《智能運(yùn)輸系統(tǒng)》第5章智能運(yùn)輸系統(tǒng)的主要內(nèi)容1先進(jìn)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(jī)械工程學(xué)院汽車與交通工程系 北京交通大學(xué)交通運(yùn)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(jìn)的交通管理系統(tǒng)-ATMS5.2 先進(jìn)的旅行者信息系統(tǒng)-ATIS5.3 先進(jìn)的公共交通系統(tǒng)-A

2、PTS5.4 商用車輛運(yùn)營系統(tǒng)-CVO,5.5 先進(jìn)的車輛控制系統(tǒng)-AVCS5.6 自動(dòng)公路系統(tǒng)-AHS5.7 先進(jìn)的鄉(xiāng)村運(yùn)輸系統(tǒng)-ARTS,2009.9,管理資料,5.1 先進(jìn)的交通管理系統(tǒng) ATMS,概述 結(jié)構(gòu) 特點(diǎn) 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(bào)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(jì)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(hào)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(fèi)和交通管理（ETTM）系統(tǒng)； 運(yùn)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(hào)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(yùn)用各種

4、各樣的管理交通流的監(jiān)測(cè)、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(gè)大城市中配置了103個(gè)CTSCS，在41個(gè)大城市配置了FMS；日 本共有165個(gè)CTSCS，所運(yùn)營的高速公路6,768公里分別由4個(gè)主要的高速公路公團(tuán)管理，共有22個(gè)高速公路管理中心；歐洲在先進(jìn)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(gè)成員國的70,000公里道路以先進(jìn)的技術(shù)連成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。,2

5、009.9,管理資料,事故管理系統(tǒng)是實(shí)施ATMS的主要興趣之一。現(xiàn)在，美國有39個(gè)大城市有事故管理系統(tǒng)，對(duì)發(fā)生在高速公路和公路干道的事故快速識(shí)別和響應(yīng)。歐洲道路管理系統(tǒng)ROMANSE項(xiàng)目（1992-1998）是一個(gè)先進(jìn)的事故管理系統(tǒng)。,2009.9,管理資料,自從世界上第一個(gè)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(gè)國家的20多個(gè)機(jī)構(gòu)已經(jīng)建立或正在集成自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)，另有七個(gè)國家的23

6、個(gè)機(jī)構(gòu)正處于測(cè)試、研究或?qū)崿F(xiàn)電子收費(fèi)自動(dòng)化的進(jìn)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(yàn)也正在進(jìn)行之中。,2009.9,管理資料,ETTM的應(yīng)用之一就是實(shí)施擁擠價(jià)格制。即當(dāng)司機(jī)想在交通量最大的時(shí)候出行時(shí)（如高峰時(shí)間或周末），將被額外收費(fèi)；司機(jī)進(jìn)入交通擁擠區(qū)也必須格外繳費(fèi)，費(fèi)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(yùn)輸需求管理（TDM）概念和技術(shù)的運(yùn)用。運(yùn)輸需求管理是歐洲和美國ITS

7、的一個(gè)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(jī)、警車或警務(wù)人員，以及環(huán)型線圈檢測(cè)器、超聲波式車輛檢測(cè)器 、微波式車輛檢測(cè)器、光信標(biāo)、圖像型車輛檢測(cè)器、自動(dòng)車輛識(shí)別（AVI）終端、交通流量監(jiān)視攝影機(jī)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(cè)器、能見度檢測(cè)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)、中小型計(jì)算機(jī)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(chǔ)交通信息，生成交通管理/控制策略，以便進(jìn)行信號(hào)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(duì)交通進(jìn)行限制的信息；

9、3;   制作面向外部機(jī)關(guān)提供的信息，并接受咨詢。,2009.9,管理資料,控制信號(hào)機(jī),通過交通信號(hào)機(jī)、行人用信號(hào)機(jī)（附帶顯示等待時(shí)間的裝置）、匝道入口控制機(jī)等實(shí)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(diǎn),（1） 車輛、道路和交

