智能運輸系統(tǒng)的戰(zhàn)略規(guī)劃研究.doc

7 / 8智能運輸系統(tǒng)戰(zhàn)略規(guī)劃研究同濟大學 楊東援 賈俊剛 戴禾 趙婭麗提要 本文結(jié)合某市智能運輸系統(tǒng)戰(zhàn)略規(guī)劃的實踐，參考國外先進經(jīng)驗，研究智能運輸系統(tǒng)戰(zhàn)略規(guī)劃的方法及工作內(nèi)容。主要討論戰(zhàn)略目標的確定、系統(tǒng)開發(fā)過程參與者的關(guān)系、系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)的分析等問題。關(guān)鍵詞 ITS 戰(zhàn)略規(guī)劃 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1引言智能運輸系統(tǒng)（以下簡稱為ITS）涉及眾多領(lǐng)域和部門，是一個復(fù)雜社會系統(tǒng)。在系統(tǒng)建設(shè)過程中，需要許多專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)人員共同協(xié)作，同時需要在多個行業(yè)及管理部門之間建立良好的協(xié)調(diào)關(guān)系，以達到整合分散開發(fā)的多個項目，構(gòu)成協(xié)作運行的復(fù)雜巨系統(tǒng)的目標。為此，ITS的系統(tǒng)規(guī)劃顯得十分重要，日本、美國、歐洲等均有許多成果，形成了系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)相關(guān)規(guī)范等代表政府意見的重要技術(shù)文件。ITS系統(tǒng)戰(zhàn)略規(guī)劃是系統(tǒng)規(guī)劃首先需要進行工作，其任務(wù)是根據(jù)某一地區(qū)社會、經(jīng)濟發(fā)展的需要，明確系統(tǒng)的戰(zhàn)略目標；確定開發(fā)過程的戰(zhàn)略布局，劃分政府、企業(yè)、研究單位之間的協(xié)同任務(wù)，確定系統(tǒng)整體框架結(jié)構(gòu)，以及相應(yīng)的信息組織方案，制定相應(yīng)的戰(zhàn)略措施。本文結(jié)合某市智能運輸系統(tǒng)的戰(zhàn)略規(guī)劃實踐，參考國外先進經(jīng)驗，具體討論戰(zhàn)略規(guī)劃的工作內(nèi)容與方法。2戰(zhàn)略目標的確定為正確確定系統(tǒng)建設(shè)的戰(zhàn)略目標，其基本研究方法是采用宏工程的思想，研究交通系統(tǒng)與外部社會經(jīng)濟環(huán)境之間的關(guān)系，根據(jù)社會經(jīng)濟發(fā)展的要求，確定采用高新技術(shù)改造交通系統(tǒng)的功能要求定位。在某市ITS系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略及規(guī)劃研究中針對這部分工作采用了如圖1所示的工作流程?，F(xiàn)有交通系統(tǒng)服務(wù)能力分析社會經(jīng)濟發(fā)展需求分析交通系統(tǒng)改造目標的確定適應(yīng)社會經(jīng)濟發(fā)展要求的交通系統(tǒng)概念發(fā)達國家的ITS服務(wù)需求分析成果現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)及適用技術(shù)分析市域ITS的建設(shè)目標的確定圖1 確定市域ITS建設(shè)戰(zhàn)略目標的研究工作流程該市經(jīng)過多年的建設(shè)，已經(jīng)從80年代的一個邊境小鎮(zhèn)發(fā)展成為具有350萬人口，充滿活力的現(xiàn)代化都市。為了適應(yīng)新時期發(fā)展的要求，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)將向以高新技術(shù)為核心的產(chǎn)業(yè)布局調(diào)整，同時加快建設(shè)華南物流樞紐，加快對現(xiàn)有交通系統(tǒng)的技術(shù)改造，建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的交通運輸體系。在此背景下，該市加快了對交通運輸系統(tǒng)改造的步伐，全市已經(jīng)或正在展開的相關(guān)建設(shè)項目有：l 無線集群調(diào)度系統(tǒng)；l GPS定位系統(tǒng)試點；l 遠程電子監(jiān)控系統(tǒng)；l 運政稽查管理系統(tǒng)；l 交通一卡通系統(tǒng)；l 集裝箱運輸EDI系統(tǒng)；l 交通仿真實驗系統(tǒng)等。