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智能交通系統,開始引起政府管理者和出行者的共同期待。
試想這樣一幅場景:住在北京朝陽區安貞醫院附近的一位白領,清早7點下樓、開車,車載GPS用優美的聲音播報了今日天氣及交通情況,隨即自動選擇了一條道路通暢的駕駛路線。30分鐘后,他哼著小曲駕車駛到國貿中心停車場門口,GPS即時播報車庫剩余車位,車位顯然綽綽有余。這時離上班時間還有10分鐘,他還有足夠時間去國貿商場的星巴克買杯摩卡咖啡提神。
這并非發生在2020年的一幕,在國家智能交通系統(Intelligent Transportation System,簡稱ITS)中心實驗室主任、工學博士張可的眼中,這是智能交通初步普及后顯而易見的事實。
理想世界
在世界可持續發展工商理事會的《2030年的流動性》研究報告里,智能交通系統被定義為“一個基于并包括了有線、無線網絡、衛星等現代電子信息技術面向交通運輸的服務系統。其突出的特點是以信息的收集、處理、、交換、分析、利用為主線,為交通參與者提供多樣性的服務。”
這個龐大的系統將先進的信息、電子通信、自動控制、計算機以及網絡等技術有效、綜合地運用于包括城市公交、BRT(快速公交系統)、地鐵、輪渡、輕軌、出租、高速公路等整個交通系統,并能將上述交通工具加以綜合管理與控制。
張可在接受記者采訪時認為,智能交通系統是目前國內外解決城市交通擁堵難題的最好方案。“通過智能交通系統,實時路況被電子攝像頭錄入信息平臺,經過監控中心處理后分流任務給交通調度,并且實時將情況給終端用戶。也就是說,用戶能利用手機、車載GPS等,第一時間掌握實時路況。”
“這還只是最基本的情況,在智能交通系統的整合下,私家車車載GPS、交通監控中心與全球定位系統衛星將實現聯網,駕駛者能與調度中心產生信息互動,從而使商業車輛、公共汽車和出租汽車的運營效率大大提高,對全國乃至更大范圍內的車輛實施控制。”
國外一項名為《大城市的挑戰:利益相關人的觀點》的報告指出:交通是城市各發展階段面臨的唯一最大的基礎設施挑戰,而嚴重擁堵會給城市產生巨大的經濟成本,這些成本在發達和發展中國家占GDP的比值分別為1%與3%。
能夠節約經濟成本又能高效解決擁堵問題的智能交通系統,因此受到各國城市管理者的高度重視。
日本一項研究報告稱,智能交通能使交通事故死亡人數每年減少30%以上,早高峰時期堵塞量降低10%以上,并能提高交通工具使用效率50%以上。
記者從德國科隆城市交通管理部門得到的數據顯示,自1992年該市啟用智能交通系統以來,市中心每年減少2100萬車公里(該單位指旅行程數),每年可節省1800萬歐元,效果較之未啟用該系統前相當明顯。
但信息化迅速發展的今天,智能交通已經不僅僅代表著以上的定義。在張可眼中, “智能交通的高級階段,車輛上被安置有磁鐵傳感器和高敏感度的雷達裝置,用以檢測車輛在公路上的位置,檢測車速并避開障礙物。這是智能運輸系統的最高境界,它能神奇的創造出一個近乎沒有事故的駕駛環境。”
美好的愿景之下,全球范圍內對智能交通的投入均在不斷加大。數據顯示:美國聯邦政府自1990年開始著手智能交通系統研發以來,20年間投資額達到300億美元,未來還將繼續500億美元的投入;日本政府早在1996年和1997年兩年內用于智能交通系統的研發預算便高達161億日元,用于智能交通系統實用化和基礎設施建設的預算為1285億日元;歐盟自1984年研發智能交通系統以來,多年投資額超過280億歐元。
本土化難題
