智慧交通发展背景与需求

1、智慧交通发展背景与需求 目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc528862232 1. 智慧交通发展现状 PAGEREF _Toc528862232 h 1 HYPERLINK l _Toc528862233 1.1 智慧交通系统的产生与发展 PAGEREF _Toc528862233 h 1 HYPERLINK l _Toc528862234 1.2 智慧交通系统的定义及内涵 PAGEREF _Toc528862234 h 1 HYPERLINK l _Toc528862235 1.2.1 智慧化的交通管理 PAGEREF _Toc528862235 h 2

2、 HYPERLINK l _Toc528862236 1.2.2 智慧化的交通服务 PAGEREF _Toc528862236 h 2 HYPERLINK l _Toc528862237 1.3 智慧交通系统概述 PAGEREF _Toc528862237 h 2 HYPERLINK l _Toc528862238 1.3.1 智慧交通信号控制系统 PAGEREF _Toc528862238 h 3 HYPERLINK l _Toc528862239 1.3.2 城市出行信息服务系统 PAGEREF _Toc528862239 h 3 HYPERLINK l _Toc528862240 1.3

3、.3 城市智慧公交系统 PAGEREF _Toc528862240 h 4 HYPERLINK l _Toc528862241 1.3.4 出租车监控调度系统 PAGEREF _Toc528862241 h 4 HYPERLINK l _Toc528862242 1.3.5 城市轨道交通智慧化系统 PAGEREF _Toc528862242 h 5 HYPERLINK l _Toc528862243 1.3.6 城市道路管理信息系统 PAGEREF _Toc528862243 h 7 HYPERLINK l _Toc528862244 1.3.7 停车诱导信息系统 PAGEREF _Toc52

4、8862244 h 7 HYPERLINK l _Toc528862245 1.4 智慧交通发展存在的问题 PAGEREF _Toc528862245 h 8 HYPERLINK l _Toc528862246 2. 智慧交通发展需求分析 PAGEREF _Toc528862246 h 10 HYPERLINK l _Toc528862247 2.1 市民的需求 PAGEREF _Toc528862247 h 10 HYPERLINK l _Toc528862248 2.1.1 出行信息服务需求 PAGEREF _Toc528862248 h 10 HYPERLINK l _Toc528862

5、249 2.1.2 车辆自动导航驾驶需求 PAGEREF _Toc528862249 h 10 HYPERLINK l _Toc528862250 2.1.3 事故紧急救援服务需求 PAGEREF _Toc528862250 h 10 HYPERLINK l _Toc528862251 2.1.4 交通收费服务一体化需求 PAGEREF _Toc528862251 h 10 HYPERLINK l _Toc528862252 2.1.5 弱势群体出行安全需求 PAGEREF _Toc528862252 h 11 HYPERLINK l _Toc528862253 2.2 客运企业的需求 PAG

6、EREF _Toc528862253 h 11 HYPERLINK l _Toc528862254 2.2.1 调度运营需求 PAGEREF _Toc528862254 h 11 HYPERLINK l _Toc528862255 2.2.2 交通信息需求 PAGEREF _Toc528862255 h 11 HYPERLINK l _Toc528862256 2.3 交通管理部门的需求 PAGEREF _Toc528862256 h 11 HYPERLINK l _Toc528862257 2.3.1 交通控制与管理 PAGEREF _Toc528862257 h 12 HYPERLINK

7、l _Toc528862258 2.3.2 交通执法 PAGEREF _Toc528862258 h 12 HYPERLINK l _Toc528862259 2.3.3 城市交通基础设施养护管理 PAGEREF _Toc528862259 h 12 HYPERLINK l _Toc528862260 2.4 智慧交通建设的必要性 PAGEREF _Toc528862260 h 12 HYPERLINK l _Toc528862261 2.4.1 城市发展及城市亮丽形象的需要 PAGEREF _Toc528862261 h 12 HYPERLINK l _Toc528862262 2.4.2

