智能交通系统概论 课件 第1章 绪论

智能交通系统概论主讲人：XXX第1章绪论课程主要内容智能交通系统包括传统意义下的七个子系统、无人驾驶车辆跟驰控制系统和城交通子区控制系统。七个子系统分别是先进交通管理系统、先进交通信息系统、先进车辆控制系统、商用车辆管理系统、先进公共交通系统、电子收费系统和交通安全紧急管理系统。车辆跟驰控制系统是新提出的全新智能交通系统子系统新概念，城市交通子区控制系统是一个新兴的交通控制研究领域。1.2智能交通系统定义：智能交通系统（IntelligentTransportationSystem，简称ITS）是将先进的信息技术、通讯技术、传感技术、控制技术以及计算机技术等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、综合的运输和管理系统。智能交通系统将人、车、路三者综合起来考虑。1、先进的交通信息服务系统(ATIS)采集（收集）信息：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，向交通信息中心提供各地的实时交通信息；应用（使用）信息：ATIS得到这些信息并通过处理后，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；出行者根据这些信息确定自己的出行方式、选择路线。更进一步，当车上装备了自动定位和导航系统时，该系统可以帮助驾驶员自动选择行驶路线。2、先进的交通管理系统(ATMS)ATMS有一部分与ATIS共用信息采集、处理和传输系统，但是ATMS主要是给交通管理者使用的，用于检测控制和管理公路交通，在道路、车辆和驾驶员之间提供通讯联系。它将对道路系统中的交通状况、交通事故、气象状况和交通环境进行实时的监视，依靠先进的车辆检测技术和计算机信息处理技术，获得有关交通状况的信息，并根据收集到的信息对交通进行控制，如信号灯、发布诱导信息、道路管制、事故处理与救援等。3、先进的公共交通系统(APTS)APTS的主要目的是采用各种智能技术促进公共运输业的发展，使公交系统实现安全便捷、经济、运量大的目标。诱导出行：通过个人计算机、闭路电视等向公众就出行方式和事件、路线及车次选择等提供咨询，在公交车站通过显示器向候车者提供车辆的实时运行信息。公交调度：在公交车辆管理中心，可以根据车辆的实时状态合理安排发车、收车等计划，提高工作效率和服务质量。4、先进的车辆控制系统(AVCS)AVCS(AdvancedVehicleControl)的目的是开发帮助驾驶员实行本车辆控制的各种技术，从而使汽车行驶安全、高效。自动驾驶：AVCS包括对驾驶员的警告和帮助，障碍物避免等自动驾驶技术。5、货运管理系统（LMS）LMS:LogisticsManagementSystem指以高速道路网和信息管理系统为基础，利用物流理论进行管理的智能化的物流管理系统。综合利用卫星定位、地理信息系统、物流信息及网络技术有效组织货物运输，提高货运效率。6、电子收费系统(ETC)ETC（ElectronicTollCollection）是世界上最先进的路桥收费方式。通过安装在车辆挡风玻璃上的车载器与在收费站ETC车道上的微波天线之间的微波专用短程通讯，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过路桥收费站不需停车而能交纳路桥费的目的，且所交纳的费用经过后台处理后清分给相关的收益业主。在现有的车道上安装电子不停车收费系统，可以使车道的通行能力提高3~5倍。7、紧急救援系统(EMS)EMS（Emergency

Medical

System）是一个特殊的系统，通过ATIS和ATMS将交通监控中心与职业的救援机构联成有机的整体，为道路使用者提供车辆故障现场紧急处置、拖车、现场救护、排除事故车辆等服务。具体包括:1）车辆轨迹查询：电话、短信、翼卡车联网，车辆位置和行驶轨迹；2）车辆失盗处理：远程断油锁电操作、追踪车辆位置；3）车辆故障处理：接通救援专线，协助救援机构展开援助工作；4）交通意外处理：10秒钟自动发出求救信号，通知救援机构。1.3国内外发展现状国外智能交通系统的发展我国智能交通系统的发展

一、起步阶段：1960年-1980年20世纪60年代后期，美国运输部和通用汽车公司研发电子路线诱导系统，但，5年的研发和小规模试验后，便处于了停止状态。1973年至1979年，日本通产省进行路、车双向通讯汽车综合控制系统研发。欧洲原西德1976年进行高速公路网诱导系统研发计划，但在此期间因实用化技术难于实现及通讯基础设施费用过于庞大等原因，均未能实现实用化和市场化。智能交通系统发展（国外）

智能交通系统发展（国外）二、关键技术研发和试点推广阶段：1980年-1990年20世纪80年代，信息技术革命不仅带来了技术进步，还对交通发展传统理念产生了冲击。ITS(起初为“IVHS”-智能车辆道路系统)概念正式提出。美、欧、日等发达国家都先后加大了ITS研发力度，并根据自己的实际情况确定了研发重点和计划，形成较为完整的技术研发体系。各国通过立法或其他形式，逐渐明确了发展ITS战略规划、发展目标、具体推进模式及投融资渠道等。三、产业形成和大规模应用阶段：1990年后上世纪90年代，美、欧、日等发达国家在推动ITS研发和试点应用的同时，从拓展产业经济视角，不断促进ITS产业形成，注重国际层面竞争，大规模应用研发成果。美国，参与ITS研发公司达600多家，其中半数以上为美国大型公司，包括航空和国防工业公司。日本，在四省一厅联合推动ITS研发活动后，一直在加速ITS实际应用进程，积极推动如车辆信息通信系统(VICS)、电子收费系统(ETC)等应用。VICS系统已进入国家范围内实施阶段并迅速扩展。智能交通系统发展（国外）

