城市道路交通拥堵的现状及治理措施(系统工程)-毕业论文.doc

城市道路交通拥堵的现状及治理措施摘要 随着经济和科技的迅速发展，城市交通拥堵问题一直困扰着许多国家，我国的同样存在着非常严重的通拥堵问题。为了彻底解决城市道路交通拥堵问题，一些发达国家致力于城市道路智能交通运输系统和汽车运输系统智能化的研究。在城市公共交通车辆、出租车以及私家轿车上装有配套车载设施，使城市道路交通运输系统更加完善，避免城市道路交通拥堵，提高城市道路交通运输系统的运营效率和效益。本文针对我国造成交通拥堵原因进行了的分析，提出了解决问题的一些基本的措施。主要借鉴国外先进的智能交通系统的研究，完善我国道路交通设施，发展先进的智能公共交通体系，充分利用城市智能公共交通工具来缓解我国城市道路拥堵的现状，包括先进公共交通系统和智能车辆控制系统，尽可能的缓解我国的道路拥挤。 关键词：城市道路；交通拥堵；治理措施；智能交通系统目录摘要21.城市道路交通拥堵的现状41.1 我国大中城市道路交通拥堵的现状52.城市道路交通拥堵的原因62.1机动车拥有量迅速增长62.2城市道路基础设施不足62.3交通辅助设施不完备72.4城市路网密度低且结构不合理72.5城市交通规划不科学、交通管理不善72.6城市公共交通发展滞后82.7交通参与者的法规观念淡漠83.城市道路交通的治理措施93.1加强城市道路基础设施的建设与管理93.1.1 增加、改建城市道路基础设施93.1.2 大力发展城市公共交通103.1.3 大力宣传交通道路法律法规113.2 城市智能交通运输系统及智能汽车交通系统的研究123.2.1 智能交通运输系统123.2.2 智能汽车交通系统15小结21参考文献221.城市道路交通拥堵的现状1885 年，德国人卡尔·奔驰发明了世界上第一辆汽车，汽车的出现改变了整个交通运输格局，道路交通系统也随之发生了根本性变革，20 世纪 30 年代在二次世界大战之前，德国就建成了全国联网的高速公路。可以说汽车的出现推进了人类的历史进程，现代化交通工具给人类的生活质量和生活方式带来了根本性的改变。机动化水平的提高，使人员出行和货物的运输更加快捷方便，人们的活动范围大大增加，这极大地改善了人们的生活质量，促进了经济发展和社会进步。然而，事情总是具有两面性的。机动化的发展在给人们带来巨大效益的同时，也带来了一系列交通问题。随着城市化和机动化水平的不断提高，导致交通需求迅速增长，而城市有限的交通供给使得供需矛盾日益尖锐，城市出现交通拥堵、阻塞现象，很多大城市的汽车出行给人们带来的已经不是舒适、快捷与方便，取而代之的是人们“乘车难、出行难、停车难”的困扰。不仅如此，由交通拥挤带来的交通系统服务水平下降、交通延误增加、交通事故频繁、能源浪费巨大、汽车尾气污染等诸多问题也日渐突出。交通问题已不是交通领域的内部问题，而成为一个广泛的社会问题；交通问题已成为一个全球性的大问题，不仅仅是世界上少数几个机动化水平较高的发达国家才出现的问题，广大的发展中国家也存在交通问题，甚至发展中国家的交通问题更为严重。随着城市化和机动化水平的不断提高，导致交通需求迅速增长，而城市有限的交通供给使得供需矛盾日益尖锐，城市出现交通拥堵、阻塞现象，很多大城市的汽车出行给人们带来的已经不是舒适、快捷与方便，取而代之的是人们“乘车难、出行难、停车难”的困扰。不仅如此，由交通拥挤带来的交通系统服务水平下降、交通延误增加、交通事故频繁、能源浪费巨大、汽车尾气污染等诸多问题也日渐突出。交通问题已不是交通领域的内部问题，而成为一个广泛的社会问题；交通问题已成为一个全球性的大问题，不仅仅是世界上少数几个机动化水平较高的发达国家才出现的问题，广大的发展中国家也存在交通问题，甚至发展中国家的交通问题更为严重。随着国民经济的高速发展和城市化进程的加快，我国机动车拥有量和道路交通量急剧增加，而道路交通基础设施却相对不足，交通管理水平相对落后，致使交通供需矛盾日益突出，也出现了诸如交通拥挤堵塞、交通事故频发、劳动生产率下降、能源浪费增大、汽车废气污染严重等诸多交通问题。尤其是在大城市，交通拥挤和堵塞最为突出、最为普遍，北京、上海、武汉、西安、广州等超大城市，交通拥堵现象已日趋严重，成为影响城市经济发展的重要制约因素。