8、缓解城市交通拥堵状况的需要 PAGEREF _Toc528862262 h 13 HYPERLINK l _Toc528862263 2.4.3 交通智慧化和车辆精细化管理的需要 PAGEREF _Toc528862263 h 13 HYPERLINK l _Toc528862264 2.4.4 促进物联网、云计算产业发展的需要 PAGEREF _Toc528862264 h 13智慧交通发展现状智慧交通是实现现代交通运输业的重要途径之一，智慧交通的产生与交通运输的发展、交通管理技术的发展、控制技术的发展、计算机技术的发展及通信技术的发展均有着密切的关系，它是在交通运输需求达到一定程度，通信、

9、控制和信息等高新技术发展到一定水平而产生的。智慧交通系统的产生与发展从19世纪60年代，英国伦敦安装壁板式燃气交通交通信号灯开始，交通自动控制和协调就成为交通管理领域的一个追求。到20世纪50年代，美国丹佛市首次利用模拟计算机和交通检测器实现了对交通信号机网的配时方案选择式信号控制，加拿大多伦多市建成了世界上第一个利用计算机进行集中协调感应控制的交通信号控制系统，成为了智慧系统发展的里程碑，使智慧交通的发展迈进了一个崭新的阶段，其理念也随之日新月异。特别是，随着经济社会的发展，交通基础设施通行能力满足不了日益增长的交通需求。交通拥堵、交通事故、环境污染及能源短缺已经成为世界各国面临的共同问题。

10、在发达国家的工业化进程中，最初解决交通问题的传统办法是大规模改扩建交通基础设施，通过扩大交通基础设施规模来满足人民日益增长的需求。但是，无论是发达国家还是发展中国家，由于土地、水域、岸线资源日益紧张，用于修建交通基础设施的空间越来越小，与此同时，交通在快速发展过程中所带来的负面效应日益显现。因此，人们开始向精准管理要效率，迫切希望通过加强对客观事物及其变化规律的认知来优化管理流程，提高交通运输整体效益和服务水平。在交通发展的过程中，通信、控制、信息等先进技术的发展为智慧交通的产生提供了有力的技术支撑。智慧交通系统的定义及内涵在世界道路协会编写的智慧交通系统手册中，智慧交通系统（ITS，Inte

11、lligent Transport Systems）的定义是：对通信、控制和信息处理技术在运输系统中集成应用系统的统称。这种集成应用产生的综合效益主要体现在挽救生命、节省时间和金钱、降低能耗及改善交通系统运行环境上。ITS发展的最终目标是实现交通运输的高效、安全、舒适和可持续发展。ITS主要由智慧化的交通管理和智慧化的交通服务两部分组成。智慧化的交通管理智慧化的交通管理，即在交通管理范围内，建立交通管理中枢指挥下的，由交通信号控制系统、城市交通流动态诱导系统、交通事件监控系统、应急救援服务系统、不停车收费系统等联网组成的，高度自动化的管理体系，使交通运输时刻处于良好的运行状态。智慧化的交通服务

12、智慧化的交通服务，即在交通服务范围内，建立面向社会公众或特殊受众群体的，包含广播、手机、电台、车载终端、路侧情报板等各类发布渠道的，由公交信息服务系统、停车信息服务系统、综合枢纽换乘信息服务系统、动态导航信息服务系统等联网组成的，人性化的服务体系，提供“无处不在、无时不有、所想即得”的交通信息服务。智慧交通系统概述智慧交通的范畴包括：公路智慧交通、水路智慧交通、铁路智慧交通、城市智慧交通及民航智慧交通等。城市是一种国家的行政区划，是人民工作生活的聚集地，城市智慧交通系统是智慧交通范畴下的一个极其重要的组成部分。城市智慧交通系统是缓解城市交通拥堵和交通安全问题，提升城市交通系统运行效率，提高公众

13、出行服务水平的有效途径。城市智慧交通系统的发展是ITS在我国交通运输领域中应用开展最早，成绩最为显著的领域。经过近三十年的发展，我国的城市智慧交通发展已经初具规模，一些大中城市，特别是北京、上海、广州等城市的智慧交通管理，还经历了包括奥运会、世博会及亚运会等国际性盛会的考验，城市智慧交通发展水平已跻身世界先进行列。在智慧信号控制系统、智慧交通信息系统、智慧公交系统、智慧出租车调度系统、智慧停车系统等领域取得了众多优秀的应用成果。下图为城市智慧交通示意图：图 城市智慧交通示意图城市智慧交通相关系统简述如下：智慧交通信号控制系统城市道路交通管理系统中对交叉路口、行人过街，以及环路出入口采用信号控制