中國早在15年前就開始研發公路信息系統(即智能交通的初級階段)。中國智能交通協會的數據顯示,截至2008年12月31日,國內先后已經建成或者正在建設的智能化交通管理系統的城市數目高達31個。其中,2008年北京在城市智能化交通管理系統總投資1.08億元,由北京交通發展研究中心獨立開發。另據中國智能交通協會相關數據,至2016年,全國在智能交通上的總投資金額將達到1078億元。
長安大學教授、原北京市交通治理局副局長段里仁告訴記者,“大、中型城市中一般存在的擁堵結癥主要源于紅綠燈的設置。如早晚高峰期時,平時正常路況的紅綠燈配置時長基本不變,加大了車輛的滯留時間,可以通過智能交通系統迅速提高路口的通行能力。”
“目前國內城市的交通系統由于極少運用紅綠燈感應控制與半感應控制系統,在十字路口轉向時無法優先為車流量較大的方向保持綠燈常亮。而在擁有感應檢測器的路段,車流量大的方向綠燈隨自動感應增長閃爍時間,對車流量小的方向則增加紅燈閃爍時間,借此分流擁堵時間。” 段里仁說。
看上去很美的“智能交通”,卻在中國頻頻“效果失靈”。
巨大的投入并不意味著交通的改善。廣州亞運期間地鐵免費一周內,BRT、出租車空座率高漲,地鐵卻擠得水泄不通;杭州在試行BRT、環城公路一卡通收費等信息化系統后,每天下午4點左右的出租換班時段仍然無法打到車,西湖沿湖路段堵上2、3個小時都算正常;即便是在智能交通普及率最高、公交與地鐵已承擔大部分出行的北京,堵車時間長達1小時仍是家常便飯。
在智能交通系統的構想里,其初級階段是城市交通交匯成網絡狀,地面、地底交通相互交接,BRT、輕軌、地鐵四通八達,人們可根據路面情況隨時選擇適合的方式出行。北京、上海、廣州等城市的交通建設并不缺乏上述的交通設施與載客工具,為何仍然消化不良?
“一個突出特點是國內公交車站信息不完備,多數公交車站并不能為乘客提供換乘或公交何時到站的提示,這也往往加大了出行人的換乘時間,形成換乘點的擁堵狀態,換乘點一般又都設在中心區域,造成更大規模的路面堵塞。” 段里仁這樣闡述。
在運用智能公交系統的城市,如德國科隆市,公交站牌處立有遍布整個運營網絡的電子信息顯示屏,不僅使在站臺上候車的乘客了解車輛的準確到達時間以及換乘信息,還可從標題信息欄了解一些影響交通的事件和未來的重大活動等信息,方便乘客出行。
而在北京、上海、廣州以及全國其他城市,除BRT經行路段外,多數公交站牌還無法實現信息電子化。
此外,IBM全球技術服務部智能交通系統領域專家Jamie Houghton告訴《財經國家周刊》記者,“盡管大多數城市都在開發智能交通系統,但由于多種因素影響,如城市的發展階段、物理特征、現有交通基礎設施的水平以及市民的偏好,每個城市面臨的挑戰性質和可行的解決方案各不相同。”
比如,在道路崎嶇不平的山城,擁堵往往出現在隧道收費站;而在沿海以及經濟較發達的城市,擁堵一般出現在早晚上下班高峰期。
盡管如此,國內城市智能交通系統平臺經常出現同質化的情況,甚至還有南北兩大城市先后向國外公司買入同一套智能交通系統軟件的情況發生。而同省臨近的兩個城市,由于沒有統一的信息交換、互動聯網平臺,也無法最終實現公路信息一體化。
交通本是為人而生,為人而用,卻成了困人之路,害人之途。
誠可見,交通擁堵、交通安全、能源短缺、環境污染已成制約經濟社會可持續發展之頑疾。根據國民經濟“十二五”發展預期,“十二五”末,中國城市化率將從47.5%提高到51.5%,如何破解因交通而帶來的諸多難題顯得尤為迫切。除了采取行政、法律、宣傳教育等手段和措施外,有效運用科技創新,推進交通信息化建設,加快建設智能交通系統,也是非常必要的治理手段。
