智能运输系统战略规划研究hscg.docx

智能运输输系统战战略规划划研究同济大学学 杨东东援 贾贾俊刚 戴禾 赵娅丽丽提要 本文结结合某市市智能运运输系统统战略规规划的实实践，参参考国外外先进经经验，研研究智能能运输系系统战略略规划的的方法及及工作内内容。主主要讨论论战略目目标的确确定、系系统开发发过程参参与者的的关系、系系统框架架结构的的分析等等问题。关键词IITS 战略略规划 系统统结构1引言言智能运输输系统（以以下简称称为ITTS）涉涉及众多多领域和和部门，是是一个复复杂社会会系统。在在系统建建设过程程中，需需要许多多专业领领域的技技术人员员共同协协作，同同时需要要在多个个行业及及管理部部门之间间建立良良好的协协调关系系，以达达到整合合分散开开发的多多个项目目，构成成协作运运行的复复杂巨系系统的目目标。为为此，IITS的的系统规规划显得得十分重重要，日日本、美美国、欧欧洲等均均有许多多成果，形形成了系系统框架架结构、系系统相关关规范等等代表政政府意见见的重要要技术文文件。ITS系系统战略略规划是是系统规规划首先先需要进进行工作作，其任任务是根根据某一一地区社社会、经经济发展展的需要要，明确确系统的的战略目目标；确确定开发发过程的的战略布布局，划划分政府府、企业业、研究究单位之之间的协协同任务务，确定定系统整整体框架架结构，以以及相应应的信息息组织方方案，制制定相应应的战略略措施。本文结合合某市智智能运输输系统的的战略规规划实践践，参考考国外先先进经验验，具体体讨论战战略规划划的工作作内容与与方法。2战略略目标的的确定为正确确确定系统统建设的的战略目目标，其其基本研研究方法法是采用用宏工程程的思想想，研究究交通系系统与外外部社会会经济环环境之间间的关系系，根据据社会经经济发展展的要求求，确定定采用高高新技术术改造交交通系统统的功能能要求定定位。在某市IITS系系统发展展战略及及规划研研究中针针对这部部分工作作采用了了如图11所示的的工作流流程。现有交通系统服务能力分析社会经济发展需求分析交通系统改造目标的确定适应社会经济发展要求的交通系统概念发达国家的ITS服务需求分析成果现有技术基础及适用技术分析市域ITS的建设目标的确定图1 确确定市域域ITSS建设战战略目标标的研究究工作流流程该市经过过多年的的建设，已已经从880年代代的一个个边境小小镇发展展成为具具有3550万人人口，充充满活力力的现代代化都市市。为了了适应新新时期发发展的要要求，产产业结构构将向以以高新技技术为核核心的产产业布局局调整，同同时加快快建设华华南物流流枢纽，加加快对现现有交通通系统的的技术改改造，建建设可持持续发展展的交通通运输体体系。在此背景景下，该该市加快快了对交交通运输输系统改改造的步步伐，全全市已经经或正在在展开的的相关建建设项目目有：l 无线集群群调度系系统；l GPS定定位系统统试点；l 远程电子子监控系系统；l 运政稽查查管理系系统；l 交通一卡卡通系统统；l 集装箱运运输EDDI系统统；l 交通仿真真实验系系统等。为整合上上述系统统，建立立相互有有机联系系、高效效运行的的ITSS整体系系统，根根据该市市社会经经济发展展要求确确定的系系统建设设目标为为：l 为城市综综合交通通规划、管管理及其其他城市市交通部部门提供供信息化化的决策策支持手手段，以以提高行行业管理理的水平平及能力力。l 构建城市市交通信信息基础础设施，为为区域物物流中心心及区域域航运中中心的建建设打下下良好的的基础。l 通过信息息技术手手段对交交通运输输资源进进行整合合，提高高现有道道路交通通设施的的使用效效率，最最大限度度地发挥挥其潜力力，为公公众提供供安全、方方便、舒舒适、快快捷的运运输服务务。l 通过高新新技术手手段提高高运输企企业的生生产率、服服务质量量，降低低生产成成本。