智能交通系统结构与发展前景简述

中交铁道设计研究总院有限公司

【摘 要】本文结合工作实际，主要就智能交通系统的结构与发展前景进行了认真探究，提出了一些新的思考。

【关键词】智能交通系统；系统结构；发展前景

随着我国社会经济的快速发展，交通负荷压力与日俱增。现实情况中，各种将会遇到的交通问题和与日俱增的需求是很难通过单一的基础设施建设而得到彻底解决的。直到20世纪60年代，自从交通信号灯发明后，在交通控制系统领域很少见到有革命性的创新。在这个时期，美国提出了智能交通系统（ITS）这个概念。该系统的设计目标是要向人们提供一种高效的，准确的交通控制系统。智能交通系统是一种全新的控制技术，它是为基础设施建设服务的。同时，也对人员和车辆提供超前的规划，运营以及控制措施。近年来，在世界范围内智能交通系统得到了广泛运用，特别是北美，欧洲以及日本等国家。在我国该系统也陆续得到了普遍推广与应用。实践证明：智能交通系统是解决交通问题的最有效途径。因此，研究探讨智能交通系统的结构与发展前景具有十分重要的意义。

一、研究背景

首先，在当今的现实环境下，传统的交通系统显然是比较落后和低效的，且伴随着大量的环境污染。据世界经济合作与发展组织（OEDC）资料统计，在伦敦43%的硫与61%的颗粒物是由交通运输的排放所引起的。而关于氮排放，数据显示伦敦，布拉格以及东京交通运输造成的氮排放占所比例分别为：28%，50%和77%。此外，由于交通运输行业中，95%的能源来自于石化燃料。除了空气污染，交通运输的增长对于气候变暖也具有严重的影响。

其次，经济模式的变化要求运输行业也要与时俱进。经济的全球化和自由化以及越来越多的自贸区的创设需要高效率的交通运输。同时，电子商务的飞速发展更离不开交通运输行业的发展。传统的运输系统与当今我国快速发展的社会经济形势很不相适应。因此，必须对现在的交通系统进行大胆改革，只有这样，才能切实提高智能交通的管理、控制和运行效率，才能有效解决各种车辆的尾气对环境的污染问题。

二、智能交通系统的结构

智能交通系统由五大基本组件构成。主要包括：高级运输管理系统、高级运输信息系统、电子收费系统、高级公共交通系统和货运管理系统等组件。亦可分为：基础结构，硬件结构和软件结构等。下面按照此分类分别作以简单介绍：

硬件系统主要包括：操作界面、网络模块、通信以及本地模块、短信服务模块、GIS模块和优化模型等。首先，系统的使用者通过操作界面管理车流以及运输公司的其它资源。通过这个模块，使用者可以修改基础数据以完成各种需求。同时，客户通过手机或者互联网可以获取某一车辆的具体位置。网络模块可以帮助自动生成行车路线，给用户提供最优的线路。因而，在实际中被广泛应用，例如运输危险品的过程中，会自动寻找优先线路跟踪位置，确保运输安全。

通讯和定位模块中，可以实现基站和移动设备的通信。通常它是基于GSM的移动技术和SMS的信息技术。通信和定位模块通过SMS信息服务传输位置信息，安全信息和智能控制信息。近年来的模型日趋复杂，旨在提供更安全更高效的服务。根据Adrian E. Coronado Mondragon 所述，通过对于IEEE 802.11无线区域设计网络的修订，在服务的逻辑性和运输上可以提供更多的创新和服务。可以提供更专业的近场交流服务。它主要服务于基建设施到车辆和车辆之间的通信。这项技术需要占用超高频基带，可以有效的区分无线波段。根据实验显示DSRC技术可以覆盖从1000m到33dBm，可以在绝大多数的情况下工作。在极少数情况下，其工作情况可能会受影响。例如，在码头港口的环境下，由于仓库和集装箱的影响，信号的接收将会受到严重影响。总之，ITS无线系统，旨在更加安全，有效和便携。这也是ITS系统的基础。ITS的发展将会给未来带来更多的革命性服务。