交通拥堵已经成为我国城市面临的极其严重的“城市病”之一，成为影响国民经济进一步发展的瓶颈。1.1 我国大中城市道路交通拥堵的现状目前我国经济正处于快速发展过程中，很多城市的人口都急剧上升城市化进程加快，汽车的拥有量也不断增加，城市的很多基础交通设施都过于陈旧，难以满足现在交通流量的需求。因此随着城市的不断发展，发生交通拥堵问题已经成为一个难以逃避的现实问题。交通拥堵主要是现有的道路交通设施所能提供的交通容量无法满足当前交通流量的需求，而且得不到及时的疏导。每个城市的道路结构和现有的交通条件都不尽相同，这就造成了交通拥堵现象的复杂性，但是我们可以通过不断的积累经验，可以找到其规律性。很多城市都是先堵车后治理，一旦城市的某个道路交叉口或者十字路口出现了交通拥堵现象，人就会致力地去治理这个道路交叉口，改善其道路交通设施，试图缓解道路交通的拥堵状况。但是事实证明这种局部解决的办法不能很好的解决城市道路拥堵问题，因为先前人流量较大的道路一旦得到了改善，就会吸引以前在其他道路上行驶的车辆现在都挤到了改善路段，道路在未改善以前，部分司机会考虑出行时间，尽量避免与人流高峰期重合，但是，道路改善了就没有必要考虑这个问题了。很多人也由于道路的改善由原来的乘坐公交车出行改为了自驾轿车出行。所以改善部分道路的交通条件，只能短时间的缓解城市交通拥堵，很快就会恢复到原来城市拥堵的现状。人多、车多、路少已经成为我国现在各大城市道路交通拥堵的现状，这样就很大程度的阻碍了我国城市经济的快速发展，同时还给很多城市带来了一系列社会问题，例如，空气污染严重增加了人们的发病率，噪声污染严重影响了人们的正常生活，交通事故的发生率增加给市民们的生活带来了不安全因素，打乱了人们的出行计划及延误人们的出行时间，使市民们失去了原有的生活规律。通过仔细观察和亲身体会，我们不难发现城市道路拥堵的时间比较规律，尤其在早、中、晚上下班高峰期，各种车辆及各行各业的人群同时聚集在市区和相同的路段上，这就造成了城市道路交通拥堵，而且黄金假期和周末也出现类似的问题。这时城市的主要街道（商业区、学校、医院周围等）的交通流会急剧增加，这样会随着车辆和人流的逐渐增加，交通堵塞范围会逐渐扩散延伸。我们正在面临着交通设施供给能力有限和城市交通流量迅速增长的矛盾。所以采取必要的措施来缓解城市交通拥堵问题，这已经成为了一个刻不容缓社会任务。2.城市道路交通拥堵的原因城市道路交通拥堵现象目前在我国的很多城市都不同程度的存在，虽然每个城市造成拥堵的原因都错综复杂，不尽相同。但是在我国城市中导致交通拥堵的原因大致可以归为七类来分析。2.1机动车拥有量迅速增长随着改革开放的不断深入，我国国民经济快速增长，城镇居民生活水平大幅提高，尤其是在“九五”计划中，国家将汽车工业列为优先鼓励发展的重点产业，出租车、私人小汽车发展十分迅速。有资料表明，2000 年我国机动车保有量已达到 5305.28 万辆，90年代以来年平均增长 18.18%；全国城市出租车数量由1990 年的 11 万辆已经发展到 2003年的 90.3 万辆之多。全国机动车拥有量的迅速增长使得我国的交通拥堵问题日益严重。2.2城市道路基础设施不足在城市道路基础设施建设中，我国大城市高密度的土地利用模式决定了道路空间资源的有限性；再加上近年来政府对城市道路系统的规划建设方面的投入，与对高速公路建设的投入相比，显得不足，城市道路数量严重不足，城市路网的发展赶不上机动车辆的迅速增长。上面提到我国机动车保有量年平均增长18.18%，而 90 年代以来我国城市道路面积仅年均增长 5.47%，铺装道路面积仅年均增长 7.92%，1998 年城市人均铺装道路面积仅有 8.3 平方米，而一些发达国家一般为 20-40 平方米。根据世界各汽车化交通发达国家的城市交通用地分析可知，它们的城市道路面积率范围一般在 18%-35%，而我国 1993 年城市道路面积率平均不足 7%，即使在机动化水平较高的城市，如北京、上海等，其道路面积率也仅为 10%左右。全国 32 个百万人口以上城市中，有 27 个城市的人均道路面积低于全国平均水平。上海市人均道路面积只有 3.5m²，致使中心区约有50%的车道高峰小时饱和度达到 95%。2.3交通辅助设施不完备交通辅助设施包括枢纽场站、停车场、交通标志、标线、信号灯等。