中交鐵道設(shè)計(jì)研究總院有限公司

【摘 要】本文結(jié)合工作實(shí)際，主要就智能交通系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與發(fā)展前景進(jìn)行了認(rèn)真探究，提出了一些新的思考。

【關(guān)鍵詞】智能交通系統(tǒng)；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；發(fā)展前景

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通負(fù)荷壓力與日俱增。現(xiàn)實(shí)情況中，各種將會(huì)遇到的交通問題和與日俱增的需求是很難通過單一的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)而得到徹底解決的。直到20世紀(jì)60年代，自從交通信號(hào)燈發(fā)明后，在交通控制系統(tǒng)領(lǐng)域很少見到有革命性的創(chuàng)新。在這個(gè)時(shí)期，美國提出了智能交通系統(tǒng)（ITS）這個(gè)概念。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是要向人們提供一種高效的，準(zhǔn)確的交通控制系統(tǒng)。智能交通系統(tǒng)是一種全新的控制技術(shù)，它是為基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)服務(wù)的。同時(shí)，也對(duì)人員和車輛提供超前的規(guī)劃，運(yùn)營以及控制措施。近年來，在世界范圍內(nèi)智能交通系統(tǒng)得到了廣泛運(yùn)用，特別是北美，歐洲以及日本等國家。在我國該系統(tǒng)也陸續(xù)得到了普遍推廣與應(yīng)用。實(shí)踐證明：智能交通系統(tǒng)是解決交通問題的最有效途徑。因此，研究探討智能交通系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與發(fā)展前景具有十分重要的意義。

一、研究背景

首先，在當(dāng)今的現(xiàn)實(shí)環(huán)境下，傳統(tǒng)的交通系統(tǒng)顯然是比較落后和低效的，且伴隨著大量的環(huán)境污染。據(jù)世界經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OEDC）資料統(tǒng)計(jì)，在倫敦43%的硫與61%的顆粒物是由交通運(yùn)輸?shù)呐欧潘鸬摹６P(guān)于氮排放，數(shù)據(jù)顯示倫敦，布拉格以及東京交通運(yùn)輸造成的氮排放占所比例分別為：28%，50%和77%。此外，由于交通運(yùn)輸行業(yè)中，95%的能源來自于石化燃料。除了空氣污染，交通運(yùn)輸?shù)脑鲩L對(duì)于氣候變暖也具有嚴(yán)重的影響。

其次，經(jīng)濟(jì)模式的變化要求運(yùn)輸行業(yè)也要與時(shí)俱進(jìn)。經(jīng)濟(jì)的全球化和自由化以及越來越多的自貿(mào)區(qū)的創(chuàng)設(shè)需要高效率的交通運(yùn)輸。同時(shí)，電子商務(wù)的飛速發(fā)展更離不開交通運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展。傳統(tǒng)的運(yùn)輸系統(tǒng)與當(dāng)今我國快速發(fā)展的社會(huì)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)很不相適應(yīng)。因此，必須對(duì)現(xiàn)在的交通系統(tǒng)進(jìn)行大膽改革，只有這樣，才能切實(shí)提高智能交通的管理、控制和運(yùn)行效率，才能有效解決各種車輛的尾氣對(duì)環(huán)境的污染問題。

二、智能交通系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

智能交通系統(tǒng)由五大基本組件構(gòu)成。主要包括：高級(jí)運(yùn)輸管理系統(tǒng)、高級(jí)運(yùn)輸信息系統(tǒng)、電子收費(fèi)系統(tǒng)、高級(jí)公共交通系統(tǒng)和貨運(yùn)管理系統(tǒng)等組件。亦可分為：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，硬件結(jié)構(gòu)和軟件結(jié)構(gòu)等。下面按照此分類分別作以簡單介紹：

硬件系統(tǒng)主要包括：操作界面、網(wǎng)絡(luò)模塊、通信以及本地模塊、短信服務(wù)模塊、GIS模塊和優(yōu)化模型等。首先，系統(tǒng)的使用者通過操作界面管理車流以及運(yùn)輸公司的其它資源。通過這個(gè)模塊，使用者可以修改基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以完成各種需求。同時(shí)，客戶通過手機(jī)或者互聯(lián)網(wǎng)可以獲取某一車輛的具體位置。網(wǎng)絡(luò)模塊可以幫助自動(dòng)生成行車路線，給用戶提供最優(yōu)的線路。因而，在實(shí)際中被廣泛應(yīng)用，例如運(yùn)輸危險(xiǎn)品的過程中，會(huì)自動(dòng)尋找優(yōu)先線路跟蹤位置，確保運(yùn)輸安全。

