智能交通系统的多层次公交数据模型及发展现状

（一）智能交通系统概念

智能交通系统（Intelligent Transportation System，ITS）是将先进的信息技术、数据通信传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等，有效地集成运用于整个交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。这是现代地面交通运输体系的发展方向，也是交通运输进入信息时代的重要标志（严新平等，2006），智能交通系统已成为当前国际社会公认的解决交通问题的最佳途径（潘琪，2010）。

智能交通系统涵盖了所有的运输方式，并考虑运输系统动态的、相互作用的所有要素，包括运输工具、基础设施和驾驶员等。它将为人们出行提供更好的服务，为提高交通运输系统的运行效率和安全，提供强有力的支持，将成为中国高新技术产业的重要组成部分（王笑京等，2006）。

（二）智能交通系统发展状况

1.国外ITS发展状况

ITS起源于20世纪60年代，它的概念于1990年由美国智能交通学会（ITS America，曾名IVHS America）提出，并在世界各国大力推广。20世纪80年代中期以来，ITS得到了突破性进展，经过十几年的研究与应用，目前，国际ITS领域已经形成以美国的“智能车辆—公路系统”、欧洲的“尤里卡”联合研究开发计划和日本的“先进的动态交通信息系统”为代表的三强鼎立局面。其他一些如韩国、澳大利亚等国家的ITS研究和发展也已初具规模。

（1）美国

美国从20世纪80年代开始开展智能交通系统的研究与规划。1990年，IVHS（Intelligent Vehicle Highway System America）项目成立。1991年，美国国会通过《综合地面运输效率方案》。1994年，IVHS America正式更名为ITS America，即美国智能交通协会。1995年，美国正式出版了《国家智能交通系统项目规划》，明确规定了ITS的七大领域。1996年，亚特兰大市交通局运用已有的智能运输系统的技术成果开发了Olympic交通控制管理系统，为第二十六届奥运会提供了有效服务。2002年，美国运输部和ITS America联合编制了《美国国家智能交通系统十年发展规划》（National Intelligent Transportation Systems Program Plan：A Ten-Year Vision.The Intelligent Transportation Society of America and US Department of Transportation，2002），明确了区域间作为一个整体系统发展建设的主题。在已有的规划下，美国的ITS建设不断完善，缓解了日益恶化的交通拥挤和无力继续扩展交通基础设施形成的突出矛盾。目前，在美国ITS的应用已覆盖了80%以上的交通设施，ITS体系结构较为完善，美国ITS体系由7个子系统及各自的分系统构成（图1-7）。

图1-7　美国ITS体系

（2）欧洲

欧洲ITS的研究采取整个欧洲一体化的方针，经济合作与发展组织为了促进ITS的发展并有效地协调整个欧洲的国际合作，将ITS纳入了始于1986年的“尤里卡”联合研究与开发计划，旨在建立跨欧的智能化道路网。1973年，SCOOT（Split Cycle Offset Optimizing Technique）系统由英国运输研究所开始研发，1975年研制成功，1979年正式投入使用。目前，已被世界170多座城市采用，并衍生出许多新版本，包括支持公交优先、自动的SCOOT交通信息数据库ASTRID、INGRID事故检测系统，以及车辆排放物的估算等。

1991年，欧洲道路运输通信技术实用化促进组织ERTICO（Europeanroad Transport Telematics IImplementation Coordination Irganization）成立，目的是协调和支持全欧洲的ITS活动。1994年，瑞典实施了全国性覆盖的RDS-TMC（Radio Data System-Traffic Message Channel）。1995年德国和荷兰，1996年法国巴黎，1997年法国、瑞士、奥地利、意大利等国，也先后实施了RDS-TMC。目前，欧洲已有18个国家实施了RDSTMC项目。1996年，欧盟正式通过了《跨欧交通网络（TEN-T）开发指南》，标志着欧盟开始致力于通过交通信息促进信息社会的发展。1997年，制订了欧盟道路交通信息行动计划，作为欧洲ITS总体实施战略的一部分，该行动计划涉及研究开发、技术融合、协调合作和融资及立法等多个方面。2000年，制订了《电子欧洲行动计划》，目的是在交通等关键领域推动欧洲向信息社会发展。2001年9月欧盟制订了《2001—2006年各年指示性计划》，加大实现跨欧交通网络的投资力度，道路交通ITS和大型基础设施项目、空中交通管理、伽利略卫星导航定位系统计划，均纳入优先投资部分，其中的TEMPO（Trans-European Intelligent Transport Aystems-Projects）计划部分，专门协调道路交通ITS相关的项目。2001年，欧盟在其未来十年的交通政策白皮书《欧洲2010交通政策：决策的时刻》中纳入了ITS计划，提出了实现ITS一体化市场的建议（赵娜等，2014）。

