交通讲稿终极版

公共交通(Mass transit)，或称公共运输(Public transport)，泛指所有收费提供交通服 务的运输方式，也有极少数免费服务。广义而言，公共运输包括民航、铁路、公路、水运 等交通方式；狭义的公共交通是指城市范围内定线运营的公共汽车及轨道交通、渡轮、索 道等交通方式。 【区别】严格地讲，公共运输包括人员与货物运输两个方面，而公共交通则只是指人 员运输方面，且限于都市区范围的人员运输，在一些场合中，公共交通同义于公共运输。 【定义】一般来说，我们所讲的公共交通，是指在城市及其所管辖区范围供公众出行 乘用的、经济的、方便的各种客运交通方式的总称，包括公共汽车、电车、出租汽车（辅 助公共交通工具）、轮渡、地铁、轻轨以及缆车、索道等客运交通方式。 【组成】公共交通系统由通路、交通工具、站点设施等物理要素构成。 【分类】 快速轨道，包括BRT，快速公交系统（BRT)：它是利用现代巴士技术（如大容量、低 地板、低成本的巴士和先进的光学导向巴士） ，在城市道路上设置巴士专用道或修建巴士专 用路，再配合智能交通系统技术，采用轨道交通的运营管理模式（车站买票上车） ，实现接 近轻轨交通服务水平的新型公共交通方式。 其他，包括中小巴、轮渡、缆车、人力车、单位通勤车、甚至行人输送带，比如电梯 出租车，辅助公共交通工具 【优点】公共交通系统具有运量大、运送效率高、能源消耗低、相对污染少、运输成 本低等项优点，在城市交通干线尤为明显。 【比较】 公共汽车占用道路和停车用地最为经济，以每平方米每小时通行人数多少为标准衡量 道路的使用效率，公共汽车是小汽车的1015倍。运送同样数量乘客，公共交通（包括公共 电汽车、地铁、轻轨等）与私人小汽车相比，分别节省土地资源3/4、建筑材料4/5 ，投资 5/6；私人小汽车产生的废气是公共汽车的 10倍；耗油量是公共汽车的23倍；交通事故比 公交高出100倍。 要解决大、中城市目前存在的交通拥挤、交通事故频繁和环境污染严重等问题，应特 别重视优先发展城市公共交通。优先发展公共交通已经被世界各国公认为是解决大、中城 市交通问题的最佳策略，它是城市可持续发展的必由之路。 【公共交通目标】 （1） 直接目标：减少出行时间；减轻准时出行的心理负担；提高公共交通利用程度；减 少投资和建设周期，达到实际效果；改善空气与环境质量 （2） 间接目标：有利于城市布局优化，调整；有利于城市人口疏散，引导城市发展 （3） 派生目标：提高和改进车辆性能；提高交通控制和管理水平 我国“十二五”期间公共交通目标 1 总体目标 建立政府主导、文明规范、诚信可靠、保障有力的城市公共交通系统，为人民群众提 供快捷、安全、方便、舒适的公共交通服务，使广大群众愿意乘公交，更多乘公交。到 2015年，基本确立公共交通在城市交通系统中的主体地位，公共交通的服务能力和服务质 量明显提高，行业可持续发展能力显著增强，推进城市交通向更便捷、更清洁、更和谐的 方向发展。 2.具体目标 上海城市公共交通发展的总体目标，是坚持“以人为本、公交优先”，形成一个多种 交通方式协调发展，衔接便捷的一体化公共交通体系，最大限度的满足广大居民的出行需 求。到2015年，公共交通将实现“5050”目标，即在中心城和郊区新城，公众选择除慢行 交通外的公共交通出行比重由目前的35%提高到50%；在公共交通方式中，轨道交通占总客 运量的比重由目前的31.2%提高到50%。 随着我国经济的发展和城市化进程的加快，各种车辆迅速增长，导致了道路交通供需 矛盾十分紧张，由此引发了交通事故上升，运输效率下降，交通环境恶化等一系列问题， 传统的交通管理运营方式已经不能解决这些问题，于是智能交通运输系统就应运而生。 