交通科技与智能交通.pptx

第十章 交通管理与交通科技第一节第一节 交通控制概述 v道路交通控制定义 v道路交通控制，指采用交通信号（交通警察的手势和指挥、交通标志、交通标线以及包括交通信号灯在内的其他交通设施），对道路交通系统中的交通流进行控制，使之畅通有序地运行。v自动控制，指在没有人工干预的情况下，采用控制装置使被控制对象自动按照所设定的规律运行，使被控制对象的一个或数个控制参数（如电压、电流、速度、位置、流量、浓度等）能够在一定的精度范围内按照给定的规律变化。v道路交通自动控制，指不依靠交通警察的人工指挥，主要采用交通信号设施或其他自动化设备，随交通变化特性来指挥车辆和行人的通行。交通控制与交通管理 v广义的道路交通管理指公安机关交通管理部门对道路交通系统的构成要素及其相互关系的所有调控活动。v狭义的道路交通管理仅仅指公安机关交通管理部门对道路交通所进行的一系列行政调控活动。（静态管理）广义交通管理交通自动控制交通控制狭义交通管理二、交通控制的作用 v道路交通控制随车辆与道路交通而生 v目的：v1、保障交通安全（1889第一起车祸）v2、疏导交通、保障交通畅通 交通控制与交通安全：v减少交通事故，保障交通安全v全世界已经有2000多万人死于交通事故 v全世界每年仍有40万至50万人死于交通事故 v我国的交通事故更为严重 1991 264817次，死亡 53292 1998 346129 78067 19.3亿 2002 77.3万 10.9万 33.2亿 2003 66.75万 10.4万 33.7亿 2004 51.79万 107077 三、道路交通控制的历史与发展 v（一）交通信号灯的诞生 v1868年 英国伦敦 红绿两色 臂板式 v1914年 美国纽约 三色 电力发光 v1926年 英国沃尔佛汉普顿 自动交通信号灯 v（二）定时控制向协调控制发展 v（三）20世纪30年代初期 感应式信号控制器诞生v（四）区域控制三、道路交通控制的历史与发展 单点控制线控系统区域控制系统交通控制的分类 v一、按类别划分：限制控制、信号控制、交通诱导控制 v二、按控制区域划分二、按控制区域划分：点、线、面 v三、按控制原理划分三、按控制原理划分：定时控制、感应控制、脱机优化控制、自适应控制 v四、按控制思想划分：被动式控制、主动式控制 v五、按信号配时生成方式划分：人工优化技术、脱机优化技术、联机优化技术 交通控制的发展总结：交通控制的发展总结：无序开始管理手动信号自动信号两色三色定周期感应控制单点线性协调脱机优化联机优化区域控制被动式控制主动式控制智能化更高级形式发展展望 v智能化 v多模式化 v最优化 v规范化 v通用化与模块化 第二节第二节 智能交通系统智能交通系统 各国对ITS概念的理解各有差异，但实质一致。目前我国定义如下：智能交通系统（简称ITS）是在较完善的基础设施（包括道路、港口、机场和通信）之上，将先进的信息技术、通信技术、控制技术、传感器、计算机技术和系统综合技术有效的集成，并应用于地面运输系统，从而建立起大范围内发挥作用的，实时、准确、高效的运输系统。实现效率、安全、环境、经济等方面的效益2.12.1智能交通系统概述产生背景智能交通系统概述产生背景Intelligent Transportation System（ITS）基础设施基础设施数据传输数据传输智智 能能 技技 术术运输系统运输系统 2.2.2.2.智能交通系统简介智能交通系统简介ITSITS的效益的效益改善安全减少拥挤使环境影响降低到最小程度提高生产率增进机动化水平提高能源效率2.2.2.2.智能交通系统简介智能交通系统简介ITSITS的效益的效益智能交通系统的最终目的是建立快速、准时、安智能交通系统的最终目的是建立快速、准时、安全、便捷和舒适的交通运输体系全、便捷和舒适的交通运输体系,以保证社会经以保证社会经济可持续发展济可持续发展,建立与人类生存环境相协调的良建立与人类生存环境相协调的良好的交通运输环境。