智能交通系统发展（国内）初期阶段（1970年-1985年）上世纪70年代中至80年代初，主要试验研究城市交通信号控制。1984年6月7日，沈大高速公路开工，全长375公里。这条公路在建设初期是按一级汽车专用公路标准实施的。同年12月21日，沪嘉高速公路（上海至嘉定）开工。

智能交通系统发展（国内）引进消化和逐步发展阶段（1985年-2000年）80年代中期至90年代初，一些大城市如北京、天津、上海引进消化了城市信号控制系统，北京引进了英国SCOOT系统，天津、上海引进了澳大利亚SCATS系统等。90年代，一些大城市逐渐建设交通监控系统，一些高速或高等级公路建设监控及电子收费系统。GIS、GPS等技术也在管理、运营等领域应用。1994年我国部分学者参加了在法国巴黎召开的第一届ITS世界大会，为中国ITS的开展揭开了序幕。

智能交通系统发展（国内）快速发展阶段（2000年以后）“十五”期间，ITS投入逐渐加大。据科技部统计，示范工程专项调动项目参与单位投入资金达15亿元以上，但投资主体主要是中央政府和地方政府。至目前，我国智能交通系统进入了全面发展阶段，城市交通智能化，高速公路智能化，公共交通智能化、轨道交通智能化等方面。主要从事该方面研究的大企业：易华录、海信、银江股份、海康威视等等世界著名的智能交通信号系统北京：SCOOT（英国）上海：SCATS（澳大利亚）深圳：KYOSAN（日本）广州：SCATS（澳大利亚）济南：UTCS-3GC（美国）郑州：SANCO（西班牙）SCOOT系统SCOOT(SplitCycleOffsetOptimizingTechnique)，即绿信比、周期、相位差优化技术，作为UTC软件的附加模块，在UTC系统的基础上实现真正的实时自适应交通控制系统。SCOOT产生于70年代的英国，研究始于1973年，由英国运输与道路研究所（TRRL）研制成功。SCOOT在1977年的哥拉斯格市进行现场试验，1979年在该市大规模试验获得圆满成功，从此在英国进行全面的推广。二十世纪80年代初引入中国，成都、大连、北京等用SCOOT。SCOOT系统的基本功能SCOOT系统是一种实时自适应控制系统，其硬件组成包括3个主要部分：中心计算机及外围设备，数据传输网络和外设装置。（包括交通信号控制机、地感线圈检测器或视频检测器、信号灯）软件大体由5个部分组成：1）车辆检测数据的采集和分析；2）交通模型（用于计算延误时间和排队长度等等）；3）配时方案参数优化调整；4）信号控制方案的执行；5）系统运行状态实时监测。SCOOT系统的特点1)实用性强，几乎不受城市交通出行方式、出行起讫点分布、土地使用情况、季节性和临时性交通变化以及天气和气候变化的影响。2)对配时参数的优化是采用连续微量调整的方式，即每个信号周期内，只对绿信比和绿灯起步时时距做±（1~4）s的调整，稳定性强。3)个别交通车辆检测器错误的反馈信息几乎不影响SCOOT系统对配时方案参数的优化，而且该系统对这类错误的信息有自动鉴别和淘汰功能。4)对实时交通状况变化趋势反应灵敏。5)SCOOT系统能提供各种反映路网交通状况的信息，为制定综合管理决策创造了有利的条件。SCATS系统悉尼自适应交通控制系统（SydneyCoordinatedAdaptiveTrafficSystem，简称SCATS，或SCATS系统），由澳大利亚新南威尔士州道路交通局（RTA）研究开发，是目前世界上少有的几个先进的城市信号交通控制系统之一。SCATS系统的特点是控制容量大、很灵活。一台区域控制计算机可以控制128个路口，而一个SCATS系统中央控制室能够联接64台区域交通控制计算机。SCATS系统能够控制几个路口到8000多个路口的不同城市规模。美国、新加坡、马来西亚、菲律宾、新西兰、印度尼西亚和香港等国家和地区的20多个城市、7000多个路口使用了SCATS系统。我国的上海（160个路口）、沈阳（50个路口）和广州市越秀区（40个路口）也使用了SCATS系统。SCATS系统的基本功能1)交通信息（数据）的实时采集和统计分析。2)实现对交通流的自适应最佳控制。根据变化的交通状况实时提出最佳的控制方案，保证交通的畅通、快速和安全。3)提供“绿波带”及紧急车辆优先通行权。4)提供公交车辆优先通行权。5)提供交通信号灯人工操作功能。6)提供户外工作终端。可以将便携式个人计算机连接到任何一个路口交通信号机，从而进入整个SCATS系统。7)进行系统技术监察、故障诊断和记录。8)远程维护。可以电话拨号方式将计算机连入SCATS系统，进行操作维护。SCATS系统的优缺点1)检测器安装在停车线上，不需要建立交通模型，因此其控制方案不是基于交通模型的；2)周期、绿信比和相位差的优化是预先确定的多个方案中，根据实测的类饱和度值进行选择；3)系统可根据交通需求改变相序或跳过下一个相位，因而能及时响应每一个周期的交通需求；4)可以自动划分控制子区，具有局部车辆感应控制功能；1)未使用交通模型，本质上是一种实时方案选择系统，因而限制了配时方案的优化过程，灵活度不够。2)检测器安装在停车线附近，难以监测车队的行进，因而绿时差的优选可靠性较差。缺点优点1.4未来发展趋势智能交通向智慧交通转变智能交通的概念是20世纪90年代初由美国提出。2009年，IBM提出了智慧交通