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1、先进的公共交通系统(Advanced public transportation systems),09 交通2班,1.概论2.国内外APTS的研究与发展3.APTS应用的典型技术4.APTS的展望,1.1 基本概念,先进的公共交通系统(Advanced Public Transportation System)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、
2、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。,1.2 APTS功能结构,美国NA明确提出了对APTS的功能要求，它包括一下9点：(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
3、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。,APTS功能结构图,2.1 国外APTS研究与发展,目前，国际APTS领域已形成了美国，欧洲，日本三强鼎立的局面：(1)美国APTS研究 美国城市公共交通管理局(UMTA）率先开展了智能公共交通系统(APTS)的研究。经过现场的试验，UMTA关于APTS的评价是：“APTS可以显著提高公共交通的服务水平，吸引更多的
4、出行者采用公交和合乘的出行模式，从而带来了减少交通拥挤，空气污染和能源消耗等一系列的社会效益”。,根据1998年美国运输部的联邦公共交通管理局(FTA)出版的“APTS发展现状”，美国的APTS主要研究基于动态公共交通信息的实施调度理论和实时信息发布理论，以及使用先进的电子、通讯技术提高公交效率和服务水平的实施技术。具体包括车队管理、出行者信息、电子收费和交通需求管理等几方面的研究。其中车队管理主要研究通信系统、地理信息系统、自动车辆定位系统、自动乘客计数、公交运营软件和交通信号优先。,(2)日本APTS研究 日本城市公共交通智能化的发展经历的了三个阶段：上世纪七十年代末开始应用公共汽车定位系
5、统公共汽车接近现实系统；上世纪八十年代末开始应用公共交通运行管理系统，其中包括乘客自动统计，运行监控；进入上世纪九十年代，由于机动车数量的增长和严重交通拥挤的影响，要保持正常的行车速度是十分困难的，由此引起的公共交通的不便性和不可靠性导致乘客数量的急剧减少。,因此，东京都交通局开发了城市公共交通综合运输控制系统(CTCS)，旨在改进公共汽车的服务，重新赢得乘客。在CTCS中，公共交通运营管理是一个基本的框架，其目的是通过掌握运行的状况以及积累乘客数据而实现平稳的公共交通运营服务。他将运营中的公共汽车和控制室之间建立信息交换，并利用诱导和双向通讯的方法，将服务信息提供给公共汽车,运营人员和驾驶人
6、员，同时这些信息也通过进站汽车指示系统和公交与铁路接驳信息系统提供给乘客。公共交通综合管理系统包括累计运行数据、乘客数据、监控公共汽车运营和乘客服务等功能，其中乘客服务功能中包括进站汽车指示、信息查询和公共交通与铁路接驳信息提示。,(3)欧洲APTS研究 欧洲许多的国家同我国一样具有悠久的历史，老城市的街道一般都比较狭窄。但是，他们通过实施公交优先策略，设立公交专用道，为公交车提供优先通行信号，布设智能公交监控与调度系统等措施，提高公交车辆的运行速度和公交服务质量以吸引公众乘坐公交为出行模式，从而有效的缓解了城市交通压力，解决了城市交通问题，并取得了明显的社会经济效益，这些经验尤为值得我国借鉴
7、。,2.2 我国APTS研究与发展,当前我国对于智能交通系统(ITS)中智能公共交通系统(APTS)的具体描述为：采用全球定位系统(GPS)进行数据采集，结合公交的出行调查，以地理信息系统(GIS)为操作平台，在对公交线网布局、线路公交方式配置、站点布置、发车间隔确定、票价制定等进行优化和设计的基础上，实现公交车辆的自动调度和指挥，保证车辆的准点运行，并使出行者能够通过电子站牌了解车辆到达的时间，从而节约乘客的等待和出行时间。,同时，公交出行者可以通过多媒体的方式(如：可变信息牌、信息台、电话、互联网等)方便的获得公交信息(如：出行线路、换乘点、票价、车型等)，使得更多的出行者选择公交方式出行
8、。最后，对智能公共交通系统(ATPS)的社会效益、经济效益和服务水平进行评价。与欧美国家相比，我国的公共交通事业发展还比较落后，公共交通系统的智能化水平也比较低，绝大城市都是沿袭旧的公交运营体制。近几年由于科技的进步和国家政府对公共交通系统的重,视和投入的加大，我国的智能公共交通系统(APTS)已经初见端倪。例如：实施公交“一卡通”，实现电子收费；公交车辆跟踪调度系统，安装了电子站牌，车载GPS定位设备等。,2.3 国内交通分析,2010年9月17日的北京因一场小雨导致全城瘫痪级堵车,对于习惯了堵车的北京市民还是被惊呆了。而在中秋国庆期间,除北京以外,厦门、成都、济南和山西等地均出现“堵城”,
9、可见交通问题已成为我国面临的首要问题,号全市时速不超过20公里的拥堵路段达到164条,因中秋节放假广州天河路严重堵塞,目前北京的机动车保有量突破450万辆,按照周一至周五尾号限行原则,北京市最大机动车保有量为670万辆。而按照目前的发展速度,2015年之前,北京机动车保有量将达到700万辆,那时即使实行最严厉的单双号限行政策,北京的交通拥堵情况也和现在一样。,“堵城”频繁出现是因为北京的车太多了吗？东京的机动车保有量早已超过800万辆,纽约更多,可是这些城市并没有发生这样严重的堵车,针对交通问题,其他国际大都市是如何解决的呢？原来,还是北京城市交通不够智能化,单双号限行固然能解决一时的交通压力