【定义】智能交通系统是将信息与通信技术有效地集成运用于整个交通运输管理体系， 而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合运输和管理系 统。 【智能交通系统作用】它通过人、车、路的和谐、密切配合提高交通运输效率，缓解 交通阻塞，提高路网通过能力，较少交通事故，降低能源消耗，减轻环境污染。 我国 ITS 框架 各组成部分的关系是：组织层向运输层提出目标要求，运输层给出相应的解决方案。 运输层与通信层之间以接口相连。 一、组织层 组织层由中央政府、地方政府、咨询机构、企业、公司和用户组成，如图所示。中央 政府提供部分财政支持，给予战略指导，传达有关政策法规。咨询机构向中央政府提供政 策咨询，协助其制定标准，负责为企业、地方政府提供技术依托，培训ITS专业技术人才。 地方政府也提供部分财政支持，积极与企业合作完成ITS 项目及相关产品的开发与生产。 用户则向地方政府和企业提出ITS 研究及产品服务的要求与建议。 组织层 二、通信层 通信层的主要功能是建立运输层各组成部分之间、运输层与用户之间的通信联系，如 图所示。其中交换式电话网和专线常用于固定点间的通信。现有通信线可以为交通管控中 心提供传感器/检测器和交通设施的控制命令。光缆和微波通信可提供从城市道路或高速公 路传感器到交通管控中心的高容量数据通信或视频通信，同时还可以把这些信息传输给其 它中心。当直接的传送不能实现时，扩频通信网可用于把传感器的数据传送到光缆网络上。 调频副载波使用现有的电台完成出行信息的播放任务，车辆定位可通过立体声广播的导频 信号实现， 而通过差分GPS 定位技术可以使得车辆定位更加精确。当地的调频广播或安 装在路边的短波信标能够提供车内信息和公路咨询广播（HAR），而射频（RF）系统（通 常指蜂窝数据通信和数据网络）可以提供紧急呼救服务（MAYDAY）和出行前咨询信息。 车队调度使用主干无线通信系统完成商用车辆、公交车辆、紧急车辆的调度。 通信层 三、运输层 运输层由公路与城市道路系统、铁路系统、航空系统及水运系统构成。各系统之间既 相互独立发展，又应该紧密联系，构成完整的、协调发展的交通运输体系。 【城市道路ITS 框架】 城市道路系统概括起来是由人、车、路及环境几部分组成，因此可以把城市ITS研究内 容相应的分为交通管理与控制系统、智能公共交通系统、电子收费系统、车辆诱导系统、 紧急救援系统、安全保障系统和环境监控系统等，如图所示。 3 / 8 城市道路ITS 框架 这里主要讲三个部分：一、公交运行 二、信息系统 三、公交优先 【公共交通运行调度】 运营调度指根据线路客流、车辆和道路的实际情况，管理车辆、行车人员，确定车辆 的行驶方案，保证线路正常、高效率运行。 运营调度系统是智能公共交通的基本组成部分，包括：车辆、站台实时监测和控制； 地图引擎（数字地图处理）；自动排班引擎，如车辆/驾驶员自动排班、实时调度等；以及 根据采集数据分析运营状况、改善网络资源规划。 公交线路通常有三级运营线路：一条线路的调度站，设在具有调度业务功能的车站； 调度室（调度分中心），管理区域内若干条线路；中心调度室，负责整个线网的调度管理。 调度分静态调度和动态调度 1 静态调度 确定线路人力、车辆、发车计划，其目标是在运能供应和满足客流需求条件下， 提高效益，即尽量提高运行车公里和车速。主要任务有： （1） 给定客流需求条件下，计算投放运营车辆数； （2） 司售人员、车辆调配； （3） 运行计划时刻表编制。 