智慧城系列之智能交通系統(tǒng)

第二章智能交通系統(tǒng)的發(fā)展第一節(jié)ITS的基本概念“智能交通系統(tǒng)”，簡稱ITS（IntelligentTransportationsystems），是交通運輸領(lǐng)域各種高科技技術(shù)系統(tǒng)的一個統(tǒng)稱。凡是運用高新科學(xué)技術(shù)手段組成的、旨在改善交通狀況、緩解交通問題的各種技術(shù)系統(tǒng)，都可稱為ITS。相關(guān)的高新技術(shù)主要包括信息技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、通訊技術(shù)等。改善交通狀況主要是指提高交通運輸效率和提高汽車行駛性能；緩解交通問題主要是指減少交通事故和降低交通對環(huán)境的污染。ITS這一國際性術(shù)語于1994年被正式認定。在此之前，美國稱這類技術(shù)或相關(guān)研究項目為“智能車輛道路系統(tǒng)（IVHS）”（IntelligentVehicleHighwaySystem）；日本將這類技術(shù)稱為UTMS、VICS等；歐盟則稱之為“道路交通信息技術(shù)（RTI）"。國際標準化組織（ISO）為ITS設(shè)立的專項叫ISO/TC-204，使用的術(shù)語是“TICS（交通運輸信息與控制系統(tǒng)）”。第二節(jié)ITS在美國美國在60年代末就已研究開發(fā)電子導(dǎo)行系統(tǒng) ERGS（ElectronicRouteGuidanceSystem）。后來，美國發(fā)現(xiàn)歐盟、日本都在致力于研究應(yīng)用高新技術(shù)改善道路交通狀況的課題；又考慮到在冷戰(zhàn)結(jié)束后美國的許多軍用高科技成果可轉(zhuǎn)向民用，故中斷了相關(guān)研究。1989年，由聯(lián)邦運輸部向國會提出了一個研發(fā)運用高科技成果改善道路交通的長達30年的戰(zhàn)略計劃，定名為IVHS，并投資300多億美元組織全國政府部門、高等院校、研究機構(gòu)、產(chǎn)業(yè)界(包括眾多咨詢公司)投入這項研究。IVHS戰(zhàn)略計劃1989年IVHS戰(zhàn)略計劃1989年美國制定了IVHS的研究總目標、研究的分系統(tǒng)及研究內(nèi)容等。確定其研究目標是：①使用信息技術(shù)、計算機自動控制等高新技術(shù)建立先進的交通管理系統(tǒng)，提高城市道路與城際高速道路網(wǎng)的運營效率。②通過車內(nèi)、車外信息系統(tǒng)，向駕駛員提供交通狀況及駕駛所需有關(guān)信息及行駛路線導(dǎo)行信息，使車輛可以最短時間到達目的地。③用車內(nèi)安全報警系統(tǒng)提高駕駛員注意力，提高交通安全性。④用安全報警系統(tǒng)、輔助駕駛系統(tǒng)、車輛辨識系統(tǒng)等提高貨車等商用車的運行效率、安全性與可靠性。⑤用出行信息系統(tǒng)給旅行者提供各類交通信息，提高交通服務(wù)水平，使出行方便、暢通、舒適。改善車輛在道路上的運行狀態(tài)，降低交通對環(huán)境的污染。發(fā)展交通運輸系統(tǒng)智能化、信息化設(shè)施新產(chǎn)業(yè)。戰(zhàn)略計劃中的IVHS分成四個分系統(tǒng)：先進的交通管理系統(tǒng)(AdvancedTrafficManagementSystem，簡稱ATMS)、先進的交通信息系統(tǒng)(AdvancedTravelerInformationSystem，簡稱ATIS)、商用車運行管理系統(tǒng)(CommercialVehicleOperationSystem，簡稱CVOS)、先進的車輛控制系統(tǒng)(AdvancedVehicleControlSystem，簡稱AVCS)。(2)1991年的ISTEA1991年美國又提出新一輪的道路交通建設(shè)法案，即簡稱ISTEA(IntermodalSurfaceTransportationEfficiencyAct)的《陸上綜合交通運輸效率化法案》，被美國交通運輸界譽為確立美國交通運輸新政策的一部劃時代的交通運輸建設(shè)新法案。這就是著名的“冰茶法案”。法案中，把IVHS的研究開發(fā)置于道路交通建設(shè)政策的中心項目的位置，并規(guī)定了研究開發(fā)IVHS的巨大投資計劃。(3)1992年IVHS戰(zhàn)略計劃美國1992年再次提出的IVHS戰(zhàn)略計劃，把四大分系統(tǒng)的研究課題分為兩大類：“研究開發(fā)”與“運行測試”。前者是IVHS的基礎(chǔ)研究，后者是把基礎(chǔ)研究成果推向?qū)嶋H應(yīng)用前的論證階段。從美國IVHS戰(zhàn)略計劃的研究內(nèi)容可見：IVHS不僅涉及所需的高新技術(shù)，還涉及實施運行后，IVHS對社會、經(jīng)濟、法律、土地使用及人們出行行為的影響，以及所需采取的管理制度的建立等研究內(nèi)容?？梢?，IVHS不僅使交通運輸建設(shè)與運行管理走上高科技之路，使交通運輸產(chǎn)生劃時代的改變，而且將對社會、經(jīng)濟、法律、土地使用產(chǎn)生深遠的影響。.研究IVHS的組織機構(gòu)1989年美國有一個民間組織，叫Mobility-2000，自發(fā)開展有關(guān)促進協(xié)調(diào)研究IVHS的工作。提出IVHS戰(zhàn)略計劃后，考慮到這樣龐大的研究計劃涉及學(xué)科眾多，于是美國運用二戰(zhàn)中組織大型科研項目的成功經(jīng)驗，在國家的主持下，于1990年成立研究工作的組織、管理與協(xié)調(diào)專門機構(gòu)，組織來自全國各部門(政府部門、高等院校、研究機構(gòu)、企業(yè)單位、咨詢公司等、各學(xué)科的專家、學(xué)者、管理人員共同協(xié)作完成IVHS研發(fā)任務(wù)。這個組織機構(gòu)開始取名為IVHS-America(IntelligentVehicleHighwaySociety-America)。.從IVHS至IJITS1994,美國根據(jù)IVHS的實際在研項目，認為IVHS的名稱已不能覆蓋其全部內(nèi)容，因而把IVHS改名為ITS。在原IVHS四大分系統(tǒng)基礎(chǔ)上再增加兩個分系統(tǒng)，先進的公共交通系統(tǒng)(AdvancedPublicTransitSystem，簡稱APTS)和先進的鄉(xiāng)村交通系統(tǒng)(AdvancedRuralTransportationSystem，簡稱ARTS)，形成現(xiàn)在的ITS研究的構(gòu)架。與此同時，原組織機構(gòu)IVHS-America也隨之更名為ITS-America。.時間節(jié)約戰(zhàn)略1996年1月，美國聯(lián)邦運輸部又發(fā)布了“交通運行時間節(jié)約戰(zhàn)略”。在這個“戰(zhàn)略"中提出了ITI(IntelligentTransportationInfrastructure)"智能交通運輸基礎(chǔ)設(shè)施”的新概念，就是要通過美國75個城市“智能交通運輸基礎(chǔ)設(shè)施”的建設(shè)，在今后10年內(nèi)，實現(xiàn)旅行時間縮短15%的一項計劃，借以加強ITS研究成果的實施，推進ITS設(shè)施產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。ITI“智能交通運輸基礎(chǔ)設(shè)施”概念的提出及其在美國75個城市中的實施，加上日本在全國推廣VICS及其ITS設(shè)施建設(shè)的響應(yīng)與國際上ITS的激烈競爭表明：新世紀的交通運輸基礎(chǔ)設(shè)施已不再是傳統(tǒng)的土建設(shè)施，而是土建加ITS設(shè)施的綜合，這是對傳統(tǒng)交通運輸基礎(chǔ)設(shè)施觀念的一個徹底更新。無疑，沒有強有力的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟利益的支撐，美國是不會提出這樣的“戰(zhàn)略”的。.ITS的效益（1）美國于1990年在達拉斯（Dallas）召開了全國IVHS會議，對當時IVHS的效益作了定性的描述，認為：IVHS可以促進全國交通運輸業(yè)的發(fā)展，汽車工業(yè)將有一個飛躍，現(xiàn)有路網(wǎng)將被更加有效地使用，旅行者的出行將更安全、方便、通暢、舒適，能源將大大節(jié)省，環(huán)境將得到改善。（2）Mobility-2000曾對美國應(yīng)用IHVS技術(shù)的潛在效益作過分析，基本結(jié)論如下：可使都市地區(qū)的交通阻塞損失降低25%?40%。以1990年美國因交通阻塞損失1000億美元計，因IVHS每年至少可減少損失250億美元。這項效益還將因交通量的逐年增長而增加。到2010年，估計每年可以減少交通事故死亡11500人及220億次交通事故；到2020年可以減少交通事故死亡33500人，交通事故650億次。③此外尚可帶來減少能源消耗，降低大氣污染，提高城市運輸生產(chǎn)力的效益。各相關(guān)產(chǎn)品的國際國內(nèi)市場效益，估計到2000年可達每年280億美元。Mobility-2000對IVHS計劃成本估計包括研究、開發(fā)、測試、設(shè)計、安裝，共約350億美元。這是以美國250個大都市、18000里高速公路上全部使用IVHS為前提的。分項成本如下：①研究開發(fā)成本約14億美元；②測試經(jīng)費約30億美元；③實施安裝成本約300億美元；④此外車主大約要花費800?1000美元購買車內(nèi)有關(guān)設(shè)備。若單計降低交通擁擠損失及產(chǎn)品市場效益兩項，以上成本一年即可全部回收。（3）美國得克薩斯（Texas）州運輸部對IVHS的效益估計ATMS可減少停車次數(shù)30%,降低行駛時間13%?45%；ATIS又可降低行駛時間10%?15%；CVO可提高貨運效率；AVCS可減少交通事故，提高道路通行能力，減少廢氣排放8%?15%。(4)美國實施ITS取得的實效ATMS在密歇根(Michigan)使高峰期間車速提高19%，在密蘇里(Missouri)使高峰期間車速提高35%；ATIS使行駛時間縮短了19%；AVCS使公共汽車交通事故降低20%。第三節(jié)ITS在日本.研究ITS的簡要歷史1971年日本就開始研究開發(fā)CACS(ComprehensiveAutomobileControlSystem),1979年完成，未能實施；1984年建設(shè)省研究開發(fā)RACS(RoadAutomobileCommunicationSystem),1991年完成，未能實施；1987年警察廳研究開發(fā)AMTICS(AdvancedMobileTrafficInformationandCommunicationSystem),1991年完成，也未能實施；1991年，在上述系統(tǒng)基礎(chǔ)上，警察廳、建設(shè)省、郵電省聯(lián)合開發(fā)VICS(VehicleInformationandCommunicationSystem),1993年完成，1994年開始在東京試運行，獲得成功，1996年在東京1都3縣開始服務(wù)，1997年組織全國推廣。1993年，日本提出UTMS(UniversalTrafficManagementSystem)計劃，全面展開研究ITS。UTMS包括六個分系統(tǒng)：ITCS(IntegratedTrafficControlSystem)集成交通控制系統(tǒng)；AMIS(AdvancedMoblieInformationSystem)先進車輛信息系統(tǒng)；MOCS(MobileOperationControlSystem)車輛運行控制系統(tǒng)；DRGS(DynamicRouteGuidanceSystem)動態(tài)路線導(dǎo)行系統(tǒng)；PTPS(PublicTransportationPrioritySystem)公共交通優(yōu)先系統(tǒng)；EPMS(EnvironmentProtectionManagementSystem)環(huán)境保護管理系統(tǒng)。(6)1995年，在橫濱召開的第二屆世界ITS會議后，把所有研究項目也統(tǒng)

