智能運輸系統(tǒng)--未來交通運輸?shù)陌l(fā)展方向
摘 要：隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展和交通運輸量的持續(xù)增長，利用智能運輸系統(tǒng)(ITS)來提高道路的利用率、道路交通的安全程度和道路使用的舒適性，已成為未來交通運輸?shù)陌l(fā)展方向。本文較詳細地介紹了ITS的基本概念和作用，先進國家的發(fā)展情況、中國的發(fā)展概況及關(guān)于我國ITS的發(fā)展設(shè)想與建議等。
關(guān)鍵詞：道路 運輸 智能系統(tǒng) 發(fā)展
隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展和人們生活水平的普遍提高，整個社會對交通運輸?shù)男枨笕找嬖黾印ｋm然世界各國政府已經(jīng)或是正在大量投入財力于交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，但交通狀況惡化及其伴生的安全事故、空氣污染等一系列問題越來越困擾著有關(guān)的政府當(dāng)局。交通運輸對經(jīng)濟發(fā)展的制約作用不同程度地普遍存在于每個國家/地區(qū)，如何解決大城市周圍地區(qū)交通擁擠和堵塞現(xiàn)象幾乎成了最為棘手的難題之一。
? 交通量的持續(xù)增長是造成這種狀況的最根本原因，而傳統(tǒng)的解決途徑主要有兩個：一是加大交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入，但資金、土地等稀缺資源的有限性又是不可回避的問題，道路基礎(chǔ)設(shè)施是不可能無限擴展的；另一個就是限制交通流量，主要是通過法律和行政的手段實現(xiàn)。這又分兩個方面：一是控制車輛出行，如按車牌單、雙號分別行駛，或是鼓勵和發(fā)展公共交通，減少私家車的使用，美國等西方國家早在很多年前已在一些交通繁忙路段實施鼓勵兩人以上的車輛優(yōu)先行駛的規(guī)定；再就是控制汽車保有量，以高額的稅、費甚至控制上牌等來限制汽車數(shù)量的發(fā)展。這些方法短期可以奏效，但有失公平、合理。如何更有效地使用現(xiàn)有交通運輸網(wǎng)絡(luò)就是人們試圖尋找更好地解決上述問題的重要途徑之一。人們希望通過增加技術(shù)含量的方法提高現(xiàn)有道路的利用率，提高道路交通的安全程度和道路使用的舒適性，智能運輸系統(tǒng)(ITS)因此應(yīng)運而生。
1 ITS的基本概念和作用
所謂智能運輸系統(tǒng)，就是集信息處理、通訊、控制、以及高科技的電子技術(shù)等最新的科研成果，應(yīng)用于交通運輸網(wǎng)絡(luò)中。它與傳統(tǒng)的交通管理系統(tǒng)一個最顯著的區(qū)別是，將服務(wù)對象的重點由以往的管理者轉(zhuǎn)向道路使用者，即用先進的科技手段向道路用戶提供必要的信息和便捷的服務(wù)，以減少交通堵塞，從而達到提高道路通過能力的目的。另外，從系統(tǒng)論的角度來看，ITS將道路管理者、用戶、交通工具及設(shè)施有機地結(jié)合起來并納于系統(tǒng)之中，提高了交通運輸網(wǎng)絡(luò)這個大系統(tǒng)的運行效率。
ITS系統(tǒng)的功能包括以下幾個主要方面：信息提供、安全服務(wù)、計收使用費和減少交通堵塞等。系統(tǒng)向道路管理者和用戶提供的主要是道路交通情況的實時信息及相關(guān)的其它信息，如天氣等；而安全服務(wù)的內(nèi)容則有危險警告、人車事故預(yù)防、行車輔助等，它們通過不同的方式來幫助減少交通事故；費用收取主要是以電子方式自動地向用戶收取道路使用費或車輛停放費等。當(dāng)然，系統(tǒng)還可以根據(jù)人們的需要提供更多的服務(wù)。
2 先進國家的發(fā)展情況
北美、歐洲諸國及***等西方國家在ITS的發(fā)展方面處于明顯的領(lǐng)先地位，現(xiàn)從以下幾個方面來分析：