14、的子系统，是运用交通工程学、心理学、应用数学、自动控制与信息网络技术及系统工程学等多门学科理论的应用系统。智慧交通信号控制系统主要包括交通工程设计、车辆信息采集、数据传输与处理、控制模型算法与仿真分析、优化控制信号调整交通流等。国内外各大中城市已有的交通信号控制系统就是根据不同环境条件，基于各自城市道路的规划和发展水平建立起来的。城市出行信息服务系统ATIS（Advanced Traveller Information System），是智慧交通系统的重要组成部分，也是发展智慧交通系统的基础和关键技术，通过相关交通信息的采集、传输、分析处理与发布，为城市交通出行者在从起点到终点的出行过程中提供

15、实时帮助，使整个出行过程舒适、方便、高效。ATIS建立在完善的信息网络基础上，交通参与者通过装备在道路上、车上、换乘站上、停车场上，以及气象中心的传感器和传输设备，可以向交通信息中心提供各处的交通信息；中心得到这些信息并经过处理后，实时向交通参与者提供道路交通信息、公共交通信息、换乘信息、交通气象信息、停车场信息，以及与出行相关的其他信息。出行者可根据上述信息确定自己的出行方式，选择最佳路线。城市智慧公交系统城市公共交通已经历了五个世纪，随着科学技术的不断进步，公共交通逐渐向快速化、舒适化、多样化、环保化发展，它的发展为市民提供了越来越方便的出行条件，不断适应市民多样化的交通需求，它的地位也随

16、着城市的发展不断得到增强。大力发展公共交通已成为一个国际性城市的发展趋势，走可持续发展之路，发展以公共交通为主的城市交通体系，将是解决大城市日益紧张的交通压力的有效手段和根本途径，也将是21世纪世界城市交通发展的必然趋势，这已成为广泛共识。智慧公交系统（APTS，Advanced Public Transportation System）就是在公交网络分配、公交调度等基础理论研究的前提下，利用系统工程的理论和方法，将现代通信、信息、电子控制、计算机网络、GPS和GIS（Geographic Information System）应用于公共交通系统中，并通过建立公交智慧化调度系统、公交信息服务系

17、统及公交电子收费系统，实现公共交通调度、运营、管理的现代化，为出行者提供更加安全、舒适、便捷的公共交通服务，从而吸引更多乘客乘用公交出行，缓解城市交通拥堵，有效解决城市交通问题。出租车监控调度系统经济的发展、社会的进步、人民生活水平的不断提高，为出租车行业发展创造了有利条件，城市出租车数量近年来增长迅速，但是行业管理的相对落后带来了种种弊端，效率低、费用高、实时性差、调度分散、资源浪费等，行业发展受阻，加上近年出租车抢劫案件的增加，给驾驶人人身和财产安全造成严重威胁。基于以上因素建立一个统一、高效、畅通、覆盖范围广、带有普遍性的出租车监控调度系统就显得非常有必要。出租车监控调度系统，利用3G网

18、络或者GPRS通信网络个GPS，通过车载终端实现对车辆的实时调度监控、防劫防盗报警，提高车辆运行的安全性和处理突发事件的能力，加强对车辆和驾驶员的管理。城市轨道交通智慧化系统城市轨道交通包括地铁、轻轨、有轨列车、磁悬浮列车等多种类型。因为有轨电车和磁悬浮列车的投入使用数量较之地铁和轻轨少得多，所以一般城市轨道交通泛指地铁和轻轨。截止2010年年底，我国已有北京、上海、广州、天津、重庆、南京、武汉、长春、深圳、大连、成都、沈阳12个城市先后建成并开通运营了48条城市轨道交通线，运营里程1395km。目前，各大城市新的城市轨道交通线仍然在随着城市发展的推进而陆续开通运营。城市轨道交通智慧化系统主要

