2023年智能交通系统04ITS的主要内容.doc

第四章 ITS的主要内容 第四章 ITS的主要内容 ITS的根本功能表现在：减少出行时间、保障交通安全、缓解交通拥挤、减少交通污染等四个方面，其最终目标是建立一个实时、准确、高效的交通运输管理系统。ITS的根本功能模块包括：先进的出行者信息系统〔ATIS〕，先进的交通管理系统〔ATMS〕，先进的公共交通系统〔APTS〕，先进的车辆控制系统〔AVCS〕，以及商用车运营管理系统、先进的乡村运输系统、自动公路系统等。考虑到系统在国外、国内投入运营的情况，这里对前四个子系统进行重点介绍，并结合各子系统的特点，选择不同的侧重点分别予以讨论。 第一节 先进的出行者信息系统〔ATIS〕 1. 根本概念 该系统主要是对交通出行者提供及时的信息效劳。在出行前，通过办公室或家庭的计算机终端、咨询 、咨询播送系统等，向出行者提供当前的交通和道路状况以及效劳信息，帮助出行者选择出行方式、出行时间和出行路线；在出行途中，通过车载信息单元或路边动态信息显示板，向出行者提供道路条件、交通状况、车辆运行情况、交通效劳等实时信息，通过路径诱导系统对车辆定位和导航，使汽车始终行驶在最正确路线上，使出行者以最正确的出行方式和路线到达目的地。 ATIS可以通过车载设施、可变标志、交通信息播送、移动 等，向驾驶员提供互动信息，让他们始终行驶在最短路线上。ATIS提供的信息可以分为三类： u 出行前信息 u 途中信息 u 目的地信息 2. ATIS在日本的应用 1990年，日本开始研发VICS〔Vehicle Information and Communication System〕项目，在日本建立了第一个全国统一的提供交通信息效劳的通信系统。VICS采用三种通讯方式：红外信标，安装于道路的主要路段；短波信标，安装于乡村区域的道路和高速公路；调频副载波播送。VICS在1996年4月正式开始信息效劳，覆盖区域包括东京等大城市及主要高速公路。VICS播放的实时交通信息包括：主要地点间的交通信息、交通拥挤、法规、事故、广域的最优路径信息和道路施工、天气情况及停车场信息等。目前高档的VICS车载接收机结合了差分GPS和FM调频副载波功能，可以进行车辆导航和路径诱导。 3. ATIS在上海的应用 目前，上海市已投入应用的ATIS项目包括：有线通信系统、闭路电视监视系统、道路交通信号控制实时监控系统、计算机网络系统等。 其中，上海市的交通播送电台是全国最早的交通台。1991年，上海人民播送电台与上海市公安局联合，率先在全国推出了“上海播送电台交通台〔648千赫〕〞，在早晚顶峰期间，报告上海主要路段当前的交通状况，引导司机及早改道，防止堵车。随之，上海市专门成立了“上海城市交通信息中心〞，并于2023年12月正式推出了“上海交通网站〞〔 jt.sh 〕，提供交通与地图智能查询、交通出行指南〔公交为主〕、交通实时动态信息等。 上海市已建成的交通信息系统见表4-1。 表4-1 上海市已建成的交通信息系统 信息系统类别 交通信息系统实体〔所属〕 道路交通信息系统 上海市交通自适应控制与管理系统〔交警总队〕 浦东城市道路交通实时控制与管理系统〔浦东交管部门〕 上海市高架道路交通“监控〞系统〔市政工程局市政处〕 公共汽车交通管理系统 群众公共汽车公司 交通信息播送系统 上海市交通信息台〔交警总队、上海市播送电台〕 轨道交通信息系统 地铁1号线交通信息系统〔地铁公司〕 铁路交通监控系统〔上海铁路管理局〕 航空交通信息系统 虹桥机场交通监控系统〔虹桥机场〕 船舶/港口交通信息系统 吴淞港、十六浦港等交通信息系统 此外，上海市交通信息交互中心正在规划之中，它将是ATIS实施应用的一个重点工程项目，该中心旨在形成一个中心集成化的信息交互中心，聚集交通各部门的主要交通信息，进行分类、分析、处理与决策，并且通过两个输出系统向出行公众提供实时出行指导，以及向政府各级部门与领导提供最新的交通统计报告和决策性建议。