l 在新的历历史条件件下，探探索有效效的部门门协作机机制及系系统建设设的融资资手段，确确保有效效利用体体制资源源和财政政资源。根据已有有建设基基础确定定的系统统建设战战略重点点是大力力进行系系统整合合，构筑筑有机的的系统结结构，已已达到充充分发挥挥系统整整体效益益的目标标。3系统统建设机机制分析析31智能运运输系统统的建设设特点311系系统创新新特点与传统运运输系统统相比，智智能运输输系统具具有显著著的系统统创新特特征：l 通过信息息技术对对分散进进行的个个体交通通行为进进行引导导整合，帮帮助个体体在掌握握宏观信信息的基基础上将将其交通通行为合合理化，促促进系统统整体的的协调。l 通过信息息技术增增强管理理水平，形形成交通通系统的的完整信信息采集集、信息息管理与与加工、信信息发布布“系统神神经网络络”，以支支持各种种科学决决策行为为。l 通过信息息系统实实现交通通系统与与整个社社会经济济系统的的有效协协接：交交通运输输信息融融入供应应链；交交通运输输信息融融入居民民生活信信息链。因此，智智能运输输系统是是对传统统运输系系统的一一次革命命，传统统的运输输观念、运运输行业业组织形形式、运运输管理理方法，以以及传统统的运输输技术都都将由于于智能运运输系统统的发展展而发生生变革。智能运输输系统的的建设不不仅是一一种技术术开发研研究过程程，而且且是一种种组织创创新、观观念创新新、技术术创新和和管理创创新的过过程。如如果不进进行相应应的变革革，先进进技术所所能够发发挥的作作用将是是非常有有限的。312系系统协调调运作特特点ITS的的系统整整体性体体现在：l 跨行业特特点。IITS是是涉及众众多行业业领域的的社会综综合系统统，行业业之间的的协调包包括：建建设任务务的协调调，管理理体制的的协调，政政策的协协调，技技术的协协调，基基础设施施使用的的协调，信信息采用用与应用用的协调调。l 跨技术领领域特点点。ITTS综合合了交通通工程、信信息工程程、通信信技术、控控制技术术、计算算机技术术等众多多学科领领域的成成果，需需要多专专业领域域技术人人员共同同参与。l 政府、企企业、科科研机构构和高等等院校共共同参与与。建设设过程中中恰当的的角色定定位和任任务分工工是系统统有效展展开的前前提条件件。32政府与与企业和和研究机机构之间间的协调调关系在某市市智能运运输系统统战略规规划研究究中，是是充分考考虑了上上述系统统建设特特点后，确确定政府府、企业业和研究究机构之之间的关关系。321政政府的职职责ITS建建设过程程中政府府所承担担的基本本职责为为：推动动企业为为主体的的行业性性技术进进步；为为社会提提供基础础设施；有效协协调系统统研究开开工作，以以及开发发过程中中各种角角色之间间关系。为为此，政政府将进进行如下下行为：规划行为为。制定定系统发发展战略略、系统统框架结结构、系系统概念念设计、系系统上层层结构设设计、系系统项目目规划与与设计等等指导性性方案，以以指导整整个系统统的协调调展开。引导行为为。通过过建设项项目的指指导性评评价文件件（技术术有效性性评估、技技术市场场评估、技技术筛选选和分组组等），阐阐述ITTS对企企业能够够产生的的经济效效益，引引导企业业在市场场条件下下通过技技术进步步获取主主动地位位。政府府需要通通过优惠惠政策或或投资支支持示范范性项目目的建设设，并组组织必要要的实验验性项目目的实施施，通过过示范项项目推动动行业的的技术进进步。建设行为为。政府府承担IITS基基础设施施建设及及基础信信息建设设（采集集、管理理、发布布）的任任务。协调行为为。政府府通过政政策、税税收、行行政等手手段协调调众多系系统建设设参与者者之间的的关系，同同时为保保证系统统规划的的可靠执执行，需需要推行行ITSS项目的的技术监监理制度度。