我国长期以来在交通基础设施建设方面“重修路、轻枢纽”，没有对城市交通枢纽场站的建设规划充分认识与重视，对交通枢纽的规划布局缺乏长远眼光，交通枢纽布局不合理、周转能力差，非常不便利。城市机动车的停车位也严重不足，不仅小汽车停车位长期严重不足，而且也缺乏公交车、摩托车和自行车停车场。据统计，1998 年北京市停车泊位仅有 7万多个，停车泊位数占机动车总数不足 6%，其中 17 万个车位还是占路停车，与实际需要相差甚远。此外，还存在交通标志、标线等设置不规范、不明显，信号灯不准确的问题。2.4城市路网密度低且结构不合理路网密度是指在一定区域内道路网的总里程与该区域面积的比值。发达国家城市道路网密度为 16.21 公里/平方公里,我国为 4.85 公里/平方公里,相差2.3 倍。高密度的道路网可以形成连续的行人、非机动车、机动车分流系统，不仅可以营造安全的人性化步行氛围,还可以提高机动车的运行速度；有利于组织单向交通,减少交叉口的冲突点数；有利于分流干路交通压力，使交通流均衡分布在整个城市交通道路网。同时，次要道路在机动车非高峰出行时间可以为机动车临时路边停车创造条件。我国大中城市的道路网密度普遍较低，特大城市现有规划道路网的密度指标没有一个达到 7.1 公里/平方公里的国际标准上限，一部分城市甚至不及 4.3公里/平方公里的国际标准下限。北京市计划调整道路网结构，加强支路规划建设，打通断头路，规划道路网密度为 4.4 公里/平方公里。我国城市道路干道间距过大，支路短缺，土地空间浪费大，道路功能紊乱，交通系统效率很低。70%左右的城市至今还没有形成城市干道网系统，大城市快速路、大容量轨道交通系统的建设还处于初步阶段。2.5城市交通规划不科学、交通管理不善目前, 一些大城市热衷于环路、干线的建设及改造，大都把交通建设重点放在兴建城市环线公路上，对连接市中心的对外快速通道不重视，没有从城市整体规划高度出发，全面地进行交通规划，忽视道路网络的形成，有些大城市甚至把城市交通建设片面理解为“修建环线、拓宽马路、建立交桥”。这不仅难以发挥工程的效益，而且还形成了新的交通瓶颈。同时，由于我国在现行的城市交通结构中，自行车仍然是许多大城市最主要的交通工具，在日常出行中自行车的比例达到30%以上。面对数量众多的自行车交通流，大部分城市没有比较完善的自行车道路系统，混行交通较为普遍。道路使用权由行人、非机动车和机动车享，而且交通管理不善，几乎没有采取措施实现人车分离、机非分离，造成车辆低速行驶和事故频繁发生。2.6城市公共交通发展滞后目前我国城市公共交通系统建设总量严重滞后，结构比例失调。世界大城市的公共交通系统承载的人口出行比重平均在 50%-60%之间，日本东京达到 80%，而我国的公交出行比例不足 30%。1978 年到 1995 年的 17 年间，全国公共交通车辆和线路长度分别增加了 2.5 倍和 2.8 倍，但公共交通运行速度由每小时20km 下降到不足 10km，新增运力被低效率抵消。我国城市中公共交通车辆的数量相对还是较少，并且公交车辆的拥有率低，平均每千人不足 0.6 辆，而北京平均 2800 人才拥有一辆。这使得我国公交车辆的负荷非常大，车内乘客密度很大。我国一辆公交车每年要运送乘客近 60 万人次，上海高达 90 万人次，在上下班高峰期，公交车上每平方米要挤 9-13 人，而国外的一辆公交车每年运送乘客不到 40 万人次，车内每平方米只有 3-4 人。可想而知，我国公交车辆的服务质量很差。我国公共交通的技术和管理落后，公共交通结构形式单一。虽然公共交通的作用已经受到各级政府的重视，但公交优先政策的落实与城市发展的客观要求还有很大的差距。公共交通正点率低，线路覆盖率低，换乘困难，车辆调度、检测维修等方面缺乏先进科学手段。由于经济能力所限，许多城市公共交通仅限于常规的公交汽车、电车，缺乏大运量的、技术先进的轨道交通。2.7交通参与者的法规观念淡漠交通参与者遵守交通法规的意识较差，促使交通秩序混乱、恶性交通事故增加，导致更加严重的拥堵。据北京市市政工程设计研究总院的研究，在快速环路二环路上的交通事故发生可分为三种主要形态：追尾事故后车撞前车；违章并线发生刮蹭事故；并线频繁跟车过近。