通訊和定位模塊中，可以實(shí)現(xiàn)基站和移動(dòng)設(shè)備的通信。通常它是基于GSM的移動(dòng)技術(shù)和SMS的信息技術(shù)。通信和定位模塊通過SMS信息服務(wù)傳輸位置信息，安全信息和智能控制信息。近年來的模型日趨復(fù)雜，旨在提供更安全更高效的服務(wù)。根據(jù)Adrian E. Coronado Mondragon 所述，通過對(duì)于IEEE 802.11無線區(qū)域設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)的修訂，在服務(wù)的邏輯性和運(yùn)輸上可以提供更多的創(chuàng)新和服務(wù)。可以提供更專業(yè)的近場(chǎng)交流服務(wù)。它主要服務(wù)于基建設(shè)施到車輛和車輛之間的通信。這項(xiàng)技術(shù)需要占用超高頻基帶，可以有效的區(qū)分無線波段。根據(jù)實(shí)驗(yàn)顯示DSRC技術(shù)可以覆蓋從1000m到33dBm，可以在絕大多數(shù)的情況下工作。在極少數(shù)情況下，其工作情況可能會(huì)受影響。例如，在碼頭港口的環(huán)境下，由于倉庫和集裝箱的影響，信號(hào)的接收將會(huì)受到嚴(yán)重影響?？傊?，ITS無線系統(tǒng)，旨在更加安全，有效和便攜。這也是ITS系統(tǒng)的基礎(chǔ)。ITS的發(fā)展將會(huì)給未來帶來更多的革命性服務(wù)。

GIS是ITS發(fā)展最重要的支持。它包括一個(gè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)編輯器和地圖服務(wù)。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)編輯器可以幫助修改基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)是地圖服務(wù)的基礎(chǔ)。這些數(shù)據(jù)將會(huì)用于計(jì)算最合適的路徑。GIS地圖服務(wù)會(huì)按照需求生成相應(yīng)的地圖信息。

最優(yōu)模塊旨在計(jì)算最優(yōu)路徑。單考慮單一車輛，無法實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。在多數(shù)情況下，這需要使每一輛相互獨(dú)立的車在最優(yōu)的位置相互合作。例如，在貨運(yùn)運(yùn)輸公司中，貨物需要在中轉(zhuǎn)站中轉(zhuǎn)幾次，這項(xiàng)模塊將會(huì)選取最佳的取貨時(shí)間，使得指令達(dá)到最高效。

除了硬件部分之外，軟件部分也是ITS的一個(gè)重要部分。相比于硬件的發(fā)展，軟件對(duì)于智能交通系統(tǒng)是更大的制約。軟件的設(shè)計(jì)需要考慮四個(gè)主要方面，第一，軟件的易用性。因?yàn)橄到y(tǒng)的使用要面對(duì)大量的非專業(yè)人士，這就要求系統(tǒng)軟件要易于使用。第二，系統(tǒng)需要平衡管理者、經(jīng)營者和客戶之間的利益。一般情況下，管理者關(guān)心投資和利潤。運(yùn)營者關(guān)心易用性。而客戶則關(guān)心舒適性和費(fèi)用。最后，安全性是最重要的部分。不能對(duì)運(yùn)營者和客戶造成傷害。所有的信息必須確保正確、準(zhǔn)確、無誤、及時(shí)、高效。這也是保護(hù)客戶安全最基本的需求。此外，系統(tǒng)自身的安全也是非常重要的。這里也包括數(shù)據(jù)的安全和設(shè)備的安全等。

三、智能交通系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

隨著智能交通系統(tǒng)的逐步推廣與應(yīng)用，它的優(yōu)勢(shì)日益凸顯。在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，由于很難控制人們汽車的使用量，大量的技術(shù)創(chuàng)新都被投入在可持續(xù)的交通運(yùn)輸解決方案方面，以期達(dá)到控制汽車碳排放的目的。因此，智能交通系統(tǒng)就扮演著日益重要的角色。智能交通系統(tǒng)除了可以直接影響交通的規(guī)劃外，ITS還可以間接影響司機(jī)對(duì)于行車線路的選取與決策。由于車輛行駛在理想的路線上，不僅行車的里程，節(jié)省了時(shí)間，還有效地減少了有害氣體的排放。

在了解ITS系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，也不能忽視其帶來的問題。Grant-Muller 和Usher的研究表明，運(yùn)輸效率的提升促進(jìn)了人們使用汽車的頻率。在未來的研究和發(fā)展中，這個(gè)問題也是不容忽視的。

四、結(jié)論

近些年中，全球視野主要聚焦于氣候變化，資源枯竭，可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境污染問題。作為燃料主要消耗的交通系統(tǒng)，革命性的變化刻不容緩。智能交通系統(tǒng)在此過程中扮演著越來越重要的角色。此外，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電子商務(wù)和物流業(yè)急需更舒適、更便捷、更高效的運(yùn)輸方式。從發(fā)達(dá)國家的實(shí)際應(yīng)用反映的情況來看，智能交通系統(tǒng)節(jié)約了大量的能源，達(dá)到了有限資源的有效分配。對(duì)于發(fā)展中國家來說，大部分的發(fā)展中國家都面臨著嚴(yán)重的環(huán)境問題，在非洲和印度面臨著嚴(yán)重的環(huán)境退化。而在我國，則存在著嚴(yán)峻的環(huán)境污染問題，例如：我國北方的一些大城市冬季的空氣有時(shí)達(dá)到了重度污染的程度，在此情況下，智能交通系統(tǒng)則是解決城市空氣污染的有效途徑之一。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：

王子濤（1990.05），男，山西太原人，英國諾丁漢大學(xué)碩士研究生，中交鐵道設(shè)計(jì)研究總院有限公司科員；研究方向：智能交通系統(tǒng)。