5月26日,交通運輸部召開新聞會,介紹了《交通運輸“十二五”發展規劃》的主要內容。“十二五”期間,中國交通基本建設投資總規模約6.2萬億元,比“十一五”期間總投資4.7萬億元略有增長。“十二五”末,中國國家高速公路網將基本建成,高速公路總里程達到10.8萬公里,覆蓋90%以上的20萬以上城鎮人口城市。《規劃》還提出要“大力發展智能交通,提升交通運輸的現代化水平”,“重大關鍵技術研發取得突破性進展,科技成果推廣應用水平進一步提高,科技進步貢獻率達到55%”。
目前,新一代智能交通系統(ITS)呼聲最高,被稱為“治堵”和“安防”的利器。資本市場也是一片看好智能交通產業及其相關概念股,各大券商不遺余力地紛紛撰寫研究報告,點評智能交通的巨大發展潛力。更有不少分析師預計,未來5年國內智能交通行業的投入將達數千億元。
中國的智能交通處于什么現狀?未來發展前景如何?對解決交通難題究竟起到多大作用?帶著讀者關心的這些問題,本刊專門求教于業內權威專家關積珍。
《新經濟導刊》:隨著中國工業化和城市化進程的加快,交通問題日益突出,近幾年智能交通系統(ITS)備受關注,請您介紹一下中國智能交通的發展歷程?
關積珍:從國外來講,社會機動化發展到一定程度后,咱們現在面臨的交通擁堵、污染、安全問題,以及交通對社會可持續發展產生的一些影響,它們在幾十年前就遇到了。從20世紀60~70年代開始,它們陸續重視這些問題,那時沒有明確提智能交通,主要從交通管理、交通控制、交通安全、交通可持續發展上做了很多工作。到了20世紀80年代左右,形成了智能化的交通系統,智能交通系統這個概念慢慢形成了。
20世紀90年代后期是中國智能交通系統的啟蒙階段。主要通過兩次比較大的學術性會議,一次是科技部發起的中歐國際智能交通研討會,另一次是亞太智能交通研討會,這兩次會議對國內業界認識智能交通起了非常大的促進作用。同時科技部與建設部、公安部、交通部組團參加了世界智能交通大會等國際性會議。
中國智能交通系統真正開始于“十五”期間,這五年是概念形成和理念導入階段。主要做了一些科技性的引導工作,當時還確定了首批10個智能交通應用示范試點城市,包括北京、上海、廣州等大型城市,還包括一些中小型城市,如中山,對智能交通在國內的普及和導入起了很大的推動作用。
“十一五”是智能交通系統發展的一個重要基礎階段。這期間有幾個大的標志性事件:第一,科技部首次設立了現代交通基礎領域的863,把智能交通和交通安全作為專題,同時也啟動了一批863項目和幾個比較大的支撐計劃項目,這樣科技對智能交通的推動和引導作用很明顯。第二,原來做的一些基礎性工作,結合一些重大的應用需求,顯現了很好的效果,比較典型的有北京2008年奧運會,面向奧運的智能交通系統的保障和運用,還有上海2010世博會,廣州亞運會,公路不停車收費(ETC)等。那一輪共啟動了7個支撐計劃,叫國家智能交通關鍵技術集成及應用示范,這種支撐計劃對行業發展起了很大推動作用。第三,產業和企業的發展初步形成了比較好的格局。這期間基本上是有一定交通專業基礎的、又掌握一定高新技術領域的、對這行業有一定感悟的企業,實現了穩定的發展。2000~2005年,大家對智能交通的理解和認識也有限,感覺市場很大,但是做什么不是很明確,所以許多企業都想擠進來,包括一些大IT公司,但是后來都退出去了,因為交通的專業性很強,沒有這方面的積淀很難開展業務。當時我們開玩笑說,不要把智能交通系統ITS理解成IT+S,到現在業內認識到,traffic或transportation這個概念一定要強化。
到了“十二五”,我認為智能交通系統進入到了一個提升階段,不管從技術水平還是產業格局,都會有一些大的調整和突破,智能交通將真正走上一個比較好的快速通道。
《新經濟導刊》:從資本市場看,原來智能交通的概念成分偏多,是否可以說從“十二五”開始,智能交通更多轉向應用了呢?