11、通管理系統(tǒng)一體化（2）城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)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(jìn)和多樣化 （5）  城市交通信號(hào)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(jìn)道口都設(shè)置車輛監(jiān)測(cè)裝置，傳感器分設(shè)于每條停車線后面，根據(jù)車輛監(jiān)測(cè)裝置所提供的實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)，調(diào)整各個(gè)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(hào)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(hào)的自動(dòng)控制系統(tǒng)也可分為集中式計(jì)算機(jī)控制結(jié)構(gòu)和分層式計(jì)算機(jī)控制結(jié)構(gòu)： （1）集中式計(jì)算機(jī)控制結(jié)構(gòu) 將網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有信號(hào)連接起來，用一臺(tái)中、小型計(jì)算機(jī)或多臺(tái)微機(jī)聯(lián)網(wǎng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行集中控制 。 （ 2）分層式計(jì)算機(jī)控制結(jié)構(gòu) 在整個(gè)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(duì)這些決策

13、信息進(jìn)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(shí)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(dòng)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(fèi)系統(tǒng)（ET

14、C）,電子收費(fèi)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(fèi)過程完全由計(jì)算機(jī)及其外圍設(shè)備與通行券自動(dòng)交換信息，實(shí)現(xiàn)車輛的自動(dòng)識(shí)別、費(fèi)額的自動(dòng)收取，并自動(dòng)結(jié)賬的收費(fèi)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(fèi)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(dú)的一個(gè)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(shí)別、探測(cè)、通信、強(qiáng)制、控制等設(shè)備，如 信號(hào)處理器、車輛探測(cè)器、信號(hào)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(fèi)站計(jì)算機(jī)管理單元 :一般為設(shè)置在路邊站房內(nèi)的高可靠度PC機(jī)，實(shí)時(shí)處理各車道查詢、核對(duì)的數(shù)據(jù)，收集各車道的交通、收費(fèi)運(yùn)行數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，定期將數(shù)據(jù)上傳控制中心。（4）中央計(jì)算機(jī)管理單元

16、（控制中心）:實(shí)施資料處理、賬目處理的完整的計(jì)算機(jī)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(fèi)過程,2009.9,管理資料,2009.9,管理資料,電子收費(fèi)系統(tǒng)的效益分析:消除收費(fèi)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(shí)間，從而縮短旅行者旅行時(shí)間和貨車周轉(zhuǎn)時(shí)間，提高運(yùn)輸效

17、率； 提高單位時(shí)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(shí)間，從而減少燃油消耗和汽車部件耗損，降低運(yùn)輸成本； 減少停車次數(shù)和停車時(shí)間，從而減少汽車有害尾氣排放，減少交通對(duì)人類生存環(huán)境的危害； 采用電子貨幣，杜絕了公路收費(fèi)中的貪污、舞弊、亂收費(fèi)等不良現(xiàn)象，從而改善收費(fèi)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(fèi)攜帶現(xiàn)金和硬幣，極大地方便了司機(jī)； 收費(fèi)過程自動(dòng)化，極大地提高收費(fèi)站的工作效率。動(dòng)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(jìn)入高速公路的車輛數(shù)，以便使對(duì)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(cè)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(duì)事故引起的傷害進(jìn)行及時(shí)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(cè)與證實(shí)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(yùn)用一定的技術(shù)，通過速度、服務(wù)、收費(fèi)等因素影響交通參與者對(duì)運(yùn)輸方式、運(yùn)輸時(shí)間、運(yùn)輸

20、地點(diǎn)、運(yùn)輸路線等的選擇行為，使運(yùn)輸需求在時(shí)間、空間上均衡化，以在運(yùn)輸供給和運(yùn)輸需求間保持一種有效的平衡，使交通運(yùn)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(jìn)與完善交通規(guī)劃與交通管理的互動(dòng)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(shí)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(jìn)公共交通的發(fā)展，充分發(fā)揮公共交通的運(yùn)能優(yōu)勢(shì)，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(shí)間，使交通量時(shí)空分布

22、均勻,2009.9,管理資料,許多TDM新策略，是隨著ITS的實(shí)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(shí)時(shí)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(dú)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(shí)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(duì)于個(gè)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(shí)間、出行目的地及其它要求，到

24、時(shí)候就有一輛公共汽車或出租車（或需運(yùn)送貨物時(shí)是貨車）被派往用戶處。這是一種更先進(jìn)的公共交通方式，在APTS（先進(jìn)的公共運(yùn)輸系統(tǒng)）部分有更詳細(xì)介紹。,（4）實(shí)時(shí)路徑誘導(dǎo)    實(shí)時(shí)路徑誘導(dǎo)是更高級(jí)的交通運(yùn)輸需求管理手段。通過它可以使交通流更加平穩(wěn)，實(shí)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(fèi)    實(shí)行