為整合上述系統(tǒng)，建立相互有機聯(lián)系、高效運行的ITS整體系統(tǒng)，根據(jù)該市社會經(jīng)濟發(fā)展要求確定的系統(tǒng)建設(shè)目標為：l 為城市綜合交通規(guī)劃、管理及其他城市交通部門提供信息化的決策支持手段，以提高行業(yè)管理的水平及能力。l 構(gòu)建城市交通信息基礎(chǔ)設(shè)施，為區(qū)域物流中心及區(qū)域航運中心的建設(shè)打下良好的基礎(chǔ)。l 通過信息技術(shù)手段對交通運輸資源進行整合，提高現(xiàn)有道路交通設(shè)施的使用效率，最大限度地發(fā)揮其潛力，為公眾提供安全、方便、舒適、快捷的運輸服務(wù)。l 通過高新技術(shù)手段提高運輸企業(yè)的生產(chǎn)率、服務(wù)質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。l 在新的歷史條件下，探索有效的部門協(xié)作機制及系統(tǒng)建設(shè)的融資手段，確保有效利用體制資源和財政資源。根據(jù)已有建設(shè)基礎(chǔ)確定的系統(tǒng)建設(shè)戰(zhàn)略重點是大力進行系統(tǒng)整合，構(gòu)筑有機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，已達到充分發(fā)揮系統(tǒng)整體效益的目標。3系統(tǒng)建設(shè)機制分析31智能運輸系統(tǒng)的建設(shè)特點311系統(tǒng)創(chuàng)新特點與傳統(tǒng)運輸系統(tǒng)相比，智能運輸系統(tǒng)具有顯著的系統(tǒng)創(chuàng)新特征：l 通過信息技術(shù)對分散進行的個體交通行為進行引導(dǎo)整合，幫助個體在掌握宏觀信息的基礎(chǔ)上將其交通行為合理化，促進系統(tǒng)整體的協(xié)調(diào)。l 通過信息技術(shù)增強管理水平，形成交通系統(tǒng)的完整信息采集、信息管理與加工、信息發(fā)布“系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，以支持各種科學決策行為。l 通過信息系統(tǒng)實現(xiàn)交通系統(tǒng)與整個社會經(jīng)濟系統(tǒng)的有效協(xié)接：交通運輸信息融入供應(yīng)鏈；交通運輸信息融入居民生活信息鏈。因此，智能運輸系統(tǒng)是對傳統(tǒng)運輸系統(tǒng)的一次革命，傳統(tǒng)的運輸觀念、運輸行業(yè)組織形式、運輸管理方法，以及傳統(tǒng)的運輸技術(shù)都將由于智能運輸系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)生變革。智能運輸系統(tǒng)的建設(shè)不僅是一種技術(shù)開發(fā)研究過程，而且是一種組織創(chuàng)新、觀念創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新的過程。如果不進行相應(yīng)的變革，先進技術(shù)所能夠發(fā)揮的作用將是非常有限的。312系統(tǒng)協(xié)調(diào)運作特點ITS的系統(tǒng)整體性體現(xiàn)在：l 跨行業(yè)特點。ITS是涉及眾多行業(yè)領(lǐng)域的社會綜合系統(tǒng)，行業(yè)之間的協(xié)調(diào)包括：建設(shè)任務(wù)的協(xié)調(diào)，管理體制的協(xié)調(diào)，政策的協(xié)調(diào)，技術(shù)的協(xié)調(diào)，基礎(chǔ)設(shè)施使用的協(xié)調(diào)，信息采用與應(yīng)用的協(xié)調(diào)。l 跨技術(shù)領(lǐng)域特點。ITS綜合了交通工程、信息工程、通信技術(shù)、控制技術(shù)、計算機技術(shù)等眾多學科領(lǐng)域的成果，需要多專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)人員共同參與。l 政府、企業(yè)、科研機構(gòu)和高等院校共同參與。建設(shè)過程中恰當?shù)慕巧ㄎ缓腿蝿?wù)分工是系統(tǒng)有效展開的前提條件。32政府與企業(yè)和研究機構(gòu)之間的協(xié)調(diào)關(guān)系在某市智能運輸系統(tǒng)戰(zhàn)略規(guī)劃研究中，是充分考慮了上述系統(tǒng)建設(shè)特點后，確定政府、企業(yè)和研究機構(gòu)之間的關(guān)系。321政府的職責ITS建設(shè)過程中政府所承擔的基本職責為：推動企業(yè)為主體的行業(yè)性技術(shù)進步；為社會提供基礎(chǔ)設(shè)施；有效協(xié)調(diào)系統(tǒng)研究開工作，以及開發(fā)過程中各種角色之間關(guān)系。為此，政府將進行如下行為：規(guī)劃行為。