据交通管理部门统计，北京市小公共汽车、出租车占全市机动车的 10%，可违章却占 30%。这种由于交通法规意识淡漠引起的恶性交通事故在城市快速路上所引起的交通拥堵的后果是很严重的。3.城市道路交通的治理措施3.1加强城市道路基础设施的建设与管理3.1.1 增加、改建城市道路基础设施现在城市交通系统严重供需不平衡。主要原因是由于很多城市过去没有科学的城市道路规划，没有完善的交通设施。所以必须用科学的方法增加、改建城市道路基础设施。增设道路交通设施，加强道路交通管理也是缓解道路交通拥堵的一个非常有效的途径。现在很多城市的许多道路上缺或少关键的交通设施。所以完善交通设施也是我们眼下必须要解决的问题。在主要街道增设全封闭的道路护栏，避免行人随意跨栏，阻止机动车辆随意调头、转弯、停车等，避免自行车、电动车不按规定驶入机动车道。这样可以实现各行其道，减少交通系统的内部冲突，缓建交通拥堵。在没有其他通道的十字路口或交通流量较大的十字路口和设有人行道的路段要增设人行道栏杆。按照具体的红绿灯开关时间进行放行和关闭通道，避免人车冲突，提高机动车行驶速度。在交通岔路口和立交桥口挂设醒目、明了、简单、易懂的道路指示牌。下图为常用交通标识（图3-1）。图3-1 常用交通标识 现在大多数大城市已经成型，市中心建筑密度太大。所以需要政府牵头，认真调研，组织各个相关部门，共同商议，相互配合，把各个部门的长远规划结合起来，调动各部门的工作积极性，集体改建城市道路路网，避免刚修好又开挖。在城市土地利用上要合理规划，每个街道的商业功能需要明显区分，不至于市民盲目逛街。在城区建立多个商业中心，分散人流和车流，避免学校、医院、商业区等交通流量大的的单位建立在同一条道路上。在交通流量大的道路和十字路口修建立交桥、地下人行通道、天桥等缓解道路交通的压力。建设开发区，把部分事业单位、企业单位、工厂集中管理，例如，学校可以建立大学园区，工厂可以建立工业园区，政府可以建立办公园区等，明确每个开发区的专职功能，缓解市区交通流量。部分商业区禁止机动车辆通行，避免人车共行得混乱局面，公共场所修建地下或空中停车场，有效利用城市空间。在城市外围修建高效快速的环城公路或高速通道，减少不必要的交通流量冲击城市内部的交通系统。 交通警察及时、有效的管理也是缓解城市交通拥堵的一个重要组成部分。尤其在上下班高峰期交通流量较大路段必须有交通警察利用科学、人性化的手段来疏导交通流量。及时、快速处理一些引起交通拥堵的突发事件。应在市区内的十字路口设有交通警察管理站，保证白天都有值班人员，处理和监控该交通路段的相关事务。政府应该对专门处理交通事故的警察进行集体培训，提高办案能力，缩短处理时间，减少交通事故对城市道路运输系统的负面影响。3.1.2 大力发展城市公共交通很多城市都实施公交优先策略，因为现在我国城市的私家车和出租车大多是单人乘坐的形式出行，而一辆公交车却可以代替多辆轿车的载客量，所以国家交通部门也强调大力发展城市公共交通才是眼下解决城市道路拥堵的最有效的方法。在原有的基础上发展轨道交通、快速公交车，设立公交专用车道，并对公交专用车道实施保护，建立与人行道和其他机动车道的隔离护栏，保证公交车在行驶的过程中畅通无阻。提高公交车的舒适性，以满足不同层次、不同的人群、不同的目的的多样化出行需求。改变现在只有低收入的人群才坐公交的传统观念。保证公交车的数量，每辆车不能间隔超过5分钟。重新修建公交站点，设立专门的公交停车位，这样避免了公交车停站时对其他往来行驶的机动车辆造成影响。乘客数量相对较多的公交站牌应该有自愿者或交通警察来监督、引导。很多城市乘坐公交时没有排队的习惯，这就需要专业人员进行督促市民等车时一要遵守一定的交通安全法规，按具体的公交站点的占地空间，组织乘客按一定次序进行排队等候，上车时避免拥挤，这样不仅可以提高上车速度，而且减少了乘客随意等车时对其他交通工具通行能力的影响，对一部分城市来说，还能有效制止扒手对乘客们行窃，经过一段时间后，就会使市民们形成一种自觉性、素质性。很多大城市都在修建或已经使用地铁，有条件和有需求的大城市应该大力发展具有高效率的地铁交通。使其在公共交通中发挥核心的运输作用。在人流密集的市区中心设置多个站点，做到分布密集，换乘方便，缓建市区交通拥堵问题。提高地铁的服务和配套设施，完善地铁的中心枢纽。