技术培训训及技术术传播行行为。政政府需要要组织行行业性技技术培训训，帮助助各类管管理及技技术人员员了解新新技术概概念及价价值；政政府需要要最大程程度地利利用多种种媒介发发布一系系列技术术指导文文件，宣宣传新技技术的意意义，并并指导社社会各界界的参与与。322企企业的职职责运输企业业需要增增强技术术进步的的紧迫感感，认识识到随着着综合物物流时代代的到来来，传统统的运输输企业将将受到国国外企业业强有力力的竞争争，特别别是我国国参加WWTO以以后将开开放物流流市场，传传统概念念上的运运输企业业将不能能适应现现代物流流系统的的要求，传传统概念念的货物物运输正正在趋于于萎缩。公公交企业业需要认认识到随随着交通通服务水水平要求求的提高高，传统统的管理理方式和和服务方方式难以以适应社社会需求求，要在在激烈的的市场竞竞争中保保持并提提高公交交分担率率，就必必须提高高自身的的信息技技术应用用能力。信息技术术企业需需要敏锐锐地认识识到ITTS所开开辟的广广大市场场，以及及面临国国外企业业的激烈烈竞争，积积极主动动地投入入到技术术创新的的过程中中去。323行行业间协协调关系系从行业分分工角度度来看，ITS可以划分成为如下研究领域。纵向阶段段划分：ITSS系统规规划、IITS具具体技术术。横向行业业划分：围绕道道路交通通管理的的系统（先先进交通通控制系系统、交交通诱导导系统等等），以以交警系系统为主主体承担担；围绕绕运输管管理的系系统（营营运车辆辆管理系系统、信信息化公公交系统统等），将将以运输输管理部部门为主主体建设设；社会会公众服服务系统统（包括括综合交交通信息息系统等等），将将在政府府的基础础信息提提供、优优惠政策策等支持持下，有有信息企企业为主主体承担担其建设设任务。为使各行行业之间间形成有有机的整整体，需需要建立立如下协协调关系系：l 规划协调调；l 基础设施施协调；l 规范及标标准协调调；l 信息采集集及应用用协调。33系统建建设策略略对该市IITS建建设策略略提出如如下建议议：需求导向向策略：采用多多种方式式（试点点或示范范工程建建设等），优优先开发发具有明明显效益益的项目目，刺激激并引导导社会对对交通信信息的需需求，将将ITSS作为逐逐步深化化的交通通信息应应用加以以推广。适用技术术集成策策略：技技术与适适度超前前的管理理手段、经经营模式式改革相相结合；避免盲盲目追求求技术的的先进性性，重点点应用具具有一定定基础的的技术尽尽快达到到实用化化的系统统集成。系统融合合策略；避免采采用一家家包打天天下的集集中排他他式开发发方法，采采用统一一规划指指导全局局，统一一规范协协调各方方，重点点投入形形成核心心，广开开门户海海纳百川川。近期期研究内内容集中中于对现现有系统统及正在在开发系系统的融融合方法法。建立公用用平台引引导相关关系统介介入策略略：公用用平台是是ITSS中的公公共信息息服务提提供者和和公共信信息规范范化义务务承担者者，由交交通运输输信息公公用基础础设施、交交通运输输公用数数据仓库库、交通通运输信信息公共共信息规规范、应应用系统统开发共共享软部部件库等等构成。利利用政府府集中建建设项目目的技术术和设施施优势，通通过设施施使用服服务和技技术服务务，形成成交通运运输信息息流通枢枢纽，并并以次为为依托实实现系统统规范化化及资源源共享目目标。