制定系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略、系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)概念設(shè)計、系統(tǒng)上層結(jié)構(gòu)設(shè)計、系統(tǒng)項目規(guī)劃與設(shè)計等指導(dǎo)性方案，以指導(dǎo)整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)展開。引導(dǎo)行為。通過建設(shè)項目的指導(dǎo)性評價文件（技術(shù)有效性評估、技術(shù)市場評估、技術(shù)篩選和分組等），闡述ITS對企業(yè)能夠產(chǎn)生的經(jīng)濟效益，引導(dǎo)企業(yè)在市場條件下通過技術(shù)進步獲取主動地位。政府需要通過優(yōu)惠政策或投資支持示范性項目的建設(shè)，并組織必要的實驗性項目的實施，通過示范項目推動行業(yè)的技術(shù)進步。建設(shè)行為。政府承擔ITS基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及基礎(chǔ)信息建設(shè)（采集、管理、發(fā)布）的任務(wù)。協(xié)調(diào)行為。政府通過政策、稅收、行政等手段協(xié)調(diào)眾多系統(tǒng)建設(shè)參與者之間的關(guān)系，同時為保證系統(tǒng)規(guī)劃的可靠執(zhí)行，需要推行ITS項目的技術(shù)監(jiān)理制度。技術(shù)培訓及技術(shù)傳播行為。政府需要組織行業(yè)性技術(shù)培訓，幫助各類管理及技術(shù)人員了解新技術(shù)概念及價值；政府需要最大程度地利用多種媒介發(fā)布一系列技術(shù)指導(dǎo)文件，宣傳新技術(shù)的意義，并指導(dǎo)社會各界的參與。322企業(yè)的職責運輸企業(yè)需要增強技術(shù)進步的緊迫感，認識到隨著綜合物流時代的到來，傳統(tǒng)的運輸企業(yè)將受到國外企業(yè)強有力的競爭，特別是我國參加WTO以后將開放物流市場，傳統(tǒng)概念上的運輸企業(yè)將不能適應(yīng)現(xiàn)代物流系統(tǒng)的要求，傳統(tǒng)概念的貨物運輸正在趨于萎縮。公交企業(yè)需要認識到隨著交通服務(wù)水平要求的提高，傳統(tǒng)的管理方式和服務(wù)方式難以適應(yīng)社會需求，要在激烈的市場競爭中保持并提高公交分擔率，就必須提高自身的信息技術(shù)應(yīng)用能力。信息技術(shù)企業(yè)需要敏銳地認識到ITS所開辟的廣大市場，以及面臨國外企業(yè)的激烈競爭，積極主動地投入到技術(shù)創(chuàng)新的過程中去。323行業(yè)間協(xié)調(diào)關(guān)系從行業(yè)分工角度來看，ITS可以劃分成為如下研究領(lǐng)域?？v向階段劃分：ITS系統(tǒng)規(guī)劃、ITS具體技術(shù)。橫向行業(yè)劃分：圍繞道路交通管理的系統(tǒng)（先進交通控制系統(tǒng)、交通誘導(dǎo)系統(tǒng)等），以交警系統(tǒng)為主體承擔；圍繞運輸管理的系統(tǒng)（營運車輛管理系統(tǒng)、信息化公交系統(tǒng)等），將以運輸管理部門為主體建設(shè)；社會公眾服務(wù)系統(tǒng)（包括綜合交通信息系統(tǒng)等），將在政府的基礎(chǔ)信息提供、優(yōu)惠政策等支持下，有信息企業(yè)為主體承擔其建設(shè)任務(wù)。為使各行業(yè)之間形成有機的整體，需要建立如下協(xié)調(diào)關(guān)系：l 規(guī)劃協(xié)調(diào)；l 基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)調(diào)；l 規(guī)范及標準協(xié)調(diào)；l 信息采集及應(yīng)用協(xié)調(diào)。33系統(tǒng)建設(shè)策略對該市ITS建設(shè)策略提出如下建議：需求導(dǎo)向策略：采用多種方式（試點或示范工程建設(shè)等），優(yōu)先開發(fā)具有明顯效益的項目，刺激并引導(dǎo)社會對交通信息的需求，將ITS作為逐步深化的交通信息應(yīng)用加以推廣。適用技術(shù)集成策略：技術(shù)與適度超前的管理手段、經(jīng)營模式改革相結(jié)合；避免盲目追求技術(shù)的先進性，重點應(yīng)用具有一定基礎(chǔ)的技術(shù)盡快達到實用化的系統(tǒng)集成。系統(tǒng)融合策略；避免采用一家包打天下的集中排他式開發(fā)方法，采用統(tǒng)一規(guī)劃指導(dǎo)全局，統(tǒng)一規(guī)范協(xié)調(diào)各方，重點投入形成核心，廣開門戶海納百川。