關積珍:“十五”、“十一五”期間,大家對ITS的內涵和本質認識不太清楚,“智能交通成了筐,什么都往里裝”,實際上不是那么回事。當然,這也是中國的實際情況,中國的機動化進程是最近幾年突然加速的,原來機動車保有量也有限,整個社會不是一個機動化的社會,對路和車的理解還有偏頗,道路交通基礎設施也很不完善,這與有沒有智能交通沒關系。原來沒有,現在有了,大家一看,智能交通原來就是干這個的?某種程度上造成了誤解。
有人認為,交通到底有多少技術含量,因為每個人都是交通的參與者和感受者,都可以對交通發表意見。我們剛開始確實從理論體系上到技術支撐體系上,也沒有拿出很先進的東西,這樣讓大家產生了誤會,“智能交通繼續搞下去,有什么好搞的。”有認識誤區很正常,也是客觀環境造成的。
“十二五”可能會有大的轉變,原來大的城市應用效果已經很明顯了,同時全國范圍城市化、機動化進程很快,這兩方面對交通帶來的挑戰是非常大的。原來北京、上海、廣州這樣的大城市擁堵,現在省會城市、二三線城市甚至許多小城市都擁堵了,恐怕僅靠修路已經來不及了,而且拆遷修路成本太高,占用太多耕地、綠地也不符合可持續發展。既有的道路資源怎么利用好,把管理水平提高上去,通過智能化的手段發揮更好的效益,已經到了刻不容緩的地步,所以大家覺得智能交通必須要搞。盡管有這個實際需求,但概念這東西是難免的,有時候概念是為了強化大家的理解和認識,比如車聯網,雖然有所認識了,但其本質和內涵需要去進一步挖掘;還有物聯網,自從IBM提出智慧地球,后來咱們提出物聯網,一直在推進,但也面臨同樣的問題,物聯網究竟是要干什么?交通物聯網從本質上說還是交通信息的采集處理和,但這些大的背景大的趨勢大的變化無疑將給智能交通注入新的內涵,促進一些新的領域技術方面的發展,有效結合好,發揮積極作用,就是有意義的。
智能交通里面有一個核心系統――采集處理,從道路交通信息的采集、傳輸、處理到,可以給管理者,包括交管局、交通指揮中心等,同時也面向社會。在北京路上開車可以看到路況顯示,前方是否擁堵,這個過程就是“采處發”。從采集來講就是感知,原來在路上設檢測器感知,將來車上都有ID了,那就變成車輛感知了,再先進一點,車與車之間可以通信了,車聯網就形成了。另外路旁邊有信息采集裝置,跟車輛實時交互,那就車路聯網了。路再通過無線傳感器或無線通信連接起來,那就構成一個大的物聯網概念了。不管叫車聯網、路聯網還是物聯網,只要大家接受就行。本質意義是廣泛的獲取信息比以前要多。如果說以前是路邊設一個檢測斷面來獲取信息,現在是廣義的多維的網絡化的全景式的交通信息環境的建立。這在物聯網背景下,是一個重大變化。在技術不斷變革的時代,概念是難免的,但不要單純追求概念。
《新經濟導刊》:智能交通系統在中國發展十幾年了,有哪些自主創新成果?
