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    1　引言

    進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國(guó)城市化進(jìn)程加快，2002年至2012年，全國(guó)城市化水平從39.09％提高到52.57％[1]。同時(shí)城市化發(fā)展也帶來一系列問題，“十二五”以來城市交通擁堵加劇，各地方頻繁報(bào)道擁堵嚴(yán)重。中科院公布的《2011中國(guó)新型城市化報(bào)告》，對(duì)內(nèi)地50座城市上班花費(fèi)時(shí)間進(jìn)行了排名，北京以52分鐘居首，其次為廣州48分鐘、上海47分鐘、深圳46分鐘。城市交通擁堵在省會(huì)城市已經(jīng)具有普遍性，經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的東部沿海城市、二線城市也開始頻繁發(fā)生。北京（2011年）、天津（2013年）、上海（1994年）、廣州（2012年）、杭州（2014年）、石家莊（2013年）、貴陽(yáng)（2011年）已經(jīng)陸續(xù)施行機(jī)動(dòng)車限購(gòu)、限行或者車牌拍賣等政策，以此限制機(jī)動(dòng)車數(shù)量增長(zhǎng)速度和減少出行次數(shù)。上述措施雖然能夠在緩解城市交通擁堵方面起到作用，但同時(shí)也給百姓生活帶來許多不便。《國(guó)家“十二五”規(guī)劃綱要》及相關(guān)專項(xiàng)“十二五”規(guī)劃同時(shí)提出，應(yīng)滿足人民在改善生活條件方面的需求，改善交通出行質(zhì)量、提高出行效率，降低交通安全事故的數(shù)量，為達(dá)到上述目標(biāo)，發(fā)展城市智能交通成為城市發(fā)展的迫切需求。

    2　智能交通系統(tǒng)的概念與內(nèi)涵

    智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transportation Systems，ITS）指的是在較完善的基礎(chǔ)設(shè)施（包括道路、港口、機(jī)場(chǎng)和通信）之上，將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、電子控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等有效地集成運(yùn)用于整個(gè)交通運(yùn)輸管理體系，從而建立起一種在大范圍、全方位發(fā)揮作用的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合運(yùn)輸和管理系統(tǒng)。從智能交通系統(tǒng)的概念可看出，ITS即為信息、傳感、通信與控制技術(shù)綜合運(yùn)用的產(chǎn)物，其目標(biāo)是解決不斷增加的交通需求與有限道路資源間的矛盾，使道路資源能夠被充分利用，提高人的出行效率，保障出行安全。

    3　智能交通系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展

    20世紀(jì)60至70年代是西方各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的黃金時(shí)期，伴隨經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展出現(xiàn)的負(fù)產(chǎn)物之一，便是交通狀況的不斷惡化。為此，在摸索緩解交通困境的幾十年中，隨著計(jì)算機(jī)、通信、信息等技術(shù)的飛速發(fā)展，將人、車、路綜合起來，用系統(tǒng)的觀點(diǎn)進(jìn)行考慮，并將先進(jìn)技術(shù)用于交通運(yùn)輸系統(tǒng)的ITS就自然誕生了。ITS概念于1990年由美國(guó)智能交通學(xué)會(huì)（ITS　America，曾名IVHS　America）提出，并在世界各國(guó)大力推廣。20世紀(jì)80年代中期以來，ITS得到了突破性進(jìn)展，經(jīng)過十幾年的研究與應(yīng)用，目前國(guó)際ITS領(lǐng)域已經(jīng)形成以美國(guó)的“智能車輛－公路系統(tǒng)”、歐洲的“尤里卡”聯(lián)合研究開發(fā)計(jì)劃和日本的“先進(jìn)的動(dòng)態(tài)交通信息系統(tǒng)”為代表的三強(qiáng)鼎力局面[2]。

