《智能運輸系統(tǒng)》第5章智能運輸系統(tǒng)的主要內(nèi)容1先進的交通管理系統(tǒng)atms

1、2013.9,管理資料,課件編制：王兵、陳旭梅 編制單位：新疆大學(xué)機械工程學(xué)院汽車與交通工程系 北京交通大學(xué)交通運輸學(xué)院交通工程系 新疆大學(xué)授課人：王兵,教材主編：陳旭梅,2009.9,管理資料,第5章 ITS的主要內(nèi)容,5.1 先進的交通管理系統(tǒng)-ATMS5.2 先進的旅行者信息系統(tǒng)-ATIS5.3 先進的公共交通系統(tǒng)-A

2、PTS5.4 商用車輛運營系統(tǒng)-CVO,5.5 先進的車輛控制系統(tǒng)-AVCS5.6 自動公路系統(tǒng)-AHS5.7 先進的鄉(xiāng)村運輸系統(tǒng)-ARTS,2009.9,管理資料,5.1 先進的交通管理系統(tǒng) ATMS,概述 結(jié)構(gòu) 特點 ETC 匝道控制 事故管理 TDM,2009.9,管理資料,5.1.1 ATMS概述,美國Mobility 2000組織在其一報告中將交通管理系統(tǒng)定義為：“為了監(jiān)視、控制

3、和管理城市街道和公路交通而設(shè)計的一系列法規(guī)、人員、硬件和軟件分量的組合?！?ATMS的典型應(yīng)用領(lǐng)域有城市道路的集中交通信號控制系統(tǒng)（CTSCS）； 高速公路和公路干道的高速公路管理系統(tǒng)（FMS）； 事故管理系統(tǒng)（IMS）； 電子收費和交通管理（ETTM）系統(tǒng)； 運輸需求管理（TDM）視頻:5ATMS,2009.9,管理資料,世界上最早的集中交通信號控制系統(tǒng)是1963年在加拿大的多倫多出現(xiàn)的。此后，美國、歐洲和日本都運用各種

4、各樣的管理交通流的監(jiān)測、控制和通信技術(shù)，廣泛配置了CTSCS和FMS。截止到1996年，美國在57個大城市中配置了103個CTSCS，在41個大城市配置了FMS；日 本共有165個CTSCS，所運營的高速公路6,768公里分別由4個主要的高速公路公團管理，共有22個高速公路管理中心；歐洲在先進的城市交通控制（UTC）系統(tǒng)方面處于世界領(lǐng)先地位，泛歐道路網(wǎng)絡(luò)（TERN）已將歐盟15個成員國的70,000公里道路以先進的技術(shù)連成一個網(wǎng)絡(luò)。,2

5、009.9,管理資料,事故管理系統(tǒng)是實施ATMS的主要興趣之一?，F(xiàn)在，美國有39個大城市有事故管理系統(tǒng)，對發(fā)生在高速公路和公路干道的事故快速識別和響應(yīng)。歐洲道路管理系統(tǒng)ROMANSE項目（1992-1998）是一個先進的事故管理系統(tǒng)。,2009.9,管理資料,自從世界上第一個ETTM系統(tǒng)于1987年在挪威的亞歷山大隧道出現(xiàn)后，ETTM產(chǎn)業(yè)得到了飛速發(fā)展?，F(xiàn)在，至少有八個國家的20多個機構(gòu)已經(jīng)建立或正在集成自動收費系統(tǒng)，另有七個國家的23

6、個機構(gòu)正處于測試、研究或?qū)崿F(xiàn)電子收費自動化的進程之中。日本在ETTM系統(tǒng)的應(yīng)用方面不如歐美，但廣泛的研究和試驗也正在進行之中。,2009.9,管理資料,ETTM的應(yīng)用之一就是實施擁擠價格制。即當(dāng)司機想在交通量最大的時候出行時（如高峰時間或周末），將被額外收費；司機進入交通擁擠區(qū)也必須格外繳費，費用多少隨擁擠程度的不同而不同。這就是隨著ITS的發(fā)展、越來越受到廣泛重視的運輸需求管理（TDM）概念和技術(shù)的運用。運輸需求管理是歐洲和美國ITS

