智能運輸系統--未來交通運輸的發展方向
摘 要：隨著社會經濟的不斷發展和交通運輸量的持續增長，利用智能運輸系統(ITS)來提高道路的利用率、道路交通的安全程度和道路使用的舒適性，已成為未來交通運輸的發展方向。本文較詳細地介紹了ITS的基本概念和作用，先進國家的發展情況、中國的發展概況及關于我國ITS的發展設想與建議等。
關鍵詞：道路 運輸 智能系統 發展
隨著社會經濟的不斷發展和人們生活水平的普遍提高，整個社會對交通運輸的需求日益增加。雖然世界各國政府已經或是正在大量投入財力于交通基礎設施的建設，但交通狀況惡化及其伴生的安全事故、空氣污染等一系列問題越來越困擾著有關的政府當局。交通運輸對經濟發展的制約作用不同程度地普遍存在于每個國家/地區，如何解決大城市周圍地區交通擁擠和堵塞現象幾乎成了最為棘手的難題之一。
? 交通量的持續增長是造成這種狀況的最根本原因，而傳統的解決途徑主要有兩個：一是加大交通基礎設施建設的投入，但資金、土地等稀缺資源的有限性又是不可回避的問題，道路基礎設施是不可能無限擴展的；另一個就是限制交通流量，主要是通過法律和行政的手段實現。這又分兩個方面：一是控制車輛出行，如按車牌單、雙號分別行駛，或是鼓勵和發展公共交通，減少私家車的使用，美國等西方國家早在很多年前已在一些交通繁忙路段實施鼓勵兩人以上的車輛優先行駛的規定；再就是控制汽車保有量，以高額的稅、費甚至控制上牌等來限制汽車數量的發展。這些方法短期可以奏效，但有失公平、合理。如何更有效地使用現有交通運輸網絡就是人們試圖尋找更好地解決上述問題的重要途徑之一。人們希望通過增加技術含量的方法提高現有道路的利用率，提高道路交通的安全程度和道路使用的舒適性，智能運輸系統(ITS)因此應運而生。
1 ITS的基本概念和作用
所謂智能運輸系統，就是集信息處理、通訊、控制、以及高科技的電子技術等最新的科研成果，應用于交通運輸網絡中。它與傳統的交通管理系統一個最顯著的區別是，將服務對象的重點由以往的管理者轉向道路使用者，即用先進的科技手段向道路用戶提供必要的信息和便捷的服務，以減少交通堵塞，從而達到提高道路通過能力的目的。另外，從系統論的角度來看，ITS將道路管理者、用戶、交通工具及設施有機地結合起來并納于系統之中，提高了交通運輸網絡這個大系統的運行效率。
ITS系統的功能包括以下幾個主要方面：信息提供、安全服務、計收使用費和減少交通堵塞等。系統向道路管理者和用戶提供的主要是道路交通情況的實時信息及相關的其它信息，如天氣等；而安全服務的內容則有危險警告、人車事故預防、行車輔助等，它們通過不同的方式來幫助減少交通事故；費用收取主要是以電子方式自動地向用戶收取道路使用費或車輛停放費等。當然，系統還可以根據人們的需要提供更多的服務。
2 先進國家的發展情況
北美、歐洲諸國及***等西方國家在ITS的發展方面處于明顯的領先地位，現從以下幾個方面來分析：
2.1 政府的積極態度與有力支持
對于ITS的開發利用，有關當局均積極參與，并給予相當的財力支持。在美國，由聯邦/州運輸部作為主管部門，聯邦公路局、立法機構及地方政府均有介入。政府的作用是對發展目標進行戰略規劃，如美國國會1991年通過了《陸上綜合運輸效率法》(ISTEA)，1997年又完善為《綜合運輸法》(ISTEAⅡ)，對如何采用先進技術以提高運輸網絡的效能做了相應規定；1996年初聯邦運輸部對ITS的發展又提出了新的要求，“建立全國性的智能運輸基礎設施(ITI)以節省交通時間，減少傷亡事故，提高全國人民生活質量”，具體規定出交通信息管理、緊急事故響應、旅行信息等九個子系統作為該計劃的基本構成，明確了到2001年的發展目標。此外，政府也是資金的主要來源。美國政府每年對ITS都有專門的預算，如1997、1998年分別為2.4和2.5億美元，而***僅在1995年政府就投入6.7億美元，這為新興的ITS的發展提供了重要的物質保證。
2.2 專職機構的領導與協調
作為一個行業，ITS要有專門的組織來負責有關業務的領導與協調，一般多為半官方的，或者是有政府背景的機構，如美國的“全美智能運輸協會”，加拿大的“加拿大智能運輸協會”，而歐洲則有一國際性的ERTICO，“歐洲ITS組織”，其接受歐盟委員會的領導。這些機構與政府關系密切，它們既有行業的組織協調職能，又作為政府的咨詢部門幫助制定發展戰略，制定和頒布行業標準，構筑行業發展的架構；在其內部也有所分工，設立不同的專業委員會或工作組分管相應的專業領域。