结合城市的人流走向和城市的产业布局来合理布置地铁的行驶路线，适当降低地铁的票价，吸引城市的市民乘坐地铁，以便达到最大程度的载客量，减少道路上的交通流量和人流数量。适当收取堵车费用和环境污染费用，减少汽车的行驶数量和频率。鼓励大家乘坐公共交通工具。通过轨道交通可以发展市区周边的卫星城市，这样可以减少和控制市区的人口数量，达到交通与人口相匹配的目的，可以有效缓建城市交通拥堵。3.1.3 大力宣传交通道路法律法规现在我国大力提倡以人为本，所以人才是交通系统中得主要组成部分，一切交通工具都是由人来操作和控制的。市民的交通法律法规意识的高低，直接决定着一个城市交通拥堵和交通事故的发生率。目前我国很多城市的人口流量大，人员身份比较混杂，市民们的交通安全法律法规意识普遍淡薄，这也是造成城市交通拥堵的重要原因之一。所以普及交通道路法律法规，加强道路交通管理的宣传教育，提高市民们的交通规则意识也是当务之急。解决道路交通拥堵问题实质上也是一项治理市民行为的工程，只有培养、教育市民们的主观能动性，使其积极配合交通管理部门，提高市民们的自觉遵守交通规则的素质，杜绝一些不良的交通行为，这样才能从源头上解决我国城市的交通拥堵问题。加大宣传、教育和强化市民们的交通安全意识是目前交通管理部门的一项重点工作。同时也是一项社会任务。在一些交通流量比较大的路段应该有专门的交通管理人员来进行引导、监督和管理。对于不遵守交通规则的市民或驾驶员应该进行依法适度处理。这样可以强化市民们的交通安全意识，达到市民们互相监督的效果，最终以市民们形成一种自觉遵守交通规则的行为为目的。城市私家车普及化，因此驾驶员也越来越多。虽然每个驾驶员都持有驾驶执照，但是真正了解和能在实际中应用交通规则的驾驶员却不多，都是随大流，而且很多驾驶员的驾驶技术不过关，这些因素都导致了城市内部的车辆行驶速度减慢，甚至形成短暂性的交通拥堵。交通管理部门应该定期组织驾驶员进行交通法规的学习，让驾驶员了解一些交通事故处理常识和相关的法律规定，以便发生道路交通事故时能够积极配合交通管理人员快速处理交通事故，缩短由于交通事故引起的交通堵塞。对违反交通规则的驾驶员要集体培训，提高他们的驾驶技术和驾驶常识，在醒目的交通公告牌上和公共交通站点处张贴交通安全法律法规，以达到随时随地的教育效果。3.2 城市智能交通运输系统及智能汽车交通系统的研究交通量的持续增长是造成这种状况的最根本原因，而传统的解决途径主要有两个：一是加大交通基础设施建设的投入，但资金、土地等稀缺资源的有限性又是不可回避的问题，道路基础设施是不可能无限扩展的；另一个就是限制交通流量，主要是通过法律和行政的手段实现。这又分两个方面：一是控制车辆出行，如按车牌单、双号分别行驶，或是鼓励和发展公共交通，减少私家车的使用，美国等西方国家早在很多年前已在一些交通繁忙路段实施鼓励两人以上的车辆优先行驶的规定；再就是控制汽车保有量，以高额的税、费甚至控制上牌等来限制汽车数量的发展。这些方法短期可以奏效，但有失公平、合理。如何更有效地使用现有交通运输网络就是人们试图寻找更好地解决上述问题的重要途径之一。人们希望通过增加技术含量的方法提高现有道路的利用率，提高道路交通的安全程度和道路使用的舒服性，智能运输系统（ITS）因此应运而生。随着我国经济的快速发展，城市交通拥堵愈演愈烈。大城市、特大城市的交通问题尤为突出。以上海市为例，自进入20世纪90年代，内环线/南北高架/延安路高架、越江大桥/隧道、地铁1号线等重大交通设施虽陆续被建成，但是上海市的交通状况仍不容乐观，公共交通不便、利用率有待提高，地面道路乃至高架道路交通时常堵塞(特别是高架道路)、城市交通污染仍很严重。现在，公共交通虽在认识上已被重视，但由于受到资金和建设周期等的制约，很难指望在短期内有所改观，加之小汽车进入家庭的呼声不断增高，上海的交通状况更不容乐观。随着我国经济的不断发展越来越多的城市将会面临这样的交通问题。所以彻底解决交通拥堵问题已经成为我国政府必须重视的问题。