10、,却不是根本的解决办法,随着机动车保有量的不断增加,单双号限行将无能为力。而且,单双号限行限制了人们的出行自由,背离了人们向往美好舒适生活的愿景,不符合时代的发展规律。,面对巨大的城市交通压力,智能交通建设大势所趋。,3.1 响应需求运输,一、响应需求运输(demandresponsive 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。由于种种原因，许多人认为drt的应用只限于少数特殊人群、低人口密度地区的公共交通服务，而在中国应用它可能还为时过早。,而我们
11、认为：drt是一种可持续发展的出行模式，它不仅适用于老人、儿童、残疾人和郊区、乡镇，也适用于一般人群和一般城市地区；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。三、在中国及时发展drt的必要性这是基于中国社会发展的迫切需要。1城市交通结构调整的需要未来的510年正是中国城市交通结构和模式发生重大历史性转变的关键时期。随着人们的生活水平日益提高，小汽车进入家庭
12、是必然趋势。,为了使城市交通结构合理化，抑制私人交通的发展，就要千方百计地改进公共交通服务质量，将居民出行尽可能多地吸引到公共交通上来，及早引进drt无疑是显著改善公交服务质量的重要举措。2城市化进程的需要城市化不仅是现代化大生产方式的要求，也是社会结构变迁的重要环节，是现代化的必然过程和表现形式。人口迁移是城市化的途径。目前中国乡镇城市化、城市都市化的进程正在加速，新建居民住宅区和工业园区离市中心越来越远，大城市外来人口和流动人口越来越多，而外来人口,多居住在、流动性较大，因此越来越迫切地需要发展大城市市区和郊区间、郊区和郊区间高效的公共交通体系，而发展drt是发展该体系的一种好方法。3从环
13、境保护角度看，集中了同一条路线上的所有乘客，优化路径使总里程最小，大大减少了空驶现象，降低了车辆运行对环境的危害；小型巴士作为主要车型的使用也对环境有益。,4经营成本效益方面的优势不仅来自于采用消耗较低的车辆和较小的总里程，而且经营者不必修建公共汽车站，省去了这部分基础设施建设及维护费用；更多的乘客接受了较高质量的服务，因而愿意支付较高的乘车费用，企业以低消耗获得高收入。因此，drt是一种可持续发展的运输模式。,3.2 智能化调度系统,研究现状 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
14、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。,研究现状 每天每辆车有一份小路单，车辆在始发站和终点站由调度人员签单，记录发车、到达、晚点、驾乘人员、维修等数据。当天营运结束后，由统计员统计成大路单交给车队。调度员工作繁重、服务水平低、考察正点率困难、调度部门与车辆间没有必要的沟通，没有实时的信息,3.2 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
15、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
16、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，
17、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
18、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Pri
19、us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,3.3实例,北京公交调度指挥系统设备,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
20、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。,4.APTS展望,结合ATPS的时代特点以及公交优先政策的要求，基于我国ATPS的发展和促进公交发展战略提出以下三点建议：(1)ATPS的“智能”特色主要应由完备的、先进的信息系统来体现，而不是我国当前出现的偏向于公交硬件设施的建设。只有具备了完整的、详细的交通信息系统才能够从真正意义上实现公共交通系统的“信息优先”和“路权优先”，才能够真正实现公交优先政策。,(2)充分利用和完善现有的交通信息系统和信号控制系统资源，打破信息格式不统一的局限，增强交通系统中信息的共享和利用范围，整合交通信息数据平台，设置公交系统的优先获得数据、使用数据的权限，从根本上实现公交优先政策。,(3)公交优先政策下设置的公交专用道和公交信号优先控制很大程度上是通过ATPS中的信息数据系统和管理调度系统来实现的，加大ATPS的核心管理调度系统的研究开发力度，从“时间维”优先和“空间维”优先上解决当前实现公交优先面临的难题。,结束语,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(APTS)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。,