19、包括综合监控系统、乘客信息系统、综合安防系统、通信系统、自动售检票系统和信号系统。监控系统城市轨道交通综合监控系统是以现代计算机技术、网络技术、自动化技术和信息技术为基础的大型计算机集成系统。系统集成和互联了多个地铁自动化专业子系统，主要集成环境与设备监控系统、电力监控系统、火灾自动报警系统，并与其他子系统互联。在集成平台支持下对各专业子系统进行统一监控，实现各专业子系统的信息共享及系统之间的联动控制，提高运营效率，为实现城市轨道交通现代化运营管理提供了信息化基础。乘客信息系统城市轨道交通乘客信息系统（PIS，Passenger Information System）可以为乘客提供直观、高效和

20、人性化的服务，通过正确的服务信息引导，使乘客安全、便捷的乘坐轨道交通，同时极大的提高了城市轨道交通的服务水平、运营效率、应急处理能力及市场竞争力。另外，通过信息发布渠道开展广告等商业活动，还可以获得额外收益。综合安防系统城市轨道交通综合安防系统（SAS，Synthesize Security System）一般由安防网络子系统、安防集成管理子系统、综合电视监视子系统、门禁子系统、电子围墙系统及车站紧急告警子系统构成，实现对车站、车辆段、停车场、主变电所的设备和管理用房、出入口、票务室、银行等重点区域的出入管理、登记、实时视频监控和入侵探测等功能，有效的保障了地铁的运营安全。综合安防系统与综合监

21、控系统在中央级和车站级互联，接受综合监控系统的模式控制信息，由综合监控系统协调综合安防系统与火灾报警系统、设备环境监控等系统之间的联动。通信系统城市轨道交通通信系统（CS，Communication System）一般由传输网络、公务电话、专用电话、广播、无线通信、时钟、电源及接地等子系统组成，构成传送语音、数据和图像等各种信息的综合业务通信网。在正常情况下，通信系统为运营管理、行车调度、设备监控、火灾报警等系统进行语音、数据、图像等信息的传送，在非正常和紧急情况下，通信系统还作为抢险救灾的通信手段。自动售检票系统城市轨道交通自动售检票系统（AFC，Automatic Fare Collect

22、ion）是目前世界上在地铁/轻轨中广泛采用的一种票务管理模式，AFC系统采用全封闭的方式，以及计程、计时的收费模式，以非接触式IC卡等作为车票介质，通过高度安全、可靠且保密性能良好的自动售检票计算机网络系统，完成地铁/轻轨运营中的售票、检票、计费、收费、统计等票务运营的全过程、多任务自动化管理。信号系统城市轨道交通信号系统（SIG，Signal System）是保证列车运行安全、实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的关键系统设备。城市轨道交通信号系统多数采用列车自动控制系统，简称ATC。ATC系统包括四个子系统，即列车自动监控系统（ATS）、列车自动防护子系统（ATP）、列车自动运行系统

23、（ATO）和计算机联锁系统（CI）。这些子系统通过信息交换网络构成闭环系统，实现地面控制与车上控制结合，现地控制与中央控制结合，构成一个以安全设备为基础，集行车指挥、运行调整及列车驾驶自动化等功能为一体的列车自动控制系统。城市道路管理信息系统城市道路管理信息系统主要包括城市道路基础信息管理系统和城市道路病害一体化管理系统。城市道路基础信息管理系统城市道路、桥梁、过街天桥、地下通道等基础设施是充分发挥城市载体功能的先决条件，也是发挥城市综合功能的基础，是城市经济、科技、社会发展水平高低的重要标志。城市道路基础信息管理系统具备信息浏览查询统计功能和中修养护管理功能。信息浏览查询统计功能中包括电子地

24、图浏览、汇总统计、条件查询、专题查询、数据库浏览等功能。城市道路病害一体化管理系统城市道路病害一体化管理系统从城市道路管养企业日常病害养护工作要求和工作流程出发，综合运用近景摄影测量、影像采集处理识别、GPS与电子罗盘组合定位、自动导航及基于移动网络的GPRS数据传输等技术，通过研发城市道路病害巡查设备、自动导航定位设备和分发处理平台，实现城市道路病害的“日常巡查任务派发监督检查资金支付”等业务的一体化和信息化。城市道路病害一体化管理系统着重解决现有车载移动检测设备造价高、数据处理周期长、复杂路况下信号易中断及特种改装车“上路难”的技术难题，实现了“自上而下”的病害管理流程再造，大大缩短了病害