3.2.1 智能交通运输系统1）概念与简介 智能交通系统（简称ITS，Intelligent Transport Systems）是80年代中期最先由美国提出的道路交通新概念，是汽车化社会和科技发展的自然产物，同时也是未来解决城市道路交通拥堵的发展方向，他是将先进的信息科学与技术、计算机应用技术、电子传感技术、通信技术、控制技术、数据通讯传输技术、系统综合技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位为发挥作用的，准确、实时、高效的综合交通运输管理系统。ITS通过人、车、路三者之间密切配合、和谐统一，可以高效的利用现有的交通设施、保证交通安全、提高交通运输效率、减少城市道路负荷、降低环境污染等，从而建立起一种全方位、大范围发挥作用的实时、高效、准确低能耗、低污染的运输服务系统和综合管理系统（图3-2）。因此，开发、研究智能交通运输系统已经成为各国缓解交通拥堵的主要措施。出行人 交通服务交通管理道路车辆图3-2 ITS结构和信息交换ITS的基本功能模块包括：先进的公共交通系统（APTS），先进的车辆控制系统（AVCS），先进的出行者信息系统（ATIS），先进的交通管理系统（ATMS），以及商用车运营管理系统、自动公路系统、先进的乡村运输系统等。2)ITS的主要设施构成智能交通系统的主要设施，一般有以下几部分（图3-3）。传感检测设施中心计算机信息显示设施信息传输 图3-3 ITS设施道路交通智能化，是利用现代的信息处理技术和通信技术，把车、人、路作为一个综合系统来实现智能化。这将改变以往单靠驾驶员的眼睛和耳朵来获取道路信息，在通过自己的大脑做出有限的分析、判断的传统型交通系统，这将会是二十一世纪的一次重大的科技革命。 每个子系统都将检测到的信息直接传输到中心计算机，由中心计算机分析处理，输出到信息显示设施上，同时中心计算机也接受来至信息显示设施反馈回来的信息，以便及时调整，达到系统最优化。有一部分子系统在传输的过程中需要通过控制机来中转信号，例如交通控制信号系统，检测信息先传输到控制机然后经过控制机在传输到中心计算机，经过中心计算机处理的信号同样先传输到控制机，然后由控制机传输到信息显示设施上（图3-4）。中心计算机控制机传感检测设施 信息传输信息显示设施 图 3-4控制系统设施 不管哪种子系统，除控制机外，系统设施主要由四部分构成：（1）传感检测设施，（2）信息传输系统，（3）中心计算机，（4）信息显示设施。这四部分可以互相协作，共同完成智能交通系统的工作。3)实现ITS的对策利用智能交通系统来控制城市道路交通拥堵是一个不断创新、开发、科研、实验的一系列漫长的过程。所以需要制定综合、长期、科学的计划。道路基础设施是必须长期使用的，在把握信息领域尖端技术动向的基础上，对于各种使用情况需要制定综合性高，能适应长期技术上的发展计划。建立专门的运营机构，让广大市民积极参与监督，研究出一个真正能为人民服务的智能系统。同时需要道路交通、信息通信、汽车等不同行业的人们共同协作。目前由于投入ITS研究开发的专业人员、技术人员有限，虽然现在大学参与研究开发的越来越多，但是人数远远不过，所以我们必须培养大量的专业技术人才。3.2.2 智能汽车交通系统汽车从诞生发展到现在已经有一百多年的历史了。现在，汽车作为一种运输工具在现代道路交通系统中担负着最主要的运输任务，它与现代社会的活动和人们丰富多彩的生活息息相关。但是，随着世界上汽车数目的无节制增长所带来的各种问题也越来越多，例如交通拥堵、交通事故、能源浪费、环境污染等。为了使人们永远享受汽车带来的方便和舒适，我们必须彻底解决这些问题，利用智能交通运输系统最大可能的满足人们对汽车的需求。道路交通智能化，是利用现代的信息处理技术和通信技术，把车、人、路作为一个综合系统来实现智能化。这将改变以往单靠驾驶员的眼睛和耳朵来获取道路信息，在通过自己的大脑做出有限的分析、判断的传统型交通系统，这将会是二十一世纪的一次重大的科技革命。1）城市智能公共交通管理系统智能公共交通管理系统，就是在公交调度、公交网络分配、预测算法等关键理论研究的前提下，利用系统化工程的理论和方法，将现代电子、信息、通信、计算机、网络、控制、定位技术等高新技术集成于公共交通运输系统，通过构建现代化的控制调度模式和信息管理系统，实现公共交通的合理化管理、调度、运营的现代化、信息化、智能化，增强公共交通的管理水平和服务水平，提高公共交通的运营效率和效益,同时为乘客们提供安全、方便、舒服的交通服务和信息服务，从而吸引大量的市民选择乘坐公共交通工具出行，缓解城市交通拥堵，有效解决城市交通问题。