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1、项目三 智能交通系（ITS）应用,ITS美国的网站上对ITS的定义智能交通系统，是由一系列以有线和无线为基础的信息、控制和电子技术构成。当将这些技术集成到交通系统基础设施和车内时，这些技术帮助监视和管理交通流、减少拥挤、为出行者提供可选路线、提高生产性、保障安全、节约时间和费用。智能交通向职业交通工程师提供收集、分析和归档管理交通高峰时间系统性能相关数据的工具。有了这些数据，就能够提高交通管理运营者对交通事件、恶劣气候或其他容量限制事件的应对能力。,1.智能运输系统概念,中国智能交通系统体系框架研究报告中对智能交通系统给出了如下定义：在较完善的基础设施（包括道路、港口、机场和通信等）之上，将先
2、进的信息技术、通信技术、控制技术、传感技术和系统综合技术有效地集成，并应用于地面运输系统，从而建立起大范围内发挥作用的、实时、准确、高效的运输系统。,1.智能运输系统概念,ITS研究开发的主要目的：智能交通系统的目标应体现社会、经济、生态系统三个层次的效益提高。ITS研究开发的目标：提高交通运输的安全水平;减少交通堵塞,保持交通畅通;提高运输网络通行能力;降低交通运输对环境的污染程度并节约能源;提高交通运输生产效率和经济效益。,ITS不是单纯依靠建设更多的基础设施、消耗大量资源来实现目标和功能 而是在现有或较完善的基础设施上 将先进的通信技术、信息技术、控制技术有机地结合 综合运用于整个交通运
3、输系统,实现其目标和功能交通管理的第四个阶段,ITS的特点:,25,6,2.智能交通的主要内容,先进交通管理系统 包括城市交通控制系统、高速公路管理系统、应急管理系统、公交优先系统、不停车自动收费系统、需求管理系统等。先进出行者信息系统 向出行者提供当前的交通和道路状况等，以帮助出行者选择出行方式、出行时间和出行路线；还可为出行者提供准确实时的地铁、轻轨和公共汽车等公共交通的服务信息。,25,7,先进公共运输系统 包括车辆定位、客运量自动检测、行驶信息服务、自动调度、电子车票、需求响应等系统；如利用GPS和移动通信网对公共车辆进行定位监控和调度、采用IC卡进行客运量检测和公交出行收费等。商用车
4、辆运营运系统 主要针对货运和远程客运企业，目的是提高运营效率和安全性；它利用卫星、路边信号标杆、电子地图、车辆自动定位与识别、自动分类与称重等设备与技术，对运营车辆进行调度管理，掌握车辆的位置、货物负荷、移动路径等信息。,25,8,先进车辆控制和安全系统 包括事故规避、监测调控等系统，使车辆具有道路障碍自动识别、自动报警、自动转向、自动制动、自动保持安全车距和车速等功能；可向驾驶员提供车体周围的必要信息，可发出预警，并可自动采取措施来防止事故的发生。自动化公路系统 是智能车辆控制系统和智能道路系统的集成，使车辆自动与智能交通设施及周围车辆相互配合，以控制车辆的速度、方向和车置，可以使司机更轻松
5、、更安全地驾驶车辆。在未来的高速公路上，甚至可以实现车辆完全自动驾驶。,25,9,电子收费系统ETC通过车载装置与收费站的微波天线之间的短程通讯，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理。先进的乡村公路系统ARTS（1）交通安全与事故预防（2）紧急呼救和响应（3）旅行者信息服务（4）响应需求的公共交通服务,3.智能运输系统应用,计算机网络通信技术 传感器技术显示技术 人工智能 自动车辆定位自动车辆识别地理信息系统 集成电路卡 IC卡技术,ITS主要的子系统：定位导航系统交通流诱导系统交通通信系统电子收费系统自动驾驶系统,25,11,(1)先进的交通管理系统,城市交通控制系统是面向全市的交通数据
6、监测、交通信号灯控制与交通诱导的计算机控制系统，能实现区域或整个城市交通监控系统的统一控制、协调和管理，在结构上可分为一个指挥中心信息集成平台以及交通管理自动化、信号控制、视频监控、信息采集及传输和处理、GPS车辆定位等多个子系统。,25,12,城市智能交通控制与管理系统的结构,25,13,城市交通信号控制系统的网络架构,由交通管理中心、数据传输终端、现场设备组成，现场设备包括车辆检测器、信号控制机、电子警察等。,25,14,交通信息采集,常用检测技术有环形线圈、微波、视频、超声波等,25,15,微波检测,利用雷达技术，对路面发射微波，通过对回波信号进行高速实时的数字化处理分析，检测车流量、速