2 动态调度 根据道路交通情况、车辆运行状况、突发事件及其他实时信息，修改规定的车辆 运行时刻表，以保证车辆准点率、车间隔，维持设定的服务水平。实时调度包含两方 面的内容：调度方案的实时调整，即线内调度或跨线调度；运行监控，电子站牌实时 信息显示。 线路实时调度一般在终点站进行。枢纽站计算机辅助调度系统的目标是实现多线路实 时自动调度和无纸化调度，提高调度的科学性和劳动效率，节省管理成本。 计算机辅助调度系统基本结构： 枢纽站多线路自动调度系统 枢纽站自动调度流程 动态调度的方法（方案）与技术主要有：全程全站；提前或推后发车，但停车时间不 少于 2min；调头，不幸是全程；放站，减少停车时间以提高行车速度；使用后备车辆等。 【信息系统】 其中，ITS 公交通系统信息系统的主要应用技术有： 先进的通信系统（ACS） 自动车辆定位（AVL）系统 车载故障诊断系统 公交运行软件 固定路线公交计算机辅助系统 计算机客运辅助系统 自动乘客计数系统 电子支付系统 1、 自动车辆定位系统 车辆自动定位是用来跟踪、监控任何遥控车辆的一种先进方法。这种装备软件设备的 车辆能通过 GPS 卫星接收和传输信号。AVL 是由能实时提供车辆实际地理位置的全球定位 系统（GPS）和地理信息系统（GIS）的组合。AVL 也可提供路线、高程、速度及遥感勘测 方面的信息。整个 AVL 设备的传输机理取决于 GPS 卫星、车辆上的接收器、无线通讯系统 及基于计算机的紧急跟踪软件。 AVL 系统的好处在于：提高时刻表的准点率、确保乘客和工作人员的安全、性能监控、 提供公共信息、改善管理系统。 AVL 技术体系结构 在 ITS 系统中,很重要的一大功能是集成信息服务功能,它所涉及的领域有信息处理及 数据库技术,包括路线引导服务、旅行者信息服务、出行信息服务、驾驶员信息服务等主要 功能。自主式车辆导航仪则可以完全地提供这些服务。 2、 车载故障诊断系统（On-Board Diagnostics OBD） 这个系统将从发动机的运行状况随时监控汽车是否尾气超标，一旦超标，会马上发出 警示。当系统出现故障时，故障(MIL)灯或检查发动机(Check Engine)警告灯亮，同时动力 总成控制模块(PCM) 将故障信息存入存储器，通过一定的程序可以将故障码从 PCM 中读 出。根据故障码的提示，维修人员能迅速准确地确定故障的性质和部位。 随着我国实行国汽车排放标准，0BD-系统被强制实施。OBD-与以前的所有车载 自诊断系统不同之处在于有严格的排放针对性，其实质性能就是监测汽车排放。当汽车排 放的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)或燃油蒸发污染量超过设定的标 准，故障灯就会点亮报警。 虽然 OBD-对监测汽车排放十分有效，但驾驶员接受不接受警告全凭“自觉” 。为此， 比 OBD-更先进的 OBD-产生了。OBD-主要目的是使汽车的检测、维护和管理合为 一体，以满足环境保护的要求。OBD-系统会分别进入发动机、变速箱、ABS 等系统 ECU(电脑) 中去读取故障码和其它相关数据，并利用小型车载通讯系统，例如 GPS 导航系 统或无线通信方式将车辆的身份代码、故障码及所在位置等信息自动通告管理部门，管理 部门根据该车辆排放问题的等级对其发出指令，包括去哪里维修的建议，解决排放问题的 时限等，还可对超出时限的违规者的车辆发出禁行指令。因此，OBD-系统不仅能对车辆 排放问题向驾驶者发出警告，而且还能对违规者进行惩罚。 