GIS是ITS发展最重要的支持。它包括一个基础数据编辑器和地图服务。基础数据编辑器可以帮助修改基础数据。这些数据是地图服务的基础。这些数据将会用于计算最合适的路径。GIS地图服务会按照需求生成相应的地图信息。

最优模块旨在计算最优路径。单考虑单一车辆，无法实现这个功能。在多数情况下，这需要使每一辆相互独立的车在最优的位置相互合作。例如，在货运运输公司中，货物需要在中转站中转几次，这项模块将会选取最佳的取货时间，使得指令达到最高效。

除了硬件部分之外，软件部分也是ITS的一个重要部分。相比于硬件的发展，软件对于智能交通系统是更大的制约。软件的设计需要考虑四个主要方面，第一，软件的易用性。因為系统的使用要面对大量的非专业人士，这就要求系统软件要易于使用。第二，系统需要平衡管理者、经营者和客户之间的利益。一般情况下，管理者关心投资和利润。运营者关心易用性。而客户则关心舒适性和费用。最后，安全性是最重要的部分。不能对运营者和客户造成伤害。所有的信息必须确保正确、准确、无误、及时、高效。这也是保护客户安全最基本的需求。此外，系统自身的安全也是非常重要的。这里也包括数据的安全和设备的安全等。

三、智能交通系统的优势

随着智能交通系统的逐步推广与应用，它的优势日益凸显。在环境保护领域，由于很难控制人们汽车的使用量，大量的技术创新都被投入在可持续的交通运输解决方案方面，以期达到控制汽车碳排放的目的。因此，智能交通系统就扮演着日益重要的角色。智能交通系统除了可以直接影响交通的规划外，ITS还可以间接影响司机对于行车线路的选取与决策。由于车辆行驶在理想的路线上，不仅行车的里程，节省了时间，还有效地减少了有害气体的排放。

在了解ITS系统优势的同时，也不能忽视其带来的问题。Grant-Muller 和Usher的研究表明，运输效率的提升促进了人们使用汽车的频率。在未来的研究和发展中，这个问题也是不容忽视的。

四、结论

近些年中，全球视野主要聚焦于气候变化，资源枯竭，可持续发展和环境污染问题。作为燃料主要消耗的交通系统，革命性的变化刻不容缓。智能交通系统在此过程中扮演着越来越重要的角色。此外，随着社会经济的快速发展，电子商务和物流业急需更舒适、更便捷、更高效的运输方式。从发达国家的实际应用反映的情况来看，智能交通系统节约了大量的能源，达到了有限资源的有效分配。对于发展中国家来说，大部分的发展中国家都面临着严重的环境问题，在非洲和印度面临着严重的环境退化。而在我国，则存在着严峻的环境污染问题，例如：我国北方的一些大城市冬季的空气有时达到了重度污染的程度，在此情况下，智能交通系统则是解决城市空气污染的有效途徑之一。

参考文献：

[1]International Panel on Climate Change， Fourth Assessment Report on Climate Change， Geneva， 2007.

[2]Susan Grant-Muller， Mark Usher （2013）. Intelligent Transport System： The propensity for environmental and economic benefits， Leeds， 2013. Available at：

[3]Teodor Gabriel Crainic， Michel Gendreau， Jean-Yves Potvin （2009）. Intelligent freight-transportation system： Assessment and the contribution of operation research， Montreal， 2009. Available at：

[4]Yaozu Fan， Xiaojin Wang （2004）. The Principle and Applications of Intelligent Transport System Framework， China Railway Publishing House， Beijing， 2004. PP. 34-47.

[5]Adrian E. Coronado Mondragon， Etienne S. Coronado Mondragon， Christian E. Coronado Mondragon， Franklin Mungau（2012）. Estimating the performance of intelligent transport systems wireless services for multimodal logistics applications， Royal Holloway University of London， London， 2012.

[6]Ye Li， Jinbo Wang （2010）. The research on the applications of the thing of Internet in the ITS， Beijing University of Post and Telecommunications， Beijing， 2010.

作者简介：

王子涛（1990.05），男，山西太原人，英国诺丁汉大学硕士研究生，中交铁道设计研究总院有限公司科员；研究方向：智能交通系统。