出行指导信息发布方式包括：因特网、交通信息播送电台、视频媒体、GPS/GIS实时导航系统、场站/商业中心的交互式询问机等。 上海市交通信息交互中心建设规划主要包括三大局部： 〔1〕交通信息共享数据库：将负责聚集上海市各交通部门的交通信息，并进行动态分类、分析、处理与决策，这些信息将由交通控制、公共交通、交通设施、货物运输与电子收费等系统提供。 〔2〕综合交通信息发布系统：将负责向以各种方式出行的公众提供可靠和实时的出行指导信息，其中包括：道路路况信息〔拥堵、事故等〕，路线导行信息，公交线路信息，公交不同模式换乘衔接信息，以及实时泊车信息等。该系统包括三个子系统：出行者信息系统、路线导行系统、交通换乘衔接与规划系统。 〔3〕综合交通信息协调系统：将负责对交通各系统的信息进行聚集、分析、协调、处理与决策，以及指导各管理系统的信息开发与利用。它的效劳对象是政府各级主管部门，除了协调各部门的信息管理外，更重要的是为各级部门领导提供最新的交通决策数据与报告。 上海市在交通信息处理方面也作了大量的研究和开发工作，如现已安装运行的道路交通管理信息系统，包括机动车辆档案管理系统、道路交通状况信息处理系统、机动车驾驶员交通违章处理管理系统、交通事故统计管理系统等。 近期，上海将重点投资的项目是上海市交通信息交互中心。 4. ATIS共用信息平台的建设 〔1〕 根本概念 ATIS实现的根底是信息化的实现，ATIS必然会由“先进的出行者信息系统〞向“先进的交通信息系统〞开展，其最终的效劳对象不仅包括出行者，还包括运输机构、关联企业等等。其中，信息化是实现智能交通系统的各项功能的核心和关键之一。这里提出的共用信息平台是进行系统信息集成的重要手段，它将为各种相关子系统提供引导接入策略和信息共享效劳。它将对整个城市交通信息各系统共用数据组织结构和传输形式进行标准，并形成一个对共用数据进行组织、存储、查询、通信等管理效劳的数据仓库系统。共用信息平台不仅是ATIS，也是ITS进行整合的技术保障。其具体组成可包括交通运输信息公用根底设施、交通运输信息公用数据仓库、交通运输信息公共数据标准和标准、应用系统开发共享软件库等。利用共用信息平台资源和技术的支持，将为实现社会化交通信息增值效劳创造根底条件，其目的是通过政府集中建设项目的技术及设施优势，通过技术效劳和设施使用效劳，形成交通运输信息的流通枢纽，并以此为依托实现系统的标准化与资源共享目标。 对共用信息平台的规划及设计应明确逐步扩展的系统各局部之间的相互衔接关系，确定功能和接口衔接要求和相关技术标准，并研究和确定投资及运行机制等。 共用信息平台是通过对共用数据的采集〔如道路使用状况、交通状况和交通管理数据等〕，为智能交通系统的信息使用者提供不同的效劳，满足管理者和使用者对共用信息的需求〔如车辆调度方案制定时对交通状况信息的需求〕。同时，通过共享信息支撑政府部门间和行业管理与市场标准化管理方面协同工作机制的建立，如通过共用安全数据为交通运输管理提供支撑。 智能交通系统共用信息平台主要承当以下功能： u 从各子系统中提取共享数据，并对多渠道来源、相互不一致的数据进行数据融合处理； u 完成对于实时数据和历史数据的组织，以保证数据间关系的正确性、可理解性和防止数据冗余； u 根据效劳请求和查询权限对客户系统提供信息效劳，对于自身存放的数据直接加以组织输出，对于其他子系统存放的细节数据由共用信息平台提供查询通道。 〔2〕 共用信息平台的组成 智能交通系统共用信息平台是整个智能交通系统信息组织过程中的信息枢纽，承当信息中转的功能。不同的子系统将智能交通系统其他子系统需要的信息以不同的格式传递给共用信息平台。信息传输格式不以具体子系统所需的格式需求传输，可以用既定的统一格式传输给共用信息平台，并按照一定的编码规那么传输。