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科技给未来“加速度”——智能交通系统知多少
作者:德文图书馆  发表时间:2019-12-26 


阡陌交通,语出陶渊明《桃花源记》;四通八达,交错纵横的通路能给社会经济发展和人们生活的发展提速。

智能交通或智慧交通即是当代社会对交通的发展规划。德文图书馆为大家展开说说什么是智能交通系统(Intelligent Transportation System,简称ITS)

一、ITS的定义和发展历史

城镇化水平的不断提高使得家用汽车数目随之攀升,接踵而来的公路交通问题显而易见——交通拥堵、环境污染、交通事故频发等。交通设施的完善和信息处理技术的进步促进了交通管理问题的解决。智能交通系统即是整合了信息和通信技术(ICT),从部署在车辆和基础设施内的传感器和设备中收集数据,得到最佳交通解决方案,加强人、车、路之间的联系,改善人们出行质量,建立安全、高效的地面运输系统。改进现有交通系统的服务,使其更加高效、可持续、安全和环保。

智慧交通则是2009IBM提出的理念[1],是在智能交通的基础上,融入物联网、云计算、大数据、移动互联等高新IT技术。欧盟2010/40/EU指令将智能交通系统(ITS)定义为“一种先进的旨在通过增加道路车辆之间的协调和信息流来改善交通管理应用系统”。

智能交通系统作为这一名词被提出是在20世纪90年代,但是其思想在20世纪30年代就已有萌芽。美国通用汽车公司和福特汽车公司曾倡议推广过“现代化公路网”的构想。20世纪60年代提出静态路径有道、计算机交通控制技术等。自1990年以来,ITS经过各国激烈竞争,快速发展的十余年,国际ITS领域目前形成了美国、欧洲和日本三强鼎立的局面。 “美国智能运输协会”,“欧洲道路交通通信技术实用化促进组织”和日本的“道路、交通、车辆智能化推进协会”成为世界上最有影响力的ITS推进组织[2]

我国早在20世纪70年代末就已经开始研究交通运输和管理应用电子信息及自动控制技术,并于80年代后期,开始了基础性研究开发工作,包括道路交融管理、交通信息采集、驾驶员考试系统、车辆动态识别等;90年代开始建设交通中心。目前,我国正致力于完善ITS以及相关标准确立[3],近些年,智能交通系统建设进入了快速发展时期。

二、智能交通的组成

智能交通运输在目前国际上公认的领域主要有先进的交通信息服务系统(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)、货运管理系统、电子收费系统(ETC)、紧急救援系统(EMS)等七个[4]

目前我国正在建立或研发的智能交通系统的子系统主要包括交融信号控制与智慧系统、交通监视与监测系统、交通管理信息系统、交通信息动态显示系统、交通诱导系统、交通运输安全报警系统、交通违法监测系统、驾驶员考试系统、交通事故快速勘查系统、电子收费系统、公共交通运营指挥调度系统等[4]

1欧洲合作式智能交通系统通信子系统[5]

三、底层技术

系统的建立离不开底层基础的发展,ITS建立中的相关技术有以下这些:V2V/V2IGPS,专用短途通信,3G/4G/5G,路边摄像技术(RCR)以及PV/PD等。

其中GPS3G/4G/5G技术大家比较熟悉。V2V/V2I主要用于实现车与车或者车与路边基础设施之间的通信,专用短程通信可以实现V2I集成、V2V通信、自适应交通信号定时、电子收费、拥堵收费、电子道路收费、信息提供等[6];路边摄像技术则是通过摄像头采集路面、车辆、驾驶员等信息,应用于电子收费,车辆统计以及其他相关可视数据的统计,PV/PD指利用车辆自带的传感器,将收集到的环境信息转为可用数据。

ITS行业主要开发商底层技术对比[6]

四、智能车辆与无人驾驶

智能车辆(Intelligent Vehicles)是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统,它集中运用了计算机、现代传感、信息融合、通讯、人工智能及自动控制等技术,是典型的高新技术综合体。目前对智能车辆的研究主要致力于提高汽车的安全性、舒适性,以及提供优良的人车交互界面。近年来,很多发达国家都将其纳入到各自重点发展的智能交通系统当中[7]