稱為ITS。.ITS基本國策日本研發(fā)ITS的基本政策是從“基本方針”、“實施方針”到“ITS總體構(gòu)想”。1）“基本方針”1995年2月，日本政府制定了“推進實施高度信息通信社會的基本方針”；6月，日本內(nèi)閣會議正式通過。在“基本方針”5個研究領(lǐng)域中，道路交通情報化研究被列在首位。2）“實施方針同年，在“推進實施高度信息通信社會的基本方針”的基礎(chǔ)上，由與研究ITS有關(guān)的四省一廳（建設(shè)省、通產(chǎn)省、運輸省、郵電省以及警察廳）聯(lián)合制定并宣布了“在道路、交通、車輛領(lǐng)域?qū)嵤┬畔⒒姆结槨?，“實施方針”向國?nèi)外表明了日本政府對于推進研究開發(fā)ITS的積極姿態(tài)。其目的在于：組織推進政府、產(chǎn)業(yè)界與學(xué)術(shù)界聯(lián)合開發(fā)研究ITS，并于21世紀初把各種系統(tǒng)陸續(xù)投入實用，構(gòu)成ITS體系。①實施措施“實施方針”提出11條實施措施:制定總體構(gòu)想組織研究管理機構(gòu)研究與開發(fā)項目制定總體構(gòu)想組織研究管理機構(gòu)研究與開發(fā)項目實施測試內(nèi)容基礎(chǔ)設(shè)施布設(shè)開發(fā)ITS的實用化法制、制度的配合考慮標準化系統(tǒng)的兼容適應(yīng)性國際合作ITS國際會議公共交通優(yōu)先公共交通優(yōu)先商用車輛高效化行人緊急車輛運行②“實施方針”研究領(lǐng)域“實施方針”計劃研究開發(fā)9個領(lǐng)域:導(dǎo)行系統(tǒng)自動收費系統(tǒng)安全駕駛系統(tǒng)交通管理最優(yōu)化道路管理高效化（3）“ITS總體構(gòu)想”1996年7月，在“實施方針”基礎(chǔ)上，日本的四省一廳聯(lián)合制定并出版了“推進ITS總體構(gòu)想”。①“總體構(gòu)想”的目的使國民深入理解ITS的必要性和通過統(tǒng)一產(chǎn)、學(xué)、官各界目標推進ITS實用化的研究開發(fā)。②“總體構(gòu)想”研究計劃“總體構(gòu)想”研究計劃在“實施方針”9個開發(fā)領(lǐng)域的基礎(chǔ)上，進一步明確20項為用戶服務(wù)項目。應(yīng)“總體構(gòu)想”的提出，1996年日本政府安排596億日元用于ITS實用化和改善基礎(chǔ)設(shè)施，74億日元用于ITS的研究開發(fā)，用高額的財政支持來加緊推進ITS的研究與開發(fā)應(yīng)用。.研究ITS的組織機構(gòu)為研究開發(fā)U5，日本政府及民間曾成立不少組織機構(gòu)，主要有：（1）HIDO日本1984年就已成立HIDO（HighwayIndustryDevelopmentOrganization）財團法人“道路新產(chǎn)業(yè)開發(fā)機構(gòu)”，專門資助ITS研究成果的開發(fā)應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化。（2）UTMS-JAPAN1993年配合UTMS的提出，成立UTMS-JAPAN（UniversalTrafficManagementSocietyofJapan）"日本通用交通管理系統(tǒng)研究促進協(xié)會”。（3）VERTIS1994年開始，效仿美國、歐洲，四省一廳聯(lián)合組織成立全國統(tǒng)一的研究開發(fā)ITS的組織機構(gòu) VERTIS（Vehicle,RoadandTrafficIntelligenceSociety），即“車輛、道路和交通智能化協(xié)會”。4.ITS的效益分析（1）交通效益日本對ITS的效益估計見表2-1。表2-1日本ITS交通效益估計10年后20年后30年后減少交通事故0.850.700.50降低堵車發(fā)生率0.500.200

節(jié)省燃料0.900.800.78降低廢氣污染0.900.850.80ITS的收益投資比日本ITS的收益投資見下表2-2。表2-2日本ITS收益投資估計投資(兆日元)收益(兆日元)收益/投資第一階段1995-2000年1.01.21.2第二階段2001-2005年3.24.41.375第三階段2006-2015年3.69.62.667止匕外，日本還對VICS的投資效益進行了預(yù)算：在20年間，必要的事業(yè)投資為1.2兆日元，收益可達7.7兆日元，相當于投資的6倍之多。第四節(jié)ITS在歐洲歐洲80年代初期，德、英、法等國紛紛先后各自研究自己的系統(tǒng)：德國的LISB，英國的AUTOGUIDE，瑞典的ARISE，法國的MARATHONATLAS等。歐共體經(jīng)濟合作與發(fā)展組織(OECD)對此做了調(diào)查，并對各國的研究成果作了評價。1988年發(fā)表了題為《路線導(dǎo)行與車內(nèi)通訊系統(tǒng)》的調(diào)研報告，認為：應(yīng)用現(xiàn)代信息與通訊技術(shù)等高科技的路線導(dǎo)行系統(tǒng)，將會使道路交通發(fā)生顯著的變化。基于這樣的認識，OECD將努力促進這一領(lǐng)域的研究開發(fā)。DRIVE計戈IJDRIVE(DedicatedRoadInfrastructureforVehicleSafetyinEurope)計劃是歐共體由政府組織的一項研發(fā)計劃，1987年歐共體運輸部長聯(lián)席會議開始籌劃，1988年開始執(zhí)行。組織12個國家的高校、研究中心、企業(yè)等各方面，累計有70多家單位參加合作研究。其目標是：降低道路交通事故，加強道路交通安全，提高原有設(shè)施的運行效率，降低交通對環(huán)境的污染等。DRIVE-I——計劃的起始階段：從1988年至1991年。研究內(nèi)容集中于基礎(chǔ)研究與標準研究，分成四個方面：總體問題和建模，出行者行為分析和交通安全，交通控制與服務(wù)，以及通信與數(shù)據(jù)庫。第一階段DRIVE-I計劃已于1991年告一段落，取得的成果包括：移動無線通信的動態(tài)路線導(dǎo)行系統(tǒng)、交通事故自動檢測系統(tǒng)、數(shù)字地圖、交通控制與管理知識庫系統(tǒng)、交通控制新策略新算法、交通控制與路線導(dǎo)行綜合系統(tǒng)、全歐出行規(guī)劃系統(tǒng)等。DRIVE-IIDRIVE-II的基本目標是：a.使DRIVE-I研究成果付諸實用；b.建立通用系統(tǒng)規(guī)范。從DRIVE-II至UTELEMATICSDRIVE計劃第三階段DRIVE-III,或稱交通運輸信息通訊技術(shù)是一項環(huán)繞道路交通運輸、航空運輸、鐵路和水路運輸、多方式聯(lián)合運輸?shù)木C合性研究計劃。PROMETHEUS計戈I」1986年14家歐洲汽車制造商聯(lián)合提出PROMETHEUS計劃(ProgramforEuropeTrafficwithHighestEfficiencyandUnprecedentedSafety)，將其作為歐洲EUREKA聯(lián)合開發(fā)項目的一個組成部分，其目的是探清研究的必要性，確定研究方向和內(nèi)容，并擬訂研究計劃。(1)開發(fā)目標、項目PROMETHEUS環(huán)繞五個開發(fā)目標：安全：研究預(yù)防交通事故系統(tǒng)；經(jīng)濟：降低油耗；高效：提高道路通行能力；方便：減輕司機駕駛負擔；環(huán)境保護：降低交通對環(huán)境的污染。研究與開發(fā)項目分為兩大類：第一類是基礎(chǔ)研究，由高校、研究院承擔，共70個研究機構(gòu)參加。第二類是應(yīng)用研究，由汽車制造商承擔，共有103家廠商參加。(2)研究成果PROMETHEUS規(guī)定的研究開發(fā)和現(xiàn)場測試項目的研究成果分成9類。這些成果已于1994年10月在巴黎舉行的94’智能車輛學(xué)術(shù)會上展示。從PROMETHEUS至UPROMOTE上述展示標志PROMETHEUS結(jié)束，隨之PROMOTE(ProgramforMobilityinTransportationinEurope)計劃開展了。PROMOTE從1995年開始，計劃4年完成。PROMOTE圍環(huán)繞各種不同的交通方式研究其智能化措施。PROMETE并非PROMETHEUS的簡單繼續(xù)，兩者區(qū)別如下：研究內(nèi)容從車輛技術(shù)移向交通管理系統(tǒng)與安全系統(tǒng)；參與者不僅是汽車制造商，也包括電子公司和道路管理者。3.研究TELEMATICS的組織機構(gòu)歐盟隨美國ITS-America的成立，于1992年籌組成立與ITS-America相當?shù)腞ETICOCEuropeanRoadTransportTELEMATICSImplementationOrganization）機構(gòu)，統(tǒng)一協(xié)調(diào)TELEMATICS的研究。第五節(jié)ITS在中國20世紀90年代初，我國的相關(guān)學(xué)者已經(jīng)意識到研究和開發(fā)ITS的重要性。在20世紀90年代中期，由于受到國外ITS研發(fā)的影響，政府部門也開始重視對ITS的研究，隨后，又得到中央部門和部分地方政府的支持，例如：國家科技部、交通部、鐵道部、信息產(chǎn)業(yè)部、國家技術(shù)監(jiān)督局等，以及北京、上海、深圳、廣州、濟南、青島、杭州、廈門、中山等。1999年，我國成立了全國智能交通系統(tǒng)（ITS）協(xié)調(diào)指導(dǎo)小組及辦公室，同年，又成立了全國智能交通運輸系統(tǒng)（ITS）專家咨詢委員會，其中，同濟大學(xué)、清華大學(xué)、北方交通大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、吉林工業(yè)大學(xué)、東南大學(xué)等高校的有關(guān)專家為咨詢委員，并啟動了國家“九五”科技攻關(guān)課題和國家“十五”科技攻關(guān)課題。第六節(jié)ITS子系統(tǒng)概貌總結(jié)美國、日本、歐盟研發(fā)ITS的進程，可以得出如表2-3所示的美、日、歐研發(fā)ITS的計劃中其分系統(tǒng)名稱及變遷表。應(yīng)該指出，我國在“九五攻關(guān)”項目中，在借鑒美國、歐盟、日本的ITS子系統(tǒng)建立經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，也確立了中國的ITS子系統(tǒng)。

