最早起源于20世纪60年代的美国、欧洲和日本。早在20世纪60年代,美国就开始进行智能交通系统的先驱性研究,即电子路径诱导系统研究(electronic route guidance system;ERGS),是ITS的最早起源。20世纪80年代中期,加利福尼亚交通部门研究的路径搜索系统(Pathfinder)获得成功,加速了智能交通系统的发展。1990年,美国运输部成立了智能化车辆道路系统组织(IVHS),1994年更名为美国智能交通协会(Intelligent Transportation Society of America;ITS America),其宗旨是协调加速美国先进运输技术的发展,组织成员包括政府部门、私人公司、学术团体以及ITS国际成员等。1995年2月,美国开始开发统一的国家智能交通体系结构。
1969年,欧洲共同体委员会提出要在其成员国之间开展与交通控制相关的电子技术的研究与开发工作。1985年,欧洲的“尤里卡”(Eureka)高科技研究与开发计划,包括了以车辆的研究开发为主体的研究计划(Prometheus)和以道路基础设施开发为主体的研究计划(Drive)。1991年,由欧盟各成员国的相关制造业、汽车业、通信业,以及学术、研究机构和政府部门等共同成立了欧洲智能交通协会(European Road Transport Telematics Implementation Coordination Organization;ERTICO),其主要任务是在欧盟范围内,推动电子通信技术与交通运输的结合,研究和制定相关标准,推动欧盟的智能交通系统发展计划。
1973年,以通产省为主开发的“汽车综合(交通)控制系统”[Comprehensive Automobile (traffic) Control System,CACS]被认为是日本最早的智能交通系统项目,当时在世界上处于领先地位,之后各智能交通系统不断发展。1994年1月,在警察厅、通产省、运输省、邮政省、建设省的全面协助下,日本成立了道路-交通-车辆智能化推进协会(VERTIS)。1995年4月,该协会参照各省厅和世界各国的研究开发计划,制订了日本智能交通系统研究开发基本计划,发表了总体设计(VERTIS Grand Design)。
中国在20世纪70年代末进行了计算机控制技术在交通信号控制中的尝试,80年代开始引进周期分段补偿优化技术(split-cycle-offset optimizing technique;SCOOT)等成熟的交通信号控制系统,90年代学者们将国际上的智能交通发展引入,2002年出版了《中国智能交通系统体系框架》。至此,中国城市智能交通系统进入全面快速的发展时期。
主要功能在于提高居民出行效率、保障交通安全、减少交通污染等方面,从而最终实现安全、高效、舒适、便捷、绿色的城市交通出行。
中国城市智能交通的功能主要包括以下几个方面:
①城市智能交通管理系统:通过先进的交通信息采集技术(例如物联网等)、数据通信传输技术、电子控制技术和计算机处理技术(例如大数据技术)等,把采集到的各种道路交通信息和各种道路交通相关的服务信息传输到城市交通指挥中心;交通指挥中心对来自交通信息采集系统的实时交通信息进行分析、处理,并利用交通控制与交通组织优化模型进行交通控制方案以及交通组织方案等的优化;经过分析、处理和优化后的综合交通管理方案和交通服务信息等内容,通过数据通信传输设备分别传输到各种交通控制设备和交通系统的各类用户,以实现对城市交通的全方位优化管理与控制,为各类用户提供全面的交通信息服务。
②城市智能交通控制系统:针对道路交通系统中交通流的变化做出实时、准确的反应,是多种技术的集成,包括车辆检测、数据采集与传输、信息处理与显示、信号控制与优化、交通管理与决策等多个组成部分,能够有效地疏导、控制交通流,减少交通阻塞和延误,最大限度地发挥路网的通行能力。
③城市智能公共交通系统:通过将先进的电子技术应用到乘用效率高、舒适环保的大公共汽车、轨道交通及车辆的全程使用与运行当中,从而使这些系统进一步发展完善成为智能的公交系统(图1)。
图1 城市智能公交站台
④城市车辆诱导系统:通过有线通信、无线通信等手段,以语音、图形、文字等形式实时向出行者提供出行相关信息,使出行者(包括司机和乘客)从出发前、出行过程中直至到达目的地的整个过程中,随时能够获得有关道路交通状况(图2)、所需时间、最佳换乘方式、所需费用以及目的地各种相关信息等,从而指导出行者选择合适的交通方式和路径,以最高的效率和最佳方式完成出行过程。
图2 城市交通电子诱导屏
⑤城市紧急救援系统:通过现有技术的综合应用及各相关部门的有效协调组织,可以实现资源的最佳配置及实时调度,以有效地降低交通延误、交通阻塞和交通事故。
⑥城市交通安全保障系统:配置在城市交通的各个子系统中、能够保障各个城市交通子系统运营安全的所有方法和手段的综合应用,一方面能够保障运营系统内人员和设备的安全性,另一方面能够保障运营系统不会受到外部环境的影响。
⑦城市交通环境监测系统:充分利用各种环境检测技术和设备,在城市交通各子系统中进行检测点位的设置,实时监测城市交通各子系统内的环境参数,从而为城市交通系统的运行提供环境监测方面的信息及服务。
⑧城市交通出行信息服务系统:城市交通出行信息服务系统直接与社会公众进行交流互动,利用先进的通信、电子、多媒体、计算网络等技术,使出行者在出行前可通过多种信息终端,在任意的出行地通过访问互联网等的方式获取当前道路交通及公共交通的相关信息,为出行者作出出行决策提供支持。
随着新技术的不断发展,结合人工智能、知识工程等,未来的城市智能交通将实现更具自组织能力、判断能力和创新能力的更加高效和智能的城市交通运输系统。