    自上世紀(jì)90年代以來，智能交通技術(shù)開始受到我國(guó)國(guó)內(nèi)學(xué)者的關(guān)注和重視，并逐步開展ITS方面的理論、技術(shù)研究與工程試驗(yàn)。“九五”期間，通過一系列國(guó)家、地方和行業(yè)計(jì)劃的立項(xiàng)與實(shí)施，智能交通規(guī)劃、體系框架制定以及應(yīng)用系統(tǒng)的研發(fā)成果顯著，并逐步形成了包括“政”、“產(chǎn)”、“學(xué)”、“研”多方面構(gòu)成的組織體系和相關(guān)研究基地，為我國(guó)智能交通系統(tǒng)科技發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。“十五”期間，科技部實(shí)施了“智能交通系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)和示范工程”、“現(xiàn)代中心城市交通運(yùn)輸與管理關(guān)鍵技術(shù)研究”等國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目，率先在北京、上海、廣州等城市，以城市、城間道路運(yùn)輸為主要實(shí)施對(duì)象，開展了智能化交通指揮、調(diào)度與管理系統(tǒng)，智能公交調(diào)度，綜合交通信息平臺(tái)為主要內(nèi)容的示范工程建設(shè)，取得了一定成效。“十一五”期間，國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）設(shè)立了“現(xiàn)代交通技術(shù)領(lǐng)域”，并針對(duì)智能交通系統(tǒng)技術(shù)部署了一批前沿和前瞻性項(xiàng)目，以提高原始性創(chuàng)新能力和獲取自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)為目標(biāo)，突破產(chǎn)品和系統(tǒng)的關(guān)鍵核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)目標(biāo)的技術(shù)集成。“十二五”期間，交通領(lǐng)域863計(jì)劃瞄準(zhǔn)國(guó)家智能交通技術(shù)發(fā)展熱點(diǎn)問題，對(duì)智能車路協(xié)同、區(qū)域交通協(xié)同聯(lián)動(dòng)控制等技術(shù)進(jìn)行了部署。國(guó)家科技項(xiàng)目的實(shí)施推動(dòng)提升了我國(guó)智能交通行業(yè)的總體水平，培養(yǎng)形成了我國(guó)智能交通專業(yè)研究隊(duì)伍和基地。

    4　城市智能交通管控系統(tǒng)應(yīng)用

    城市智能交通管控系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)的主要組成部分之一，已經(jīng)成為解決城市道路擁堵、提高行車安全和增強(qiáng)運(yùn)輸效率的重要手段，近十幾年來我國(guó)各城市的智能交通管控系統(tǒng)建設(shè)取得了顯著發(fā)展。例如：北京市在城市交通多源異構(gòu)數(shù)據(jù)特征分析與融合技術(shù)、分布式異構(gòu)多系統(tǒng)集成技術(shù)、基于GIS的預(yù)案化指揮調(diào)度集成技術(shù)方面取得了突破，構(gòu)建了以“一個(gè)中心、三個(gè)平臺(tái)、八大系統(tǒng)”為核心的智能交通管理系統(tǒng)體系框架，集成了視頻監(jiān)控、單兵定位、122接處警、GPS警車定位、信號(hào)控制、集群通信等近百個(gè)應(yīng)用子系統(tǒng)，強(qiáng)化了智能交通管理手段的實(shí)戰(zhàn)能力。廣州智能交通管理指揮中心形成“一個(gè)中心、兩個(gè)平臺(tái)、兩套網(wǎng)絡(luò)、十五個(gè)子系統(tǒng)”相對(duì)完善的體系結(jié)構(gòu)，提高了交通指揮調(diào)度能力、提升了面向公眾出行的信息服務(wù)水平，在規(guī)范交通秩序、降低交通事故、緩解交通擁堵等方面起到了重要作用。廈門市智能交通控制中心集智能化、信息化、服務(wù)化于一體，實(shí)現(xiàn)了智能指揮調(diào)度、多元路況信息采集、多渠道信息發(fā)布、交通信號(hào)遠(yuǎn)程智能配時(shí)優(yōu)化和遠(yuǎn)程干預(yù)控制、輕微交通事故的遠(yuǎn)程定責(zé)定賠、多維度交通預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)等功能，特別是建立了一體化的動(dòng)態(tài)交通信息采集與發(fā)布平臺(tái)，發(fā)動(dòng)群眾在行車走路時(shí)為中心上報(bào)路況信息，開創(chuàng)了新型的交通信息服務(wù)模式[3]。