表2-3美國、日本、歐洲研發(fā)ITS計劃中子系統(tǒng)名稱及變遷對照美國日本工IVHSITSUTMSITSDRIVEI]先進交通管理系統(tǒng)（ATMS）集成交通控制系統(tǒng)（ITCS），動態(tài)路徑導(dǎo)行系統(tǒng)（DRGS）交通管理最適化（OTM），道路管理效率化（ERM）導(dǎo)行系統(tǒng)高度化（ANS）城市交通綜合管先進出行者信息系統(tǒng)（ATIS）先進車輛信息系統(tǒng)（AMIS）交通旅行情報先進車輛控制系統(tǒng)（AVCS）車輛運行控制系統(tǒng)（MOCS）安全運行支援（ASD）司機援助與協(xié)作商車運行管理系統(tǒng)（CVOS）商用車高效化（ECVO）貨運交通及其車先進公交運行系統(tǒng)（APTS）公交有線系統(tǒng)（PTPS）公共交通支援（SPT）公共交通管理先進市際交通系統(tǒng)（ARTS）城際交通綜合管環(huán)境保護管理系統(tǒng)（EPMS）電子收費系統(tǒng)（ETCS）步行者支援（SP）緊急車輛運行支援（SEVO）交通需求管理自動道路系統(tǒng)（AHS）思考題.世界各國為何要投入巨大人力、財力致力于ITS的研究和開發(fā)？.ITS在我國有無研究應(yīng)用的必要性？試以上海市為例，加以說明。第三章ITS體系結(jié)構(gòu)智能交通系統(tǒng)是一種復(fù)雜的巨系統(tǒng)，如何來描述系統(tǒng)各構(gòu)件之間的相互關(guān)系及系統(tǒng)各部分的功能與整體功能，就要用到“體系結(jié)構(gòu)”這一概念。本章介紹ITS體系結(jié)構(gòu)的基本概念、體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)建方法、以及應(yīng)用實例。第一節(jié)什么是ITS體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的概念來源于自然實踐。辭海對系統(tǒng)的解釋是：所謂“系統(tǒng)”，是由相互作用和相互依賴的若干組成部分結(jié)合成的具有特定功能的有機整體。在交通系統(tǒng)中，人、車、路以及貨物這四個組成部分構(gòu)成了道路交通系統(tǒng)，該系統(tǒng)的目的是實現(xiàn)人或物的有效移動。如果人（貨物）、車、路構(gòu)成的道路交通系統(tǒng)，再配上具有智能的交通信息中心、交通管理中心、交通控制中心等以及智能化的車載設(shè)施和道路交通基礎(chǔ)設(shè)施，如各類檢測設(shè)施、信息發(fā)布設(shè)施即信息傳輸設(shè)施，就構(gòu)成了智能交通運輸系統(tǒng)。然而，怎樣來描述這一抽象概念的系統(tǒng)呢？像居住房屋一樣，房屋由基礎(chǔ)、梁、柱、屋面等各構(gòu)件用一定的搭接方式建成，具有供人們居住生活的功能。房屋的各構(gòu)件相互搭接的關(guān)系及房屋各部分的功能和整體功能可用房屋的建筑圖和結(jié)構(gòu)圖來描繪。同樣，ITS各構(gòu)件的相互關(guān)系及各部分的功能和整體功能，也可用系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)來描述。因此，ITS的體系結(jié)構(gòu)是指系統(tǒng)所包含的子系統(tǒng)、各個子系統(tǒng)之間的相互關(guān)系和集成方式、以及各個子系統(tǒng)為實現(xiàn)用戶服務(wù)功能、滿足用戶需求所應(yīng)具備的功能。根據(jù)定義，ITS體系結(jié)構(gòu)決定了系統(tǒng)如何構(gòu)成，確定了功能模塊以及模塊之間的通信協(xié)議和接口，它的設(shè)計必須包含實現(xiàn)用戶服務(wù)功能的全部子系統(tǒng)的設(shè)計。ITS體系結(jié)構(gòu)具有下列重要意義：ITS本身比較復(fù)雜，涉及面廣，需要有一個指導(dǎo)性的框架，來幫助我們理解這個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；ITS是一個龐大的系統(tǒng)，包含有很多子系統(tǒng)，它的實施需要通過這些子系統(tǒng)來實現(xiàn)，ITS體系結(jié)構(gòu)為ITS的各個部分提供了統(tǒng)一的接口標準，從而使各個部分便于協(xié)調(diào)，集成為一個整體；避免少缺和重復(fù)，使ITS成為一個高效、完整的系統(tǒng)，并具有良好的擴展性；根據(jù)國家總體ITS框架，發(fā)展地區(qū)性的體系結(jié)構(gòu)，保證不同地區(qū)智能交通系統(tǒng)具有兼容性。第二節(jié)ITS體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)建方法.ITS體系結(jié)構(gòu)構(gòu)建方法比較世界各國開發(fā)ITS體系結(jié)構(gòu)采用的方法主要有兩種，一種稱為結(jié)構(gòu)化方法(StructuredMethod)，一種稱為面向?qū)ο蟮姆椒?ObjectOrientedMethod)。結(jié)構(gòu)化方法，以功能的抽象與分解為主要手段，按功能之間的聯(lián)結(jié)關(guān)系組織數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)化方法簡單易行，流行已久，能被大多數(shù)工程師理解和接受，便于交流，但用結(jié)構(gòu)化方法開發(fā)的系統(tǒng)修改或擴展比較困難。面向?qū)ο蟮姆椒ǎ紫却_定對象或?qū)嶓w及其與其他對象之間的關(guān)系，然后確定每個對象執(zhí)行的功能，圍繞數(shù)據(jù)對象或?qū)嶓w組織功能，形成單一的相互關(guān)聯(lián)的視圖。用面向?qū)ο蠓椒ㄩ_發(fā)的系統(tǒng)易于擴展和修改，但該方法操作起來比較復(fù)雜，而且可讀性不強，不利于交流和討論。國家ITS體系結(jié)構(gòu)作為一種指導(dǎo)全國ITS設(shè)計的框架，必須得到全國工程師