4智能能运输系系统框架架结构41系统框框架结构构的构成成ITS系系统框架架结构包包括如下下内容：层次化需需求结构构：采用用层次化化方式，表表达系统统的需求求分析结结果；系统概念念结构：表达主主要子系系统之间间的组成成关系；系统逻辑辑结构：采用面面向对象象系统结结构分析析方法表表达系统统的构成成要素及及相互之之间的联联系；系统通信信逻辑结结构及协协议：参参照网络络系统OOSI模模型的77层体系系，对上上3层根根据系统统特殊要要求进行行具体设设计；系统硬件件设施布布局结构构：分成成中心设设备、远远程通信信设备、车车载设备备、现场场设备44大类型型，根据据系统逻逻辑结构构进行布布局设计计；系统信息息组织结结构：回回答信息息采集责责任者、信信息分布布式存储储方案、信信息管理理内容、信信息发布布方式等等问题，是是系统逻逻辑结构构的深化化；系统软件件结构：参照网网络计算算模式确确定用户户端、中中间件、服服务器等等相关软软件的功功能、接接口等问问题。限于篇幅幅关系，本本文仅对对其中部部分内容容的研究究成果举举例说明明。42系统需需求结构构示例系统需求求是整个个系统设设计的基基础，战战略规划划中需要要采用层层次化结结构说明明根据社社会、经经济发展展要求，及及技术基基础确定定的系统统拟满足足需求的的具体目目标。某某市信息息化公交交系统的的需求结结构如图图2所示示。出行前的公交信息查询公交运行、换乘信息的提供提供公交信息信息化公交系统途中公交信息查询多种运输方式的衔接信息服务对预约公交车的支持对出租车使用的支持公交系统事故、延误信息获取出租车等信息服务公交优先的实施提供公交异常状态信息提供道路交通信息提供公交运行状况信息公交专用道使用的监控公共汽车、轨道交通的信号优先对公交规划及政策制定的支持公交运行信息服务对公交运营管理的支持先进公交调度管理支持公交线路车辆动态调度公交规划决策支持支持公交调度计划制定行业运营特征的把握公交战略及政策制定线网规划的决策支持线路调整、审批的决策支持各条线路、公司运营情况的把握战略及政策效果仿真分析公交运行状态分析图2 信信息化公公共交通通系统需需求结构构43系统概概念结构构某市信息息化公交交系统构构成概念念如图33所示：其特点点在于通通过共用用平台组组合整个个系统。行业管理信息服务车队/公司管理支持线路调度支持公众信息服务公交规划决策支持智能公共交通信息集成管理子系统系统协议转换网关基于GIS的可视化交互管理公用数据仓库信息查询服务器无线集群调度子系统运政管理子系统车辆跟踪子系统交通一卡通子系统图3 某某市信息息化公交交系统构构成概念念某市综合合物流枢枢纽智能能化道路路运输管管理系统统构成概概念如图图4所示示。其中中第3层层次是功功能子系系统，通通过功能能子系统统的组合合应用，构构成面向向实际应应用的33个基本本用户子子系统；同时，为为了能够够将功能能系统转转化成为为具体设设备方案案，将功功能子系系统的构构成要素素进一步步划分为为4种类类型的基基本设备备，最终终形成衔衔接项目目设计过过程的基基本设备备单元技技术要求求。综合物流枢纽智能化道路运输管理系统铁路运输信息系统远洋运输信息系统航空运输信息系统货运交易管理系统车辆运行管理系统运政管理系统公众信息发布功能系统车辆-中心通信功能系统车辆状态监控功能系统车辆跟踪功能系统共用信息管理功能系统现场设施中心设施远程访问设施车载设施图4 某某市综合合物流枢枢纽智能能化道路路运输管管理系统统概念构构成44系统通通信逻辑辑结构及及协议说说明第n层协议第n层第n层系统通通信逻辑辑结构及及协议需需要参照照ISOO/TCC2044等国际际标准化化规范加加以本土土化。第n层与第n-1层之间的服务接口第n层与第n-1层之间的服务接口第n-1层第n-1层第n-1层协议第2层第2层第2层协议第2层与第1层之间的服务接口第2层与第1层之间的服务接口第1层第1层第1层协议通信网络物理媒介图5 层层次化系系统通信信结构示示意图各层活活动元素素称为实实体（eentiity），既既可以是是硬件实实体，也也可以是是软件实实体。不不同机器器上的同同一层的的实体叫叫做对等等实体（peer entity）。第n层实体为n+1层提供服务，这时第n层被称为服务提供者，第n+1层为服务用户。