2.3 社會各界的廣泛參與
由于ITS有較好的發展前景，在市場機制的推動下，除了專業性的研究機構和咨詢公司外，大量的工業組織也紛紛介入，所涉及的行業較為廣泛，從傳統的汽車制造、機電加工到新興的計算機、通訊、信息、遙感等高科技領域。國際上一些著名的企業，如西門子、摩托羅拉、東芝等公司也加入有關產品的開發和研制，甚至軟件巨頭美國微軟公司也開始關注并介入這個市場。據美國有關方面的預測，到2005年前后，僅美國國內ITS相關產品的市場需求將達到105億美元。因此，有理由相信，ITS的發展前景是光明的。
2.4 產品的多樣化
由于社會的廣泛參與和市場的積極推動，ITS的服務功能越來越豐富和完善，產品也形式多樣，使人們對交通運輸的需求不斷地得到滿足，使運輸網絡的功效得到不斷地提高。以下是幾個比較有代表性的例子：
萬通卡(SMARTCARD)
其外形似銀行的信用卡，作用似電話磁卡/IC卡。主要用于過路費、停車費、公共交通工具使用費等的計收。目前流行“非接觸式”的，即卡與讀卡機不再直接接觸，可有10cm左右的工作距離，有的甚至隔著錢袋或衣服也能有效。卡經補值后可反復使用。這種系統極大方便了使用者，而且也便于管理者的管理與操作，大大降低了使用與維護成本。現在不僅歐美廣泛使用，在***及韓國等也很普遍。
電子收費系統(ETC)
主要工作原理是，載有特定裝置的車輛進入收費區后，收費區的信號探測器發出掃描信號，檢測并獲取該車的有關信息，然后根據不同的方式進行計費，或是使用萬通卡，或是中心賬戶計賬。目前這種系統功能日益多樣和先進，譬如信號探測系統還能夠獲取并記錄諸如車輛的幾何尺寸、車重、車型等數據，還能夠將那些違規或不符合要求的車輛通過攝像機記錄車牌號。如果車內再配有GPS(全球定位系統)或其它類似功能的系統，信號探測系統還可以為過往的車輛提供前方道路通行情況，提供導航服務。電子收費系統主要用于公路或城市出入口處，它能夠減少或避免因收費而帶來的交通堵塞問題。在加拿大，為解決原經過多倫多市的401號公路因交通擁擠而新建的407公路，采用了世界最先進的全自動收費系統后，大大的改善了通行情況，緩解了該地區的交通緊張局面。
實時交通信息系統系統所能提供的信息包括路況、交通擁擠情況、交通事故情況、交通管制、停車泊位等。信息傳播的方式主要有：調頻廣播、無線電短波和紅外波。汽車專用信息接受器根據設計的不同可以有多種的顯示方式——聲音的、文字/數字的，有的用色燈及其發光強度表示不同的內容和程度，最先進的是顯示在屏幕的電子地圖上。目前比較著名的如***的“車輛信息與通訊系統”(VICS)，其經過5年的爭論與開發，于1996年4月正式投入使用；再如歐洲的“交通信息頻道”(RDS-TMC)，現在在5個國家的9個城市中試運行，ERTICO已經為歐盟11國推廣該系統擬定了時間表。
智能汽車
主要是在汽車上加入更多的電子控制系統，大大提高駕駛的安全性和效率。***最近推出ITS的概念車HSR—VI，該車既可以手動駕駛，也可以完全自動駕駛。在自動駕駛狀態下，車載電腦搜集來自激光雷達、立體圖像傳感器、多用途通訊系統以及交通管理方面發出的各種信息，以操縱汽車的行駛。這些裝置還可以將外部的情況提供給駕駛員以避免發生交通意外，如果駕駛員未能及時剎車、誤入禁行區、超速行駛或是其它操作錯誤，汽車的自動信號系統會發出警告，并自動采取相應的措施，如變換車道等；電子制動系統則可以避免因緊急情況而驚慌失措可能帶來的不良后果。
自動化公路系統(AHS)
美國正在對自動化公路系統進行由計算機控制的駕駛試驗，并將很快投入實用。伯克利加州大學“高級公路和交通研究計劃”已經建成了未來可供毋需駕駛員駕駛的汽車行駛的公路原型，并在1997年8月進行了實用成果的演示。這種思路是通過提高現有道路的利用率，而不是修建更多道路的辦法來滿足交通對道路的需求。具體工作是開辟專用車道，利用專門敷設在路面下的磁體來引導汽車的行駛，并確定汽車在公路上的位置；用高效雷達來控制車速，并保持與其它車及障礙物的間距。汽車在其上自動行駛，全無人為干預。目前汽車制造商們也在考慮給所生產的汽車裝上計算機導航系統，以適應情況更加復雜的道路。研究人員已經證明，在這種公路上汽車可以高速行駛，即使在轉彎處車速也可以高達100km/h以上，而且汽車的間距可以很小。所有汽車都以同樣的速度行駛，因此不會增加交通事故，大大提高了道路的通過能力。
3 中國的發展概況
我國在ITS方面的開發和應用尚處于起步階段，進行了一些有成效的基礎性工作。?