和投資者的廣泛認同才能真正發(fā)揮作用。因此，國家ITS體系結(jié)構(gòu)必須具有較強的可讀性，以便讓更多的人能理解之，進而討論之。此外，如果用面向?qū)ο蟮姆椒▉黹_發(fā)ITS邏輯結(jié)構(gòu)，在確定“對象”集時將遇到很大的麻煩，因為ITS是一個復(fù)雜的大系統(tǒng)，可能的“對象”太多，“對象”的抽象程度也很難一致。美國“國家ITS體系結(jié)構(gòu)開發(fā)小組”就是選用結(jié)構(gòu)化方法構(gòu)建了其《國家ITS體系結(jié)構(gòu)》。我國“九五”國家科技攻關(guān)項目“中國智能交通系統(tǒng)體系框架研究”，也采用了結(jié)構(gòu)化方法。.結(jié)構(gòu)化方法簡介結(jié)構(gòu)化方法構(gòu)建ITS體系結(jié)構(gòu)，其主要流程如圖3.1所示。圖3.1結(jié)構(gòu)化方法構(gòu)建體系結(jié)構(gòu)流程簡圖框架模型（ArchitectureModel框架互連圖框架模型（ArchitectureModel框架流圖?框架模塊說明框架背景圖?框架字典響應(yīng)時間要求控制流圖 ?響應(yīng)時間要求控制流圖 ?控制說明數(shù)據(jù)流圖 ?處理說明背景圖 ?需求字典▲界定用戶、用戶服務(wù)、用戶服務(wù)要求（1）界定用戶構(gòu)建ITS體系結(jié)構(gòu)首先要界定系統(tǒng)的用戶。ITS作為信息技術(shù)（IT）系統(tǒng)的一個分支，可用IT系統(tǒng)界定用戶的方法來界定其用戶。信息系統(tǒng)的用戶是指影響系統(tǒng)或受系統(tǒng)影響的人和機構(gòu)，可以從四個方面識別信息技術(shù)系統(tǒng)的用戶，即：需要IT者、制造IT者、使用IT者和管理IT者。（2）用戶服務(wù)所謂用戶服務(wù)是按用戶的要求，系統(tǒng)應(yīng)能為用戶服務(wù)的事項。ITS用戶服務(wù)就是ITS能提供的服務(wù)與產(chǎn)品；提出了ITS用戶服務(wù)項目，也就是提出了ITS開發(fā)的范圍。（3）用戶服務(wù)要求為了實現(xiàn)每項用戶服務(wù)，需要ITS能完成一系列功能。為了反映這一點，須將每項用戶服務(wù)分解成更為詳細的功能說明一一即用戶服務(wù)要求；換句話說，用戶服務(wù)要求是系統(tǒng)為提供用戶服務(wù)而應(yīng)該具備的一些功能。(4)需求模型需求模型描述系統(tǒng)應(yīng)該做什么，是系統(tǒng)功能要求的模型化。需求模型主要任務(wù)是定義系統(tǒng)的信息處理行為和控制行為。在構(gòu)架模型開發(fā)階段主要考慮系統(tǒng)的功能要求。需求模型由“需求總圖”、一系列分層次的“數(shù)據(jù)流圖”與“控制流圖”及其相應(yīng)的“過程定義”、“控制說明”與“數(shù)據(jù)字典”組成。需求總圖定義系統(tǒng)的邊界，即確定哪些元素屬于系統(tǒng)內(nèi)部，哪些元素位于系統(tǒng)外部。數(shù)據(jù)流圖和過程定義描述系統(tǒng)執(zhí)行的功能?？刂屏鲌D和控制說明描述系統(tǒng)執(zhí)行這些功能的條件或環(huán)境。實時性要求(TimeSpecification)對系統(tǒng)在“輸入終端”接受事件(Event)刺激后，在“輸出終端”作出反應(yīng)的時間進行限定。數(shù)據(jù)字典對在數(shù)據(jù)流圖、控制流圖中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)流、控制流、存儲器和終端進行描述和定義。需求模型在美國《國家ITS體系結(jié)構(gòu)》中被叫做“邏輯結(jié)構(gòu)”，其中的控制流圖被加入數(shù)據(jù)流圖。(5)構(gòu)架模型構(gòu)架模型描述系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)如何組織，是系統(tǒng)設(shè)計的模型化。構(gòu)架模型的主要任務(wù)是：①確定組成系統(tǒng)的物理實體；②定義物理實體之間的信息流動；③說明信息流動的通道。在構(gòu)架模型開發(fā)階段不僅要考慮功能要求，而且要考慮性能要求、可靠性要求、安全保密要求以及開發(fā)費用、開發(fā)周期、可用資源甚至市場條件等方面的問題。構(gòu)架模型由“構(gòu)架總圖”、“信息流圖”、“模塊說明”、“信息通道圖”、“信息通道定義”和“信息字典”組成。構(gòu)架總圖建立系統(tǒng)與其運行環(huán)境之間的信息邊界，是系統(tǒng)的最高級視圖，構(gòu)架總圖一般與系統(tǒng)總圖一致。信息流圖和構(gòu)架模塊說明描述組成系統(tǒng)的物理模塊以及模塊之間的信息流動。信息通道圖和信息通道定義描述模塊間信息流動的渠道。信息字典注釋信息通道中所有的數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)字典中未出現(xiàn)的其他信息。構(gòu)架模型在美國《國家ITS體系結(jié)構(gòu)》中被叫做“物理結(jié)構(gòu)”。構(gòu)架模型完成后，經(jīng)確認所有的用戶服務(wù)都被體系結(jié)構(gòu)構(gòu)架中各子系統(tǒng)所包含，并經(jīng)過對所構(gòu)建的體系進行評價，包括來自投資者意愿的反饋信息，最后利用來自確認和評價的反饋結(jié)果進一步修改系統(tǒng)要求和體系結(jié)構(gòu)。修改完善后，在確定的ITS體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，才能擬定整個ITS的研究開發(fā)計劃、制定ITS各部分和各類產(chǎn)品的統(tǒng)一標準以及規(guī)定系統(tǒng)的通信協(xié)議等。第三節(jié)美國的國家ITS體系結(jié)構(gòu).開發(fā)過程目前，我國還沒有形成最終完善的《國家ITS體系結(jié)構(gòu)》，這里以美國為例，簡要介紹其ITS體系結(jié)構(gòu)。美國是最早開發(fā)完整的ITS體系結(jié)構(gòu)的國家，美國國家ITS體系結(jié)構(gòu)開發(fā)計劃分為兩個階段，第一階段為“思路競爭階段”，由4個小組分別獨立開發(fā)出體系結(jié)構(gòu)初步方案；經(jīng)過方案評審和比較，2個開發(fā)小組獲準進入第二階段，稱為“聯(lián)合開發(fā)階段”，吸收各初步方案的優(yōu)點，經(jīng)過整理與合并，合作開發(fā)統(tǒng)一、唯一的國家ITS體系結(jié)構(gòu)。典型的體系結(jié)構(gòu)開發(fā)過程實質(zhì)上包括在第一階段的工作中，采用了反復(fù)修改的開發(fā)程序。首先從界定用戶、確定用戶服務(wù)和用戶服務(wù)要求出發(fā)，開發(fā)出運營要求或系統(tǒng)要求，進而開發(fā)出運營概念（體系結(jié)構(gòu)的目標以及用戶如何與之交互）；接著，開發(fā)包含一系列詳細功能要求的邏輯結(jié)構(gòu)；將邏輯結(jié)構(gòu)中的處理分配到物理實體/子系統(tǒng)，就產(chǎn)生了物理結(jié)構(gòu)，一個在2012年時間框架內(nèi)提供所有用戶服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)也就被開發(fā)出來了；發(fā)展部署確定導(dǎo)入某些功能（或服務(wù)）的時間框架和背景；體系結(jié)構(gòu)的確認體現(xiàn)在追溯矩陣中，追溯矩陣將用戶服務(wù)要求追溯至邏輯結(jié)構(gòu)中的處理、物理結(jié)構(gòu)中的子系統(tǒng)，以保證所有的用戶服務(wù)都被體系結(jié)構(gòu)所包含；然后對體系結(jié)構(gòu)進行評價，包括接受來自投資者意愿的反饋信息；最后利用來自評價和確認過程的返饋結(jié)果進一步改進系統(tǒng)要求和體系結(jié)構(gòu)。.ITS體系結(jié)構(gòu)概貌美國國家ITS體系結(jié)構(gòu)（簡稱UNIA）開發(fā)計劃共耗資2500萬美元，主要成果體現(xiàn)在約2500頁的文本中，分為：體系結(jié)構(gòu)、評價、實施策略和相關(guān)標準等4部分內(nèi)容。下文將從用戶服務(wù)與用戶服務(wù)要求、邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)等方面，介紹美國國家ITS體系結(jié)構(gòu)概貌。（1）用戶服務(wù)與用戶服務(wù)要求滿足用戶服務(wù)和用戶服務(wù)要求是對ITS體系結(jié)構(gòu)的基本要求，UNIA覆蓋了30項ITS用戶服務(wù)（見下表3-1））及相應(yīng)的1000多條用戶服務(wù)要求。表3-1美國ITS用戶服務(wù)用戶服務(wù)領(lǐng)域用戶服務(wù)出行和運輸管理途中駕駛員信息(En-RouteDriverInformation)路線導(dǎo)行(RouteGuidance)旅行者服務(wù)信息(TravelerServicesInformation)交通控制(TrafficControl)偶發(fā)事件管理(IncidentManagement)排放測試與緩解(EmissionsTestingandMitigation)道路一鐵路交叉口(Highway-RailIntersection)出行需求管理出行前旅行信息(Pre-TripTravelInformation)合乘車匹配與預(yù)約(RideMatchingandReservation)需求管理和運營(DemandManagementandOperations)公共運輸運營公共運輸管理(PublicTransportationManagement)在途公交信息(En-RouteTransitInformation)個人化公共交通(PersonalizedPublicTransit)公共出行安全(PublicTravelSecurity)電子付費服務(wù)電子付費服務(wù)(ElectronicPaymentServices)商用車運營商用車電子結(jié)算(CommercialVehicleElectronicClearance)自動路邊安全檢查(AutomatedRoadsideSafetyInspection)車載安全監(jiān)視(On-BoardSafetyMonitoring)商用車行政管理(CommercialVehicleAdministrativeProcesses)危險物品異常響應(yīng)(HazardousMaterialIncidentResponse)商用車隊管理(CommercialFleetManagement)

緊急事件管理緊急事件通報與個人安全(EmergencyNotificationandPersonalSecurity)緊急車輛管理(EmergencyVehicleManagement)先進車輛控制和安全系統(tǒng)縱向防撞(LongitudinalCollisionAvoidance)橫向防撞(LateralCollisionAvoidance)交叉口防撞(IntersectionCollisionAvoidance)防撞視野強化(VisionEnhancementforCrashAvoidance)危險預(yù)警(SafetyReadiness)撞前避傷(Pre-CrashRestraintDeployment)自動公路系統(tǒng)(AutomatedHighwaySystems)

(2)邏輯結(jié)構(gòu)UNIA邏輯結(jié)構(gòu)通過ITS需求總圖、數(shù)據(jù)流圖、處理說明和數(shù)據(jù)字典來體現(xiàn)前述用戶服務(wù)和用戶服務(wù)要求。UNIA確定的美國ITS總圖如圖3.2所示，圖中圓圈代表ITS功能性“處理”，矩形代表從ITS處理接收信息或者將信息傳遞給ITS處理的“外部終端”。圖3.3是簡化了的UNIA頂層數(shù)據(jù)流圖，圖中箭頭表示“數(shù)據(jù)流”，圓圈表示“處理”、直線段表示“文件”，矩形表示“外部終端”。道路與鐵路卜--

交叉口初口商用車普通車公交駕普通車其它車公交車員的員旅行者商用車公交乘媒體執(zhí)法機構(gòu)車輛特征收費設(shè)備道路收費員地圖更新者行^天氣預(yù)報者停車場主財政機構(gòu)活動主辦者定位數(shù)據(jù)源公共場所安全;狀多模式運輸服務(wù)提供者商用車運營信息問訊者信息服務(wù)工作人員多模式貨運裝卸人員旅行者服務(wù)提供者其它交通管理中心緊急通信系統(tǒng)其它公交管理中心公交維修—人員——公交系統(tǒng)運營者交通規(guī)劃—人員——多模式貨運—■倉庫 交通管理人員 道路與鐵路卜--

交叉口初口商用車普通車公交駕普通車其它車公交車員的員旅行者商用車公交乘媒體執(zhí)法機構(gòu)車輛特征收費設(shè)備道路收費員地圖更新者行^天氣預(yù)報者停車場主財政機構(gòu)活動主辦者定位數(shù)據(jù)源公共場所安全;狀多模式運輸服務(wù)提供者商用車運營信息問訊者信息服務(wù)工作人員多模式貨運裝卸人員旅行者服務(wù)提供者其它交通管理中心緊急通信系統(tǒng)其它公交管理中心公交維修—人員——公交系統(tǒng)運營者交通規(guī)劃—人員——多模式貨運—■倉庫 交通管理人員 道路收費機構(gòu)其它緊急事r件管理中心停車場工作人員商用車檢查人員道路建設(shè)與維護交^貨運管理機構(gòu)—其它信息服務(wù)提供者管理ITS"況鐵路

運營者道路路邊設(shè)備緊急系統(tǒng)

工作員—車輛

管理部門其它商用車公交車隊管理系統(tǒng)管理者圖3.2美國ITS總圖(3)物理結(jié)構(gòu)UINA將運輸系統(tǒng)分成3層：運輸層、通信層和體制層。運輸層執(zhí)行運輸功能，通信層為運輸層組件之間的連接提供通信服務(wù)，體制層反映政策制定者、規(guī)劃者和其他ITS用戶之間的關(guān)系。物理結(jié)構(gòu)的確定要考慮體制方面的因素，但體制層不屬于物理結(jié)構(gòu)部分，而是在實施策略中描述。物理結(jié)構(gòu)分運輸層和通信層進行描述。運輸層UNIA構(gòu)架總圖與圖3.2所示的邏輯結(jié)構(gòu)總圖一致。UNIA將ITS組件分成4類，即：中心子系統(tǒng)、路側(cè)子系統(tǒng)、車輛子系統(tǒng)、出行者子系統(tǒng)；每種類型又包括數(shù)量不等的個別子系統(tǒng)，UNIA共確定了19個子系統(tǒng)；每個子系統(tǒng)進一步分解多個設(shè)備包。設(shè)備包是物理結(jié)構(gòu)中可以購買的最小單位的實體，每個設(shè)備包對應(yīng)著邏輯結(jié)構(gòu)中的一個或多個“處理”。圖3.4是UNIA頂層構(gòu)架流圖(TopLevelArchitectureFlowDiagram),顯示了各類子系統(tǒng)之間及其與外部終端之間的關(guān)系，圖中實線框表示ITS組件，虛線框表示外部終端。

