中国智能交通发展历程——ITS初体验

文/图 国家智能交通系统研究中心首席科学家 王笑京

从1993年智能交通系统（Intelligent Transport System，简称ITS）这个名词出现，国内外对智能交通系统的开发已经进行了20多年。当前，智能交通既是交通运输领域前沿科技的代表之一，又是交通现代化的标志。

国际智能交通系统历史沿革

根据目前找到的资料，智能交通系统（ITS）这一名称是1993年春季在美国召开的智能车路系统（Intelligent Vehicle Highway System，IVHS）年会上由各国专家确定的，第一届智能交通世界大会（The First World Congress on ITS）于1994年11月在法国巴黎召开，自此ITS正式成为国际交通界、产业界和科技界的一个专有名词。

根据国际道路协会（PIARC）智能交通系统手册介绍，许多ITS技术起源于为道路交通所开发的城市交通信号控制系统、高速公路监控系统和电子不停车收费系统（ETC）、交通信息服务系统、汽车电子控制系统。利用计算机控制交通信号（红绿灯）的早期试验可追朔到1952年美国科罗拉多州丹佛城所采用的模拟电子计算机交通信号控制系统。应用数字计算机的典型交通信号控制系统有：1963年开发的悉尼协调自适应交通系统（Sydney Coordinated Adaptive Traffic System，简称SCATS）和1979年投入应用的分离式周期相位优化技术系统（Split，Cycle and Offset Optimization Technique，简称SCOOT）。

高速公路监控系统早期有1961年在美国建立的高速公路闭路电视监视系统（Closed Circuit TV Traffic Monitoring）和1980年在加拿大401高速公路上建立的高速公路管理系统（Freeways Traffic Management）。

电子不停车收费系统也是在20世纪80年代开始研究和应用的，如1987年挪威奥勒松开通的世界上第一个有ETC的道路收费站，以及1989年美国达拉斯的北收费高速（North Toll Way）和1993年香港的快易通（Autotoll）。

20世纪50年代美国通用汽车开发的自动驾驶概念车Firebird 2

根据欧盟委员会、美国运输部和日本建设省在20世纪90年代公布的一系列政府文件，20世纪80年代中期到90年代初有一系列重要的研究和开发项目实施，具有代表性的包括：欧洲的高效和安全交通计划（PROMETHEUS）、欧洲汽车安全和专用道路设施（DRIVE I&II）；日本的路车通信系统（RACS）、先进的交通信息和通信系统（AMTICS）、先进的道路运输系统（ARTS）、超级智能车辆系统（SSVS）、先进安全汽车（ASV），以及车辆信息和通信系统（VICS——动态车载导航系统）；美国1986 年在加州开展的研发项目PATH（The California Partners for Advanced Transit and Highways Program），1988 年在联邦公路局（FH WA）建议下开展的先进道路交通系统研究（Mobility 2000）。特别值得一提的是，在Mobility 2000研究中提出了智能车路系统（IVHS）的概念和初步内容，并被1991年美国综合地面运输效率法案（ISTEA）采纳。

随着研究的深入和项目的增加，国际交流也大大增加。专家学者发现，对于同一类技术研究和问题分析，各自的提法和用词都不一样，对于在交通运输系统中应用电子信息技术形成的先进交通系统也没有一个统一名词。根据1993年在美国召开的IVHS协会年会的有关资料，欧洲、美国和日本的专家及企业界人士在会上对此进行了讨论，大家一致认为需要加强国际交流与合作。来自荷兰的乔布·克林豪特（Job Klijnhout）提出举办世界大会（World Congress）的建议，得到了与会专家和主要国际组织（美国IVHS America、欧洲ERTICO和日本VERTIS）的认可。经过协商，各国一致同意用一个中立且简洁的名称——智能交通系统（ITS）。

在1994年巴黎召开的第一届智能交通世界大会上，智能交通系统（ITS）成为了国际公认的描述先进交通系统的正式名称。

中国政府最早提出的ITS研发计划

国内专家从1993年开始关注智能车路系统（IVHS）和ITS的国际发展，原交通部公路科学研究所研究员王彦卿在加拿大做访问学者时了解到美国的动态，1993年回国后发表文章，向国内介绍了智能车路系统（IVHS）；天津大学教授贺国光利用在德国做访问学者的机会，参加了第一届智能交通世界大会；中国公路学会原副理事长刘以成（原交通部科技局副局长）在《中国公路学报》1995年第一期上发表了题为《世纪之交的中国公路交通科技》一文，提出要紧密跟踪智能车路系统研究，建议在原交通部公路科学研究所建立专门研究室。该文还特别明确提出，ITS是公路交通21世纪前半叶将实现的方向性技术，这个大系统不是交通部门自己能完成的，但是交通部门是义不容辞的组织者。

