān)鍵信息，對城市交通、醫(yī)療衛(wèi)生、公共服務(wù)、環(huán)境監(jiān)控、工商業(yè)活動等各種需求做出智能響應(yīng)。其實質(zhì)是利用先進(jìn)的信息網(wǎng)絡(luò)和通信等技術(shù)，實現(xiàn)城市的智慧式管理和運行。智慧城市是當(dāng)今世界發(fā)達(dá)國家在推進(jìn)產(chǎn)業(yè)和城市信息化進(jìn)程中的前沿理念和探索實踐，是對現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、智能信息處理等信息技術(shù)的高度集成，其大規(guī)模的應(yīng)用將成為未來全球新的經(jīng)濟(jì)增長點之一。IBM在《智慧的城市在中國》白皮書中，把“智慧城市”定義為：能夠充分運用信息和通信技術(shù)手段感測、分析、整合城市運行核心系統(tǒng)的各項關(guān)鍵信息，從而對于包括民生、環(huán)保、公共安全、城市服務(wù)、工商業(yè)活動在內(nèi)的各種需求做出智能的響應(yīng)，為人類創(chuàng)造更美好的城市生活[1]。
2 智能交通系統(tǒng)
    在構(gòu)成城市的交通、能源、商業(yè)、通信、水資源等系統(tǒng)中，交通系統(tǒng)占據(jù)著舉足輕重的地位。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷加快，城市人口數(shù)量迅速增長，并隨著居民生活水平的不斷提高，城市的機(jī)動車數(shù)量越來越多，造成城市道路交通流量急劇增加，交通阻塞、交通事故、能源消費和環(huán)境污染等社會問題日趨惡化，交通阻塞造成的經(jīng)濟(jì)損失巨大，這已經(jīng)成為我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸問題。解決交通問題的傳統(tǒng)辦法是修建道路，但無論哪個國家的城市，尤其是大城市，可以用來修建道路的空間都很小。根據(jù)建設(shè)部的統(tǒng)計顯示，我國城市人均道路面積僅為10.6 m2，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國外城市人均道路面積15~20 m2，同時城市的機(jī)動車保有量正以15%的高速率增長,而城市道路的增長率則僅為3%左右。另外，由于道路建設(shè)資金短缺、技術(shù)力量不足等不利因素的存在，便利道路里程的增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于汽車數(shù)量的增長速度，交通阻塞問題日趨突出。
    另外，在城市中不容忽視的環(huán)境污染問題，也與機(jī)動車數(shù)量太多造成碳排放量增多有著直接的關(guān)系。在2012年冬季的北京、上海、石家莊等大城市有多起灰霾天氣發(fā)生，就是最有利的證據(jù)。從美國、日本等發(fā)達(dá)國家的長期實踐可以證明，僅依靠修建道路、擴(kuò)大道路網(wǎng)絡(luò)規(guī)模等傳統(tǒng)方法來緩解日益增長的交通需求，已經(jīng)難以適應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的客觀要求，最好的解決方法是建立城市的智能交通系統(tǒng)。
    智能交通系統(tǒng)(簡稱ITS)，是指將先進(jìn)的傳感器技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機(jī)處理技術(shù)等應(yīng)用于交通運輸管理體系從而形成的一種信息化、智能化、社會化的交通運輸綜合管理和控制系統(tǒng)。ITS涵蓋的內(nèi)容廣泛，其核心思想是將先進(jìn)的數(shù)據(jù)傳輸、定位、傳感、電子控制以及其他與信息相關(guān)的技術(shù)等綜合應(yīng)用于道路交通運輸，使現(xiàn)有交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)揮最大的效能，以較低的造價和較短的時間，從整體上提高道路交通系統(tǒng)的效率、安全性和服務(wù)質(zhì)量，降低交通擁塞，節(jié)省能源，減輕車輛以及與車輛相關(guān)設(shè)施對環(huán)境的污染和危害。隨著信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機(jī)處理技術(shù)等的迅速發(fā)展，智能交通系統(tǒng)必將成為全球交通管理模式的重要發(fā)展趨勢[2]。