7、的一個重要研究和應(yīng)用領(lǐng)域。,2009.9,管理資料,5.1.2 ATMS的結(jié)構(gòu),2009.9,管理資料,信息收集裝置,利用直升飛機、警車或警務(wù)人員，以及環(huán)型線圈檢測器、超聲波式車輛檢測器 、微波式車輛檢測器、光信標(biāo)、圖像型車輛檢測器、自動車輛識別（AVI）終端、交通流量監(jiān)視攝影機等裝置以及車載傳感器、車載導(dǎo)航器收集交通信息，也通過氣象檢測器、能見度檢測器收集交通環(huán)境信息。視頻：感應(yīng)線圈,2009.9,管理資料,（總）交通管理/控

8、制中心,利用大型計算機系統(tǒng)、中小型計算機系統(tǒng)、大型顯示板等信息分析裝置完成以下工作：·   收集、處理和存儲交通信息，生成交通管理/控制策略，以便進行信號控制和提供信息；·   在交通狀況顯示板、數(shù)據(jù)顯示板上顯示交通信息；·  系統(tǒng)裝置的監(jiān)視顯示；·  收集因交通事故和公路工程等對交通進行限制的信息；

9、3;   制作面向外部機關(guān)提供的信息，并接受咨詢。,2009.9,管理資料,控制信號機,通過交通信號機、行人用信號機（附帶顯示等待時間的裝置）、匝道入口控制機等實施通行控制。,2009.9,管理資料,信息提供裝置,利用自由式交通信息板、半自由式交通信息板、小型交通信息板、專用交通信息板、多樣式交通信息板等可變交通信息標(biāo)志，路旁通信裝置，停車誘導(dǎo)系統(tǒng)，車載裝置和廣播、電視、Internet網(wǎng)等向公眾發(fā)布交通信息。,20

10、09.9,管理資料,通信網(wǎng)絡(luò),通過光纜、電纜、微波等傳輸媒介，在上述各部分和交通管理/控制中心之間傳輸數(shù)據(jù)、語音和圖像等信息。,2009.9,管理資料,其它中心,·  城市中心和子中心·  鄰近地區(qū)交通管理中心·  城市中的高速公路及城市之間的高速公路等的其它中心,2009.9,管理資料,5.1.3 ATMS的特點,（1） 車輛、道路和交

11、通管理系統(tǒng)一體化（2）城市交通信號控制系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡(luò)化 （3） 在城市交通管制中應(yīng)用人工智能技術(shù) （4）信息采集和信息提供技術(shù)更加先進和多樣化 （5）  城市交通信號控制具有多種新功能,2009.9,管理資料,區(qū)域自適應(yīng)控制系統(tǒng)ATC,自適應(yīng)控制系統(tǒng)就是在所有交叉口的每一進道口都設(shè)置車輛監(jiān)測裝置，傳感器分設(shè)于每條停車線后面，根據(jù)車輛監(jiān)測裝置所提供的實時交通數(shù)據(jù)，調(diào)整各個交叉路口的綠信比，使得交通量大的交叉口優(yōu)先通行。,

12、區(qū)域交通信號控制三種基本的控制類型：,2009.9,管理資料,按照控制結(jié)構(gòu)的不同交通信號的自動控制系統(tǒng)也可分為集中式計算機控制結(jié)構(gòu)和分層式計算機控制結(jié)構(gòu)： （1）集中式計算機控制結(jié)構(gòu) 將網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有信號連接起來，用一臺中、小型計算機或多臺微機聯(lián)網(wǎng)對整個系統(tǒng)進行集中控制 。 （ 2）分層式計算機控制結(jié)構(gòu) 在整個控制系統(tǒng)分為上層控制和下層控制，上層控制主要接受來自下層控制的決策信息，并對這些決策