（3）日本

日本是发展ITS较早的国家。1973年，日本提出了“综合汽车交通控制系统”，研制出一套道路导航系统并进行了试验。20世纪80年代，日本实施了“道路—汽车通信系统”和“先进机动车交通信息和通信系统”（后经改进，这两个系统合并为“车辆信息和通信系统”）。20世纪80年代末到90年代，日本建立了“先进道路运输系统”，在该项目的建设中，形成了以道路车辆一体化来改善道路交通的概念。同期研发的其他项目包括：超级智能车辆系统、先进安全车辆系统、通用交通管理系统等。1994年1月，日本成立了“道路—交通—车辆智能化推进协会”，该协会进行了一系列与ITS有关的活动，ITS逐渐在私营领域形成了市场，基于数字地图的GPS汽车导航系统，以及其他技术实现了商业化。1995年2月，由日本首相直接领导的具有先进通信与信息的社会筹划组提出了促进先进通信与信息社会的基本指导方案。1995年8月，提出在道路、交通、车辆领域实现先进通信与信息技术的政府指导方针（杨冰，2000），并开始进行ITS的研究与实际应用。

（4）其他国家(www.xing528.com)

在国际上，美国、欧洲和日本走在ITS研究与发展的前列。此外，韩国、新加坡、马来西亚和澳大利亚等国家的ITS发展也初具规模。

韩国的光州市是ITS示范工程地点，耗资100亿韩元，其建设应用选取了交通感应信号系统、公交车乘客信息系统、动态线路引导系统、自动化管理系统、即时播报系统、电子收费系统、停车预报系统、动态测重系统、ITS中心等九项内容。

马来西亚ITS集中在多媒体超级走廊，从国油双峰塔开始，至雪邦新国际机场，达750平方千米。目标是利用兆位光纤网络，把多媒体资讯城、国际机场、新联邦首都等大型基础设施联系起来。

新加坡ITS建设集中在先进的城市交通管理系统方面，该系统除了具有传统功能，例如信号控制、交通检测、交通诱导外，还包括用电子计费卡控制车流量。在高峰时段和拥挤路段，还可以自动提高通行费，尽可能合理地控制道路的使用效率。

澳大利亚开展智能交通控制技术研究较早，其建设包括先进的交通控制系统（SCATS）、远程信号控制系统（Vic Roads）、微机交通控制系统（BLISS）、道路信号系统、车辆监控系统和公共信息服务系统等。最著名的最优自动适应交通控制系统（SCATS），在澳大利亚几乎所有的城市都有使用。

2.国内ITS发展状况

自20世纪90年代以来，智能交通技术开始受到国内学者的关注和重视，并逐步开展ITS方面的理论、技术研究与工程试验（严新平等，2001；Haris-Marina Liakou，2010）。

我国政府十分重视和支持智能交通技术的发展与应用，为加快高新技术在传统行业的应用，科技部自1996年开始组织了一系列智能交通技术国际交流和合作，支持和推进国内智能交通技术的研究和开发。政府的高度重视是我国顺利推进智能交通系统建设的重要前提。智能交通是一个复杂的系统工程，它不仅涉及新技术推广应用，还涉及体制、管理理念等多方面的创新和改革，因此，政府的引导是必要的保证。为了便于协调，科技部于2000年联合交通部、铁道部、公安部、建设部、国家技术监督局等部门，成立了全国智能交通系统协调领导小组及办公室，总体规划道路、铁路、水运、民航等行业智能交通发展战略、标准制定和共性技术的研发与示范应用。同时，还相继批复成立了国家智能交通系统工程研究中心、国家铁路智能运输系统工程中心、国家道路交通管理工程技术研究中心。