《交通科技发展“九五”计划和到2010年长期规划》

根据专家的建议，原交通部在1995年制定《交通科技发展“九五”计划和到2010年长期规划》（以下简称《规划》）时，组织原交通部公路科学研究所、原交通部重庆公路科学研究所和原交通部科学研究院对此进行了专门研究，组织翻译了包括美国地面综合交通法案（ISTEA）在内的一系列科技资料。经过研究，《规划》明确提出：“智能运输系统（ITS）将成为21世纪现代化地面运输系统的基本模式和发展方向，它是交通运输进入信息时代的重要标志。”该计划要求：在2000年前主要研究交通控制系统、驾驶员信息系统、车辆调度与导驶系统、车辆安全系统、收费管理系统，并在2000年建成智能公路运输系统工程技术研究中心；到2010年要在信息技术、计算机技术、微电子技术、声光电技术、智能化公路技术等方面取得重大进展和突破，利用卫星定位、数字化通信网络、计算机技术开发智能公路运输系统（ITS），为道路使用者提供现代化服务；到2020年，形成以高新技术为主体的公路技术体系，并逐步建设智能公路运输系统。《规划》在1996年正式实施。

根据能够查到的政府文件，《规划》是中国在智能交通系统（ITS）领域最早的政府计划，不仅对ITS的重要性和未来方向进行了系统的描述，而且根据中国基础设施建设计划和交通需求提出未来ITS的明确目标和实施方案。可以说，这个计划对中国ITS发展起到了决定性的作用。

1995年11月1日至3日，原交通部在北京召开全国交通科技大会。11月3日时任国务委员兼国家科委主任宋健参加交通科技大会，原交通部部长黄镇东邀请宋健为嘉宾分享关于交通科技的心得，他欣然同意。宋健在讲话中谈到科技的发展对社会和生活的改变、工程如何为人服务等话题。特别是在谈到欧洲信息化项目中有关交通的内容时，他对黄镇东说，如果你们把信息技术用在交通上，就更好了。

中国智能交通系统（ITS）发展得益于中国的改革开放和经济腾飞，也与及时和深入的国际交流及合作相关。在中国ITS起步时，中国政府部门和专家非常重视学习和交流，这些工作为中国制定ITS发展战略、编制国家ITS体系框架和进行ITS相关研发提供了重要借鉴。

首次参加ITS世界大会回顾

1994年召开的第一届智能交通系统（ITS）世界大会正式拉开了全球ITS发展的大幕，但中国政府未派代表团参加，也没有组织院校、研究机构和企业参加，据了解，当时正在德国做访问学者的贺国光参加了这次大会。

1995年9月，原交通部着手安排其所属的几个研究机构到日本横滨参加1995年11月召开的第二届ITS世界大会。原交通部公路司负责组织参加这次ITS世界大会，原交通部公路司技术处副处长戴东昌负责具体策划。他表示，ITS是交通未来的发展方向，要抓住机遇，在新技术领域做些事。根据公路司的要求和各单位具体情况，由原交通部公路科学研究所副所长姚震中担任交通部代表团团长。

这次大会，给笔者留下了以下几个深刻印象。

第一，会议规格之高令人吃惊。通过大会程序册了解到，开幕式上有皇子出席，发言致辞名单中有时任日本总理大臣村山富市（视频致辞），还有多个国家的政府部长。日方陪同人员表示，会议规格之所以这么高，是因为交通属于公共事业，日本政府负责的事项很多，且ITS是日本政府最重视的新技术之一。

第二届ITS大会日本车载导航体验

第二，会议结构和组织方式新颖。此次大会的论文集厚达17厘米（分为5册），但在会议程序册中很多会议报告人却没有论文。大会组委会提出一种新的会议形式，命名为特别会议（Special Sessions），即由企业、研究机构和国际组织提出申请并给出主题，经大会国际程序委员会（IPC）集体讨论确定后，提出的企业或机构就要负责邀请4位至5位该领域的知名专家，就所列主题进行报告和交流。这类报告不需要论文，报告者只需要携带投影胶片（当时用PPT和液晶投影机的非常少）到会场进行报告即可。