    美國在20 世紀(jì)60 年代末開始了ITS 方面的研究，之后歐洲、日本等也相繼加入這一行列。經(jīng)過近40年的發(fā)展，美國、歐洲、日本成為世界ITS研究的三大基地。目前美國在ITS的整體組織及規(guī)劃以及研究、開發(fā)、實驗等方面進(jìn)行了大量的投資，在電子收費、商業(yè)車輛運營等方面處于國際領(lǐng)先地位。同樣，日本的智能交通系統(tǒng)研究與應(yīng)用已取得重要進(jìn)展，其自動收費、高效行車導(dǎo)航、道路與車輛智能化管理等應(yīng)用已經(jīng)覆蓋日本的所有主干道路，交通信息與通信系統(tǒng)的開發(fā)已覆蓋全國范圍。
    建立城市的智能交通系統(tǒng)也是與我國的國情緊密聯(lián)系在一起的。汽車的能源消耗是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展所面臨的一個突出問題。目前我國的石油消耗量僅次于美國，居全球第二。 國家統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，在2009年，我國的原油進(jìn)口量首次突破2億噸，進(jìn)口比重達(dá)到了56%。其中，用于交通運輸業(yè)的石油消費僅次于工業(yè)，達(dá)到消耗總量的25% 。同美國的每輛汽車每年消耗1.8噸燃油、歐盟的每年消耗1.5噸、日本的每年消耗1.1噸相比，中國每輛汽車每年消耗高達(dá)2.3噸，能源利用率很低。在因排放造成的污染方面，我國機(jī)動車的氮氧化物排放量超過排放總量的 30%，一輛轎車每年排出的有害廢氣超過自身重量3倍以上，加上我國城市交通擁堵也已經(jīng)日益嚴(yán)重,大約有30%的汽油消耗在交通堵塞的時候。
3  智能交通系統(tǒng)的組成
    目前，我國智能交通系統(tǒng)的研究還處于起步階段，但它對社會經(jīng)濟(jì)增長的推動作用和重要性已得到國家相關(guān)部門的高度重視，經(jīng)過近十年的發(fā)展，智能運輸技術(shù)已經(jīng)成為解決交通問題的重要手段之一。我國已在運輸系統(tǒng)框架、交通數(shù)據(jù)管理、信息采集與融合、智慧車路控制等技術(shù)領(lǐng)域取得了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新成果，已經(jīng)實現(xiàn)車載導(dǎo)航和定位裝置等產(chǎn)品的國產(chǎn)化。雖然智能交通系統(tǒng)仍處于研發(fā)階段，但其內(nèi)涵、功能等正不斷發(fā)展擴(kuò)大，綜合國際比較成熟的智能交通系統(tǒng)研究現(xiàn)狀,我國的智能交通系統(tǒng)應(yīng)包括下面各組成部分[3]。
    (1)智能交通管理系統(tǒng)(CTMS)
    該系統(tǒng)需要通過先進(jìn)的視頻監(jiān)測、自動控制和信息采集與處理等相關(guān)技術(shù)，按照系統(tǒng)工程的原理進(jìn)行系統(tǒng)集成，將交通工程規(guī)劃、交通信號控制、交通檢測、交通電視監(jiān)控、交通事故救援以及信息系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合在一起，通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實現(xiàn)對交通的實時控制和指揮管理，主要包括道路交通狀況、交通事故和交通環(huán)境的實時監(jiān)視,還有道路交通實時疏導(dǎo)、道路交通實時控制以及對道路交通突發(fā)事件的應(yīng)急處理等功能。通過CTMS的管理，有效改善現(xiàn)有路網(wǎng)的運行狀況，提高道路的利用率，增加交通流量，改善交通秩序，減少交通事故和突發(fā)事件，使交通運輸始終處于最佳運行狀態(tài)[4]。
    (2)智能交通信息系統(tǒng)(CTIS)
    CTIS應(yīng)能夠通過多種方式為出行者提供準(zhǔn)確的有關(guān)出租汽車、公共汽車、輕軌或地鐵等交通工具實時、動態(tài)的交通信息，可以在道路指定路段，通過實時電子信息屏顯示各種交通工具的服務(wù)信息、道路狀況、出行時間和出行路線等信息，為出行者和交通管理控制中心提供參考和依據(jù)，并能夠為出行者或司機(jī)朋友提供自動或人工方式的咨詢服務(wù)，實現(xiàn)智能交通信息的傳輸、交換和共享。
    (3)智能公共交通系統(tǒng)(CPTS)