；中心系統(tǒng)；」于一一；其它中心1I子系統(tǒng)；HS控制狀態(tài)障礙物 空氣質(zhì)量狀態(tài)控制■；中心系統(tǒng)；」于一一；其它中心1I子系統(tǒng)；HS控制狀態(tài)障礙物 空氣質(zhì)量狀態(tài)控制■其它車輛；；車輛系統(tǒng)；I 1I 1:環(huán)境；；路側(cè)系統(tǒng)；L L 圖3.4UNIA頂層構(gòu)架流圖通信層UNIA為支持ITS子系統(tǒng)之間的通信定義了4種類型的通信媒體，即：有線通信（固定一一固定）、廣域無線通信（固定一一移動）、專用短程通信（固定——移動）和車車通信（移動——移動）。圖3.5是UNIA頂層構(gòu)架互連圖，顯示了美國ITS分屬4類的19個子系統(tǒng)（用矩形框表示）及其交換信息的4種基本通信連接方式（用橢圓形框表示），該圖也可被看成是UNIA物理結(jié)構(gòu)之運輸層和通信層的最高級視圖。廣域無線通信交通管理信息服務(wù)提供者緊急事件管中心子系統(tǒng)車隊與貨運管理商用車管理車商用車輛緊急車輛車輛子系統(tǒng)公交車輛路邊子系統(tǒng)有線通信道路圖3.5UNIA頂層構(gòu)架互連圖廣域無線通信交通管理信息服務(wù)提供者緊急事件管中心子系統(tǒng)車隊與貨運管理商用車管理車商用車輛緊急車輛車輛子系統(tǒng)公交車輛路邊子系統(tǒng)有線通信道路圖3.5UNIA頂層構(gòu)架互連圖第四節(jié)中國國家ITS體系結(jié)構(gòu)展望本節(jié)參考UNIA，對中國國家ITS體系結(jié)構(gòu)（CNIA）做扼要介紹，主要集中于上層體系結(jié)構(gòu)，并給出各子系統(tǒng)之間的關(guān)系。.邏輯結(jié)構(gòu)邏輯結(jié)構(gòu)的重點是系統(tǒng)的功能性處理和數(shù)據(jù)流。邏輯結(jié)構(gòu)獨立于體制和技術(shù)，它不確定由誰來實現(xiàn)系統(tǒng)中的功能，也不考慮實現(xiàn)這些功能的方式。因此，CNIA邏輯結(jié)構(gòu)與UNIA邏輯結(jié)構(gòu)的差異主要來源于中、美ITS用戶服務(wù)與用戶服務(wù)要求的差異。ITS總圖總圖定義系統(tǒng)的邊界，根據(jù)中國ITS用戶服務(wù)要求，可初步確定中國ITS總圖如圖3.6所示；與美國ITS總圖相比，增加了自行車、騎自行車者、殘疾車、商用車駕員普通車駕員其它車公交車普通車商用車天氣預(yù)報者「―其它緊急事卜件管理中心障礙物道路環(huán)境路況旅行者公交乘客媒體執(zhí)法機構(gòu)車輛特征收費設(shè)備道路收費員地圖更新者行-^停車場主財政機構(gòu)活動主辦者定位數(shù)據(jù)源自行車殘疾車騎車者殘疾人科研人員其它商用車 商用車檢公交車隊?政府多模式運輸服務(wù)提供者其它信息服務(wù)提供者多模式貨運裝卸人員信息服務(wù)工作人員停車場工作人員公交駕駛員公共場所安全狀況旅行者服務(wù)提供者其它交通管理中心商用車運營信息問訊者交通規(guī)劃-^員—緊急通信系統(tǒng)防災(zāi)救災(zāi)辦公室公交維修―人員一交通管理―人員一多模式貨運—倉庫一道路收■費機構(gòu)商用車駕員普通車駕員其它車公交車普通車商用車天氣預(yù)報者「―其它緊急事卜件管理中心障礙物道路環(huán)境路況旅行者公交乘客媒體執(zhí)法機構(gòu)車輛特征收費設(shè)備道路收費員地圖更新者行-^停車場主財政機構(gòu)活動主辦者定位數(shù)據(jù)源自行車殘疾車騎車者殘疾人科研人員其它商用車 商用車檢公交車隊?政府多模式運輸服務(wù)提供者其它信息服務(wù)提供者多模式貨運裝卸人員信息服務(wù)工作人員停車場工作人員公交駕駛員公共場所安全狀況旅行者服務(wù)提供者其它交通管理中心商用車運營信息問訊者交通規(guī)劃-^員—緊急通信系統(tǒng)防災(zāi)救災(zāi)辦公室公交維修―人員一交通管理―人員一多模式貨運—倉庫一道路收■費機構(gòu)道路與軌道交叉口—道路建設(shè)與維護交^貨運管理機構(gòu)—公交系統(tǒng)運營者管理ITS其它公交 鐵路路邊緊急系統(tǒng)管理中心H運營者11設(shè)備工作員車輛

管理部門管理系統(tǒng)殘疾人、科研人員、防災(zāi)救災(zāi)辦公室等外部終端。杳人員圖3.6中國ITS總圖頂層數(shù)據(jù)流圖頂層數(shù)據(jù)流圖涉及到ITS功能的首次分解，其實質(zhì)是劃分ITS功能領(lǐng)域。UNIA邏輯結(jié)構(gòu)將ITS分解成8棵功能性“處理樹”，即：交通管理、商用車管理、車輛監(jiān)視與控制、公交管理、緊急服務(wù)管理、駕駛員和出行者服務(wù)、電子

付款服務(wù)、規(guī)劃與實施?？紤]到中國與美國在用戶服務(wù)要求上的區(qū)別，可以在邏輯結(jié)構(gòu)頂層數(shù)據(jù)流圖將中國ITS分解成9棵功能性“處理樹”：1）交通管理；2）商用車管理；3）車輛監(jiān)視與控制；4）公交管理；5）緊急服務(wù)管理；6）駕駛員與旅行者服務(wù)；7）電子收付費；8）自行車與行人支援；9）提供歷史數(shù)據(jù)服務(wù)?？紤]各“處理樹”之間的數(shù)據(jù)交換，可得中國ITS邏輯結(jié)構(gòu)頂層數(shù)據(jù)流圖如圖3.7所示。（DFD）4事件檢測信息數(shù)據(jù)事件數(shù)據(jù)查詢--查詢危險----物品信息_商車統(tǒng)計數(shù)據(jù)公交統(tǒng)一-一_計數(shù)據(jù)一緊急車輛運營數(shù)據(jù)-■■緊急事件數(shù)據(jù)--公交緊急事件協(xié)1自行車與行人支援（DFD）緊急（DFD）（DFD）（DFD）控制（DFD）.----暴力事件信息圖3.7中國ITS邏輯結(jié)構(gòu)頂層數(shù)據(jù)流圖電子收付費.車輛監(jiān)視與收費結(jié)果商用車管理費結(jié)果費請求HS路線（DFD）4事件檢測信息數(shù)據(jù)事件數(shù)據(jù)查詢--查詢危險----物品信息_商車統(tǒng)計數(shù)據(jù)公交統(tǒng)一-一_計數(shù)據(jù)一緊急車輛運營數(shù)據(jù)-■■緊急事件數(shù)據(jù)--公交緊急事件協(xié)1自行車與行人支援（DFD）緊急（DFD）（DFD）（DFD）控制（DFD）.----暴力事件信息圖3.7中國ITS邏輯結(jié)構(gòu)頂層數(shù)據(jù)流圖電子收付費.車輛監(jiān)視與收費結(jié)果商用車管理費結(jié)果費請求HS路線價格數(shù)&價格查詢駕駛員與

旅行者服務(wù)

（DFD）路線請求產(chǎn) 交通數(shù)據(jù)探測車信息與排放數(shù)據(jù)個.AHS控制件數(shù)查詢服務(wù)信,交通數(shù)事件管理信息及優(yōu)先控制請求9

提供歷史

數(shù)據(jù)服務(wù)

（DFD）認信,公交數(shù)據(jù)公交查詢交控信,公交優(yōu).（DFD）服務(wù)管理緊急事件求.物理結(jié)構(gòu)物理結(jié)構(gòu)把邏輯結(jié)構(gòu)所確定的“處理”分配到ITS物理實體上，根據(jù)各實體所含的“處理”之間的數(shù)據(jù)流，確定實體之間的構(gòu)架流，進而確定物理實體的互連方式。物理結(jié)構(gòu)的確定要考慮系統(tǒng)功能要求，也要考慮非功能性要求，包括體制、文化、市場等因素的影響。系統(tǒng)功能要求通過邏輯結(jié)構(gòu)確定的“處理”和“數(shù)據(jù)流”來體現(xiàn)，決定ITS物理實體必須完成的功能。非功能性要求則影響ITS

功能在物理實體間的分配。例如：美國最初想把“交通信息服務(wù)”功能和“交通管理”功能分配到一個子系統(tǒng)中，但考慮到“交通信息服務(wù)”涉及到個人隱私，執(zhí)行“交通管理”功能的公有部門在保護個人隱私方面不如私有部門，因此決定專門設(shè)計“信息服務(wù)提供者”子系統(tǒng)來執(zhí)行“交通信息服務(wù)”功能，并期望由贏利性私有商家來完成之；又如：為了吸引運輸業(yè)者購買車載ITS產(chǎn)品，美國ITS體系結(jié)構(gòu)研究小組又將“處理”功能盡量多地分配到“路側(cè)子系統(tǒng)”中，減少“商用車系統(tǒng)”承擔的功能，為降低商用車車載ITS產(chǎn)品的價格提供基礎(chǔ)。盡管中國與美國在體制、文化、市場等方面不盡相同，但從長遠目標來看，CNIA與UNIA在這方面的基本考慮應(yīng)該是一致的，例如：要保護隱私、擴大市場等。所以，CNIA與UNIA在物理結(jié)構(gòu)方面的差異，主要還是應(yīng)該來源于功能要求上的差異。以此為基礎(chǔ)，可對CNIA物理結(jié)構(gòu)作出初步展望。運輸層CNIA構(gòu)架總圖與圖3.7所示的邏輯結(jié)構(gòu)總圖一致。