13、信息進行整體協(xié)調(diào)分析，從全系統(tǒng)戰(zhàn)略目標(biāo)考慮下層控制的決策；下層則根據(jù)修改后的決策方案，再做必要的調(diào)整 。,2009.9,管理資料,集中控制,2009.9,管理資料,分層控制,2009.9,管理資料,自適應(yīng)控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方式有：方案選擇式和方案形成式，方案選擇式以SCATS系統(tǒng)為代表；方案形成式則以SCOOT為代表。,動態(tài)模擬演示:ATC 視頻:ATC 視頻：SCATS,2009.9,管理資料,5.1.4 電子收費系統(tǒng)（ET

14、C）,電子收費ETC（Electronic Toll Collection）系統(tǒng)是指在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，采用電子標(biāo)簽作為通行券，收費過程完全由計算機及其外圍設(shè)備與通行券自動交換信息，實現(xiàn)車輛的自動識別、費額的自動收取，并自動結(jié)賬的收費系統(tǒng)。 視頻:ETC1 視頻:ETC2,,2009.9,管理資料,ETC的分類：,,2009.9,管理資料,,,各種收費方式比較表,2009.9,管理資料,ETC系統(tǒng)的構(gòu)成:（1）車上處理單元

15、：包括單獨的一個車載單元（電子標(biāo)簽）或車載單元和IC卡。視頻：車上處理單元 （2）車道處理單元 ：包括車道上的車輛識別、探測、通信、強制、控制等設(shè)備，如 信號處理器、車輛探測器、信號燈、閉路電視設(shè)備、照明設(shè)備、車道控制器。視頻：車道處理單元 （3）收費站計算機管理單元 :一般為設(shè)置在路邊站房內(nèi)的高可靠度PC機，實時處理各車道查詢、核對的數(shù)據(jù)，收集各車道的交通、收費運行數(shù)據(jù)并進行處理，定期將數(shù)據(jù)上傳控制中心。（4）中央計算機管理單元

16、（控制中心）:實施資料處理、賬目處理的完整的計算機系統(tǒng),有必要的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、周邊設(shè)備和與金融系統(tǒng)的接口。,2009.9,管理資料,ETC系統(tǒng)構(gòu)成圖1,,2009.9,管理資料,ETC系統(tǒng)構(gòu)成圖2,2009.9,管理資料,電子收費過程,2009.9,管理資料,2009.9,管理資料,電子收費系統(tǒng)的效益分析:消除收費口的瓶頸效應(yīng)，疏解公路的交通堵塞，從而減少交通延誤損失； 減少車輛行車時間，從而縮短旅行者旅行時間和貨車周轉(zhuǎn)時間，提高運輸效

17、率； 提高單位時間的道路交通量，從而提高公路的利用率； 減少停車次數(shù)和停車時間，從而減少燃油消耗和汽車部件耗損，降低運輸成本； 減少停車次數(shù)和停車時間，從而減少汽車有害尾氣排放，減少交通對人類生存環(huán)境的危害； 采用電子貨幣，杜絕了公路收費中的貪污、舞弊、亂收費等不良現(xiàn)象，從而改善收費管理，保證道路的正常收益； 采用電子貨幣，不必為繳納通行費攜帶現(xiàn)金和硬幣，極大地方便了司機； 收費過程自動化，極大地提高收費站的工作效率。動態(tài)

18、模擬演示:ETC,2009.9,管理資料,5.1.5 匝道控制,從高速公路控制來說，避免堵塞的重要措施就是高速公路入口匝道控制。 入口匝道控制是高速公路交通控制中使用最廣泛的形式。美國和其他國家很多的城市使用這種形式。入口匝道控制是用來限制進入高速公路的車輛數(shù)，以便使對高速公路的交通需求量不超過其容量。,,2009.9,管理資料,匝道控制的設(shè)備和設(shè)施 ：監(jiān)視 車輛檢測器閉路電視 環(huán)境傳感器HOV高乘載