    交通信號(hào)控制系統(tǒng)是城市智能交通管控系統(tǒng)構(gòu)建的核心，如圖1所示，雖然我國(guó)近年來在交通信號(hào)控制理論方法研究及相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)、應(yīng)用等方面已取得了很大的進(jìn)展，但目前國(guó)內(nèi)大型、特大型城市交通控制系統(tǒng)仍主要依靠國(guó)外引進(jìn)，其中北京、上海、廣州、武漢、杭州、沈陽(yáng)等大城市多應(yīng)用SCOOT（英國(guó)）或SCATS（澳大利亞）系統(tǒng)，由于在交通信號(hào)控制系統(tǒng)建設(shè)過程中，技術(shù)水平及交通環(huán)境等均發(fā)生了變化，可能出現(xiàn)一個(gè)城市多個(gè)信號(hào)控制系統(tǒng)并存的情況，而不同系統(tǒng)通信協(xié)議不同，且很多國(guó)外系統(tǒng)對(duì)于通信協(xié)議并不開放，在這種背景下，如何實(shí)現(xiàn)不同信號(hào)控制系統(tǒng)的綜合接入、實(shí)現(xiàn)城市路網(wǎng)全區(qū)域的統(tǒng)一控制，成為影響這些城市交通信號(hào)控制效果的重要問題之一。由北方工業(yè)大學(xué)開發(fā)的交通信號(hào)控制系統(tǒng)綜合管理平臺(tái)，可接入具有不同通信協(xié)議的信號(hào)控制系統(tǒng)，如SCOOT、ACTRA等系統(tǒng)，在北京已應(yīng)用，如圖2所示。
 

    圖1 交通信號(hào)控制系統(tǒng)的核心位置


    圖2 交通信號(hào)控制系統(tǒng)綜合管理平臺(tái)

    另外，圖3所示遠(yuǎn)程托管中心系統(tǒng)是當(dāng)前交通控制系統(tǒng)構(gòu)建的新思路。交通信號(hào)控制遠(yuǎn)程托管中心系統(tǒng)在各城市現(xiàn)有路口交通信號(hào)機(jī)的基礎(chǔ)上，利用遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)本地系統(tǒng)與遠(yuǎn)程中心之間的協(xié)同運(yùn)作，解決了中小城市建立智能交通管理與控制系統(tǒng)普遍存在的資金和人才兩大瓶頸問題。北方工業(yè)大學(xué)完成的交通信號(hào)遠(yuǎn)程托管系統(tǒng)在大連金州區(qū)五一路進(jìn)行了示范工程應(yīng)用，選取13個(gè)路口安裝前端交通信號(hào)控制設(shè)備，SCOOT系統(tǒng)為遠(yuǎn)程交通信號(hào)控制系統(tǒng)。通過對(duì)應(yīng)用遠(yuǎn)程托管系統(tǒng)后的交通控制效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，使路口交通通行能力在高峰及平峰期間有不同程度的提高。該項(xiàng)目所建立的控制管理模式為提高我國(guó)中小城市智能交通信號(hào)控制水平探索出了一條途徑，開創(chuàng)了在中小城市推廣先進(jìn)交通控制技術(shù)和管理方法與遠(yuǎn)程托管模式的先河。
 

    圖3 交通信號(hào)控制遠(yuǎn)程托管系統(tǒng)

    5　我國(guó)智能交通系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢(shì)

    （1）自動(dòng)駕駛系統(tǒng)

    20世紀(jì)80年代，美國(guó)、歐洲、日本在智能交通領(lǐng)域展開研究，也推動(dòng)了無(wú)人駕駛技術(shù)的實(shí)用化進(jìn)程。通過一系列演示試驗(yàn)，無(wú)人駕駛技術(shù)的可行性及實(shí)用性已被驗(yàn)證。谷歌的自動(dòng)駕駛汽車于2012年已獲得美國(guó)內(nèi)華達(dá)州機(jī)動(dòng)車輛管理部門頒發(fā)的駕駛許可證，部分車輛廠商也宣布在未來數(shù)年推出無(wú)人駕駛汽車[4]。在國(guó)內(nèi)，2011年由國(guó)防科技大學(xué)研制的無(wú)人駕駛汽車紅旗HQ3從長(zhǎng)沙上高速，自行開往武漢，行程286km，自主超車67次，平均時(shí)速87km/h，是一次成功的試驗(yàn)。

    （2）大數(shù)據(jù)與智能交通

    大數(shù)據(jù)是繼云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)之后IT產(chǎn)業(yè)的又一次顛覆性革命。ITS的交通數(shù)據(jù)來源廣泛、形式多樣，包括動(dòng)態(tài)的交通流數(shù)據(jù)、靜態(tài)的道路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、交通氣象信息等。如何從海量交通數(shù)據(jù)挖掘潛在有價(jià)值的信息，成為ITS充分發(fā)揮作用的關(guān)鍵。因此，借助于大數(shù)據(jù)技術(shù)解決交通問題，是ITS的內(nèi)在需求和新技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