中國ITS組件也分成4類，即：中心子系統(tǒng)、路側(cè)子系統(tǒng)、車輛子系統(tǒng)、出行者子系統(tǒng)；但在中心子系統(tǒng)類型中增加“災(zāi)害救治中心”，同時將“規(guī)劃”子系統(tǒng)擴展為“歷史數(shù)據(jù)服務(wù)”子系統(tǒng)；在路側(cè)子系統(tǒng)類型中增加“自行車道”；在車輛子系統(tǒng)類型中增加“自行車”子系統(tǒng)。災(zāi)害救治中心中心子系統(tǒng)緊急事件管理公交管理收費管理交通管理車隊與貨運管理尾氣排放管理信息服務(wù)提供者圖3.8中國ITS頂層構(gòu)架互連圖災(zāi)害救治中心中心子系統(tǒng)緊急事件管理公交管理收費管理交通管理車隊與貨運管理尾氣排放管理信息服務(wù)提供者圖3.8中國ITS頂層構(gòu)架互連圖路邊子系統(tǒng)商用車管理通信層CNIA子系統(tǒng)之間的通信可以套用UNIA確定的4類通信媒體，即：有線通信（固定一一固定）、廣域無線通信（固定一一移動）、專用短程通信（固定一一移動）和車車通信（移動——移動）。圖3.8顯示了中國ITS分屬4類的22個子系統(tǒng)（用矩形框表示）及其交換信息的4種基本通信連接方式（用橢圓形框表示），是CNIA頂層構(gòu)架互連圖，同時也是CNIA物理結(jié)構(gòu)之運輸層和通信層的最高級視圖。思考題建立ITS體系結(jié)構(gòu)有什么重要意義？第四章ITS第四章ITS的主要內(nèi)容ITS的基本功能表現(xiàn)在：減少出行時間、保障交通安全、緩解交通擁擠、減少交通污染等四個方面，其最終目標是建立一個實時、準確、高效的交通運輸管理系統(tǒng)。ITS的基本功能模塊包括：先進的出行者信息系統(tǒng)（ATIS），先進的交通管理系統(tǒng)（ATMS），先進的公共交通系統(tǒng)（APTS），先進的車輛控制系統(tǒng)（AVCS），以及商用車運營管理系統(tǒng)、先進的鄉(xiāng)村運輸系統(tǒng)、自動公路系統(tǒng)等?？紤]到系統(tǒng)在國外、國內(nèi)投入運營的情況，這里對前四個子系統(tǒng)進行重點介紹，并結(jié)合各子系統(tǒng)的特點，選擇不同的側(cè)重點分別予以討論。第一節(jié)先進的出行者信息系統(tǒng)(ATIS)1.基本概念該系統(tǒng)主要是對交通出行者提供及時的信息服務(wù)。在出行前，通過辦公室或家庭的計算機終端、咨詢電話、咨詢廣播系統(tǒng)等，向出行者提供當前的交通和道路狀況以及服務(wù)信息，幫助出行者選擇出行方式、出行時間和出行路線；在出行途中，通過車載信息單元或路邊動態(tài)信息顯示板，向出行者提供道路條件、交通狀況、車輛運行情況、交通服務(wù)等實時信息，通過路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)對車輛定位和導(dǎo)航，使汽車始終行駛在最佳路線上，使出行者以最佳的出行方式和路線到達目的地。ATIS可以通過車載設(shè)施、可變標志、交通信息廣播、移動電話等，向駕駛員提供互動信息，讓他們始終行駛在最短路線上。ATIS提供的信息可以分為三類：出行前信息途中信息目的地信息ATIS在日本的應(yīng)用1990年，日本開始研發(fā)VICS(VehicleInformationandCommunicationSystem)項目，在日本建立了第一個全國統(tǒng)一的提供交通信息服務(wù)的通信系統(tǒng)。VICS采用三種通訊方式：紅外信標，安裝于道路的主要路段；短波信標，安裝于鄉(xiāng)村區(qū)域的道路和高速公路；調(diào)頻副載波廣播。VICS在1996年4月正式開始信息服務(wù)，覆蓋區(qū)域包括東京等大城市及主要高速公路。VICS播放的實時交通信息包括：主要地點間的交通信息、交通擁擠、法規(guī)、事故、廣域的最優(yōu)路徑信息和道路施工、天氣情況及停車場信息等。目前高檔的VICS車載接收機結(jié)合了差分GPS和FM調(diào)頻副載波功能，可以進行車輛導(dǎo)航和路徑誘導(dǎo)。ATIS在上海的應(yīng)用目前，上海市已投入應(yīng)用的ATIS項目包括：有線通信系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)、道路交通信號控制實時監(jiān)控系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等。其中，上海市的交通廣播電臺是全國最早的交通臺。1991年，上海人民廣播電臺與上海市公安局聯(lián)合，率先在全國推出了“上海廣播電臺交通臺（648千赫）”，在早晚高峰期間，報告上海主要路段當前的交通狀況，引導(dǎo)司機及早改道，避免堵車。隨之，上海市專門成立了“上海城市交通信息中心”并于2000年12月正式推出了“上海交通網(wǎng)站”（），提供交通與地圖智能查詢、交通出行指南（公交為主）、交通實時動態(tài)信息等。上海市已建成的交通信息系統(tǒng)見表4-1。表4-1上海市已建成的交通信息系統(tǒng)信息系統(tǒng)類別交通信息系統(tǒng)實體（所屬）道路交通信息系統(tǒng)上海市交通自適應(yīng)控制與管理系統(tǒng)（交警總隊）浦東城市道路交通實時控制與管理系統(tǒng)（浦東交管部門）上海市高架道路交通“監(jiān)控”系統(tǒng)（市政工程局市政處）公共汽車交通管理系統(tǒng)大眾公共汽車公司交通信息廣播系統(tǒng)上海市交通信息臺（交警總隊、上海市廣播電臺）軌道交通信息系統(tǒng)地鐵1號線交通信息系統(tǒng)（地鐵公司）鐵路交通監(jiān)控系統(tǒng)（上海鐵路管理局）航空交通信息系統(tǒng)虹橋機場交通監(jiān)控系統(tǒng)（虹橋機場）船舶/港口交通信息系統(tǒng)吳淞港、十六浦港等交通信息系統(tǒng)止匕外，上海市交通信息交互中心正在規(guī)劃之中，它將是ATIS實施應(yīng)用的一個重點工程項目，該中心旨在形成一個中心集成化的信息交互中心，匯集交通各部門的主要交通信息，進行分類、分析、處理與決策，并且通過兩個輸出系統(tǒng)向出行公眾提供實時出行指導(dǎo)，以及向政府各級部門與領(lǐng)導(dǎo)提供最新的交通統(tǒng)計報告和決策性建議。出行指導(dǎo)信息發(fā)布方式包括：因特網(wǎng)、交通信息廣播電臺、視頻媒體、GPS/GIS實時導(dǎo)航系統(tǒng)、場站/商業(yè)中心的交互式詢問機等。上海市交通信息交互中心建設(shè)規(guī)劃主要包括三大部分：（1）交通信息共享數(shù)據(jù)庫：將負責匯集上海市各交通部門的交通信息，并進行動態(tài)分類、分析、處理與決策，這些信息將由交通控制、公共交通、交通設(shè)施、貨物運輸與電子收費等系統(tǒng)提供。（2）綜合交通信息發(fā)布系統(tǒng)：將負責向以各種方式出行的公眾提供可靠和實時的出行指導(dǎo)信息，其中包括：道路路況信息（擁堵、事故等），路線導(dǎo)行信息，公交線路信息，公交不同模式換乘銜接信息，以及實時泊車信息等。該系統(tǒng)包括三個子系統(tǒng)：出行者信息系統(tǒng)、路線導(dǎo)行系統(tǒng)、交通換乘銜接與規(guī)劃系統(tǒng)。（3）綜合交通信息協(xié)調(diào)系統(tǒng)：將負責對交通各系統(tǒng)的信息進行匯集、分析、協(xié)調(diào)、處理與決策，以及指導(dǎo)各管理系統(tǒng)的信息開發(fā)與利用。它的服務(wù)對象是政府各級主管部門，除了協(xié)調(diào)各部門的信息管理外，更重要的是為各級部門領(lǐng)導(dǎo)提供最新的交通決策數(shù)據(jù)與報告。上海市在交通信息處理方面也作了大量的研究和開發(fā)工作，如現(xiàn)已安裝運行的道路交通管理信息系統(tǒng)，包括機動車輛檔案電腦管理系統(tǒng)、道路交通狀況信息處理系統(tǒng)、機動車駕駛員交通違章處理電腦管理系統(tǒng)、交通事故統(tǒng)計電腦管理系統(tǒng)等。近期，上海將重點投資的項目是上海市交通信息交互中心。ATIS共用信息平臺的建設(shè)（1）基本概念A(yù)TIS實現(xiàn)的基礎(chǔ)是信息化的實現(xiàn)，ATIS必然會由“先進的出行者信息系統(tǒng)”向“先進的交通信息系統(tǒng)”發(fā)展，其最終的服務(wù)對象不僅包括出行者，還包括運輸機構(gòu)、關(guān)聯(lián)企業(yè)等等。其中，信息化是實現(xiàn)智能交通系統(tǒng)的各項功能的核心和關(guān)鍵之一。這里提出的共用信息平臺是進行系統(tǒng)信息集成的重要手段，它將為各種相關(guān)子系統(tǒng)提供引導(dǎo)接入策略和信息共享服務(wù)。它將對整個城市交通信息各系統(tǒng)共用數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)和傳輸形式進行規(guī)范，并形成一個對共用數(shù)據(jù)進行組織、存儲、查詢、通信等管理服務(wù)的數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)。共用信息平臺不僅是ATIS，也是ITS進行整合的技術(shù)保障。其具體組成可包括交通運輸信息公用基礎(chǔ)設(shè)施、交通運輸信息公用數(shù)據(jù)倉庫、交通運輸信息公共數(shù)據(jù)規(guī)范和標準、應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)共享軟件庫等。利用共用信息平臺資源和技術(shù)的支持，將為實現(xiàn)社會化交通信息增值服務(wù)創(chuàng)造基礎(chǔ)條件，其目的是通過政府集中建設(shè)項目的技術(shù)及設(shè)施優(yōu)勢，通過技術(shù)服務(wù)和設(shè)施使用服務(wù)，形成交通運輸信息的流通樞紐，并以此為依托實現(xiàn)系統(tǒng)的規(guī)范化與資源共享目標。對共用信息平臺的規(guī)劃及設(shè)計應(yīng)明確逐步擴展的系統(tǒng)各部分之間的相互銜接關(guān)系，確定功能和接口銜接要求和相關(guān)技術(shù)標準，并研究和確定投資及運行機制等。共用信息平臺是通過對共用數(shù)據(jù)的采集（如道路使用狀況、交通狀況和交通管理數(shù)據(jù)等），為智能交通系統(tǒng)的信息使用者提供不同的服務(wù)，滿足管理者和使用者對共用信息的需求（如車輛調(diào)度計劃制定時對交通狀況信息的需求）。同時，通過共享信息支撐政府部門間和行業(yè)管理與市場規(guī)范化管理方面協(xié)同工作機制的建立，如通過共用安全數(shù)據(jù)為交通運輸管理提供支撐。