    CPTS應(yīng)包括車輛定位系統(tǒng)、客運量檢測系統(tǒng)、行駛信息服務(wù)系統(tǒng)、自動調(diào)度系統(tǒng)、公交站點系統(tǒng)等組成部分，通過現(xiàn)代通信、自動控制、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星導(dǎo)航等技術(shù)，實現(xiàn)公共交通的調(diào)度、管理、運營服務(wù)的信息化和智能化，為出行者提供安全、便捷的公共交通服務(wù)，從而有效減少私有車輛運行，減輕交通擁堵和有害氣體的排放。可以利用我國自主知識產(chǎn)權(quán)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)和移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等對行駛的公共車輛進(jìn)行定位、監(jiān)控、IC卡檢測和統(tǒng)一調(diào)度等功能的實施和管理。以公交站點系統(tǒng)為例，應(yīng)能夠為乘客提供實時、動態(tài)的公交信息，通過網(wǎng)絡(luò)與公交調(diào)度中心實現(xiàn)信息的傳遞、交換和共享。站點向調(diào)度中心發(fā)送獲取到的停靠站公交車信息，公交調(diào)度中心對各路公交信息進(jìn)行處理，統(tǒng)計各個站點、各公交線路距離最近的公交車位置、道路擁堵情況、乘客數(shù)量等信息，通過電子顯示屏為乘客提供實時的候車信息，并不斷更新信息，根據(jù)客流量實時改變發(fā)車時間、運行時間等信息，有效減少因上下班高峰時間而造成的乘車難、行車慢等現(xiàn)象，為市民提供安全、暢通的出行條件，使城市的公共交通處于智慧化的運行狀態(tài)，有效提高公共交通的運行效率，更好地為百姓服務(wù)[5]。
    (4)智能商務(wù)車輛運營系統(tǒng)(CVO)
    CVO是一種智慧型運營管理技術(shù)，主要是為從事貨運及客運的企業(yè)提供服務(wù)，通過系統(tǒng)中的衛(wèi)星、路邊信號標(biāo)桿、電子地圖、控制中心與車輛實現(xiàn)實時的數(shù)據(jù)通信，并利用車輛定位、車輛識別和動態(tài)稱重等設(shè)備幫助企業(yè)的調(diào)度中心對正在運營的車輛進(jìn)行調(diào)度和管理，及時掌握車輛的位置、車輛負(fù)重、道路情況等有關(guān)信息，提高車輛的使用效率，降低交通事故的發(fā)生幾率和企業(yè)的運營成本，增加運營利潤。
    (5)智能車輛控制及安全系統(tǒng)(CVCSS)
    隨著城市化進(jìn)程的不斷加快和城市人口不斷增多，城市的交通環(huán)境越來越差，尤其是大城市，交通擁堵和大氣污染日趨嚴(yán)重，交通事故遞進(jìn)式增多，交通安全已成為極為嚴(yán)重的問題。有必要開發(fā)智慧車輛控制及安全系統(tǒng)，通過傳感技術(shù)、通信技術(shù)和自動控制等技術(shù)，為司機(jī)提供行車的安全保障。CVCSS應(yīng)包括事故規(guī)避系統(tǒng)、監(jiān)測調(diào)控系統(tǒng)和安全自動駕馭等組成部分，通過在車輛上配置導(dǎo)航儀、行駛記錄儀等安全設(shè)備，使車輛具有道路障礙自動識別、自動報警、自動記錄車輛行駛狀態(tài)、衛(wèi)星定位以及巡航控制等功能。在易發(fā)生危險的情況下，隨時以聲音、影像等形式向駕駛員提供車體周圍的必要信息，并可自動采取安全處理措施，從而有效地防止事故的發(fā)生[6]。
    (6)智能公路管理系統(tǒng)(CTMS)
    CTMS主要用來對高速公路等主要公路的交通運行狀態(tài)進(jìn)行管理和監(jiān)控。自從2012年我國實行節(jié)假日高速公路免通過費的優(yōu)惠政策后，高速公路的交通事故頻繁發(fā)生，造成人員生命和社會經(jīng)濟(jì)的重大損失。建立CTMS可以對高速公路的運行狀況、交通流量、天氣狀況等信息進(jìn)行實時監(jiān)控，它應(yīng)包括交通運輸實時監(jiān)控、自動收費、運輸管理以安全救助等功能，通過停車與路徑誘導(dǎo)、流通流量預(yù)測、交通事故監(jiān)測、不停車電子收費、可變限速標(biāo)志等服務(wù)，有效提高公路通行能力，保持交通暢通安全，減少交通事故的發(fā)生，提高管理水平，降低管理與運營成本[7]。
    智能交通系統(tǒng)是將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、電子傳感技術(shù)和計算機(jī)控制技術(shù)等有效運用于交通運輸和管理系統(tǒng)中，從根本上提高交通運輸效率，減少交通阻塞和有害氣體排放，保障交通安全，促進(jìn)城市環(huán)境的生態(tài)化[8]。隨著數(shù)據(jù)通信技術(shù)、電子傳感技術(shù)和計算機(jī)控制技術(shù)等的不斷發(fā)展，智能交通將會在我國越來越多的城市實現(xiàn)，伴隨城市的交通、能源、商業(yè)、通信、水資源等系統(tǒng)智慧化運行和管理模式的實現(xiàn)，每一個城市都會成為基礎(chǔ)設(shè)施先進(jìn)、信息網(wǎng)絡(luò)通暢、城市管理高效、公共服務(wù)完備、生態(tài)環(huán)境優(yōu)美的智慧城市，使百姓能夠安居樂業(yè)，享受智慧城市的美好生活。
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