ITS框架下城市公共交通發(fā)展淺析
| 智能交通系統(tǒng)(Intelligent Transportation System ，ITS)是近年來發(fā)展起來的一門新興科學(xué)。它將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子控制技術(shù)、傳感器技術(shù)以及計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等有效地綜合運(yùn)用于整個(gè)運(yùn)輸體系，從而建立起一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的運(yùn)輸綜合管理系統(tǒng)。其目的是使人、車、路密切地配合、和諧地統(tǒng)一，極大地提高交通運(yùn)輸效率、保障交通安全、改善環(huán)境質(zhì)量和提高能源利用率。城市公共交通是城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，是城市交通結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，是改善城市投資環(huán)境，發(fā)揮城市功能的物質(zhì)條件，也是城市社會(huì)和經(jīng)濟(jì)賴以生存、發(fā)展的基礎(chǔ)。城市公共交通企業(yè)的主要任務(wù)是為城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展和人民生活提供服務(wù)，努力為乘客提供安全、方便、迅速且盡可能舒適的乘車條件，******限度地滿足社會(huì)對(duì)城市客運(yùn)的需求。隨著城市化水平的不斷提高以及信息采集技術(shù), 信息處理技術(shù), 系統(tǒng)工程技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的研究和發(fā)展深入, 城市公共交通將是智能交通系統(tǒng)研究和發(fā)展的重要領(lǐng)域，如何在ITS框架下發(fā)展城市公共交通成為擺在面前的重要課題。 1 ITS與城市公共交通的關(guān)系 ITS大致涵蓋7類功能:(1)先進(jìn)的交通信息服務(wù)系統(tǒng)(ATIS)；(2) 先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)(AIMS)；(3)先進(jìn)的公共交通系統(tǒng)(APTS )；(4 )車輛控制系統(tǒng)(AVGS)；(5)貨運(yùn)管理系統(tǒng)(FMS)；(6)電子收費(fèi)系統(tǒng)(EIC)；(7)緊急救援系統(tǒng)(EMS)。圍繞著這7類功能,ITS包含一系列子系統(tǒng)，運(yùn)用了包括精確定位、網(wǎng)絡(luò)、通訊模式識(shí)別、視頻信號(hào)采集、激光、微波傳感器、大型背投式顯示器、人工智能軟件等一系列先進(jìn)技術(shù)，并結(jié)合了道路、城建、機(jī)械、規(guī)劃、管理等各專業(yè)。ITS是一種解決交通問題的方法和思想，其基本特征為信息化，其核心技術(shù)為智能化；城市公共交通是ITS的一種實(shí)施對(duì)象、研究對(duì)象，ITS在城市公共交通的體現(xiàn)即為先進(jìn)的公共交通系統(tǒng)，但不局限于此，還涉及先進(jìn)的交通信息服務(wù)系統(tǒng)、先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)與緊急救援系統(tǒng)等。 2 ITS框架下城市公共交通系統(tǒng)分析 ITS框架下城市公共交通系統(tǒng)是一個(gè)系統(tǒng)工程，它涉及到車載定位技術(shù)(GPS)，網(wǎng)絡(luò)管理通信技術(shù)，模式識(shí)別技術(shù)，計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)，人工智能技術(shù)，城市規(guī)劃、管理，車輛技術(shù)，交通組織等諸多高新、復(fù)雜技術(shù)。不僅可以提高公共交通系統(tǒng)的效率和安全性，而且可以為用戶提供便捷的交通信息。還可以使公共交通系統(tǒng)管理方式和交通服務(wù)的品質(zhì)得到根本性的轉(zhuǎn)變，即向公共交通決策者提供更多智能的信息做出高效決策，為出行者提供方便而快捷的旅行。ITS框架下公共交通系統(tǒng)應(yīng)包括以下7個(gè)子系統(tǒng)： （1）先進(jìn)的公共交通優(yōu)化與設(shè)計(jì)子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)是對(duì)公交線網(wǎng)布局、線路公交方式配置、站點(diǎn)布置、發(fā)車間隔確定、票價(jià)的制定等進(jìn)行優(yōu)化和設(shè)計(jì)，從規(guī)劃方面提高公交服務(wù)水平。 （2）先進(jìn)的公共交通調(diào)度子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)由調(diào)度中心、車載設(shè)備、電子站牌等幾部分組成，其主要功能是實(shí)現(xiàn)公交車輛的自動(dòng)調(diào)度和指揮，保證車輛的準(zhǔn)點(diǎn)運(yùn)行，并使出行者能夠通過電子站牌了解車輛的到達(dá)時(shí)刻，從而節(jié)約出行者的候車時(shí)間。 （3）先進(jìn)的公共交通信息服務(wù)子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)通過媒體(可變信息牌、信息臺(tái)、互聯(lián)網(wǎng)等)將公交信息(AQ出行線路、換乘點(diǎn)、票價(jià)、車型等)發(fā)布出去，使公交出行者可以方便地獲得這些信息，增強(qiáng)公交出行吸引度。 （4）先進(jìn)的公共交通駕駛員信息服務(wù)子系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以使駕駛員及時(shí)得到車輛運(yùn)行狀態(tài)信息、交通狀況信息、交通法規(guī)信息等，便于駕駛員及時(shí)處理車輛隱患，實(shí)時(shí)獲得運(yùn)行路線的交通實(shí)際狀況，還可以判斷駕駛員的身體狀態(tài)避免疲勞駕駛等不適合駕駛的情況出現(xiàn)。 （5）先進(jìn)的公共交通緊急救援子系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以及時(shí)上報(bào)緊急事件的時(shí)間、地點(diǎn)以及事件類型，便于搶救傷員、降低事故率，確保公交暢通。其特點(diǎn)為強(qiáng)調(diào)一體化、系統(tǒng)化管理，步調(diào)一致，行動(dòng)迅速。 （6）先進(jìn)的公共交通協(xié)調(diào)子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)可以與交警、衛(wèi)生、交通、城建等系統(tǒng)進(jìn)行快捷迅便的信息交流，形成城市公共交通的聯(lián)動(dòng)保障系統(tǒng)。 （7）先進(jìn)的公共交通評(píng)價(jià)子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)通過建立一套科學(xué)的公交系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系對(duì)智能公交系統(tǒng)實(shí)施前后的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和服務(wù)水平等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。 系統(tǒng)工作流程為：采用全球定位系統(tǒng)(GPS)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，結(jié)合公交出行調(diào)查，以地理信息系統(tǒng)(GIS)為操作平臺(tái)，在對(duì)公交線網(wǎng)布局、線路公交方式配置、站點(diǎn)布置、發(fā)車間隔確定、票價(jià)的制定等進(jìn)行優(yōu)化和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)公交車輛的自動(dòng)調(diào)度和指揮，保證車輛的準(zhǔn)點(diǎn)運(yùn)行，并使出行者能夠通過電子站牌了解車輛的到達(dá)時(shí)刻，從而節(jié)約乘客的出行時(shí)間；公交出行者可以通過媒體方便地獲得公交信息，使更多出行者采用公交出行方式。在公交車輛運(yùn)行過程中實(shí)時(shí)檢測(cè)車輛及駕駛員的狀態(tài)，并為駕駛員提供及時(shí)準(zhǔn)確的運(yùn)行線路路況信息，提高行車安全性；同時(shí)，通過先進(jìn)的公共交通協(xié)調(diào)子系統(tǒng)與各相關(guān)部門進(jìn)行通信與協(xié)調(diào)，并且共同支持先進(jìn)的公共交通緊急救援系統(tǒng)，保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全高效。最后，對(duì)智能公交系統(tǒng)的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和服務(wù)水平進(jìn)行評(píng)價(jià)。 3 ITS框架下城市公共交通技術(shù)基礎(chǔ) 3.1 GPS GPS（Global Positioning System）系統(tǒng)是由美國國防部發(fā)射的24顆衛(wèi)星組成的全球定位系統(tǒng)。由三部分組成：控制部分，空間部分，用戶端?？臻g部分和控制部分由美國軍方維護(hù)，主要是保證衛(wèi)星正常工作及其發(fā)送的信號(hào)準(zhǔn)確無誤。用戶端就是大家平常使用的GPS接收機(jī)，雖然形式多種多樣，但基本操作都是接收衛(wèi)星信號(hào)并計(jì)算接收機(jī)所在位置。GPS可以提供兩類定位服務(wù)：基于精碼（P/Y code）的精確定位服務(wù)（PPS）和基于粗碼（C/A code）的標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)（SPS）。GPS作為一種全球性、全天候、連續(xù)的衛(wèi)星無線電導(dǎo)航系統(tǒng)，已經(jīng)成為應(yīng)用廣泛、實(shí)用性最強(qiáng)的全球精密授時(shí)、測(cè)距、導(dǎo)航、定位系統(tǒng)，在基本型上為提高精度開發(fā)出了差分GPS定位，以及各種定位融合技術(shù)提供公交車輛的準(zhǔn)確位置信息。 3.2 GPRS GPRS（General Packet Radio Service）是利用“分組交換”的概念發(fā)展出來的一套無線電傳輸方式，是介于第二代與第三代通信之間的技術(shù)，稱為2.5G，具有傳輸速率高、支持IP協(xié)議和X.25協(xié)議、資源利用率高、接入時(shí)間短等優(yōu)勢(shì)。為提高傳輸率3G亦將使用，它能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網(wǎng)頁瀏覽、電話會(huì)議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)?？梢詫?shí)現(xiàn)駕駛員與調(diào)度中心的信息雙向傳輸。 