19、率車(道)處理信息發(fā)布 通信控制中心,,2009.9,管理資料,5.1.6 事故管理,主要目的：對事故引起的傷害進行及時的救治和盡快地使受事故影響的道路恢復(fù)到事前狀態(tài)。 主要任務(wù)：檢測與證實緊急響應(yīng)現(xiàn)場管理事故清理駕駛員信息提供,2009.9,管理資料,5.1.7 交通需求管理 TDM,通過交通政策等的導(dǎo)向作用，運用一定的技術(shù)，通過速度、服務(wù)、收費等因素影響交通參與者對運輸方式、運輸時間、運輸

20、地點、運輸路線等的選擇行為，使運輸需求在時間、空間上均衡化，以在運輸供給和運輸需求間保持一種有效的平衡，使交通運輸結(jié)構(gòu)日趨合理。,產(chǎn)生背景：1、簡單增加具體供給無法滿足具體需求2、具體需求的無限增長是具體問題的根源◇角度：減少擁擠、引導(dǎo)交通,2009.9,管理資料,交通需求管理的目的：1、促進與完善交通規(guī)劃與交通管理的互動與反饋，減少和避免不必要的交通發(fā)生源和吸引源2、協(xié)調(diào)和處理有限的產(chǎn)生空間與不同道路交通設(shè)施之間的矛盾，實現(xiàn)

21、有限產(chǎn)生空間內(nèi)形成最大效能的交通設(shè)施能力3、促進公共交通的發(fā)展，充分發(fā)揮公共交通的運能優(yōu)勢，引導(dǎo)其他交通方式的合理使用，形成產(chǎn)生最佳交通結(jié)構(gòu)。4、緩解有限的道路交通資源同不斷增長的交通需求之間的矛盾，合理控制道路上私人交通總量，引導(dǎo)理智使用道路交通資源，使道路設(shè)施得到最充分和最有效的利用交通需求管理的基本策略：1、調(diào)整交通源，減少發(fā)生量2、引導(dǎo)交通方式、高效利用私人汽車，減少汽車交通量3、誘導(dǎo)行車路徑和時間，使交通量時空分布

22、均勻,2009.9,管理資料,許多TDM新策略，是隨著ITS的實施而得以發(fā)展的：,（1）合乘（Car Pooling）管理    合乘管理為在家、在辦公室或在其它場所的用戶提供實時搭乘匹配服務(wù)和出行經(jīng)紀(jì)人服務(wù)，提供了一種可行的多人合乘方式代替單獨駕車，特別適于通勤出行。這種管理系統(tǒng)需要提供交通狀況、事故、公交服務(wù)、停車位和可供合乘的車輛（私家車、出租車、單位接送職工的客車）信息。,2009.9,管理資料,

23、（2）HOV（High Occupancy Vehicles）車道    高乘載率車（HOV）道是在高速公路上專門（或部分時間內(nèi)專門）為多人乘用的車輛提供通行權(quán)的車道，一般路面設(shè)置菱形標(biāo)記。,2009.9,管理資料,（3）響應(yīng)需求的公共交通    對于個體出行者提供門到門的公共交通服務(wù)。只要用戶事先告知他們的地址、出行時間、出行目的地及其它要求，到

24、時候就有一輛公共汽車或出租車（或需運送貨物時是貨車）被派往用戶處。這是一種更先進的公共交通方式，在APTS（先進的公共運輸系統(tǒng)）部分有更詳細介紹。,（4）實時路徑誘導(dǎo)    實時路徑誘導(dǎo)是更高級的交通運輸需求管理手段。通過它可以使交通流更加平穩(wěn)，實現(xiàn)交通系統(tǒng)的整體優(yōu)化。在ATIS部分專門介紹路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)。,2009.9,管理資料,（5）可變收費    實行