近期研究內(nèi)容集中于對現(xiàn)有系統(tǒng)及正在開發(fā)系統(tǒng)的融合方法。建立公用平臺引導(dǎo)相關(guān)系統(tǒng)介入策略：公用平臺是ITS中的公共信息服務(wù)提供者和公共信息規(guī)范化義務(wù)承擔者，由交通運輸信息公用基礎(chǔ)設(shè)施、交通運輸公用數(shù)據(jù)倉庫、交通運輸信息公共信息規(guī)范、應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)共享軟部件庫等構(gòu)成。利用政府集中建設(shè)項目的技術(shù)和設(shè)施優(yōu)勢，通過設(shè)施使用服務(wù)和技術(shù)服務(wù)，形成交通運輸信息流通樞紐，并以次為依托實現(xiàn)系統(tǒng)規(guī)范化及資源共享目標。4智能運輸系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)41系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)成ITS系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)包括如下內(nèi)容：層次化需求結(jié)構(gòu)：采用層次化方式，表達系統(tǒng)的需求分析結(jié)果；系統(tǒng)概念結(jié)構(gòu)：表達主要子系統(tǒng)之間的組成關(guān)系；系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)：采用面向?qū)ο笙到y(tǒng)結(jié)構(gòu)分析方法表達系統(tǒng)的構(gòu)成要素及相互之間的聯(lián)系；系統(tǒng)通信邏輯結(jié)構(gòu)及協(xié)議：參照網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)OSI模型的7層體系，對上3層根據(jù)系統(tǒng)特殊要求進行具體設(shè)計；系統(tǒng)硬件設(shè)施布局結(jié)構(gòu)：分成中心設(shè)備、遠程通信設(shè)備、車載設(shè)備、現(xiàn)場設(shè)備4大類型，根據(jù)系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)進行布局設(shè)計；系統(tǒng)信息組織結(jié)構(gòu)：回答信息采集責任者、信息分布式存儲方案、信息管理內(nèi)容、信息發(fā)布方式等問題，是系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)的深化；系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)：參照網(wǎng)絡(luò)計算模式確定用戶端、中間件、服務(wù)器等相關(guān)軟件的功能、接口等問題。限于篇幅關(guān)系，本文僅對其中部分內(nèi)容的研究成果舉例說明。42系統(tǒng)需求結(jié)構(gòu)示例系統(tǒng)需求是整個系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)，戰(zhàn)略規(guī)劃中需要采用層次化結(jié)構(gòu)說明根據(jù)社會、經(jīng)濟發(fā)展要求，及技術(shù)基礎(chǔ)確定的系統(tǒng)擬滿足需求的具體目標。某市信息化公交系統(tǒng)的需求結(jié)構(gòu)如圖2所示。出行前的公交信息查詢公交運行、換乘信息的提供提供公交信息信息化公交系統(tǒng)途中公交信息查詢多種運輸方式的銜接信息服務(wù)對預(yù)約公交車的支持對出租車使用的支持公交系統(tǒng)事故、延誤信息獲取出租車等信息服務(wù)公交優(yōu)先的實施提供公交異常狀態(tài)信息提供道路交通信息提供公交運行狀況信息公交專用道使用的監(jiān)控公共汽車、軌道交通的信號優(yōu)先對公交規(guī)劃及政策制定的支持公交運行信息服務(wù)對公交運營管理的支持先進公交調(diào)度管理支持公交線路車輛動態(tài)調(diào)度公交規(guī)劃決策支持支持公交調(diào)度計劃制定行業(yè)運營特征的把握公交戰(zhàn)略及政策制定線網(wǎng)規(guī)劃的決策支持線路調(diào)整、審批的決策支持各條線路、公司運營情況的把握戰(zhàn)略及政策效果仿真分析公交運行狀態(tài)分析圖2 信息化公共交通系統(tǒng)需求結(jié)構(gòu)43系統(tǒng)概念結(jié)構(gòu)某市信息化公交系統(tǒng)構(gòu)成概念如圖3所示：其特點在于通過共用平臺組合整個系統(tǒng)。