2.1 政府的積極態(tài)度與有力支持
對于ITS的開發(fā)利用，有關(guān)當(dāng)局均積極參與，并給予相當(dāng)?shù)呢斄χС帧Ｔ诿绹陕?lián)邦/州運輸部作為主管部門，聯(lián)邦公路局、立法機構(gòu)及地方政府均有介入。政府的作用是對發(fā)展目標(biāo)進行戰(zhàn)略規(guī)劃，如美國國會1991年通過了《陸上綜合運輸效率法》(ISTEA)，1997年又完善為《綜合運輸法》(ISTEAⅡ)，對如何采用先進技術(shù)以提高運輸網(wǎng)絡(luò)的效能做了相應(yīng)規(guī)定；1996年初聯(lián)邦運輸部對ITS的發(fā)展又提出了新的要求，“建立全國性的智能運輸基礎(chǔ)設(shè)施(ITI)以節(jié)省交通時間，減少傷亡事故，提高全國人民生活質(zhì)量”，具體規(guī)定出交通信息管理、緊急事故響應(yīng)、旅行信息等九個子系統(tǒng)作為該計劃的基本構(gòu)成，明確了到2001年的發(fā)展目標(biāo)。此外，政府也是資金的主要來源。美國政府每年對ITS都有專門的預(yù)算，如1997、1998年分別為2.4和2.5億美元，而***僅在1995年政府就投入6.7億美元，這為新興的ITS的發(fā)展提供了重要的物質(zhì)保證。
2.2 專職機構(gòu)的領(lǐng)導(dǎo)與協(xié)調(diào)
作為一個行業(yè)，ITS要有專門的組織來負責(zé)有關(guān)業(yè)務(wù)的領(lǐng)導(dǎo)與協(xié)調(diào)，一般多為半官方的，或者是有政府背景的機構(gòu)，如美國的“全美智能運輸協(xié)會”，加拿大的“加拿大智能運輸協(xié)會”，而歐洲則有一國際性的ERTICO，“歐洲ITS組織”，其接受歐盟委員會的領(lǐng)導(dǎo)。這些機構(gòu)與政府關(guān)系密切，它們既有行業(yè)的組織協(xié)調(diào)職能，又作為政府的咨詢部門幫助制定發(fā)展戰(zhàn)略，制定和頒布行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)筑行業(yè)發(fā)展的架構(gòu)；在其內(nèi)部也有所分工，設(shè)立不同的專業(yè)委員會或工作組分管相應(yīng)的專業(yè)領(lǐng)域。
2.3 社會各界的廣泛參與
由于ITS有較好的發(fā)展前景，在市場機制的推動下，除了專業(yè)性的研究機構(gòu)和咨詢公司外，大量的工業(yè)組織也紛紛介入，所涉及的行業(yè)較為廣泛，從傳統(tǒng)的汽車制造、機電加工到新興的計算機、通訊、信息、遙感等高科技領(lǐng)域。國際上一些著名的企業(yè)，如西門子、摩托羅拉、東芝等公司也加入有關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)和研制，甚至軟件巨頭美國微軟公司也開始關(guān)注并介入這個市場。據(jù)美國有關(guān)方面的預(yù)測，到2005年前后，僅美國國內(nèi)ITS相關(guān)產(chǎn)品的市場需求將達到105億美元。因此，有理由相信，ITS的發(fā)展前景是光明的。
2.4 產(chǎn)品的多樣化
由于社會的廣泛參與和市場的積極推動，ITS的服務(wù)功能越來越豐富和完善，產(chǎn)品也形式多樣，使人們對交通運輸?shù)男枨蟛粩嗟氐玫綕M足，使運輸網(wǎng)絡(luò)的功效得到不斷地提高。以下是幾個比較有代表性的例子：
萬通卡(SMARTCARD)
其外形似銀行的信用卡，作用似電話磁卡/IC卡。主要用于過路費、停車費、公共交通工具使用費等的計收。目前流行“非接觸式”的，即卡與讀卡機不再直接接觸，可有10cm左右的工作距離，有的甚至隔著錢袋或衣服也能有效。卡經(jīng)補值后可反復(fù)使用。這種系統(tǒng)極大方便了使用者，而且也便于管理者的管理與操作，大大降低了使用與維護成本。現(xiàn)在不僅歐美廣泛使用，在***及韓國等也很普遍。