可以利用公共交通道路优先使用权，从空间上和时间上在城市道路系统中优先分配给公共交通，这不仅可以提高公共交通运行速度与准点率，还能有效改善公共交通的服务水平。针对我国的实际情况还需要制定一些有效的管理措施，加强公交专用车道和优先通行信号系统得建设。还要确保政府的资金投入和政策的扶持，加大对公共交通的科研投入，对公共交通的道路网利用先进的信号系统、综合交通信息平台、车辆智能化等现代化高科技给予资金保证。结合城市现有的道路条件，进行统一规划、分期建设、逐步成网，最终形成可以良好运营的公交道路网络。保障公共交通工具在道路的交叉口优先行驶。通过智能系统对公共交通的合理配置，在相位和绿灯时间上给予公交车辆优先的通行权，减少公交车辆在道路交叉口的延误，提高公交到站的准点率。在设置公交道路优先系统和建设公交优先信号系统的同时，还要加强相应的执法管理，避免其他车辆占用公交车道。许多大城市虽然也有公交车专用线路，但是小轿车司机的公交优先意识薄弱，占道、抢道现象严重，公交专用车道形同虚设，没有切实发挥出它的实际利用价值，导致公交车运行速度下降。在原有的公共交通体系框架中，智能公共交通系统可以被描述为：采用全球定位系统（GPS)进行数据采集，结合公交的具体出行调查，以地理信息系统作为操作平台，在对公交线路进行合理配置、站点设置、发车时间间隔、制定票价等进行优化和设计的基础上，实现公交车辆的自动调度和指挥，保证公交车辆的准点运行，并且通过透明化的电子站牌可以使乘客了解公交的到达时间，从而更加人性化的为乘客节约了出行时间。乘客还可以随时随地利用手机、电脑等现代通信设备获得所需的公交信息，以便采取最佳的出行方式。市民还可以及时的对公交系统做出评价，这样公共交通智能系统可以最大能力的提高公交利用率、服务水平、经济效益、社会效益等。城市公交车辆定位系统是现代化城市智能公交系统的一个重要组成部分。公交车上的定位系统是通过在车辆上安装车载定位单元，应用多种定位技术确定公交车辆在路线上行驶的状态。通过通信系统将车辆位置和运行状态等车辆行驶的相关信息传输到公交车辆调度中心。调度中心可以根据具体车辆的运营情况适时的监控、调度，同时还可以预测每辆公交车的到站时间。智能公交系统还可以随着乘客流量、道路条件、天气变化的的不断变化来及时调整公交车的数量和到站的间隔时间，以便最大程度的满足乘客的需求。现在很多城市已经开始运用IC卡采集数据，这是一种调查客流量的新方法，不仅加快了乘车收费的速度，而且可以记录乘客的出行时间、车次、站点等信息。通过计算机分析、统计可以得出市民们平均出行的次数、平均换车次数、出行距离、出行耗时、起止点分布等。这些真实、准确的信息可以反应出市民们出行的基本情况，现代交通控制系统中心连接着先进的设备,如探测器,天气传感器和相机记录数据等相关的交通情况，例如，速度、流量、需求、环境条件等。此外，控制中心采用先进的动态控制装置,像斜坡计量、动态路径信息面板(流)和/或可变信息标志等。同时这也是交通管理部门对公交进行最优化调度的原始数据。现在有很多城市的市民不使用IC卡，但是为了管理部门准确的统计城市的一些基本数据，所以需要大力发展城市一卡通。智能公交系统对公交车辆的调度指令，需要根据公交车在道路上行驶的实时运行状况进行不断的调整。运营调度也是公交管理中心工作的核心部分，它不仅直接影响着公交部门的服务质量和经济效益，而且决定市民是否会选择乘坐公交出行。所以“以人为本”才是解决交通拥堵的核心工作。乘客实时服务水平主要取决于候车时间满意度、站点候车空间舒适满意度、乘车舒适度三方面。利用智能公交系统，可以随着采集、存储的数据增多，可以根据各种不同的外界条件来设计临时行车计划和公交调度预案，可以分析相关数据，以最大的服务水平为目的，逐渐将公交系统最优化。通过智能公交系统可以使公交最优化，但是保证公交车的通行能力也是一个不容忽视的问题。设置了公交专用车道减少了公交车辆和其他机动车辆的冲突，但避免不了公交车辆间的彼此干扰。这时利用GPS定位系统来统计、计算公交车停站时间和运营时间就非常重要了，公交公司可以通过计算、预测设立临时停车点，改建停车泊位缩短公交车进出站点的时间，避免了公交车在站点排队的现象。