行業(yè)管理信息服務(wù)車隊/公司管理支持線路調(diào)度支持公眾信息服務(wù)公交規(guī)劃決策支持智能公共交通信息集成管理子系統(tǒng)系統(tǒng)協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)基于GIS的可視化交互管理公用數(shù)據(jù)倉庫信息查詢服務(wù)器無線集群調(diào)度子系統(tǒng)運政管理子系統(tǒng)車輛跟蹤子系統(tǒng)交通一卡通子系統(tǒng)圖3 某市信息化公交系統(tǒng)構(gòu)成概念某市綜合物流樞紐智能化道路運輸管理系統(tǒng)構(gòu)成概念如圖4所示。其中第3層次是功能子系統(tǒng)，通過功能子系統(tǒng)的組合應(yīng)用，構(gòu)成面向?qū)嶋H應(yīng)用的3個基本用戶子系統(tǒng)；同時，為了能夠?qū)⒐δ芟到y(tǒng)轉(zhuǎn)化成為具體設(shè)備方案，將功能子系統(tǒng)的構(gòu)成要素進一步劃分為4種類型的基本設(shè)備，最終形成銜接項目設(shè)計過程的基本設(shè)備單元技術(shù)要求。綜合物流樞紐智能化道路運輸管理系統(tǒng)鐵路運輸信息系統(tǒng)遠洋運輸信息系統(tǒng)航空運輸信息系統(tǒng)貨運交易管理系統(tǒng)車輛運行管理系統(tǒng)運政管理系統(tǒng)公眾信息發(fā)布功能系統(tǒng)車輛-中心通信功能系統(tǒng)車輛狀態(tài)監(jiān)控功能系統(tǒng)車輛跟蹤功能系統(tǒng)共用信息管理功能系統(tǒng)現(xiàn)場設(shè)施中心設(shè)施遠程訪問設(shè)施車載設(shè)施圖4 某市綜合物流樞紐智能化道路運輸管理系統(tǒng)概念構(gòu)成44系統(tǒng)通信邏輯結(jié)構(gòu)及協(xié)議說明第n層協(xié)議第n層第n層系統(tǒng)通信邏輯結(jié)構(gòu)及協(xié)議需要參照ISO/TC204等國際標準化規(guī)范加以本土化。第n層與第n-1層之間的服務(wù)接口第n層與第n-1層之間的服務(wù)接口第n-1層第n-1層第n-1層協(xié)議第2層第2層第2層協(xié)議第2層與第1層之間的服務(wù)接口第2層與第1層之間的服務(wù)接口第1層第1層第1層協(xié)議通信網(wǎng)絡(luò)物理媒介圖5 層次化系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)示意圖各層活動元素稱為實體（entity），既可以是硬件實體，也可以是軟件實體。不同機器上的同一層的實體叫做對等實體（peer entity）。第n層實體為n+1層提供服務(wù)，這時第n層被稱為服務(wù)提供者，第n+1層為服務(wù)用戶。因此服務(wù)是一種縱向相鄰兩層之間的協(xié)調(diào)概念。對應(yīng)這一概念的規(guī)劃內(nèi)容是為各層之間定義清晰的接口，接口包括原語操作和服務(wù)。在層次化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，通信被定義成為相同層次實體之間進行的工作。第n層的兩個實體之間對話，是根據(jù)第n層協(xié)議（protocol）來進行，這種協(xié)議基本是通信雙方關(guān)于如何進行通信所達成的一致規(guī)則。第n層之間的對話實際上僅是一種邏輯意義上的對話，實際上每一層都將數(shù)據(jù)和控制信息交給下一層，直到最底層，由物理媒介完成實際數(shù)據(jù)傳遞。45系統(tǒng)硬件設(shè)施共享布局示例對于系統(tǒng)基礎(chǔ)信息采集設(shè)施，參考國外的經(jīng)驗，建議以光探測設(shè)備為主體。光探測設(shè)備能夠利用紅外線與車載設(shè)備之間進行雙向通信，同時向路面發(fā)射紅外線，利用車輛與路面反射波的不同探測車輛存在。比較電波探測設(shè)備，具有信息采集和車輛探測兩方面的功能；能夠進行運行時間、擁堵狀態(tài)等檢測；信息傳送量大；不受波段管制的限制；價格相對比較便宜等特點。因此可以作為交通控制系統(tǒng)、交通誘導(dǎo)系統(tǒng)、營運車輛管理系統(tǒng)等的基礎(chǔ)探測及通信設(shè)備進行共享，日本UTMS21就采用這樣一種共享基礎(chǔ)設(shè)施方案。根據(jù)我國的體制特點，采用首先匯集到車輛運行控制中心，而后與交通控制中心共享信息的方案。圖6 采用光探測設(shè)備共享信息采集系統(tǒng)概念示意46系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)說明軟件結(jié)構(gòu)規(guī)劃的任務(wù)是劃分基本軟件單元并定義相互間關(guān)系，系統(tǒng)采用如圖7所示的3層C/S結(jié)構(gòu)，也就是將應(yīng)用功能分成客戶層、業(yè)務(wù)邏輯層和