25、自发现到维修的工作周期，显著提高了工作效率和资金使用效益。停车诱导信息系统城市停车诱导信息系统（PGIS，Parking Guidance and Information System）是城市智慧交通系统的重要组成部分，主要通过多种方式向驾驶员提供停车场的位置、使用情况、路线及道路交通状况信息，诱导驾驶员最有效的找到停车场的位置，均衡使用停车设施，减少路边停车现象和驾驶员寻找停车位所需时间。PGIS主要由停车场信息采集系统、信息管理（中心）系统、信息传输系统和信息服务系统4部分组成。该系统通过空车位采集器采集停车场空车位信息并传递给信息管理系统，经信息管理控制中心服务器处理后，由传输系统即时将

26、消息发送给驾驶员，引导驾驶员驶向停车空车位。城市停车诱导信息系统提供的诱导信息主要包括：停车场的位置、名称、收费情况、服务水平、距离远近等；实时显示的停车场剩余空车位数；推荐的行车路径，即到各停车场的推荐路线指示。智慧交通发展存在的问题近年来，智慧交通的发展速度明显加快，取得了显著成效。但是，在取得成绩的同时，也要看到我国交通运输信息化建设还面临着一些突出的困难和问题。在加快交通运输业向现代服务业转变的进程中，信息化建设与需求还不相适应，主要体现在以下几个方面：交通基础设施（如新改建道路、枢纽等）在规划、设计阶段缺乏交通管理设施和智慧化功能的顶层设计和资金预算，造成智慧交通设施建设投资规模较小

27、，影响了智慧交通建设的整体规划和统一推进，导致后续智慧交通设施建设成本增加，投资效益不佳。交通建设及管理过程中积累了大量的基础信息资源，但由于这些基础信息资源的数字化和网络化程度较低，限制了信息资源的二次开发利用和深层次的综合加工处理，造成了信息资源的严重浪费。例如，交通运输基础设施信息数字化滞后且数据更新不及时，造成交通信息动、静态数据不匹配，不能有效支撑交通运输的管理和服务；道路建设中沿路铺设大量光纤，但是利用程度不高；采集的交通数据量大但质量不高。传感器国产化程度较低，成本、性能和寿命尚不能满足交通行业物联网信息感知的需求。目前，交通运输系统中应用的物联网技术和设备多来自国外，我国自主研

28、发的技术、产品仍处于起步阶段，离真正市场化、产业化还有一段距离，相关研发企业的人才与国外企业在专业技术水平方面存在较大差距。智慧交通在底层支撑平台方面，仍然采用传统的物理服务器部署模式，一方面造成了很大的资源浪费；另一方面，随着智慧交通业务量的激增，新的业务系统上线需要购置新的服务器，因此还得考虑机房空间、空调、供电以及网络布线等问题，给管理维护带来困难。随着智慧交通的发展，其底层支撑平台需要具有很好的可扩展性、弹性、易管理型及高可用性等特性，保证稳定运行和高性能的同时，实现绿色节能环保，契合可持续发展的理念。基于动态信息的智慧管理及发布机制尚不成熟。信息采集及发布设备的部署规模较小，时空不连

29、续；无线传输链路技术还无法满足行业全天候的服务需求；数据分析、处理、应用能力不足，针对海量数据快速准确的信息提取技术欠缺，智慧引擎算法特别是基于海量数据建模、云计算等新技术在交通领域尚未规模化应用。智慧交通系统建设涉及多部门、多领域，协调困难，难以实现基础信息资源在部门之间和领域之间的交流与共享。智慧交通发展需求分析现代交通运输业发展总体要求中明确提出：发展优质的公共客运，提供安全、便捷的出行服务，提高运输组织效率，逐步实现客运的零换乘。首先，要在城市交通发展中落实以人为本的理念，就必须从城市交通管理和服务对象需求分析入手。市民的需求出行信息服务需求为了选择最适合的交通出行方式，制定最佳出行方