许多大学和研究机构先后组建了智能交通系统研究中心。例如，东南大学、武汉理工大学、吉林大学、同济大学、北京交通大学、华南理工大学等，纷纷投入智能交通的基础理论研究及核心技术研发领域，并取得了一系列科研成果。“九五”期间，通过一系列国家、地方和行业计划的立项与实施，智能交通规划、体系框架制定，以及应用系统的研发成果显著，并逐步形成了包括“政”“产”“学”“研”多方面构成的组织体系和相关研究基地，为我国智能交通系统科技发展奠定了基础。

“十二五”期间，交通领域“863计划”瞄准国家智能交通技术发展热点问题，对智能车路协同、区域交通协同联动控制等技术进行了部署。国家科技项目的实施，推动和提升了我国智能交通行业的总体水平，培养形成了我国智能交通专业研究队伍和基地。近年来，国内智能交通领域在科学研究和学术交流上，也注重加强相互间的沟通与协作，智能交通领域的会议也如雨后春笋般相继召开，越来越多的地方政府、科研院所、企事业单位及专家学者都加入到这股ITS浪潮中，为推动中国智能交通系统事业建言献策。同时，中国还积极参与不同国家和地区举办的智能交通系统相关活动与会议，通过实时跟踪世界ITS的前沿方向和技术，与国际上顶尖的专家学者相互交流，中国在世界ITS领域的影响已经逐渐扩大。

（三）我国ITS体系架构

ITS体系框架是对ITS这一复杂大系统的整体描述。通过ITS体系框架来解释ITS中所包含的各个功能域及其子功能域之间的逻辑、物理构成及相互关系。同时，ITS体系框架是我国ITS发展的纲领性和宏观指导性技术文件，是ITS实现的载体。我国政府高度重视ITS体系框架的相关工作，自1999年以来，国内ITS领域的权威科研机构和专家一直不懈地开展中国ITS体系框架的编制、修改完善、方法研究、工具开发和应用推广工作。2001年，科技部正式推出《中国智能交通系统体系框架（第一版）》，解决了ITS体系框架“从无到有”的问题。2002年，正式启动国家“十五”科技攻关计划ITS专项，设立了由国家智能交通系统工程技术研究中心承担的《智能交通系统体系框架及支持系统开发和技术跟踪》项目。2005年，完成了《中国智能交通系统体系框架（第二版）》，其在规范化、系统化、实用化等方面取得了实质性的进展。图1-8所示为《中国智能交通系统体系框架（第二版）》中确定的我国目前ITS的体系框架。

图1-8　中国ITS体系框架

交通管理用户服务领域，包括交通动态信息监测、交通执法、交通控制、需求管理、交通事件管理、交通环境状况监测与控制、勤务管理、停车管理、非机动车与行人通行管理等九项用户服务；电子收费用户服务领域仅包括电子收费一项用户服务。交通信息用户服务领域包括出行前信息服务、行驶中驾驶员信息服务、旅途中公共交通信息服务、途中出行者其他信息服务、路径诱导及导航、个性化信息服务等六项用户服务；智能公路与安全辅助驾驶用户服务领域包括智能公路与车辆信息收集、安全辅助驾驶、自动驾驶、车队自动运行等四项用户服务；运营管理用户服务领域包括运政管理、公交规划、公交运营管理、长途客运运营管理、轨道交通运营管理、出租车运营管理、一般货物运输管理、特种运输管理等八项用户服务；交通运输安全用户服务领域包括紧急事件救援管理、运输安全管理、非机动车及行人安全管理、交叉口安全管理等四项用户服务；综合运输用户服务领域包括客货运联运管理、旅客联运服务、货物联运服务等三项用户服务；交通基础设施管理用户服务领域包括交通基础设施维护、路政管理、施工区管理等三项用户服务；ITS数据管理用户服务领域包括数据接入与存储、数据融合与处理、数据交换与共享、数据应用支持、数据安全等五项用户服务。