關積珍:交通本身蘊含著一定的文化和社會背景因素,比如道路指示牌,國外的拿過來中國人看不懂,中國人在認知方面有自己獨特的慣性思維和文化傳統,把國外的高速公路編號G25、G18拿到中國,建立不起概念來,不適用。只有以地域概念命名,中國人才能記得住,比如京藏、京滬。
智能交通是與國情、地域相關的,除了共性技術和核心技術一樣,在應用層面有很大區別,我們成功的地方恰恰是結合中國國情和發展需要的一些領域,比如聯網不停車收費(ETC),日本早就有,而且做得還比較成功,歐洲也有相關標準,美國發展比較慢,因為美國高速公路不收費。中國因收費造成排隊擁堵是一個很大的問題,針對中國的國情、車況和收費管理等要求,需要一套很復雜的體系。我們在ETC方面做了很多創造性工作,形成了自己的國標,建立了相應的示范項目,像京津冀、長三角、珠三角這些示范項目做得很好,現在向全國進行推廣。基于此,下一步將延伸到城市交通擁堵收費。
另外,我們在面向重大應用需求上,做得還是很成功的。比如前面提到的北京奧運會,上海世博會。有人說這是國家項目,有政府力量,但政府推動只是一個重要的因素,最終變成現實需要技術去實現,我們實現了,這是很大的成功。有些典型的系統與國外相比一點都不差,像北京道路交通信息采集處理系統,二、三、四、五環以及進出京高速公路都設有專門的檢測器,現正向主干路延伸。首先檢測手段不是單一的,有微波、超聲波、視頻、旅行實驗檢測,把這些數據匯集上來以后,實時地進行自動化處理和對外,這需要的技術手段還是比較高的。而國外區域性的有,整個城市這么做并不多。在上海世博會期間,從周邊省市進入上海的客流狀況的獲取,基于移動的手機定位進行客流預警、宏觀狀況信息的采集,做得也很好。北京還做了交通擁堵評價,對交通擁堵建立了一個評價指標體系,核心指標是擁堵指數,把擁堵從0~10分成五個區間,分別代表非常暢通、暢通、緩行、擁堵、嚴重擁堵。這套智能化交通運行分析系統很有價值,將來有機會可以適合公眾接受的形式對外出去。
這些年,智能交通在基礎技術方面取得了很好成果,重大應用上取得了標志性的成果,形成了初步的智能交通標準體系,在國際的智能交通發展格局里,中國也占有一席之地了。
《新經濟導刊》:現在一個國家、一座城市都講究頂層設計,您所領導的企業也是做解決方案的,你們如何實現智能交通系統解決方案的頂層設計?
關積珍:你問得很好。智能交通系統本質上是一個完整的體系,要有系統的思想和方法去做智能交通,首先要有整體的頂層設計,明確總體目標和任務,然后決定投入多少,如何分步落實。我們在做智能交通系統解決方案的時候,首先建議對方制定城市綜合交通規劃,然后再制定安全管理規劃和道路交通智能化管理規劃。智能交通管理規劃,包括需求、路線、發展目標、系統建設的遠景規劃等,特別是面向中小城市,更需要去引導。這樣做才有意義,不會造成重復建設和浪費。在上世紀90年代末2000年初的時候,我就對一些地方城市交通主管部門說,建設智能交通系統要做三件事情:一是建立健全道路交通基礎設施環境;二是加強宣傳教育,提高全民的交通意識和素質 ;三是做各種系統,用先進的技術來保障。這樣的智能交通系統才能發揮作用,否則再先進的技術和設備也無法保障交通的暢通和安全,因為與人的交通素質和基礎設施是否完善有很大關系。我認為,這種倡導到現在依然管用。所以我們公司一直設置一個部門―交通工程事業部,業務職能就是做交通標志、交通區劃等,這是天大的小事。作為企業,我們不能只盯著市場和項目掙錢,要把智能交通當成民生工程來做。
《新經濟導刊》:中國的智能交通產業鏈是否形成?現在有分析人士說,“十二五”智能交通產業規模有幾千億,你怎么看?哪些領域發展潛力大?
