城市道路交通智能化技术研究
一、问题
交通问题(阻塞、事故、环境污染)是最难铲除的现代化社会公害之一，改善交通的研究越来越受到各国政府的重视与民众的关心。在欧美，加强改善交通的研究。增加改善交通投资被认为是在给国家增强国际经济竞争实力提供基础。
目前我国城市化、汽车化水平尚很低，但由于城市人口密度高，交通需求总量大，加上道路交通基础设施十分薄弱，以至大部分大城市交通堵塞已达半瘫痪的严重状态。随着经济高速持续增长，我国城市化、汽车化进程还正在加速发展中，城市人口还将增加；随着城市人口增长，城市用地还将扩大，交通需求将继续迅猛增长，交通阻塞、交通事故、环境污染将更日趋严重。
如此突出的城市交通问题，同我国的社会特点有关。
1．人口特点
我国大城市、特大城市人口密度已很高，在当前我国经济高速持续增长的情况下，城市化水平还将迅猛增长。而且这种增长趋势又具有同欧美城市化水平延续loo多年的渐变过程的不同特点，即短期冲击型。这将给城市建设造成极大的冲击，特别是城市交通。
2．土地特点
我国是土地资源贫乏国，城市用地本来就不多，随着城市化水平提高、城市人口迅猛增长、城市用地还将相应增长，这将造成两方面的问题：
一方面随着城市人口、用地增长，使交通需求猛烈上升，城市建成区一时难于增建能与之相适应的道路，致使市中心区交通严重堵塞。
另一方面由于土地资源贫乏，城市用地扩张难于适应人口的增长原来就不敷,应用的道路用地，其增长也难于适应交通需求的猛烈增长。
3．城市建设历史过程的特点
解放前，我国历经各类战争创伤，大部分城市基本上保留了原来农业社会时代或殖民地城市的面貌。解放后．随着社会主义建设，新建了不少新型工业城市，改建了不少老城市，但由于城市建设中骨头与肉的关系没被摆正，城市交通设施建设处于不被重视的地位，以至远不能适应当前经济持续高速增长情况下的交通需求。
二、发展方向
为支持我国经济的持续高速增长，城市建设必须现代化，交通建设必须现代化。交通现代化必须有畅通方便、安全无害的交通系统与面貌，要有必要数量的道路交通基础设施。但城市用地日益紧张，特别是城市建成区难于通过修建大量道路来改善交通，这就迫使人们去思考研究出路，运用高新科技的“智能道路交通系统”成为当今发达国家科学研究的热点。要使我国城市在不久的将来具有能同国际接轨的现代化交通系统与面貌，除要尽可能增加道路交通设施外，必须在科学研究上要立足于运用高新科技来改善城市交通的研究。
三、国际上的发展趋势
自1960年以来，随着科技的新发展，美、日、德、英、澳等国即开始研究先进科技在交通上的应用，希望运用计算机、通讯及控制技术(所谓3C技术)来改善交通阻塞、事故频繁、能源浪费及交通排污严重等问题，开发了不少先进的交通信号控制系统与路线引导系统以及与之配套的智能化交通电子设备，形成了一个新型的交通管理器材产业。到80年代已有大量城市使用这些信号控制系统，对改善城市交通取得了良好的效果，一般可提高车速20％、降低停车与延误20％左右，如英国的SCOOT系统、澳大利亚的SCAT系统、美国的UTCS系统、日本的CACS系统等。在交通信号控制系统的基础上，又进一步研究交通路线引导系统(称之为主动的交通管理系统)，已在研制的路线引导系统有美国的DAIR(Driver Aid Informationand Routing System)、英国的IVRG(1n—Vehielar Route Guidanee System)、 日本的RACS(Road—AutomobileCommunicationSystem)、德国的ALl(Autofahrer Leitand lnformatlon System)等。
从80年代开始，在已有成果基础上，各国又提出了庞大的综合运用高新科技成果改善交通的研究计划，并已取得了不少成果。
美国，于1989年由联邦运输部正式向国会提出IVHS(IntelligentVehicleHigh—waySystem)的长达30年的研究计划。前20年将投资300多亿美元组织全国政府部门、高等院校、产业界甚至咨询公司投入这项研究。这项研究的最终目标是建成全自动驾驶的自动道路系统(AHS)。
日本，从1984年开始，先由日本建设省与公路工业发展组织发起研究RACS(Road—AutomobileCommunicationSystem)；1987年日本交通科技协会、警察署、邮电省联合59家企业合作研究AMTICS(Advanced Mobile Traffic lnformationand CommunicationSystem)；1990年日本邮电省、建设省和警察署，在以前研究成果基础上组织研究对话式路线引导系统(Interactlve Route Guidance System)。