30、案，公众出行者希望在任何位置、任何时间，可通过手机短信、彩信、Web网站、WAP网站、呼叫中心、公交电子站牌、道路可变情报板、导航仪及交通电台等多种方式“动态感知”如下信息：实时路况和交通事件信息；公交实时到站信息；指定区域出租车空车分布信息；民航、铁路、水运、长途客运的动态班次和票务发售信息；停车场信息；交通管制信息等。车辆自动导航驾驶需求为了回避拥堵路段，节省驾车时间和成本，减少堵车带来的烦躁心理，避免事故发生，车辆驾驶员希望车载智慧终端能够根据路网交通情况，自动提供最佳路线指引服务。事故紧急救援服务需求车辆驾驶员希望车载智慧终端能够自动提供车辆关键部位的运行状态报告，并且在事故发生时，自

31、动将事故时间、车辆位置、车辆信息、车主信息、事故严重程度等信息实时通报给紧急救援中心，并借助专用短程通信（DSRC，Dedicated Short Range Communication）和车载终端将救援车辆位置自动通知给处于事故发生路段的驾驶员和现场管理人员，提高救援的及时性、准确性，减少生命和财产损失。交通收费服务一体化需求为了高效、便捷出行，公众希望借助“一卡”通，在公共交通出行、停车、过路过桥、信息服务等综合交通各环节实现自动一体化付费。弱势群体出行安全需求当前，安全是出行者首要关注的问题，特别是老年人和儿童。希望借助于DSRC感知手段，把自己的位置通知给周围车辆，以便提示驾驶员降低车

32、速，小心驾驶，减少交通事故的发生。在道路转弯处，驾驶员希望借助DSRC掌握路口周边交通情况，最大程度实现安全行车。客运企业的需求现代交通运输业发展总体要求中明确提出：提高运输组织效率，逐步实现客运的零换乘，推进节能减排。要在城市交通领域落实本项目标，就必须从城市客运企业需求分析入手。调度运营需求需要借助物联网感知手段及时掌握企业车辆的空间分布、车辆服务情况和自身的运行状态等。为了提高企业在复杂交通环境下的运力调度和监管能力，城市客运企业希望借助智慧调度和监控系统随时根据交通动态情况而自动制定科学合理的运力调度方案，辅助配备运力和制定运力养护计划。交通信息需求为了实现城市公共交通、出租与铁路、民

33、航、地铁的有机换乘衔接，对运力进行有效的调度，对车辆的能源消耗和服务进行有效监管，制定科学合理的企业发展规划，城市公共交通和出租车企业需要借助物联网感知手段及时掌握铁路、民航、长途车站、重大活动场所等地方的客源情况、车辆所在地区的交通状况等。交通管理部门的需求现代交通运输业发展总体要求中明确提出：大力调整优化交通结构，实现资源的优化配置和有效利用，提高运输服务的能力和水平。要在城市交通领域落实本项目标，就必须从城市交通管理部门的需求分析入手。交通控制与管理为了给老百姓创造一个安全、便捷、舒适、绿色的城市交通环境，制定出科学合理的交通规划、交通管理政策和制度，有效应对突发事件，交通管理部门要借助

34、物联网手段，深度掌握交通流的时间、空间分布，挖掘交通出行规律，细化交通管理规则，并根据城市路网交通情况，自动控制主干道信号，调整、优化路网的运行，并将公交优先的理念融入信号灯控制。交通执法为了加强交通执法力度，有效遏制违法行为，交通管理主管部门希望借助电子标签、IC卡等手段，在不影响交通的情况下，发现交通违法行为，并执行处罚。城市交通基础设施养护管理为了提升城市交通管理部门基础设施养护效率，应对城市基础设施规模快速扩张的实际情况，城市养护管理部门希望借助车载路面自动检测设备自动获取、处理、传输维修路面信息，细化、优化、智慧化养护管理流程。智慧交通建设的必要性城市发展及城市亮丽形象的需要一个现代的城市，在其建设和改造的同时，要更加注重城市交通的发展。城市智慧交通管理与服务是城市交通建设过程中不可分割的组成部分，通过信息化手段促进城市交通系统正常有序的运行，城市拥堵现象将影响城市交通系统的正常运行，造成许多矛盾制约城市的发展。一个城市的整体形象包含人文景观、服务设施及道路交通环境等诸多方面。交通是否安全、畅通，交通是否井然有序