据了解，国内合资汽车厂近年来引进的一些车型在欧洲也有生产销售，它们本身就配 备有 OBD 并达到了欧 III 甚至欧 IV 标准，国产后往往会减去或关闭 OBD，一方面是节约 成本，也为了避免在油品质量不达标的情况下因 OBD 报警而引发麻烦。 【工作原理】 OBD 装置监测多个系统和部件，包括发动机、催化转化器、颗粒捕集器、氧传感器、 排放控制系统、燃油系统、EGR 等。 OBD 是通过各种与排放有关的部件信息，联接到电控单元（ECU） ，ECU 具备检测和 分析与排放相关故障的功能。当出现排放故障时，ECU 记录故障信息和相关代码，并通过 故障灯发出警告，告知驾驶员。ECU 通过标准数据接口，保证对故障信息的访问和处理。 3、 公交运行软件 5 / 8 通过公交运营软件系统可以实现多种公交方式和多种公交运输功能的自动化、流水线 化和一体化运营。运营管理中计算机的应用，如计算机辅助调度服务监控、管理控制和数 据采集（以及提供数据的 APTS 技术）等，能够使营运调度、线路规划、乘客服务等部门具 有更高的效率，发挥更大的作用。 4、 固定线路公交计算机辅助系统 5、 计算机辅助客运系统 6、 电子付费系统 客户免于通行费现金支付，便于车辆与财务管理，提高资金安全可靠性。 由于车辆可以不停车通行，减少了车辆起步、刹车的频率，降低车辆磨损和油耗，减 少了大气污染，可实现节能减排，有利于环境保护。高速公路联网电子收费系统为用户提 供了电子不停车收费（简称 ETC)和人工刷卡收费两种电子付费方式。使用的电子支付 IC 卡则为采用国家标注的“速通卡 ”。 使用 ETC 系统的车辆，需要在车上加装“电子标签” 装置，该装置位于车前挡玻璃上， 只要把“ 速通卡”插入电子标签内中，在进出均走 ETC 通道的情况下，由自动车辆识别装置 (AVI)完成车辆身份参数的快速自动识别，该装置通过无线电波与车载识别卡实现高速数据 转换，使系统可在极短时间内做出反应，电子收费系统则可以自动将高速费从速通卡内扣 除。人工刷卡收费系统则是在进出高速公路时均要停车刷卡。 如果是从 ETC 通道进入高 速公路，但是在高速出口时无 ETC 通道，则可以将速通卡拔出，交由工作人员刷卡收费。 此外，为防止误刷，通过 ETC 通道的车辆间隔应在 10 米以上，而车速应在 20 公里每小 时以下。 而“电子标签”则是在购买时固定在车上，实行实名制，一车一表，不可私自拆卸。 除了电子标签，在公共交通系统中应用最为广泛的电子付费方式是 IC 卡。 IC 卡又称智能卡（Smart Card）, 它是将一个集成电路 芯片镶嵌于塑料基片中，封装成卡的形式。 IC 卡作用： 1）信息存储 2）加密运算及数据处理能力 IC 卡特点 Standard（国际标准化） Smart（智能化） Security（安全性） 主要应用： 现在很多城市都有一卡通、市通卡、市民卡等等。交通一卡通的覆盖范围，越来越广， 从最初很狭窄的领域扩展到今天的公交车、地铁、出租车、轮渡、水上巴士、货运车、旅 游集散地（如体育场） 、汽车租赁、停车场、高速公路、加油站、公用事业收费、小区门禁 系统、办公门禁系统。 在公交支付功能的基础上，公交一卡通刷卡购物眼下正在许多城市迅速推广。比如便 利店购物，麦当劳、肯德基，或者超市。而且现在展现出“三卡合一”的趋势。三卡合一： 公交卡、电信卡、银行卡，越趋智能化。前期的时候由于银行卡和 IC 卡的制式不同，所以 两卡绑定尚存在着技术瓶颈，只能通过银行卡把个人账户资金打入 IC 卡里去。