7、度、车道占有率和车型等交通流基本信息。,25,16,视频电子警察系统,电子眼,电子警察系统由前端数码摄像机、车辆检测器、数据传输和数据处理部分组成，采用了先进的车辆检测、模式识别、图像处理、通信传输等技术，具有自动拍摄违章车、图像远程传输、车牌识别、统计、分析和违章处罚等一系列功能。,25,17,闯红灯违章抓拍系统的运行界面,25,18,交通信息传输的主要方式：Internet、数据通信网、GPS、专用短程通信系统、无线移动通信、广播接收机等。,25,19,交通信号反馈控制系统,在相关路段的适当位置设置各种车辆检测器，获得该监测断面的交通参数，这些参数被送到交通信号控制系统，经计算机分析处理后
8、，自动选择合适的交通信号控制方案或者调整相关控制方案的信号控制参数，使交通流实现最小延误，提高路口的通行能力。,25,20,交通综合管理信息平台,是一种信息化、智能化的新型交通系统，可整合交通运输系统的信息资源，按一定标准规范完成多源异构数据的接入、存储、处理、交换、分发等功能，从而实现部门间信息共享、为制定交通运输组织与控制方案、科学决策、以及面向公众开展交通综合信息服务提供数据支持。国内首个工程化实施的大城市道路交通信息集成和智能化应用系统是上海市2007年完成的“城市道路交通信息智能化系统及平台软件”项目。,25,21,上海的城市道路交通信息智能化系统,25,22,广州智能交通指挥控制中
9、心,25,23,交通监控界面,（2）先进的公共交通系统,APTS是ITS的子系统之一，在公交网络分配、公交调度等基础理论的前提下，利用系统工程的理论和方法，将现代通信、信息、电子、控制、GPS等高科技集成应用于公共交通系统而建立的。APTS主要以出行者和公交车辆为服务对象。对于出行者而言，APTS通过采集与处理动态（例如：客流量、交通流量、车辆位置、,紧急事件的地点等）和静态交通信息（例如：交通法规、道路管制措施、大型公交出行生成地的位置等），通过多种媒体为出行者提供动态和静态公共交通信息（例如：发车时刻表、换成路线、出行最佳路径等），从而达到规划出行。最优线路选择、避免交通拥挤、节约出行时间
10、的目的。对于公交车辆而言，APTS主要实现对其动态监控、实时调度、科学管理等功能，从而达到提高公交服务水平的目的。,功能结构,(1)运用车载数据采集技术实现对运营车辆的监视；(2)运用有效策略使晚点车辆恢复正常运营；(3)运用当前的操作数据及其他数据来源编制运营 管理计划；(4)要求应答系统为乘客提供个人出行服务；(5)提供安全协调与紧急救援服务系统的接口；,(6)综合运用历史数据以及其他因素规定司售人员的活 动；(7)编制运营车辆的维修计划并为修理人员进行工作分配；(8)可是现车内收费或路边收费；(9)可为乘客提供车辆运营信息以及可达车辆信息。,功能：响应需求运输,一、响应需求运输(dema
11、ndresponsive transport，drt)，又称“门到门”运输，是一种先进的公共运输模式，在货物快递和现代物流领域中正被关注、研究和引入应用。但作为一种新型的运输模式，至今它的研究和应用仍极为有限。,http:/,http:/,二、drt有下列许多优势：1对于乘客来说，它最吸引人的特征之一是自动响应需求的迎送、最小的等待时间，而与利用出租车比较又相对地费用少得多。2从运营者角度，大量先进技术的应用，能使运营者获得车辆的实时信息和顾客的需求信息，对车辆进行科学的调度管理，避免繁琐的人工操作和可能的错误决策。,功能：智能化调度系统,是公交企业最基础、最重要的运营工作，包括公交线路的发车
12、间隔和发车方式。一般模式：根据客流调查基础数据、时间、季节等因素，凭借调度人员的经验，划定客流高峰、平峰、低峰期，在各个时间段内采用定点发车的方法调度车辆。,智能化调度系统,系统构成(1)公交调度中心 主要由信息服务系统（出行前乘车信息、换乘信息、行车时刻表、票价信息）、地理信息系统（接收定位数据、完成车辆信息的地图映射、地图的显示与编辑、车辆道路等信息查询、地图匹配、车辆状态信息的处理）、大屏幕显示系统、协调调度系统和紧急情况处理系统组成。,(2)分调度中心 由车辆定位与调度系统（车辆的定位与监控、与调度中心的双向通信、向电子站牌发送数据）、地理信息系统两部分组成,(3)车载移动站 自动车辆