好的交通运输环境。智能交通系统的优势可以用方便、安全、舒适、智能交通系统的优势可以用方便、安全、舒适、快捷快捷8 8个字来概括。个字来概括。国外的经验证明国外的经验证明,一旦一旦ITSITS投入使用投入使用,至少可以把至少可以把城市的交通堵塞减少城市的交通堵塞减少50%,50%,交通事故甚至可以减少交通事故甚至可以减少80%80%。美国智能交通协会主席柯林斯说美国智能交通协会主席柯林斯说,ITS,ITS的应用可使现有公路的应用可使现有公路使用率提高使用率提高15%15%30%30%。据日本官方的估计据日本官方的估计,日本在今后的日本在今后的2020年内可降低年内可降低8%8%10%10%的的交通事故交通事故;每年交通事故死亡人数可比现在减少每年交通事故死亡人数可比现在减少30%30%70%;70%;到到20102010年年,日本国内的交通阻塞可减少日本国内的交通阻塞可减少20%20%以上。以上。每年还可减少每年还可减少45.4645.46亿的燃料消耗亿的燃料消耗,公路网络通行能力成公路网络通行能力成倍增长倍增长,并减少尾气污染并减少尾气污染,经济效益与社会效益都是很可观的经济效益与社会效益都是很可观的 根据日本道路根据日本道路交通交通车辆智能化推进协会的试算车辆智能化推进协会的试算,仅导航系仅导航系统的开发到目前就已经创造出统的开发到目前就已经创造出2020亿美元规模的市场亿美元规模的市场,今后今后2020年预计年预计ITSITS整体将创造出整体将创造出50005000亿美元的市场规模。亿美元的市场规模。2.2 智能交通系统简介ITS的效益为交通出行者提供便利为交通出行者提供便利减少出行时耗减少出行时耗缩短不必要的行驶里程缩短不必要的行驶里程省时、省油省时、省油提高行车安全提高行车安全2.2 智能交通系统对交通系统的效应 为交通管理者提供有力的支持为交通管理者提供有力的支持 交通管理者需要在充分了解现有道路交通运行状况交通管理者需要在充分了解现有道路交通运行状况的基础上的基础上,作出相应的管理决策。作出相应的管理决策。借助实时信息采集、传输与发布系统借助实时信息采集、传输与发布系统 应急救援应急救援 缓解拥挤缓解拥挤 为决策和检验决策效果提供依据为决策和检验决策效果提供依据 改善公交服务和经营改善公交服务和经营 对交通设施的智能化管理对交通设施的智能化管理 为企业的物流运输提供更经济有效、安全的服务为企业的物流运输提供更经济有效、安全的服务2.2 智能交通系统对交通系统的效应2.3 智能交通系统概述 ITS应用与服务智 能 交 通 控 制 系 统改 善 安 全 的 技 术 多 式 联 运 系 统出行者信息系统西西单单至至王王府府井井拥拥挤挤有有延延误误 车 内 导 航自然资源管理快速准确的医疗救护响应恶劣天气状况响应2.3 智能交通系统简介非交通部门也需要ITS军事上 使 军队部署时间缩短沿海地区紧急疏散2.4 智能交通系统的主要研究内容 美国的七大系统美国的七大系统vATMS(Advanced Traffic ATMS(Advanced Traffic Management Systems)Management Systems)vATIS(Advanced Traveler ATIS(Advanced Traveler Information Systems)Information Systems)vAPTS(Advanced Public APTS(Advanced Public Transportation Systems)Transportation Systems)vCVO(Commercial Vehicle CVO(Commercial Vehicle Operations)Operations)vAVCS(Advanced Vehicle AVCS(Advanced Vehicle Control Systems)Control Systems)vARTS(Advanced Rural ARTS(Advanced Rural Transportation Systems)Transportation Systems)vAHS(Automated Highway AHS(Automated Highway Systems)Systems)2.4 智能交通系统的主要研究内容 ATMS 先进的监测、控制和信息处理系统。