電子收費系統(tǒng)(ETC)
主要工作原理是，載有特定裝置的車輛進入收費區(qū)后，收費區(qū)的信號探測器發(fā)出掃描信號，檢測并獲取該車的有關(guān)信息，然后根據(jù)不同的方式進行計費，或是使用萬通卡，或是中心賬戶計賬。目前這種系統(tǒng)功能日益多樣和先進，譬如信號探測系統(tǒng)還能夠獲取并記錄諸如車輛的幾何尺寸、車重、車型等數(shù)據(jù)，還能夠?qū)⒛切┻`規(guī)或不符合要求的車輛通過攝像機記錄車牌號。如果車內(nèi)再配有GPS(全球定位系統(tǒng))或其它類似功能的系統(tǒng)，信號探測系統(tǒng)還可以為過往的車輛提供前方道路通行情況，提供導(dǎo)航服務(wù)。電子收費系統(tǒng)主要用于公路或城市出入口處，它能夠減少或避免因收費而帶來的交通堵塞問題。在加拿大，為解決原經(jīng)過多倫多市的401號公路因交通擁擠而新建的407公路，采用了世界最先進的全自動收費系統(tǒng)后，大大的改善了通行情況，緩解了該地區(qū)的交通緊張局面。
實時交通信息系統(tǒng)系統(tǒng)所能提供的信息包括路況、交通擁擠情況、交通事故情況、交通管制、停車泊位等。信息傳播的方式主要有：調(diào)頻廣播、無線電短波和紅外波。汽車專用信息接受器根據(jù)設(shè)計的不同可以有多種的顯示方式——聲音的、文字/數(shù)字的，有的用色燈及其發(fā)光強度表示不同的內(nèi)容和程度，最先進的是顯示在屏幕的電子地圖上。目前比較著名的如***的“車輛信息與通訊系統(tǒng)”(VICS)，其經(jīng)過5年的爭論與開發(fā)，于1996年4月正式投入使用；再如歐洲的“交通信息頻道”(RDS-TMC)，現(xiàn)在在5個國家的9個城市中試運行，ERTICO已經(jīng)為歐盟11國推廣該系統(tǒng)擬定了時間表。
智能汽車
主要是在汽車上加入更多的電子控制系統(tǒng)，大大提高駕駛的安全性和效率。***最近推出ITS的概念車HSR—VI，該車既可以手動駕駛，也可以完全自動駕駛。在自動駕駛狀態(tài)下，車載電腦搜集來自激光雷達、立體圖像傳感器、多用途通訊系統(tǒng)以及交通管理方面發(fā)出的各種信息，以操縱汽車的行駛。這些裝置還可以將外部的情況提供給駕駛員以避免發(fā)生交通意外，如果駕駛員未能及時剎車、誤入禁行區(qū)、超速行駛或是其它操作錯誤，汽車的自動信號系統(tǒng)會發(fā)出警告，并自動采取相應(yīng)的措施，如變換車道等；電子制動系統(tǒng)則可以避免因緊急情況而驚慌失措可能帶來的不良后果。
自動化公路系統(tǒng)(AHS)
美國正在對自動化公路系統(tǒng)進行由計算機控制的駕駛試驗，并將很快投入實用。伯克利加州大學(xué)“高級公路和交通研究計劃”已經(jīng)建成了未來可供毋需駕駛員駕駛的汽車行駛的公路原型，并在1997年8月進行了實用成果的演示。這種思路是通過提高現(xiàn)有道路的利用率，而不是修建更多道路的辦法來滿足交通對道路的需求。具體工作是開辟專用車道，利用專門敷設(shè)在路面下的磁體來引導(dǎo)汽車的行駛，并確定汽車在公路上的位置；用高效雷達來控制車速，并保持與其它車及障礙物的間距。汽車在其上自動行駛，全無人為干預(yù)。目前汽車制造商們也在考慮給所生產(chǎn)的汽車裝上計算機導(dǎo)航系統(tǒng)，以適應(yīng)情況更加復(fù)雜的道路。研究人員已經(jīng)證明，在這種公路上汽車可以高速行駛，即使在轉(zhuǎn)彎處車速也可以高達100km/h以上，而且汽車的間距可以很小。所有汽車都以同樣的速度行駛，因此不會增加交通事故，大大提高了道路的通過能力。
3 中國的發(fā)展概況
我國在ITS方面的開發(fā)和應(yīng)用尚處于起步階段，進行了一些有成效的基礎(chǔ)性工作。?