欧洲，80年代初期德、英、法等国先后各自研究自己的系统：德国的LISB(Lei—tand lnformation SystemBerlin)，英国的AUTOGUIDE，瑞典的ARISE，法国的MARATHONATLAS等。经济合作与发展组织OECD对此作了调查，并对各国的研究成果作了评价，结论是：应用现代信息和通讯技术等高科技的路线引导系统，将会使道路交通发生显著的变化。基于这样的认识，OECD将努力促进这一领域的研究开发。但是现在各国都在各自研究自己的引导系统，采取了不同的技术方案，结果将形成各自互不相容的独立系统，在联合使用时不能都是最优的系统，将对跨境车辆和道路交通管理机构造成极大的不便，且由于技术的不相容，还造成设备上的互不通用，而使设备费用昂贵并造成设备市场的混乱。所以OECD决定协调已在研究各类引导系统的国家的高科技技术力量进行有效的全欧国际协作，研究建立全欧统一的路线引导系统。
1987年欧共体运输部长联席会议开始筹划“DRIVE研究计划。1988年6月正式宣布实施第一阶段DRIVE计划，研究期限三年，有12个国家、700多个单位参加，经费641万欧洲货币单位(ECU)。其目标是：充分提高道路的交通效率与安全性，改善道路的交通环境。
研究内容包括：
1)一般模式及方法：其中分模型、评价及实施三类课题，共15个项目。
2)驾驶行为与交通安全，包括交通事故数据分析与记录、交通弱者的安全技术、驾驶行为评价、人机界面避撞技术等课题，共14个项目。
3)交通控制包括交通需求控制与管理、交通控制系统及控制策略与控制系统的集成三课题，共22个项目。
4)通信与信息服务，包括公共交通、货运管理、数字地图及数据库、信息与广播、通信等五类课题，共20个项目。
第一阶段DRIVE—I计划已于1991年告一段落，取得：移动无线通信的动态路线引导系统、交通事故自动检测系统、数字地图、交通控制与交通管理知识库系统、交通控制新策略新算法、交通控制与路线引导综合系统、全欧出行规划系统等主要成果。
继DRIVE—I，1992年开始实施第二阶段DRIVE—Ⅱ计划，命名为OPERATION1992，预期三年完成，参加研究单位达500多个，投资4亿ECU。基本目标是：
1)使DRIVE—I研究成果付之实用。
2)建立通用系统规范。
研究课题包括：交通需求管理,交通信息管理，综合城市交通管理系统城际交通管理系统，辅助驾驶系统,货运车队管理，公共交通管理等七课题，个研究项目。1986年，欧洲19国14个汽车厂集资推动EUREKA计划中的PROMETHEUS计划。这项计划以研究高科技的车辆应用技术为主，其目标主要是：提高道路容量与交通安全与改善环保效果。1989年正式开始研究，预计六年完成。希望到2000年运用研究成果使欧洲交通事故死亡减少50％。
世界上道路交通最发达的这些国家都不约而同地投人大量经费，开展如此庞大的研究计划，由此看来，交通工程领域的研究方向转向运用高科技成果来改善交通困境，已是当前国际性的发展趋势。国外交通工程界认为：可以预料，未来30年内，道路交通的建设与发展，将走上高科技之路，不论规划、工程、运行和管理，莫不如此。
美国有一个Mobility—2000组织，曾对美国应用IVHS技术的潜在效益作过分析：
1)可使都市地区的交通阻塞损失降低25％～40％。以1990年美国因交通阻塞损失1000亿美元计，IVHS至少可减少损失250亿美元／年。这项效益还将因交通量逐年增长而增加。
2)到2010年，估计每年可以减少交通事故死亡11500人及220亿次交通事故；到2020年，可减少交通死亡33500人，交通事故650亿次。
3)此外尚可带来减少能源消耗、降低大气污染、提高城市运输生产力的效益。
4)各相关产品的国际国内市场效益，估计到2000年可达每年280亿美元。
Mobility—2000对IVHS计划成本概估(以美国250个大都市、18000哩高速公路上全部使用IVHS计)：
1)研究开发成本约14亿美元。
2)测试经费约30亿美元。
3)实施安装成本约300亿美元
4)此外汽车主需花费800—1000美元购置车内有关设备。
若单计降低交通拥挤损失及产品市场效益两项，以上成本一年即可全部回收。
四、根据中国实际情况的考虑
我国的交通政策、交通结构、交通环境、交通运行特性等各方面都有自己的特点，特别是现有交通系统及其设施的组成以及交通领域研究开发的基础，同发达国家有较大的差别。所以必须根据我国的实际情况谨慎考虑智能道路交通技术研究的目标。
交通工程界同行有这样一种见解： “我国目前绝大部分城市中交通系统尚未形成，全国公路系统尚待建成，高速公路建设还刚开始，当前我国道路交通上的主要问题是做好交通规划，建成各城市的道路交通系统与全国公路系统，研究智能道路交通技术为时尚早”。这种见解有一定道理，但不全面。
从交通需求发展看，我国城市化、汽车化水平还很低，随着经济的持续高速增长，必然引起交通需求的超常发展。