至于无人驾驶,首先想到的便是谷歌,及其那告别了方向盘和脚踏板的原型车。谷歌的无人驾驶汽车可以分为两部分,自行设计的原型车和基于雷克萨斯、克莱斯勒的部分车型改装而来的测试车。前者主要用于研究真正意义上的无人驾驶技术,后者则是利用现有车型探索共享汽车、智能化改造的可能性。

随着美国政策的放宽,没有驾驶的测试车辆将更多地出现在真实道路上[8]。从上述关于智能交通系统的介绍中我们可以得知,ITS为智能汽车提供了智能化的基础设施、道路及网络环境,随着汽车智能化层次的提高,反过来也要求车联网、智能交通系统同步发展[7]。也即是说,智能车辆的研究仅仅只是第一步。

五、电子收费系统(ETC)

ETC电子收费系统(ElectronicTollCollection,简称ETC),采用在车辆上安装电子标签,在通过微波无线电通讯技术、自动识别车牌技术,实现电子标签同意收费站的收费系统网络通信,获取用户信息,并进行扣取费用等相关操作等,实现车辆在无人工甚至不停车下通车的系统[9]

2014417日,交通运输部将成立全国高速公路电子不停车收费联网管理委员会,协调全国电子不停车收费系统联网运营管理工作。截止到20163,全国电子不停车收费系统(ETC)覆盖范围达到了12万公里高速公路,覆盖范围达联网省份的90%以上[4]

到目前全国已经实现除海南、西藏、台湾、香港、澳门外29个省市ETC联网工程。我国目前的收费站以混合收费站为主,即分为ETC通道和MTC通道两种,ETC通道分为高速ETC通道、低速ETC通道和MTC/ETC混合通道。比较适合我国目前高速收费站现状[10]

当然,ETC不仅适用于高速收费站,在停车场、小区门禁等领域的智能化也十分便利。


六、我校智能交通系统研究情况

从学术论文发表量来看,我济也有不少智能交通系统方面的研究成果呢~ Web of Science核心合集收录了104篇,EI Compendex收录了194篇(检索截至2019101日,两个数据库之间会有重复)。

3同济大学智能交通系统研究成果在Web of Science核心合集中的主题分布

从两个数据库的检索情况来看,大家的研究成果包含且不局限于:交通通信、自动控制、路面交通、交通工程计算、智能高速公路、物品探测、数据挖掘、材料、遥感、操作研究、结构建设、自然地理、公共管理、城市研究等等。

4同济大学智能交通系统研究成果在EI Compendex中的主题分布

纵观其他国家智能交通系统的发展历程我们会发现,ITS对很多交通管理都有显著的改善效果。因此我们应该尽快推动和发展智能交通系统,加强道路基础设施建设,促进完善我国的智能交通系统。

编译:古驹

文字:朱梦皎

参考文献

  1. https://baike.baidu.com/item/%E6%99%BA%E6%85%A7%E4%BA%A4%E9%80%9A/16382912

  2. 朱茵、王军利、周彤梅.智能交通系统导论[M].北京:中国人民公安大学出版社,2007

  3. 徐建闽.智能交通系统[M].北京:人民交通出版社股份有限公司,2014

  4. 李力.浅谈智能交通运输系统.科学大众[J].2019,(08),197-197+170

  5. Alam M., Ferreira J., Fonseca J. (2016) Introduction to Intelligent Transportation Systems. In: Alam M., Ferreira J., Fonseca J. (eds) Intelligent Transportation Systems. Studies in Systems, Decision and Control[C], vol 52. Springer, Cham

  6. Jimenez J.A. (2018) Smart Transportation Systems. In: McClellan S., Jimenez J., Koutitas G. (eds) Smart Cities[M]. Springer, Cham

  7. https://baike.baidu.com/item/%E6%99%BA%E8%83%BD%E6%B1%BD%E8%BD%A6/4771107?fromtitle=%E6%99%BA%E8%83%BD%E8%BD%A6%E8%BE%86&fromid=23720251&fr=aladdin

  8. http://www.sohu.com/a/116623662_413937

  9. 徐东彬,韩昱,孙雅欣.我国ETC发展现状浅析与建议[J].中国交通信息化,2014(10):64+72.

  10. 程俊龙. ETCMTC混合式收费站通行能力研究[D].西南交通大学,2015.


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