從行業(yè)管理的角度來看，這項工作一直是由國家科委牽頭，參加的部門有交通部、鐵道部、建設(shè)部、電子工業(yè)部等。目前北京成立了一家專門的機構(gòu)“ITS研究中心”(屬交通部)，但尚未有國家級的ITS領(lǐng)導(dǎo)和協(xié)調(diào)組織。在業(yè)務(wù)的對外交流方面，我國似乎偏重與歐洲的發(fā)展。1995年起就與歐盟的RETICO正式開始接觸，并于1997年6月在北京舉行了首屆“歐洲—中國ITS”會議，最近又計劃在歐洲舉行第二屆。日前RETICO正與中國開展一個為期10個月的項目，幫助中國在ITS領(lǐng)域開展工作，介紹歐洲的經(jīng)驗與技術(shù)。?
在系統(tǒng)的實際開發(fā)和應(yīng)用方面，我國已有了不少實際成果，在局部地區(qū)形成了ITS的雛形，或?qū)崿F(xiàn)了ITS系統(tǒng)的部分功能。其中最主要的是電子收費系統(tǒng)，全國已有不少省份或城市開始采用或試行這種先進的管理方式。如廣東省的佛山市，從1996年開始在該市周圍的23個收費站點推行電子收費系統(tǒng)，提高了道路的通過能力，降低了空氣污染。同樣，在一些高等級公路上也出現(xiàn)了類似的收費系統(tǒng)；結(jié)合交通工程在新建的高速公路旁一般都埋設(shè)了光纖等信號傳輸線路，有些還安裝了車輛探測裝置和可變式信息顯示裝置，便于其后的交通控制、管理和服務(wù)。此外，在引進國外先進技術(shù)和產(chǎn)品的同時，我國也開始與外國的廠商建立合資企業(yè)，生產(chǎn)ITS的產(chǎn)品。
4 關(guān)于我國ITS的發(fā)展設(shè)想與建議
很顯然，對于人均占有耕地面積大大低于世界平均水平、經(jīng)濟尚處于發(fā)展階段的人口大國的中國來講，修建更多道路的潛力有限，且道路網(wǎng)絡(luò)的擴展會很快被以更高速度增長的交通量所淹沒。因此，提高現(xiàn)有道路的使用效率是今后應(yīng)重點關(guān)注的一個問題，而智能運輸系統(tǒng)則是一個發(fā)展方向。可以從以下幾個方面著手：
4.1 觀念、意識上的重視
首先，要使有關(guān)方面在思想觀念上對發(fā)展ITS的重要性有所了解和認識，能夠站在戰(zhàn)略的高度來看待這個問題。其次，我國新一屆政府已經(jīng)提出希望用增加包括交通在內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)等來拉動我國的經(jīng)濟發(fā)展。所以，可以說交通又一次面臨著大發(fā)展的機遇。然而這一次的發(fā)展不能像以往那樣，只是從量上進行簡單的擴張，擴大交通運輸網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，而更重要的是要增加其質(zhì)的發(fā)展。具體就是要提高科技含量，強化服務(wù)功能，更加適應(yīng)社會發(fā)展的需求，也就是說交通的“可持續(xù)發(fā)展”應(yīng)當(dāng)建立在比擴大數(shù)量和規(guī)模意義更加廣泛和深入的基礎(chǔ)上。?