增加了公交车辆的通行能力。2)车辆智能控制系统车辆数目快速增长和道路交通设施不完善是造成城市交通拥堵的最根本原因。为了满足人们的生活需求我们不能以限制汽车数量为主要解决措施，所以我们需要寻求一些提高汽车智能化的车载设备，使汽车融入智能交通系统中。为了快速处理交通事故，可以在车辆上装有汽车智能“黑匣子”，汽车智能“黑匣子”可以客观、有效地记录机动车辆在发生车祸前驾驶员的操作过程，可供交通事故处理部门快速处理交通事故，清除事故车辆，保证道路畅通。（1）车辆定位系统车辆定位系统简单来说就运用GPS(全球定位系统）和DR（推算定位）等技术来确定车辆的实时位置，运用地图匹配技术，将车辆实际行驶的路线和电子地图上的道路相匹配，同时将两者之间的误差进行修正，这样可以提高车辆的定位精度。该系统还可以识别车辆所在的道路和该道路临近的交叉口。目前常用的定位技术主要有三大类：独立的、基于地面无线电的、基于卫星的。对于车辆导航系统来说，主要采用独立的和基于卫星的定位技术，其中独立定位技术的代表是推算定位技术，卫星定位技术是主要是通过GPS实现的。GPS是美国以军事为目的建立的，它只能对不被建筑物或其他障碍阻挡的地球表面的任何地点进行定位。它是由空间星座部分（由24颗卫星，其中包括3颗备用卫星）、地面监控部分（1个主控站、3个注入站和5个检测站）和用户设备部分（GPS接收机硬件、数据处理软件、微处理机及其终端设备）三部分组成。它不仅可以提供具体的位置数据，而且还具有输出速度和时间数据的能力。它可以为各种用户不断的提供动态目标的三维位置、三维时间、三维速度信息。它具有连续覆盖全球地面，实时定位速度快、定位精度高、保密性强、抗干扰能力好、操作简便、能够提供三维坐标、全天候作业等特点。GPS可以提供两种服务：第一种是精密定位服务，定位精度约十米左右，只供美国或盟国的军事部门和特许的民用部门使用；第二种是标准定位服务，定位精度是一百米左右，向全世界开放。由于标准定位服务精确度小、误差大，所以很多国家应用了差分GPS技术，在测量时把误差抵消掉，大大提高了定位精度（图3-5）。图3-5 GPS定位系统为了解决城市道路拥堵问题，汽车应该充分利用全球定位系统（GPS)，GPS可以实时显示汽车在车载电子地图中的行驶位置、速度、以及到达目的地的距离和大约所需得到时间。驾驶员可以在出发前输入目的地，按照自己的意愿进行选择，例如，最短距离、油耗最小、最好路段和系统推荐等多种选项，然后导航系统会按照驾驶员的需求生成一条电子路线。在行驶过程中还可以提醒驾驶员转弯和前面的路况，方便驾驶员在行驶过程中根据实际情况及时对行驶路线做出更改。同时还可以为用户提供加油站、酒店、学校、修理厂、车站、商场以及停车场等一些大型的公共场所，这样也可以有效的提高车速。如果车辆遇到劫持还可以定位和自动熄火，能够接受无线电广播，也能实现与亲朋好友集体连线，还可以实现边开车边开会，不仅方便了与亲朋好友的及时沟通，同时还解决了小会必须见面的难题。利用GPS不但提高了人们的学习、工作效率，而且也可以缓解城市交通拥堵。GPS定位系统对车辆的形状无法准确的做出分析，而且需要在车辆上安装相应的GPS车载设备，GPS卫星信号还会受到建筑物的影响，如果车辆在桥下、隧道或被建筑物遮挡时，GPS定位精度就会降低，这对解决城市交通系统拥堵增加了一定的困难。这时就可以利用DR技术解决这一问题。DR技术是利用距离传感器和航向传感器测量位移矢量，从而推算车辆位置。DR技术的基本思想就是当汽车在道路上行驶时，如果知道它的初始位置和每步位移的话，就可以计算出车辆在任何时刻的位置。所以车载GPS/DR组合系统将会是车辆导航系统常用的定位技术。地图匹配技术也是车辆自动导航系统的一个重要部分，它可以利用数字地图使定位系统更加可靠、精确。为了使驾驶员得到更准确的道路信息或在电子地图上显示车辆的准确位置，必须采用地图匹配技术来结合GPS和DR技术对车辆行驶的实际位置与电子地图的位置进行自动修正，准确定位，以便在电子地图上得到汽车正确位置的指示（图3-6）。里程仪位置估计组合联邦滤波器车辆位置估计陀螺仪行车方向估计 定位GPS接收机 误差估计 输出地图匹配模块导航地图数据库 道路位置信息 匹配位置 图 3-6 智能系统工作图（2）先进车辆