因此服务是一种纵向相邻两层之间的协调概念。对应这一概念的规划内容是为各层之间定义清晰的接口，接口包括原语操作和服务。在层次次化系统统结构中中，通信信被定义义成为相相同层次次实体之之间进行行的工作作。第nn层的两两个实体体之间对对话，是是根据第第n层协议议（prrotoocoll）来进进行，这这种协议议基本是是通信双双方关于于如何进进行通信信所达成成的一致致规则。第第n层之间间的对话话实际上上仅是一一种逻辑辑意义上上的对话话，实际际上每一一层都将将数据和和控制信信息交给给下一层层，直到到最底层层，由物物理媒介介完成实实际数据据传递。45系统硬硬件设施施共享布布局示例例对于系统统基础信信息采集集设施，参参考国外外的经验验，建议议以光探探测设备备为主体体。光探探测设备备能够利利用红外外线与车车载设备备之间进进行双向向通信，同同时向路路面发射射红外线线，利用用车辆与与路面反反射波的的不同探探测车辆辆存在。比比较电波波探测设设备，具具有信息息采集和和车辆探探测两方方面的功功能；能能够进行行运行时时间、拥拥堵状态态等检测测；信息息传送量量大；不不受波段段管制的的限制；价格相相对比较较便宜等等特点。因因此可以以作为交交通控制制系统、交交通诱导导系统、营营运车辆辆管理系系统等的的基础探探测及通通信设备备进行共共享，日日本UTTMS221就采采用这样样一种共共享基础础设施方方案。根根据我国国的体制制特点，采采用首先先汇集到到车辆运运行控制制中心，而而后与交交通控制制中心共共享信息息的方案案。图6 采采用光探探测设备备共享信信息采集集系统概概念示意意46系统软软件结构构说明软件结构构规划的的任务是是划分基基本软件件单元并并定义相相互间关关系，系系统采用用如图77所示的的3层CC/S结结构，也也就是将将应用功功能分成成客户层层、业务务逻辑层层和数据据库服务务器层三三部分。数据库服务器层业务逻辑层客户层数据库服务器1中间层服务程序1客户端程序1转换接口中间层服务程序2客户端程序2数据库服务器2数据库服务器n客户端程序n中间层服务程序n图7 系系统软件件结构示示意5结束束语智能运运输系统统的研究究正在逐逐步展开开，有关关智能运运输系统统的规划划是一个个引起世世界各国国极大关关注的研研究领域域。本文文的研究究提出了了针对中中国特点点的系统统总体框框架结构构的初步步建议方方案，但但仍然仅仅是一种种起步，许许多问题题尚有待待于深化化。限于于篇幅仅仅介绍了了其中的的一部分分成果，希希望能够够帮助读读者形成成ITSS系统战战略规划划的整体体概念。有有关系统统逻辑结结构方案案、系统统物理结结构方案案、子系系统之间间的连接接具体技技术方案案、交通通工程与与信息工工程等方方案的技技术人员员在系统统规划过过程中任任务分工工与协作作方法等等问题，将将在逐步步发表的的论文中中进行详详细的介介绍。希希望本文文能够起起到抛砖砖引玉的的作用，吸吸引各相相关学科科的研究究者参与与到智能能运输系系统的规规划及设设计中来来。参考文献献1 深圳是运运输局、同同济大学学，深圳圳市智能能运输系系统发展展战略及及规划研研究，119999年122月。2 日本警察察厅交通通局，警警察ITTS，日日本大阪阪：交通通管理技技术协会会、都市市交通问问题调查查会，119988年111月。3 AASHHTO/ITEE/NEEMA, Thhe NNTCIIP GGuidde Nattionnal Traanspporttatiion Commmunnicaatioons forr ITTS PProttocool, 19999.4 HNTBB/TRRW/TTEC, ITTS SStraateggic Depployymennt PPlann, 119966.