根據(jù)國內(nèi)外發(fā)展的情況，可以預(yù)計交通運輸業(yè)今后仍將是一個重要的行業(yè)，在國民經(jīng)濟中占有相當(dāng)?shù)谋戎亍Ｒ虼藷o論從市場占有的角度，還是從保護民族工業(yè)的角度看，我們都必須及早采取行動，爭取主動。
4.2 建立、健全組織機構(gòu)
ITS是跨行業(yè)的多種技術(shù)的綜合性產(chǎn)物，必須要有一個高層次的機構(gòu)進行相關(guān)業(yè)務(wù)活動的領(lǐng)導(dǎo)與協(xié)調(diào)。可以參照國外經(jīng)驗，組建國家級的、半官方的組織來通盤考慮全面的工作，合理地調(diào)配各種可用資源。交通部作為ITS存在的基體—交通基礎(chǔ)設(shè)施的主管部門，有條件也有義務(wù)在業(yè)務(wù)上進行更多的指導(dǎo)與關(guān)注。總之，要結(jié)合我國的國情，使ITS事業(yè)穩(wěn)步和有序地向前發(fā)展。
4.3 超前開展工作
雖然我國ITS的整體水平還比較落后，市場遠未得到開發(fā)，但當(dāng)我們在比較有把握地預(yù)測到交通運輸管理、服務(wù)體系的發(fā)展前景時，就要進行戰(zhàn)略上的考慮，借鑒國外ITS發(fā)展過程中成功的經(jīng)驗，有針對性地開展基礎(chǔ)工作。這包括在法律上明確和完善我國發(fā)展ITS的近期目標(biāo)和長遠規(guī)劃；制定ITS體系的構(gòu)架、發(fā)展的原則和對策；在技術(shù)上著手對ITS的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進行研究和規(guī)定；從運作上考慮資金的籌措、市場的開發(fā)以及“游戲規(guī)劃”的制定(這主要是指如何對引入國外先進技術(shù)和產(chǎn)品加以一定的限制，以保護民族工業(yè)的發(fā)展)。?
一個重要的問題是標(biāo)準(zhǔn)，即ITS業(yè)界應(yīng)廣泛遵守的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。假若大家各行其是，系統(tǒng)間互不兼容、溝通，用戶則會遇到不必要的麻煩，并造成投資的重復(fù)和管理的復(fù)雜。再如，交通實時信息的提供也應(yīng)有統(tǒng)一的技術(shù)手段與規(guī)范。標(biāo)準(zhǔn)問題涵蓋面很廣，有許多的工作要做。?
當(dāng)然，從我國目前情況看，全面系統(tǒng)地開展ITS的開發(fā)應(yīng)用似乎為時尚早，但基礎(chǔ)性的、學(xué)術(shù)性的研究工作應(yīng)該超前進行。另外，在條件比較成熟的情況下，可以進行一些試點工作，以取得經(jīng)驗。
4.4 重視對外交流，立足以我為主
吸取和借鑒他人的經(jīng)驗教訓(xùn)，是取得成功的一條捷徑。雖然ITS的發(fā)展歷史不長，但其對交通運輸業(yè)來講是一種質(zhì)的飛躍，具有非常現(xiàn)實的應(yīng)用價值和廣闊的市場前景。我們應(yīng)一方面積極地進行國際性的技術(shù)交流與合作，了解和掌握發(fā)達國家在這方面取得的成功經(jīng)驗和做法，同時也應(yīng)考慮我國的經(jīng)濟發(fā)展水平和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、資金來源、道路狀況、交通特點等實際情況，進行全面認真的分析研究，制定出符合我國國情的發(fā)展戰(zhàn)略，加快中國ITS業(yè)的發(fā)展。