该类系统向交通管理部门和驾驶员提供对道路交通流进行实时疏导、控制和对突发事件应急反应的功能。ATIS 为出行者提供及时的信息服务（当前交通状况、公交路线与发车时刻表、票价、天气状况）。出行者决策：出行目的地、出行时间、出行方式、出行路线2.4 智能交通系统的主要研究内容 APTS利用智能技术对传统的公共交通系统进行改造而形成一种信息化、智能化、社会化的新型现代公共交通系统。公共车辆定位系统，客运量自动检测系统，行驶信息服务系统，自动调度系统，电子车票系统等。2.4 智能交通系统的主要研究内容 CVO 通过改善运输企业的营运资质办理、注册登记、上缴税费、运输管理、货物配送过程，提高运输企业安全与生产效率。针对重载卡车与州际长途客运车。2.4 智能交通系统的主要研究内容 AVCS研制具有道路障碍自动识别、自动报警、自动转向、自动制动、自动保持安全车距、车速和巡航控制功能的智能车辆。提供更安全、更舒适、更富效率的驾驶环境。AVCS 是自动公路系统不可分离的部分。2.4 智能交通系统的主要研究内容 ARTSITS技术，尤其是ATIS和APTS相关技术在乡村地区的应用。根据乡镇运输的特殊需要，也有一些特殊技术的开发和研究，如紧急呼救和事故防止、不利道路和交通环境的实时警告等2.4 智能交通系统的主要研究内容 AHS 更高级的智能车辆系统与智能道路系统的集成。ITS研究领域中最具挑战性和最具市场潜力的一项研究。2.4 智能交通系统的主要研究内容2.4 智能交通系统的主要研究内容日本的九大领域日本的九大领域v先进的导航系统 v自动收费系统v协助安全驾驶v交通管理优化v道路管理效率化v协助公交车辆运营v商用车辆效率化v协助行人v协助紧急车辆运营 欧洲、美国、日本ITS发展历程 2.5 世界ITS的发展历程第二阶段应用开发第二阶段应用开发第一阶段初期发展第一阶段初期发展第三阶段集成与国际标准化时代第三阶段集成与国际标准化时代v始于始于19941994 v举办组织：ITS America,ERTICO，ITS Japanv其他成员组织：ITS Korea,ITS Australia,ITS Canada.v世界ITS研究动向和研究成果展示的盛会2.5 世界ITS的发展历程2007中国中国ITS ITS 世界大会世界大会第三节第三节 GPSGPS与与GISGIS技术技术 v GPS是“Global Positioning System”即“全球定位系统”的简称。该系统原是美国国防部为其星球大战计划投资100多亿美元而建立的，具有全球性、全能性（陆地、海洋、航空与航天）、全天候优势的导航定位、定时、测速系统，由空间卫星系统、地面监控系统、用户接收系统三大子系统构成，已广泛应用于军事和民用等众多领域。3.1 GPS的组成 空间部分地面控制部分用户3.2 应用：其他紧急援助 话务指挥 信息查询 导航 车辆跟踪 GPS3.3 GIS技术技术v地理信息系统，简称GIS（Geographic Information System）。地理信息是指直接或间接与地球上的空间位置有关的信息，又常称为空间信息。一般来说，GIS可定义为：“用于采集、存储、管理、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机系统，是分析和处理海量地理数据的通用技术。”