大会还组织了行政会议（Executive Sessions），考虑到交通运输具有政府管理和公共服务的性质，邀请了政府官员、国际组织和企业的管理者从法律、政策和管理的角度讨论与交通前沿技术和应用有关的政策和法律问题。

第三，政策、技术、学术、展览和道路现场演示高度综合。此次ITS世界大会同期举办了规模达2万平方米左右的展览会，并安排在同一个场馆里，这种安排成为日后历届ITS世界大会选择会场的要求，即举办ITS世界大会的会场必须具备同一时间召开20个至30个会议的会议室和举办2万平方米展览的展场，且会议室和展场必须在同一个会展建筑物内。从当时的会议安排中可以看到，新世纪科技与产业的发展已经由基础研究、技术开发、产业化这种线性发展方式转向不分科技和产业边界的融合发展。

第二届ITS世界大会开幕式现场

此次ITS世界大会还有一大特点，即组织大规模ITS前沿技术、产品、实际系统和车辆的演示，这些演示安排在横滨的街道上或特定区域的演示场，如动态车载导航系统（VICS）、电子不停车收费系统（ETC），以及民用数字地图等都得到了充分演示。

ITS世界大会这种组织形式持续了20多年，注册缴费参会人数由1994年第一届大会的1400多人发展到2017年第二十四届大会的6000多人（不包括参观展览的观众）。

第四，现场体验对学习和借鉴的作用明显。在日本有关人士的安排下，笔者专门体验了电子不停车收费（ETC）和动态车载导航（VICS）。日本ETC是车载机加IC卡的模式，即双片式车载机。日本政府规定：在日本统一的标准正式颁布前，所有的厂商和高速公路公团只能做技术开发及测试场试验，不能在高速公路上试验和使用；在日本ETC国家标准颁布后，必须通过日本建设省（现在的国土交通省）的测试后才能在路上应用。

第五，笔者认为日本的经验值得借鉴，中国ETC的开发和应用必须要有统一标准，要有强制的检测认证，而这一经验和思路，对2000年以后中国ETC的开发、测试和应用有着重要的影响。

另一个实地体验项目是动态车载导航（VICS）。当时的动态车载导航还处于测试阶段，导航系统可以根据实时道路交通状况给出基于数字地图的图形化最佳行驶路线，这在当时是非常先进的技术。动态交通数据是通过调频广播副载波传输到车辆上的，虽然该方案的数据传输速率较低，但是成本低且能快速运用，与数字地图结合，就能超过欧洲当时正在开发和试验的RDS-TMC系统。

中国最早的国际ITS交流展示会

第二届ITS世界大会期间，中国代表团尝试向日本有关单位提出到中国举办有实际产品演示的会议，这一建议得到了日本丰田汽车的积极响应。代表团回国后，向原交通部有关司局进行了汇报，得到的指示是积极支持由原交通部公路科学研究所代表中国方面与日本丰田汽车合作在北京举办一次ITS交流会。

交流展示会的策划

当时，国内一般性国际技术交流会议都是以发言和讨论的形式为主，展览会则追求规模和参展厂商。为了推动当时国内尚未启动的智能交通系统（ITS）研发和试验，特别是要让各级政府官员有亲身感受，最有效的方法就是演示和体验。因此，中方在与日方讨论交流会方案时提出，要仿照ITS世界大会实车演示的方式，在北京举办交流展示会，展示会除了开幕式上安排发言外，其他时间都以展示和体验为主。

中方表示，交流展示会将安排在公路所的试验场，试验场地足以提供各种ITS车辆和设备演示，并将通过原交通部把各省市交通厅的领导和专家请到现场参与交流和体验。

交流展示会举办三天，第一天邀请原交通部、各省交通厅官员和部分专家参加，第二天邀请中国国内研究机构和各省的设计院参加，第三天安排公路所的研究人员参加。

交流展示会的准备

李居昌和原交通部各司局领导参加中日ITS交流展示会

中日ITS交流展示会上高车速下的ETC演示

对于演示场地，丰田汽车ITS企划部的天野肇来北京策划设计。1996年9月至10月，笔者与天野先生一起走遍了试验场的大部分场地，最终确定车载导航的实车演示利用试验场的组合试验路；不停车收费为了适应时速100公里至120公里车速条件下演示，选在长直线路展示。此外，还详细安排了供电、系统安装和调试、演示流程等。为了较全面地介绍ITS，决定在试验场业务楼二楼举办一个小型展览会，尽量多地安排展板和各种小型ITS设备。