从交通供应能力看，城市中原有道路交通设施已异常短缺，又受到土地资源的制约，城市用地难于按城市化水平的发展而拓宽，同时也难于按汽车化水平的提高而提供必要的道路用地，特别是市中心区更难于划出土地按交通需求的增长来扩建道路。
我国大城市特别是特大城市交通总需求的发展很可能超过发达国家的大城市(因城市人口密度大)，而城市可以提供给道路交通的用地却很难达到发达国家的现状水平，这是我国城市在宏观供求关系上不同于发达国家的基本矛盾。
从这基本矛盾着眼，发达国家交通已发展到了很高的水平，也已相应地建成了规模远比我国为大的道路交通系统，尚且考虑到交通需求还要提高，又难于投人大量土地、扩建道路交通设施来满足交通需求的增长，而要花大量投资来研究应用高新科技成果以提高现有道路的运行效率，缓解他们的交通困境；我们宏观交通供求关系的矛盾远比发达国家尖锐，缓解这样尖锐矛盾的出路何在?除了尽可能的要多建道路交通设施外，应用高新科技成果宋提高现有及新建道路交通设施的运行效率，应该比发达国家更为迫切。
另一方面，必须看到，智能道路交通技术，将带出一大批为其配套需要的交通运输电子新产品，可以形成一个规模十分巨大(同整个交通运输行业相配匹)的新产业，这是当前世界上电子行业普遍看好的新产业，因为它将拥有世界广阔的市场与丰额的利润，成为当前国际上市场竞争和技术竞争的热点。
我国交通运输行业的规模居于世界前列，也将是交通运输电子设施产品的最大市场。这个市场应该由谁来占领?可以说这个新产业将成为现代化交通运输产业的一个“互生产业”。我们要发展自己的现代化交通产业，就必须自己发展这个现代化的交通运输电子产品新产业；不然，在这个产业领域里，我国又将成为国际的最大市场。
我们要展开这一领域研究的条件如何?这里列出同这一领域研究有关的部分研究成果：
同济大学已完成同本题有关的前期科研成果，主要有：
1)国家“七五”攻关项目“城市交通控制技术”中的关键技术制软件，研究成果已在南京依托工程中运用。交通模型及控
2)上海科委“八五”重点项目“上海交通路线引导系统”，已同上海交警总队合作完成预定研究项目。
3)国家教委重点项目“路线交通诱导系统基础研究”，已于1994年底通过鉴定。
4)上海科委“八五”重点项目“交通图象处理和语言合成系统”，已在上海市试用。
5)参与德国CADIS公司合作的PROMETHEUS项目中的“64GHZ车辆数据通信系统”研制。
6)此外，还完成了实时控制系统数据传输，计算机实时控制系统，智能传感器等项目。
东南大学运输工程研究所已完成的科研成果，主要有： 自然科学基金项目“城市交通规划及宏观交通管理方法研究”等。
上海交警总队已完成澳大利亚SCAT系统的引进安装／运行管理以及国产化的研究，车辆检测器、智能信号控制机的研制以及“上海城市交通路线诱导系统”的研究。
上海计算机研究所已完成多功能信号控制机的研制并已投入商品生产。
深圳中航电脑公司已研制自适应信号控制机，性能稳定，已可投入商品生产。
北京已完成英国SCOOT及南斯拉夫TRANSYT一7F交通信号控制系统的引进、安装、运行管理及其消化吸收的研究。其他城市深圳、广州等也引进安装了国外的各类交通信号控制系统。
从以上清单看，我们已具备了着手研究这一领域的基础条件。
在以上科研条件的基础上，我们应该尽早着手展开对这个领域的研究，以便尽早能够赶上国际行列，特别是这一领域内的基础研究。这是一个十分庞大的研究领域，而纵观各国开展这一领域研究的发展过程，这一领域的研究大都是从“路线引导系统”研究开始，可以说“路线引导系统”是这一领域的主要基础之一。
因此，根据我国当前科研经费投入的可能条件，我们建议不妨在已有研究成果的基础上，先组织研究“城市道路交通智能化路线引导系统”这一智能道路交通技术的基础性课题。这一课题的主要研究内容建议可分为四个分项：
1)路线引导系统技术研究，主要包括：
①交通参数检测与实时分析；
②交通供求状态判断；
⑧交通阻塞判断；
④交通突发事件判断；
⑤路线引导系统的引导策略及整体布局
⑥路线引导模型及算法等。
2)路线引导系统配套硬件设施研究，
①多参数交通检测设施；
②可变信息显示设施；
⑧可变路线引导设施；
④路线引导监控中心监控及显示设施；
⑤车载的基站通信设备。
3)交通信息传输网络研究，主要包括
①信息传输网络布局；
②利用信息高速公路传输交通信息
⑧交通数据通信协议及规程等。
4)交通路线引导系统的测试系统，
①评价指标、方法与测试过程；
②现场测试技术；
⑧交通路线引导系统测试仿真系统
④系统降污效能测试等。
主要有
主要包括
参考文献：
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5 OECD． Route Guidance and In—car Communication System． OECD Publications， 1988
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