    （3）生態(tài)智能交通系統(tǒng)

    車輛的尾氣排放已成為大氣污染的一個(gè)主要原因。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家已相繼提出基于ITS的交通節(jié)能減排體系及實(shí)施項(xiàng)目，如美國(guó)的IntelliDrive、日本的Smartway、歐盟的EcoMove等，其目標(biāo)在于減少環(huán)境污染和國(guó)家能源消耗，實(shí)現(xiàn)交通的可持續(xù)發(fā)展。由此可見，應(yīng)用ITS的先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)交通系統(tǒng)的節(jié)能減排是未來交通污染控制的發(fā)展方向。

    （4）移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與智能交通

    近些年，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已滲透到ITS領(lǐng)域，一些基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的ITS應(yīng)用服務(wù)相繼出現(xiàn)。隨著智能手機(jī)等移動(dòng)終端的不斷普及，網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)已成為道路交通狀態(tài)信息采集的一種重要來源，可用于分析公眾的出行規(guī)律，獲取完整出行鏈信息，對(duì)交通檢測(cè)技術(shù)及方法的發(fā)展起到了推動(dòng)作用。另外，ITS可利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)向公眾提供可視化地圖服務(wù)、導(dǎo)航信息、實(shí)時(shí)路況信息以及基于位置的服務(wù)，滿足公眾的多樣化、個(gè)性化需求。近些年，基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)智能終端的與交通相關(guān)的APP得到快速發(fā)展，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將在公眾出行中發(fā)揮越來越大的作用。

    6　結(jié)語(yǔ)

    智能交通系統(tǒng)的產(chǎn)生是適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物，其發(fā)展代表著當(dāng)前時(shí)代的科技水平。智能交通系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的成功應(yīng)用，能夠在一定程度解決世界各國(guó)所遇到的交通問題，緩解人、車、路系統(tǒng)間的矛盾，從而推動(dòng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。雖然我國(guó)智能交通系統(tǒng)在技術(shù)水平上與發(fā)達(dá)國(guó)家還存在一定差距，但令人振奮的是，城市交通問題在我國(guó)受到了高度重視，經(jīng)過近30年的交通實(shí)踐，我國(guó)的智能交通系統(tǒng)的研究與應(yīng)用已取得巨大的成就，并積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。目前，交通擁堵、環(huán)境污染等交通問題仍然嚴(yán)重，并且我國(guó)城市道路交通環(huán)境復(fù)雜，對(duì)智能交通系統(tǒng)技術(shù)研究及建設(shè)水平的要求更高，需要找到更為有效的解決辦法。因此，應(yīng)從我國(guó)的實(shí)際情況與國(guó)情出發(fā)，不斷完善與深化智能交通相關(guān)技術(shù)研究與系統(tǒng)建設(shè)，進(jìn)一步為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

    參考文獻(xiàn)：

    [1] 徐赫. 2014中國(guó)城市智能交通市場(chǎng)研究報(bào)告[R]. 第三屆中國(guó)智能交通市場(chǎng)年會(huì), 2014.

    [2] 趙娜, 袁家斌, 徐晗. 智能交通系統(tǒng)綜述[J]. 計(jì)算機(jī)科學(xué), 2014, 41(11): 7 - 11.

    [3] 林祥興. 廈門: 智能交通助力暢通工程[J]. 道路交通管理, 2013, (9): 38 - 39.

    [4] 陸化普, 李瑞敏. 城市智能交通系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J]. 工程研究—跨學(xué)科視野中的工程, 2014, 3(1): 6 - 19.

    作者簡(jiǎn)介

    劉小明（1974-），男，教授，博士，現(xiàn)就職于北方工業(yè)大學(xué)，主要研究方向?yàn)榻煌骼碚摗⒅悄芙煌刂啤?br />
    何忠賀（1982-），男，講師，博士，現(xiàn)就職于北方工業(yè)大學(xué)，主要研究方向?yàn)閺?fù)雜系統(tǒng)建模與控制、交通網(wǎng)絡(luò)信號(hào)控制。

    摘自《自動(dòng)化博覽》1月刊