交流展示会的举行

中日智能运输系统（ITS）交流展示会于1996年10月29日至31日在原交通部公路交通试验场举行，这是中国大陆最早举办的带有实际演示和体验的国际ITS会议。

原交通部副部长李居昌参加了中日智能运输系统（ITS）交流展示会的开幕式。交流展示会上，李居昌代表中国交通部致辞，笔者代表公路所介绍中国ITS研究状况。

交流展示会的效果

这次中日智能运输系统（ITS）交流展示会对中国ITS的发展起到很大的推动作用。

第一，这次国际交流展示会不仅让参与者体验了ITS产品和技术，而且在技术交流环节中，日方对日本ITS整体状况和未来计划做了详细介绍，使原交通部和各省厅领导及技术人员了解到，ITS是一个庞大的领域，技术、产品、应用是多方面的。

第二，尽管当时已经有一些国外厂商来中国介绍ETC系统，国内也有少数人参观过国外的ETC，但是此次国际交流展示会让各省交通厅领导和设计人员实地体验了ETC，这对未来中国发展公路ETC起到了非常好的推动作用。这次交流展示会让国内大多数人员第一次见到了双片式车载机的ETC系统，该系统能够实现车辆时速120公里以上的稳定收费，这一点对国内的官员，特别是技术人员的启发很大。

第三，当时国内对于车载导航系统不太了解，而对于集成在汽车控制面板上的前装动态导航系统则很少有人见过。这次展示会不仅向人们展示了这种商品化的车载系统，而且还展示了基于光盘的车载电子地图的应用。当时国内一些高校和研究机构提出研究这方面的装备，而参加体验的领导指出，基础技术的开发已经落后了，应换个思路开发产品。

中美智能交通交流

1997年2月，原交通部组织代表团专程赴美国考察ITS发展。当时，原交通部准备向国家计委提出成立ITS工程中心的建议，因此，邀请了原国家计委科技司的江川一同出访。这次访美，对中国深入了解美国在ITS领域的部署和进展有很大帮助。

美国ITS体系框架和部署

考察中，代表团访问了设在华盛顿的美国智能交通协会（ITS America），交流中美方不仅做了一般性解释，会后还将完整的美国ITS体系框架光盘赠送给了中方。该资料不仅为中国深入了解美国ITS框架提供了支持，而且为中国的ITS发展战略研究和ITS体系框架研究提供了资料支持。

通过与美方的交流了解到，该体系框架并不是总体设计文件，也不是国内通常提到的顶层设计。美国ITS体系框架文件中的解释：“体系框架既不是一个简单的设计文档，也不是一个技术性的说明，更不是ITS本身的研究发展过程，而是一个贯穿于ITS结构和标准研究制定过程的指导性框架，它提供了一个检查系统构成和标准的遗漏、重叠及不一致的依据。开发者可以利用它来设计、研制和管理ITS，同时根据实际需求，提出新的用户服务功能，促进ITS体系框架和国家标准的完善”。

实地体验自动驾驶

在加州大学伯克利分校的访问中，代表团一行参观了美国ITS研发项目PATH中的自动驾驶汽车开发实验室并实地体验了自动驾驶汽车。

加州校园内有多个汽车厂设置的自动驾驶实验室，这些实验室之间相互保密，由于这些车厂与PATH项目有合作，因此设在校园内。最早参加美国ITS研发项目PATH的资深研究员张维斌安排代表团体验自动驾驶，包括直行、弯道、并线等条件下的自动驾驶，以及两辆自动驾驶汽车的编队行驶。其中，一辆自动驾驶汽车可以在有多个弯道的试验路上高速前进，然后按原路高速倒车驶回出发地。这样的行驶方式有很大难度，由于汽车倒车时变成了后轮导向，因此整个汽车运动的方程就会改变，相应的控制方法和程序就要重新设计。

据张维斌介绍，1997年10月，这些自动驾驶汽车都会送到加州的圣迭戈参加美国运输部组织的公路自动驾驶展示，当时，笔者认为，这应该就是美国综合地面运输法案（ISTEA）中提出的任务，即要求美国运输部在1997年建设一条自动驾驶公路，用以检验智能车路系统的可实现性和性能。（本文转自《中国交通信息化》，内容略有删减）