广州羊城通 可以和银行卡绑定，充值转账更为方便。而且一卡通以小额消费为主，与银行卡存在相当 的差别。 【出行者信息系统 ATIS】 该系统的目标是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。系统的核心是通过电子出行指南来收集各种公共交通设施的静态和动态服务信息，并 向出行者提供当前的公共交通和道路状况等，以帮助出行者选择出行方式、出行时间和出 行路线。 【公交优先】 “公交优先”从广义上理解，就是指有利于公交发展的一切政策和措施。包括公共交 通设施用地安排优先、道路使用权优先、管制措施优先和财政优先。具体到公交优先信号 控制策略中，则指通过科学合理设置公交优先通行信号系统，减少公共交通车辆在道路交 叉口的停留时间。 【目标】减少公交车辆在信号交叉口的延误，降低运行时间，提高可靠性 【根本原因】公共交通具有客运量大、相对投资小、占有资源少、效率高、污染小。 满载的公车和一辆小汽车在交叉口同时延误 30s 显然是不等价的。所以，公交优先可以大 大的减少交叉口的总人均延误。 【分类】公交信号优先可分成信号被动优先和信号主动优先。信号主动优先则可进一 步分成绿灯早启、绿灯延长、感应式公交相位、相位插入、相位倒转和自适应控制。 1、信号被动优先 公交信号被动优先不对公交车运行位置进行检测，也不响应任何信号优先请求，这种 方式适用于公交运行稳定可靠（如严格遵守公交运行时刻表） 、发车频率高和载客率低的场 合。公交信号优先配时的主要优化指标是公交乘客在公交停靠站的平均等车时间。但信号 协调的配时如果只针对公交车辆，那么其它交通就可能会要承受不必要的延误、停车次数 和焦虑，因此，公交信号优先配时应当兼顾同向运行的其它交通流。对主干道进行信号协 调和优化配时可降低公交车辆的行程时间，提高交通流量。 2、信号主动优先 信号主动优先策略是基于公交车辆检测信息或车辆/系统发出的优先请求为特定的公交 车辆提供优先通行服务。 当检测到的公交车辆是在红灯相位到达时，可采用绿灯早启策略来提前结束正在运行 的其它方向的绿灯相位而提前启动本方向的绿灯相位。 当检测到的公交车辆恰好是在绿灯相位到达时，可采用绿灯延长策略来延长本方向的 绿灯显示时间。由于绿灯显示时间的延长并不需要另外的灯色过渡显示时间，所以绿灯延 长策略的效率更高。绿灯早启和绿灯延长策略的结合运行可使公交车辆所在的相位获得最 大的绿灯显示时间。但是在信号协调控制模式下，两者不能同时运行在同一信号周期内。 感应式公交车辆相位仅当检测到有公交车辆到达时才会显示。例如在检测到左转车道 上有公交车辆到达时就会显示左转相位，又例如可使用排队跳转相位来让公交车辆早于其 它交通流驶过信号路口。排队跳转相位仅服务于公交车辆，可让公交车辆优先通行，而同 一方向的其它车辆必须在路口排队等到绿灯显示后才能通行。当公交停车港湾设置在信号 路口入口时，在主要车道是红灯相位时使用排队跳转相位可让公交车辆驶回到主车道上。 相位插入是指特定的优先相位插入正常的信号相序，这种插入发生在检测到有公交车 辆到达并接受到优先请求时。例如检测到左转车道有公交车辆到达并接受到优先请求时， 可插入前置的左转相位。 公交信号优先还包括相位倒转。例如，某路口北入口的左转相位原来是一个后置相位， 紧接着直行相位而显示。如果在北入口的直行相位启动前有一辆需要优先通行的左转公交 车辆到达，就可请求左转相位。通过相位倒转，这种服务于左转公交车辆优行通行的左转 7 / 8 相位就变成了一个前置相位。 