13、定位（AVL），顾名思义就是对车辆进行实时地定位，便于统一管理、监控、调度或提供实时导航（包括路径选择优化等功能），它是多种技术集于一体的综合系统。,随着电子技术、卫星通信、移动通信和人工智能等技术的发展,自动车辆定位系统中逐渐采用了先进的电子设备,并形成了目前较为稳定的基本模型。用于导航和监控的自动车辆定位导航仪,它包括全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)及惯性导航系统(INS),又称自主导航仪。,(4)电子站牌 电子站牌由无线信号接收器、显示控制器、光带式车辆位置显示器和LED时间显示单元、电源及防护外壳、支架以及有源或无源的ID码发射器等几部分组成。在乘客集散量较大的中途站，设
14、置电子站牌，向后撤乘客显示正在向本站行驶的运营车的状态位置。电子站牌现实的信息来源于公交运营控制中心；,电子站亭,电子站牌是基于GPS技术，定时接收GPS时间信息，对内部时钟进行矫正，通过LED显示时间信息。电子站牌能动态显示时间、距离本站最近的车辆行驶进程、到本站所需要的时间，还有语音提示，预报车辆位置信息。,(5)车载设备 1)GPS设备及监控软件系统主要作用包括三个方面：跟踪：及对行驶的车辆进行跟踪，包括：车辆从何时何地出发，行驶哪条线路，到达目的地的时间；监控：对车辆驾驶员的状况进行监控，包括：车辆在紧急情况下的报警，车辆的行驶速度监控；管理和调度：通过对车辆的行驶实现动态监控，可以发
15、送各种信息（如：通知，注意事项，配载等），对驾驶员进行管理,2）车载通讯设备目前车载通讯设备主要有三种：1）车载电话 由于需要移动、联通基站的支持，属于不能够直接通讯的车载设备。在荒郊野外、没有基站的地方，这类设备是徒劳的。2）车载U/V电台 目前使用最广泛的移动车载电台，这种设备发出的电波直线传播，又称视距传播。电台采用FM调频模式通话，频率高、受干扰小，音质好。3）车载短波电台 常用于越野车，基本上短波电台都可以通过安装支架装在车上。电波饶射性强，不怕建筑物遮挡。,3）实时路况信息设备 可以让驾驶者在NAY面板上随时了解到最新的路况信息，自动选择最快捷的路径，或者至少使驾驶者知道前方的路况
16、如何。4）车道偏离警示系统 车道偏离警示系统由微型摄像机和测速仪组成，采用红外线勘测路面标线,当车速超过一定数值,且在没有打转向灯的情况下压过标线时,座椅上的振动系统就会警告驾驶者纠正方向。,5）倒车监控摄像机 目前已经有一些车辆装备了倒车雷达，可以在车辆碰到障碍物时发出警报声。而倒车监控摄像机可以让驾驶者看到车后的实时情况，得到比倒车雷达更加全面的信息，以免在倒车时撞到人或物。6）自动停车系统 凌志LS 460和欧版的丰田Prius都装备了自动停车系统。驾驶者只需在中控台的触摸屏幕上简单输入几个参数，汽车就可以自动进入停车位。,7）遥控启动 遥控启动技术可能是目前最据前瞻性的车载小发明。驾驶
17、者通过遥控，可以启动汽车，使其预热或降温。遥控启动系统会自动锁上车门，方向盘和传动装置，所以小偷将没有可乘之机。,北京公交调度指挥系统,调度实例,北京公交调度指挥系统通信系统,公交集团监控中心工作人员在电脑上点击鼠标，车的运行情况显而易见，包括驾驶员姓名、运行速度、所在位置。工作人员介绍，当发生路堵时，工作人员只需对画面中的车辆点击鼠标，然后在对话框里输入文字，这辆车的GPS显示器上就会出现上面的各种提示“短信”。同时，调度室还能通过专用频段的无线电直接调度车辆，驾驶员也可通过车上的麦克风和调度室通话，及时汇报情况。,我国智能公共交通系统(APTS)发展的不完善。并结合国外智能公共交通系统(A
18、PTS)的经验，对于我国城市公交优先发展战略提出建议。不断加大投入和完善智能公共交通系统(APTS)的研究与建设，提高城市公共交通系统的竞争力和服务水平，促进公交优先政策的落实。,25,51,(3)电子不停车收费系统,简称ETC（Electronic Toll Collection），是目前最先进的路桥收费方式。,电子收费系统,1.原因高速公路的经济属性（1）高速公路级差效益明显，具有很强的商品性（2）高速公路是一种经营性资产，属经营型基础设施（3）高速公路是一种准公共产品高速公路通行费制度的理论基础,电子收费系统,1.原因车辆通行费征收的意义：（1）为高速公路建设开辟了新的资金渠道（2）为加