从GIS系统应用角度，可进一步定义：“GIS由计算机系统、地理数据和用户组成，通过对地理数据的集成、存储、检索、操作和分析，生成并输出各种地理信息，从而为土地利 用、资源评价与管理、环境监测、交通运输、经济建设、城市规划以及政府部门行政管理提供新的知识，为工程设计和规划、管理决策服务。”3.4 GIS的构成的构成GIS硬件软件数据人员方法GIS所需的一切计算机资源 GIS运行所必须的各种程序 GIS的操作对象 决策者应用模型 3.5 交通交通GIST v基于GIS的可视化交通管理系统以交通地理信息系统（GIS-T）为集成平台，通过交换式以太网，将交通信号控制系统、交通电视监视系统、交通信息诱导系统、GPS警车定位系统、投影拼接大屏幕显示系统和已有的通信系统、122交通事故报警系统等有机地结合为一个整体，实现信息资源共享，充分发挥系统的整体效益，形成具有数据采集、处理能力、决策能力、组织协调以及指挥能力的科学、高效的交通指挥运行机制。3.5 GIST系统功能阐述 3.5 GIST系统功能阐述v由上图可以看出由上图可以看出4个组成部分：个组成部分：v1.信息集成与系统管理v2.可视化综合交通指挥和应急指挥v3.可视化综合交通管理业务应用v4综合交通信息发布第四节第四节 道路交通控制指挥中心道路交通控制指挥中心v交通指挥控制中心，通常简称交通指挥中心，它是道路交通发展到一定程度、交通管理和控制达到一定水平的产物。它以现代计算机为代表的高科技技术为支撑，并使之与人的管理因素相结合，将各种独立硬件系统合并和融合而成。具体来说，它既融合了各路面交通控制系统，也融合了交通管理部门的其他管理系统，如车辆管理、驾驶员管理、交通违章处理、事故报警和处理等系统。v交通控制指挥中心是有彼此关联的原则、方法、警务人员和设备组成的一个系统整体。交通指挥中心4.1 交通指挥中心的构成道路交通指挥中心交通信息管理子系统交通信号控制子系统电视监控子系统交通诱导子系统卫星定位子系统通信广播子系统业务咨询子系统待扩充子系统闯红灯拍照子系统4.1 道路交通管理系统道路交通管理系统财务和装备管理系统警员信息管理系统道路交通事故信息管理系统驾驶员违章管理系统驾驶员考试管理系统机动车信息管理系统进口机动车核查系统驾驶员信息管理系统被盗机动车核查系统道路交通办公自动化系统4.2 交通信号控制子系统v交通信号控制子系统是利用交通信号对道路上运行的车辆以及行人进行指挥和疏导。交通信号控制子系统控制的交通信号以交通信号灯为主，不包括手势指挥等人工信号。4.3 电视监控子系统v电视监控子系统采用先进的电视摄像技术将路段、路口以及重要部门的视频信息传递到指挥中心，具有直观、明了，信息即时及监控范围大等特点。4.4 交通诱导子系统 交通诱导子系统利用固定的、活动的和动态的交通标志或者通过无线通讯电台及时向车辆实时发出道路状况信息，以便及时疏导交通，避免和降低交通拥堵，提高道路的利用率，同时可以降低交通事故。交通电台还可利用有线、无线基地台加强一线干警与指挥中心的联系，协调警力配置。4.5 卫星定位子系统v卫星定位子系统(GP)系统通过利用卫星和电子地图准确地定位各种运行的机动车辆，以便监视、调度和管理，既可以用于警车的调度和特殊车辆的监视，也可广泛用于其他车辆的监视和调度，如公共汽车的运行调度。4.6 闯红灯拍照子系统v闯红灯拍照子系统主要用于监视违法闯红灯的机动车、超速自动拍照子系统，自动及时地拍照下违法车辆的照片，并记录在案，以便依法处理。该系统一般用于无需经理管理的路口或路段或者用于夜间交通比较繁忙的路口或路段，俗称“电子警察”。4.7 其他待扩充子系统v交通控制指挥中心中各种子系统的融合和汇集，根据形势的不同有可能不断变化和扩充。其中不仅包括交通管理部门子系统的扩充，也包括与交通等有关其他部门的子系统。这样交通控制指挥中心的功能将日益全面，发挥的效能也越来越高。