自适应性公交优先策略可用于平衡各种交通运行效益，其优化指标包括公交乘客延误、 公交车辆延误、机动车辆延误或这些指标的复合指标，适用于对现有的交通信号控制系统 进行完善。为了能有足够的时间进行配时的实时调整，需要及早对公交车辆进行检测。为 了实时响应交通流的变化，自适应系统需要而对公交车到达时间等信息进行频繁更新，更 新的信息要及时反馈给信号配时的调整程序。 三、信号恢复/过渡 信号恢复/过渡不属于公交信号优先策略，但却是十分重要的。公交信号优先“处理” 这 一过程并不会在公交车辆得到优先通过后就宣告结束。在主动优先控制方式下，绝大多数 路口交通信号机都要进行信号恢复运行，信号要过渡恢复到原先的正常运行状态，需要对 公交信号优先实施时所缩短的或跳转的相位进行补偿。信号恢复应当重点关注所采用的恢 复方法是否会对当时的交通运行产生明显的影响。可能需要经历多个信号周期才能过渡恢 复到原先的信号协调控制模式，这也是较少使用信号绝对优先的原因之一。为了降低公交 信号优先给冲突方向交通带来的负面影响和维持主干道的信号协调，信号恢复必不可少。 四、公交信号无条件优先和有条件优先 1、无条件优先 公交信号优先的分法分成无条件优先和有条件优先。无条件优先方法是为到达信号路 口的所有公交车辆都提供优先通行，这是通过公交车辆的到达检测并向路口交通信号机发 送优先请求来达到公交信号优先的，这样公交车辆的行程时间就可得到最大程度的降低。 当公交车辆驶离路口时，它会向路口交通信号控制机发送一个驶离信息来清除优先请求。 公交车辆的检测时间和优先请求的发送时间关系到公交信号优先事件是否会得到触发，无 条件优先实施简便但不失性价比，因此是经常采用的公交信号优先方法。这种方法的数据 通信结构简单明了（例如我是到达检测区域的一辆公交车辆，请求优先通行） 。路口交通信 号机对接受到的优先请求进行评估，一旦未超出用户预设的策略范围就会批准实施，通过 累积延长本方向的绿灯显示时间直至最大值，或缩减冲突方向的绿灯显示时间直至最小值 来满足公交车辆的优先通行。 2、有条件优先 公交信号有条件优先需要复杂的系统支持，例如在优先请求发出之前需要由自动车辆 定位系统来确认公交车辆是否晚点，或是否满足其它的预置条件。利用车载式定位系统和 复杂的识别/数据传输系统，公交车辆向路口交通信号控制机发送更加详细的信息（例如， 我是一辆晚点的公交车辆，请求优先通行） 。另一方面，如果车载计算机识别到公交车辆是 提前到达就不会发出优先请求。在公交信号的有条件优先情况下，公交车辆发出的优先请 求总量会得到控制而降低，公交车辆运行的准点率会得到提高，但行程时间不会有明显的 变化。有条件优先需要装备先进的系统例如自动定位系统，并对车辆系统、信号系统等进 行逻辑和物理上的高度集成。 五、公交信号优先系统的构成 公交信号优先系统由优先请求生成系统、通信系统和交通信号控制系统构成。优先请 求生成系统负责公交车辆的检测和生成优先请求。通信系统负责各个组成系统之间的通信 联系。交通信号控制系统负责接受和处理优先请求。 1、公交车辆检测/优先请求系统 公交车辆的检测方法有三种：（1）信号路口的路边检测；（ 2）公交车辆与路口信号 机进行直接主动通信；（3）公交车辆与控制中心进行直接主动通信，由控制中心向路口信 号机转送公交车辆位置信息。 公交车辆检测/优先请求系统根据预置策略来生成优先请求，既可以是无条件的（例为 某条线路上的所有公交车辆生成优先请求） ，也可以是有条件的（例如只为晚点 5 分钟以上 的公交车辆生成优先请求） 。 系统可分成路口级和控制中心级两类。对于路口级，公交车辆通过车载发送器与设置 在路口的接受器进行通