19、强公路养护与管理提供了条件（3）逐步树立高速公路的市场观念，实行高速公路企业化管理（4）体现内在的公平合理性,电子收费系统,2.道路收费的条件、类型、对象及原则车辆通行费征收的条件：（1）经济形势表明，如果将私人资金转为公共投资会明显促进经济的发展，而政府除此之外找不到合适的资金来源的时候（2）交通需求缺乏弹性（3）道路供给缺乏弹性收费道路类型（1）收费还贷公路（2）收费经营公路（3）拥挤收费道路,电子收费系统,3.电子收费系统及其实现概要电子收费系统是智能运输系统体系结构中一个重要的组成部分，分为点式收费系统，线式收费系统，面式收费系统。不停车收费技术是国际上正努力开发推广普及的一种用于道路
20、、大桥、隧道的电子自动收费系统电子收费具有很多优点电子收费系统的相关要求,电子收费系统,4.收费系统分类封闭式电子收费系统开放式电子收费系统区域电子收费系统,电子收费系统,5电子收费系统在交通需求中的应用电子收费系统在我国公路上的应用,电子收费系统,5电子收费系统在交通需求中的应用路桥不停车电子收费系统在我国公路上的应用,（4）智能车辆,智能车辆：是指一辆汽车具有规划自己的行车路线，感知周围环境，针对实时交通情况做出合理决策，并辅助、甚至代替驾驶员进行车辆驾驶的能力，从而减小驾驶员的劳动强度，使车辆行驶过程变得更加安全、舒适、高效。,智能汽车及其部分单项技术,无人驾驶汽车的发展状况,国外发展状
21、况：年月日，第一辆无人驾驶、由无线电操纵的汽车在美国试验成功。发达国家从二十世纪七十年代开始进行无人驾驶汽车研究，在可行性和实用性方面，美国和德国走在前列。,英国版：外形就像飞船英国伦敦希斯罗机场有许多辆无人驾驶汽车“优尔特拉”（ULTra）自动驶离、抵达车站的奇妙场景。,法国版：采用巡航导弹技术“赛卡博”（Cycab）装备了名为“实时运动GPS”的特殊GPS系统，其精度高达1厘米。,德国版：外形像普通轿车“路克斯”（Lux）隐藏在前灯和尾灯附近的激光摄像机随时探测汽车周围180米内的道路状况，并通过全球定位仪路面导航系统构建三维道路模型。,美国版：谷歌无人驾驶汽车今年5月8日，美国内华达州机
22、动车辆管理局正式向谷歌颁发首张无人驾驶车辆牌照。,国内发展状况：1992年，国防科技大学研制成功了中国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。2000年6月，国防科技大学研制的第四代无人驾驶汽车试验成功，最高时速达76km/h，创下国内最高纪录。2003年，研制成功我国首台高速无人驾驶轿车，最高时速可达170km/h。2007年，国防科技大学机电工程与自动化学院和中国第一汽车集团公司联合研发的红旗旗舰无人驾驶轿车。,2011年7月14日：我国自主研制的无人车由国防科技大学自主研制的红旗HQ3无人车，首次完从长沙到武汉286公里的高速全程无人驾驶实验。历时3小时22分钟。实验中，无人车自主超车67次，途
23、遇复杂天气，部分路段有雾，在咸宁还遭逢降雨。系统设定的最高时速为110公里。在实验过程中，实测的全程自主驾驶平均时速为87公里。该车在特殊情况下进行人工干预的距离仅为2.24公里，仅占自主驾驶总里程的0.78%。,关键技术,研究热点及发展方向,车道偏离报警碰撞报警防撞系统/辅助驾驶系统工业运输智能化,（5）交通流诱导系统,交通流诱导：通过提供道路交通信息、路线引导、辅助驾驶等手段，来限定、引导、组织交通运输流。目的：方便出行，缓解拥堵。交通诱导技术是正确引导道路使用者顺利到达目的地、实现交通流优化、避免交通阻塞、更有效的管理现代交通的一种技术。,交通流诱导系统硬件组成,(1)交通信息中心。这是
24、动态诱导系统的核心。该系统中硬件系统是由计算机和各种通信设备组成，主要功能是从各种信息源获得实时交通信息，并处理成用户需要的数据形式；(2)通信系统。负责完成车辆和交通信息中心的数据交换。信息中心通过通信系统向所有车辆不断发送实时交通状况数据，包括路段行程时间、交通事件以及其他相关数据；(3)车载诱导单元。车载诱导设备主要由计算机、通信设备和车辆定位设备组成。该模块的功能是接收、储存和处理交通信息，为驾驶人员提供良好的人机界面，方便驾驶人员输入信息和获得诱导指令。,城市交通流诱导系统框架,城市交通诱导系统包括：交通流信息采集与处理子系统；车辆定位子系统；交通信息服务子系统；行车路线优化子系统。,呼市交通诱导系统,思考与练习,交通流诱导系统的组成智能交通系统的组成电子收费系统的特点简述智能车辆的主要研究方向城市交通流诱导系统的系统组成什么是ITS？,