從行業管理的角度來看，這項工作一直是由國家科委牽頭，參加的部門有交通部、鐵道部、建設部、電子工業部等。目前北京成立了一家專門的機構“ITS研究中心”(屬交通部)，但尚未有國家級的ITS領導和協調組織。在業務的對外交流方面，我國似乎偏重與歐洲的發展。1995年起就與歐盟的RETICO正式開始接觸，并于1997年6月在北京舉行了首屆“歐洲—中國ITS”會議，最近又計劃在歐洲舉行第二屆。日前RETICO正與中國開展一個為期10個月的項目，幫助中國在ITS領域開展工作，介紹歐洲的經驗與技術。?
在系統的實際開發和應用方面，我國已有了不少實際成果，在局部地區形成了ITS的雛形，或實現了ITS系統的部分功能。其中最主要的是電子收費系統，全國已有不少省份或城市開始采用或試行這種先進的管理方式。如廣東省的佛山市，從1996年開始在該市周圍的23個收費站點推行電子收費系統，提高了道路的通過能力，降低了空氣污染。同樣，在一些高等級公路上也出現了類似的收費系統；結合交通工程在新建的高速公路旁一般都埋設了光纖等信號傳輸線路，有些還安裝了車輛探測裝置和可變式信息顯示裝置，便于其后的交通控制、管理和服務。此外，在引進國外先進技術和產品的同時，我國也開始與外國的廠商建立合資企業，生產ITS的產品。
4 關于我國ITS的發展設想與建議
很顯然，對于人均占有耕地面積大大低于世界平均水平、經濟尚處于發展階段的人口大國的中國來講，修建更多道路的潛力有限，且道路網絡的擴展會很快被以更高速度增長的交通量所淹沒。因此，提高現有道路的使用效率是今后應重點關注的一個問題，而智能運輸系統則是一個發展方向。可以從以下幾個方面著手：
4.1 觀念、意識上的重視
首先，要使有關方面在思想觀念上對發展ITS的重要性有所了解和認識，能夠站在戰略的高度來看待這個問題。其次，我國新一屆政府已經提出希望用增加包括交通在內的基礎設施的建設等來拉動我國的經濟發展。所以，可以說交通又一次面臨著大發展的機遇。然而這一次的發展不能像以往那樣，只是從量上進行簡單的擴張，擴大交通運輸網絡的規模，而更重要的是要增加其質的發展。具體就是要提高科技含量，強化服務功能，更加適應社會發展的需求，也就是說交通的“可持續發展”應當建立在比擴大數量和規模意義更加廣泛和深入的基礎上。?
根據國內外發展的情況，可以預計交通運輸業今后仍將是一個重要的行業，在國民經濟中占有相當的比重。因此無論從市場占有的角度，還是從保護民族工業的角度看，我們都必須及早采取行動，爭取主動。
4.2 建立、健全組織機構
ITS是跨行業的多種技術的綜合性產物，必須要有一個高層次的機構進行相關業務活動的領導與協調。可以參照國外經驗，組建國家級的、半官方的組織來通盤考慮全面的工作，合理地調配各種可用資源。交通部作為ITS存在的基體—交通基礎設施的主管部門，有條件也有義務在業務上進行更多的指導與關注。總之，要結合我國的國情，使ITS事業穩步和有序地向前發展。
4.3 超前開展工作
雖然我國ITS的整體水平還比較落后，市場遠未得到開發，但當我們在比較有把握地預測到交通運輸管理、服務體系的發展前景時，就要進行戰略上的考慮，借鑒國外ITS發展過程中成功的經驗，有針對性地開展基礎工作。這包括在法律上明確和完善我國發展ITS的近期目標和長遠規劃；制定ITS體系的構架、發展的原則和對策；在技術上著手對ITS的標準、規范進行研究和規定；從運作上考慮資金的籌措、市場的開發以及“游戲規劃”的制定(這主要是指如何對引入國外先進技術和產品加以一定的限制，以保護民族工業的發展)。?
一個重要的問題是標準，即ITS業界應廣泛遵守的標準和規范。假若大家各行其是，系統間互不兼容、溝通，用戶則會遇到不必要的麻煩，并造成投資的重復和管理的復雜。再如，交通實時信息的提供也應有統一的技術手段與規范。標準問題涵蓋面很廣，有許多的工作要做。?
當然，從我國目前情況看，全面系統地開展ITS的開發應用似乎為時尚早，但基礎性的、學術性的研究工作應該超前進行。另外，在條件比較成熟的情況下，可以進行一些試點工作，以取得經驗。
4.4 重視對外交流，立足以我為主
吸取和借鑒他人的經驗教訓，是取得成功的一條捷徑。雖然ITS的發展歷史不長，但其對交通運輸業來講是一種質的飛躍，具有非常現實的應用價值和廣闊的市場前景。我們應一方面積極地進行國際性的技術交流與合作，了解和掌握發達國家在這方面取得的成功經驗和做法，同時也應考慮我國的經濟發展水平和產業結構、資金來源、道路狀況、交通特點等實際情況，進行全面認真的分析研究，制定出符合我國國情的發展戰略，加快中國ITS業的發展。