智能交通系統(tǒng)共用信息平臺主要承擔以下功能：從各子系統(tǒng)中提取共享數(shù)據(jù)，并對多渠道來源、相互不一致的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合處理；完成對于實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的組織，以保證數(shù)據(jù)間關(guān)系的正確性、可理解性和避免數(shù)據(jù)冗余；根據(jù)服務(wù)請求和查詢權(quán)限對客戶系統(tǒng)提供信息服務(wù)，對于自身存放的數(shù)據(jù)直接加以組織輸出，對于其他子系統(tǒng)存放的細節(jié)數(shù)據(jù)由共用信息平臺提供查詢通道。（2）共用信息平臺的組成智能交通系統(tǒng)共用信息平臺是整個智能交通系統(tǒng)信息組織過程中的信息樞紐，承擔信息中轉(zhuǎn)的功能。不同的子系統(tǒng)將智能交通系統(tǒng)其他子系統(tǒng)需要的信息以不同的格式傳遞給共用信息平臺。信息傳輸格式不以具體子系統(tǒng)所需的格式需求傳輸，可以用既定的統(tǒng)一格式傳輸給共用信息平臺，并按照一定的編碼規(guī)則傳輸。共用信息平臺將接收到的數(shù)據(jù)按照不同的用戶需求進行處理，可以采用分層次的方法對無權(quán)獲取部分信息的一些用戶進行部分信息屏蔽。使不同的用戶既能獲得各自所需要的數(shù)據(jù)，又確保數(shù)據(jù)傳輸過程的安全性及共享數(shù)據(jù)的互操作性和互用性。根據(jù)共用信息平臺的不同功能，可以將城域共用信息平臺分解為：智能化公共交通系統(tǒng)共用信息平臺、物流共用信息平臺、交通管理與控制共用信息平臺、緊急事件管理共用信息平臺，以及支持路網(wǎng)交通特征預(yù)測與誘導(dǎo)的交通仿真實驗共用信息平臺。公用信息平臺的組成見圖4.1。智能交通系統(tǒng)共用信息平臺物流共用信息平臺交通管理與控制共用信息平緊急事件管理共用信息平臺智能公交共用信息平臺交通仿真實驗共用信息平臺

物流共用信息平臺交通管理與控制共用信息平緊急事件管理共用信息平臺智能公交共用信息平臺交通仿真實驗共用信息平臺圖4.1ATIS/ITS共用信息平臺的組成（3）智能交通系統(tǒng)共用信息平臺的設(shè)計根據(jù)共用信息平臺的功能及不同數(shù)據(jù)的組織模式，共用信息平臺應(yīng)由如下子系統(tǒng)組成：數(shù)據(jù)抽取子系統(tǒng)：主要有兩大模塊，一個是對內(nèi)部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行抽取;另一個是對外部相關(guān)數(shù)據(jù)進行抽取；數(shù)據(jù)融合處理子系統(tǒng)：將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)進行融合處理，針對不同的終端用戶的需求提取有用信息；共用數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)：對共用數(shù)據(jù)進行管理，特定的信息只有具備使用權(quán)的用戶方可使用；共享數(shù)據(jù)統(tǒng)計子系統(tǒng)：對共享數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計工作，并評價共享數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)質(zhì)量，分析出將來各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)需求；綜合信息發(fā)布子系統(tǒng)：用于發(fā)布一些共享信息，對公眾提供交通信息服務(wù)，支持政府間協(xié)調(diào)工作機制的建立；宏觀決策支持子系統(tǒng)：主要是對政府宏觀管理進行決策支持服務(wù)；數(shù)據(jù)請求與調(diào)用子系統(tǒng)：主要是實現(xiàn)數(shù)據(jù)需求的請求與調(diào)用功能。體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4.2所示。上層數(shù)據(jù)請求調(diào)用模塊數(shù)據(jù)的融合處理子系統(tǒng)共用數(shù)據(jù)庫管理一共享數(shù)據(jù)的統(tǒng)計〔

一子系統(tǒng) 〔數(shù)據(jù)的融合處理子系統(tǒng)共用數(shù)據(jù)庫管理一共享數(shù)據(jù)的統(tǒng)計〔

一子系統(tǒng) 〔綜合信息發(fā)布子系統(tǒng)-宏觀決策支持子

索統(tǒng) 共用信息平臺數(shù)據(jù)抽取子系統(tǒng)

下層數(shù)據(jù)請求調(diào)用模塊

圖4.2共用信息平臺頂層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)根據(jù)前述對智能交通系統(tǒng)共用信息平臺的組成分析，對智能交通系統(tǒng)城域共用信息平臺中的各組成部分的具體設(shè)計如下：①物流共用信息平臺的設(shè)計數(shù)據(jù)抽取子系統(tǒng)：分別由對內(nèi)部系統(tǒng)和對外部相關(guān)數(shù)據(jù)（如交通仿真數(shù)據(jù)等）進行抽取的兩個模塊組成；車輛調(diào)度跟蹤支持子系統(tǒng)：通過GIS參照模型進行數(shù)據(jù)組織用以支持車輛運行的跟蹤與調(diào)度，主要數(shù)據(jù)為交通流背景數(shù)據(jù)；貨物跟蹤支持子系統(tǒng)：該系統(tǒng)主要通過線性參照模型進行數(shù)據(jù)組織用以支持貨物跟蹤查詢服務(wù)，主要數(shù)據(jù)為貨物跟蹤信息；企業(yè)業(yè)務(wù)交易支持子系統(tǒng)：用于支持運輸市場交易、倉儲企業(yè)交易等各類具有核心功能的企業(yè)進行聯(lián)盟交易時的市場規(guī)范化管理，提供信用認證功能;綜合信息發(fā)布子系統(tǒng)：用于發(fā)布一些共享信息，對公眾提供物流信息服務(wù)（如各國貿(mào)易法規(guī)、國際貿(mào)易信息網(wǎng)站鏈接等），支持政府間協(xié)調(diào)工作機制的建立；宏觀決策支持子系統(tǒng)：主要是對政府宏觀管理進行決策支持服務(wù)；數(shù)據(jù)請求與調(diào)用子系統(tǒng)：主要是實現(xiàn)數(shù)據(jù)需求的請求與調(diào)用功能。具體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4.3所示。上層數(shù)據(jù)請求調(diào)用模塊車輛調(diào)度跟蹤支持子系統(tǒng)貨物跟蹤支持子系企業(yè)業(yè)務(wù)交易支持子系統(tǒng)綜合信息發(fā)布子系一統(tǒng)車輛調(diào)度跟蹤支持子系統(tǒng)貨物跟蹤支持子系企業(yè)業(yè)務(wù)交易支持子系統(tǒng)綜合信息發(fā)布子系一統(tǒng)宏觀決策支持子系一統(tǒng)物流共用信息平臺數(shù)據(jù)抽取子系統(tǒng)

下層數(shù)據(jù)請求調(diào)用模塊②智能化公共交通系統(tǒng)共用信息平臺的設(shè)計數(shù)據(jù)抽取子系統(tǒng)：分別由對內(nèi)部系統(tǒng)和對外部相關(guān)數(shù)據(jù)（如城市GIS系統(tǒng)可用數(shù)據(jù)，交通管理系統(tǒng)可用數(shù)據(jù)等）進行抽取的兩個模塊組成；公眾信息服務(wù)支持子系統(tǒng)：承擔對廣大公眾的公交信息發(fā)布、咨詢等服務(wù)。主要數(shù)據(jù)為公共交通費用、時刻表等方面的信息；線路調(diào)度管理支持子系統(tǒng)：承擔制定調(diào)度、保障預(yù)定調(diào)度計劃的實現(xiàn)以及根據(jù)突發(fā)情況動態(tài)調(diào)度的功能；車隊/公司運行管理支持子系統(tǒng)：監(jiān)控各條線路的動態(tài)運行情況，制定年度運行計劃，提供預(yù)警信息，檢查和調(diào)整計劃的執(zhí)行；公交規(guī)劃決策支持子系統(tǒng)：根據(jù)公交實際運行情況進行公交規(guī)劃的動態(tài)調(diào)整；行業(yè)管理信息服務(wù)支持子系統(tǒng)：根據(jù)運行情況產(chǎn)生運行報表；制定行業(yè)管理政策；進行市場準入管理；確定行業(yè)技術(shù)改造指標；審批線路和運力配置;確定投標資格等；數(shù)據(jù)請求與調(diào)用子系統(tǒng)：主要是實現(xiàn)數(shù)據(jù)需求的請求與調(diào)用功能。體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖類似圖4.3。圖4.3物流共用信息平臺頂層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖③交通管理與控制共用信息平臺交通管理與控制共用信息平臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖4.4所示。上層數(shù)據(jù)請求調(diào)用模塊公交規(guī)劃決策子系統(tǒng)交通管理與控制共用信息平臺

宏觀決策支持子系統(tǒng)公交規(guī)劃決策子系統(tǒng)交通管理與控制共用信息平臺

宏觀決策支持子系統(tǒng)數(shù)據(jù)抽取子系統(tǒng)下層數(shù)據(jù)請求調(diào)用模塊圖4.4交通管理與控制共用信息平臺頂層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)④緊急事件管理共用信息平臺數(shù)據(jù)抽取子系統(tǒng)：分別由對內(nèi)部系統(tǒng)和對外部相關(guān)數(shù)據(jù)（如運輸管理系統(tǒng)采集的OD數(shù)據(jù)等）進行抽取的兩個模塊組成；緊急事件響應(yīng)支持子系統(tǒng)；緊急車輛路線導(dǎo)航支持子系統(tǒng)；緊急救援信號支持子系統(tǒng)；事故分析、統(tǒng)計、決策支持子系統(tǒng)；數(shù)據(jù)請求與調(diào)用的子系統(tǒng)：主要是實現(xiàn)數(shù)據(jù)需求的請求與調(diào)用功能。體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖類似圖4.4。交通仿真實驗共用信息平臺具體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類似圖4.4。第二節(jié)先進的交通管理系統(tǒng)（ATMS）.基本概念先進的交通管理系統(tǒng) ATMS（AdvancedTrafficManagementSystem）,是智能交通系統(tǒng)中一個基本的應(yīng)用領(lǐng)域。ATMS最主要的特征就是系統(tǒng)的高度集成化。它利用先進的通訊、計算機、自動控制、視頻監(jiān)控技術(shù)，按照系統(tǒng)工程的原理進行系統(tǒng)集成，使得交通工程規(guī)劃、交通信號控制、交通檢測、交通電視監(jiān)控、交通事故的救援及信息系統(tǒng)有機地結(jié)合起來，通過計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)對交通的實時控制與指揮管理。ATMS的另一特征是信息高速集中與快速處理，ATMS由于運用了先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，獲取信息快速、實時、準確，因而提高了控制的實時性，城市ATMS的應(yīng)用使交通管理系統(tǒng)中交通參與者與道路以及車輛之間的關(guān)系變得更加和諧，縮短了旅行時間，使城市的交通變得更加有序。該系統(tǒng)具有向交通管理部門和駕駛員提供對道路交通進行實時疏導(dǎo)、控制和對突發(fā)事件作出應(yīng)急反應(yīng)的功能。它包括：交通管理信息服務(wù)、城市交通控制系統(tǒng)、事故管理系統(tǒng)、不停車自動收費系統(tǒng)等。在道路、車輛和監(jiān)控中心之間建立起通訊聯(lián)系，監(jiān)控中心接收到各種交通信息（如車輛檢測、車輛識別、交通需求、告警和救助信號）并經(jīng)過迅速處理后，通過調(diào)整交通信號，向駕駛員和管理人員提供交通實時信息和最優(yōu)路徑引導(dǎo)，從而使交通始終處于最佳狀態(tài)。.上海市ATMS應(yīng)用情況（1）上海市ATMS主要構(gòu)成上海市交巡警總隊管制下的ATMS稱為交通控制與管理系統(tǒng)，它負責對城市道路、公路交通的信號控制，對自行車、行人、不同交通模式交叉口的信號控制，并能對交通事故、交通環(huán)境，以及所屬設(shè)施進行管理，還可對不同交通需求作出響應(yīng)。同時通過其所屬各系統(tǒng)將采集和處理后的交通信息實時地傳輸?shù)浇煌ㄐ畔⒔换ブ行?。上海市交通控制與管理系統(tǒng)的主要管理對象是上海市中