共用信息平台将接收到的数据按照不同的用户需求进行处理，可以采用分层次的方法对无权获取局部信息的一些用户进行局部信息屏蔽。使不同的用户既能获得各自所需要的数据，又确保数据传输过程的安全性及共享数据的互操作性和互用性。 智能交通系统共用信息平台 物流共用信息平台 交通仿真实验共用信息平台 智能公交共用信息平台 紧急事件管理共用信息平台 交通管理与控制共用信息平台 根据共用信息平台的不同功能，可以将城域共用信息平台分解为：智能化公共交通系统共用信息平台、物流共用信息平台、交通管理与控制共用信息平台、紧急事件管理共用信息平台，以及支持路网交通特征预测与诱导的交通仿真实验共用信息平台。公用信息平台的组成见图4.1。 图4.1 ATIS / ITS 共用信息平台的组成 〔3〕 智能交通系统共用信息平台的设计 根据共用信息平台的功能及不同数据的组织模式，共用信息平台应由如下子系统组成： u 数据抽取子系统：主要有两大模块，一个是对内部系统的数据进行抽取；另一个是对外部相关数据进行抽取； u 数据融合处理子系统：将根底数据采集系统采集到的数据进行融合处理，针对不同的终端用户的需求提取有用信息； u 共用数据库管理子系统：对共用数据进行管理，特定的信息只有具备使用权的用户方可使用； u 共享数据统计子系统：对共享数据进行统计工作，并评价共享数据的数据质量，分析出将来各系统的数据需求； u 综合信息发布子系统：用于发布一些共享信息，对公众提供交通信息效劳，支持政府间协调工作机制的建立； u 宏观决策支持子系统：主要是对政府宏观管理进行决策支持效劳； u 数据请求与调用子系统：主要是实现数据需求的请求与调用功能。 数据抽取子系统 数据的融合处理子系统 共用数据库管理子系 综合信息发布子系统 共享数据的统计子系统 下层数据请求调用模块 上层数据请求调用模块 共用信息平台 宏观决策支持子系统 具体系统结构如图4.2所示。 图4.2 共用信息平台顶层系统结构 根据前述对智能交通系统共用信息平台的组成分析，对智能交通系统城域共用信息平台中的各组成局部的具体设计如下： ① 物流共用信息平台的设计 u 数据抽取子系统：分别由对内部系统和对外部相关数据〔如交通仿真数据等〕进行抽取的两个模块组成； u 车辆调度跟踪支持子系统：通过GIS参照模型进行数据组织用以支持车辆运行的跟踪与调度，主要数据为交通流背景数据； u 货物跟踪支持子系统：该系统主要通过线性参照模型进行数据组织用以支持货物跟踪查询效劳，主要数据为货物跟踪信息； u 企业业务交易支持子系统：用于支持运输市场交易、仓储企业交易等各类具有核心功能的企业进行联盟交易时的市场标准化管理，提供信用认证功能； u 综合信息发布子系统：用于发布一些共享信息，对公众提供物流信息效劳〔如各国贸易法规、国际贸易信息网站链接等〕，支持政府间协调工作机制的建立； u 宏观决策支持子系统：主要是对政府宏观管理进行决策支持效劳； u 数据请求与调用子系统：主要是实现数据需求的请求与调用功能。 数据抽取子系统 车辆调度跟踪支持子系统 货物跟踪支持子系统 综合信息发布子系统 企业业务交易支持子系统 下层数据请求调用模块 上层数据请求调用模块 物流共用信息平台 宏观决策支持子系统 具体系统结构如图4.3所示。 图4.3 物流共用信息平台顶层系统结构图 ② 智能化公共交通系统共用信息平台的设计 u 数据抽取子系统：分别由对内部系统和对外部相关数据〔如城市GIS系统可用数据，交通管理系统可用数据等〕进行抽取的两个模块组成； u 公众信息效劳支持子系统：承当对广阔公众的公交信息发布、咨询等效劳。主要数据为公共交通费用、时刻表等方面的信息； u 线路调度管理支持子系统：承当制定调度、保障预定调度方案的实现以及根据突发情况动态调度的功能； u 车队／公司运行管理支持子系统：监控各条线路的动态运