3.3 DSRC DSRC（Dedicated Short -Range Communication）是一種無線通信系統(tǒng)，它通過信息的雙向傳輸將車輛和道路有機(jī)地連接起來，實(shí)現(xiàn)車一路間和車一車間的信息傳輸和信息交互。DSRC系統(tǒng)主要包括3個(gè)部分:車載單元(On-Board Unit, OBU)、路旁單元(Road-Side Unit,RSU)以及DSRC協(xié)議。DSRC為主從式結(jié)構(gòu)(路側(cè)單元為主，車載單元為從)，即路旁單元擁有通信的主控權(quán)，路旁單元可主動(dòng)下傳信息，而車載單元必須按路側(cè)單元指定的時(shí)隙接收和發(fā)送信息。路旁單元為全或半雙工通信，車載單元為半雙工通信，雙工方式采用FDD頻分雙工。DSRC協(xié)議參照計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的開放系統(tǒng)互連體系(OSI)7 層協(xié)議模型，劃分為物理層(Ll)、數(shù)據(jù)鏈路層(L2)和應(yīng)用層(L7) 三個(gè)層次，在3層協(xié)議體系框架外獨(dú)立出一個(gè)系統(tǒng)管理單元，提供監(jiān)督、控制和協(xié)調(diào)功能并為信息管理提供服務(wù)。DSRC的通信頻段為5.8 GHz，在抗干擾和信息傳輸量等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上具有很大的優(yōu)勢(shì)，而且，隨著ITS體系標(biāo)準(zhǔn)化趨勢(shì)的加快，國內(nèi)外交通領(lǐng)域?qū)y(tǒng)一采用5. 8GHz基本上認(rèn)可。 3.4 GIS GIS（Geographic Information System）,是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)軟硬件的支持下，對(duì)地理空間數(shù)據(jù)及其相關(guān)屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、輸入、存儲(chǔ)、編輯、查詢、分析、顯示輸出和更新的應(yīng)用技術(shù)系統(tǒng)。GIS一般由四部分組成：硬件、軟件、數(shù)據(jù)和用戶。GIS的硬件是一組電子設(shè)備，GIS的軟件是一個(gè)含若干程序模塊的軟件包，GIS的數(shù)據(jù)是和空間地理要素相關(guān)的數(shù)據(jù)，GIS的用戶是使用GIS的操作者。應(yīng)用GIS可以建立數(shù)字化的城市公交網(wǎng)絡(luò)，可以顯示車輛位置、各種相關(guān)信息，同時(shí)也是公交規(guī)劃軟件必不可少的要素。 3.5 規(guī)劃軟件 可以把GIS 和公共交通模型的功能組合成一個(gè)單獨(dú)的平臺(tái)，對(duì)公共交通的進(jìn)行仿真研究，以便規(guī)劃出合理的公交線網(wǎng)布局、線路公交方式配置、站點(diǎn)布置、發(fā)車間隔、票價(jià)等。 4 ITS框架下城市公共交通建設(shè)應(yīng)注意的事項(xiàng) ITS框架下城市公共交通建設(shè)是整個(gè)城市ITS系統(tǒng)的組成部分，由于系統(tǒng)的復(fù)雜性，在實(shí)施過程中應(yīng)充分考慮各系統(tǒng)之間的依存與制約關(guān)系，統(tǒng)籌規(guī)劃，分步實(shí)施，注意系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展；立足現(xiàn)狀，面向未來，充分利用現(xiàn)有系統(tǒng)，逐步發(fā)展與完善。另外還要考慮科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與交通的需求的不斷提高，ITS框架下城市公共交通建設(shè)中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn): （1）采用成熟的和能盡快市場(chǎng)化的先進(jìn)技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)，以保持總體系統(tǒng)的可靠運(yùn)轉(zhuǎn)以及國內(nèi)領(lǐng)先的實(shí)用性能，同時(shí)有效控制成本。 （2）充分考慮到功能擴(kuò)展和系統(tǒng)升級(jí)，要注意符合ITS系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)，并預(yù)留可能的軟、硬件接口，尤其是未來的ITS由導(dǎo)航視圖發(fā)展到行為視圖，更需要先進(jìn)的數(shù)據(jù)。 （3）系統(tǒng)應(yīng)為培訓(xùn)、新技術(shù)開發(fā)、公眾宣傳、增值服務(wù)商等提供平臺(tái)和服務(wù)接口。 （4）應(yīng)具備城市GIS信息采集端和ITS方案實(shí)施端的能力。 （5）應(yīng)注意整合資源，逐步實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)公共交通一體化。 5 結(jié) 語 在ITS框架下對(duì)城市公共交通系統(tǒng)進(jìn)行研究和建設(shè)有利于提高交通效率、節(jié)省大量的燃料和時(shí)間，通過減少交通事故降低因事故而造成的經(jīng)濟(jì)損失、節(jié)省的乘車時(shí)間，提高人們的生活質(zhì)量，使人們生活得更舒適、安全；并可以改善空氣質(zhì)量，有利于城市建設(shè)。公共交通的更加便利，可能促使城市人口向郊區(qū)和遠(yuǎn)郊區(qū)流動(dòng)，帶動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展，促進(jìn)城鄉(xiāng)一體化，對(duì)于增加城市吸引力，擴(kuò)大城市影響力都有重大意義。 |