心城區(qū)的道路交通，該系統(tǒng)包括八個子系統(tǒng)。交通控制交通事故管理交通需求管理交通環(huán)境監(jiān)測交通設(shè)施運營與維護動態(tài)警告/交通執(zhí)法自行車/行人安全控制不同交通模式交叉處理各子系統(tǒng)構(gòu)成如圖4.5所示。交通控制交通流估計交通控制交通流估計/分析/預(yù)測動態(tài)車道交通控制交通流檢測區(qū)域交通聯(lián)網(wǎng)控制車輛跟蹤或檢測主干道綠波控制自適應(yīng)信號控制動態(tài)限速控制高架道路/公路控制交通信息發(fā)布公路/主干道出入口控制集成交通管理中心可逆車道管理圖4.5ATMS子系統(tǒng)構(gòu)成（2）ATMS應(yīng)用情況上海市ATMS應(yīng)用主要集中在交通信號控制系統(tǒng)和道路交通管理信息系統(tǒng)兩方面，以下分別予以介紹。①交通信號控制系統(tǒng)自適應(yīng)交通信號控制系統(tǒng)（SCATS）初具規(guī)模；交通信號地區(qū)控制室有8個，SCATS受控路口超過800個；敷設(shè)、架設(shè)通信電纜6500多公里。②道路交通管理信息系統(tǒng)上海市機動車輛檔案電腦管理上海市機動車駕駛員檔案電腦管理系統(tǒng)上海市道路交通事故統(tǒng)計電腦管理系統(tǒng)上海市機動車駕駛員交通違章處理電腦管理系統(tǒng)上海市道路交通路況信息處理系統(tǒng)ATMS規(guī)劃項目中包括如下三個子項目：①市區(qū)主干道信號綠波聯(lián)控系統(tǒng)本子項目旨在對市區(qū)主干道推行信號綠波控制，使市區(qū)干道交通流達到暢通、平滑的目的。系統(tǒng)的建立應(yīng)在已有的SCATS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行。②高架匝道與地面交叉口區(qū)域性自適應(yīng)控制系統(tǒng)本子項目旨在推行市區(qū)高架匝道與地面交叉口信號的區(qū)域性聯(lián)動控制，以緩解高峰期高架匝道與地面交通的擁堵現(xiàn)象。③市區(qū)機動車非機動車混合交叉口自行車信號控制系統(tǒng)本子項目提出對自行車進行獨立信號控制的方案，是改善地面交通的一項有效措施。自行車交通是上海市交通控制中需要重點考慮的方面，目前上海市的大部分干道交叉口都有自行車、行人、機動車混合通行的狀況，尚未采取有效的分流控制措施，這類路口的通行能力往往很低，因而推行自行車信號控制系統(tǒng)非常必要。.ATMS的系統(tǒng)組成先進的交通管理系統(tǒng)（ATMS）是交通控制與管理系統(tǒng)、交通管理輔助支持系統(tǒng)、電子收費系統(tǒng)等組成的交通綜合管理，目前，國內(nèi)外各城市都針對各自的道路交通實際，選擇性地實施了ATMS的部分子系統(tǒng)。尤其是國內(nèi)諸多城市，ATMS均由所屬市公安局、市交警支隊、市公路局等負責管理，ATMS分別負責對城市道路、公路交通的監(jiān)控，對自行車/行人不同交通模式交叉口的控制，交通事故管理，交通設(shè)施維護管理，交通緊急管理，以及對城市道路、公路交通的車輛收費管理等，同時通過輔助管理系統(tǒng)將收集處理后的信息，實時傳輸?shù)浇煌ㄐ畔⒔换ブ行摹?/p>

ATMS的結(jié)構(gòu)框圖如圖4.6所示。圖4.6ATMS結(jié)構(gòu)框圖.城市交通控制指揮系統(tǒng)設(shè)計(1)系統(tǒng)框架城市交通控制指揮系統(tǒng)框架設(shè)計如圖4.7。交通信號控制系統(tǒng)是城市道路交通管理系統(tǒng)中對交叉路口、行人過街，以及環(huán)路出入口采用信號控制的子系統(tǒng)，它是運用了交通工程學(xué)、心理學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、自動控制與信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及系統(tǒng)工程學(xué)等多門學(xué)科理論的應(yīng)用系統(tǒng)。交通信號控制系統(tǒng)主要包括交通工程設(shè)計、車輛信息采集、數(shù)據(jù)傳輸與處理、控制模型算法與仿真分析、優(yōu)化控制信號、調(diào)整交通流等。國內(nèi)外各大、中城市已有的交通信號控制系統(tǒng)就是根據(jù)不同環(huán)境條件，基于各自城市道路的規(guī)劃和發(fā)展水平建立起來的。在我國，國家重點基礎(chǔ)研究規(guī)劃（973）項目“信息技術(shù)與高性能軟件”中設(shè)立的二級課題“城市交通監(jiān)控系統(tǒng)”，結(jié)合我國城市交通發(fā)展的特點，確定了建立實時自適應(yīng)的城市道路智能交通信號控制系統(tǒng)的智能化管理的發(fā)展方向。（2）交通信號控制系統(tǒng)的基本組成交通信號控制系統(tǒng)的基本組成是主控中心、路口交通信號控制機以及數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。其中主控中心包括操作平臺、交互式數(shù)據(jù)倉、效益指標優(yōu)化模型、數(shù)據(jù)（圖像）分析處理等。具體結(jié)構(gòu)框架見圖4.8。數(shù)據(jù)（圖除/析魁效益指標優(yōu)化模型中數(shù)據(jù)（圖除/析魁效益指標優(yōu)化模型中交互或^據(jù)倉在操作平臺濟i調(diào)整配時參數(shù)圖4.8城市道路交通信號控制系統(tǒng)框架協(xié)調(diào)控制方案優(yōu)

化周期長、綠信

比、相位差（3）交通信號控制系統(tǒng)的核心交通信號控制系統(tǒng)的核心是控制模型算法軟件，是貫穿規(guī)劃設(shè)計在內(nèi)的信號控制策略的管理平臺，體現(xiàn)著交通管理者的控制思想，它包括信號控制系統(tǒng)將起到的作用和地位。目前，國內(nèi)外已應(yīng)用的信號控制系統(tǒng)大多是以優(yōu)化周期方案、優(yōu)化路口綠信比以及協(xié)調(diào)相關(guān)路口通行能力為基礎(chǔ)的，是根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和自動檢測到的車流量信息，通過設(shè)置的控制模型算法選取適當?shù)男盘柵浔瓤刂品桨福瑢儆谝环N被動的控制策略。應(yīng)用較多的核心軟件即效益指標優(yōu)化模型軟件，是英國運輸和道路研究所（TRRL）研制的SCOOT系統(tǒng)（SplitCycleOffsetOptimization10（±畝4比）和澳大利亞悉尼開發(fā)的SCATS系統(tǒng)（SydneyCoordinatedAdaptiveTrafficSystem）,它們是動態(tài)的實時自適應(yīng)控制系統(tǒng)的早期代表，也是未來一個時期交通信號控制系統(tǒng)智能化發(fā)展的開發(fā)基礎(chǔ)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，交互式控制策略使信號控制由感應(yīng)控制發(fā)展到誘導(dǎo)控制，實現(xiàn)了真正的智能，交通信號控制系統(tǒng)不僅可以檢測到車流量等交通信息參數(shù)，調(diào)控路口綠信比，變化交通限行、禁行等指路標志，還可以根據(jù)系統(tǒng)聯(lián)接的數(shù)據(jù)倉完成與交通參與者之間的信息交換，向交通參與者顯示道路交通信息、停車場信息，提供給交通參與者合理的行駛線路，以實現(xiàn)均衡道路交通負荷的主動的控制策略。尤其重要的是計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)字化使數(shù)據(jù)傳輸和信息利用得到了可靠保證。可以說，城市道路智能交通信號控制系統(tǒng)是城市道路交通管理隨著信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)迅猛發(fā)展的綜合產(chǎn)物。（4）交通信號控制系統(tǒng)的主要術(shù)語和參數(shù)周期：是指信號燈色發(fā)生變化，顯示一個循環(huán)所需的時間，也稱周期長，即紅、黃、綠燈時間之和。相位：即信號相位，是指在周期時間內(nèi)按需求人為設(shè)定的、同時取得通行權(quán)的一個或幾個交通流的序列組。相位差：具有相同周期長的相關(guān)路口（例如干道沿線的交叉口），在同方向上的兩個相關(guān)相位的啟動時間差，稱為相位差。綠信比：是指在周期長內(nèi)的各相位綠燈時間與周期長之比。飽和流量：是衡量路口交通流通過能力的重要參數(shù)，通常是指一個綠燈時間內(nèi)的連續(xù)通過路口的最大車流量。流量比：是實際流量與飽和流量的比值。既是計算信號配時的重要參數(shù)，又是衡量路口阻塞程度的一個尺度。綠燈間隔時間：是指從失去通行權(quán)的相位的綠燈結(jié)束，到下一個得到通行權(quán)的相位綠燈開始所用的時間。有效綠燈時間：是指被有效利用的實際車輛通行時間。它等于綠燈時間與黃燈時間之和減去頭車啟動的損失時間。延誤：是指交通沖突或信號控制設(shè)施的限制給車輛帶來的時間損失。它是計算信號配時和衡量路口通行效果的一個重要參數(shù)，也常作為確定信號控制系統(tǒng)性能的重要參量。（5）交通信號控制