關積珍:坦率地說,現在智能交通產業鏈是初步形成,但還不成熟,分工也不合理。許多企業發展定位不清晰,產品、解決方案、系統集成等什么都想做,但又做不精。沒有形成比較大的穩定的各環節的龍頭企業。這是任何產業都要經歷的階段,需要一個逐步發展過程。
至于產業規模,智能交通的產業空間確實不小,到底有多大,不好預測。首先產業邊際就不好界定;其次,交通管理、交通服務、投入主體都是多元的,政府投入只是一方面,還有企業投入、風險投資等。我認為每年幾百億的投入還是有的,現在沒有一個全國的智能交通投入匯總數據,因為城市智能交通都是地方政府主導的。
中國的智能交通有個特點,是民航、鐵路、公路、軌道、城市道路、水運等綜合交通領域全面推進,而國外更多關注的是道路智能交通,中國把道路交通分為公路和城市道路兩塊。中國正在進行交通信息化建設,信息化和智能交通很難分清楚。民航的業務系統一直跟國際接軌,管理的現代化和信息化程度是比較高的,如客票訂制。鐵路業務運營管理的自動化和信息化程度是比較高的,面向公眾服務這一塊還比較欠缺,現在也意識到這一點了,正在改進。這兩個都是行業縱向管理。公路比較分散,各管一段,全國公路資源統一協調難度比較大,交通部也是積極推進,并且計劃對全國公路進行智能監管和緊急處置,從國家戰略角度也是很有必要。真正熱點和比較關注的是城市道路交通,主要是解決擁堵,但智能交通不可能完全解決擁堵,只能為緩解擁堵提供一個技術支撐手段。解決擁堵與城市規劃、土地利用、公眾出行方式、城市交通的結構構成等有很大關系。智能交通只是這一攬子交通解決方案中的一個,這一塊,智能交通的發展空間比較大。在城市化進程中,交通問題是一個突出問題,不僅僅是硬件建設,人的觀念也要轉變,要盡快適應城市化的要求。
《新經濟導刊》:據了解,交通運輸部已經啟動新一代智能交通系統發展戰略研究,北京市也表示將建設新一代智能交通系統,請問什么是新一代智能交通系統?
關積珍:新是相對的,業內對此說法也有不同認識。我認為,新一代必須從本質上有突破。當然,這種提法也反映出一個趨勢。智能交通發展到現在,對中國來講,除了借鑒國外的經驗,也要滿足國內的應用需求,有很多不太成熟的技術不能完全照搬國外的,我們需要結合國內需求去創新發展,這是一個層面。第二個層面是,現在的技術環境與美日歐當時的環境完全不一樣了,不在一個起跑線上,新技術日新月異,如何運用現有的高新技術來提升中國的交通管理水平和效率,這需要去重點探討。還有隨著經濟社會的發展,人們對交通出行、享受新技術成果運用的需求也不一樣了,智能交通技術、服務和運用的理念也需要調整,要實現安全、通暢、環保、智能化服務等多元目標而不是單一目標。原來的技術系統無法滿足,需要集成創新,有新的技術手段來支撐,實現新的展示,這也可以說是新一代的內容。新的需求、新的技術環境、新的理念上的突破,這樣才能對智能交通有一個新的發展。
《新經濟導刊》:“十二五”期間中國智能交通的發展方向和重點是什么?
關積珍:第一,綜合交通運輸系統的性能提升是我們關注的一個重點方向。“十二五”是智能交通提升的階段,包括關鍵技術要有新突破,比如車路協同技術,智能交通服務于交通管理和出行的需求要有一個提升。中國的特殊性是綜合交通運輸,公鐵水民都要一體化去考慮,不能偏頗哪一個。在863支撐計劃里有一些交通樞紐的布局,加強樞紐之間的能力協同。典型的講,從天津坐高鐵到北京南站,從北京南站換乘地鐵到中關村,這樣就比原來大大縮短了時空距離,提高了出行效率。
第二是智能化交通管理向智能化服務轉變。原來的智能交通系統側重于管理上的需求,服務的理念體現不充分。實際上交通是面向服務的,應該面向服務提供技術支撐,讓服務的水平和效率更高。民航這方面走在了前面,網上可以訂機票,走不了可以改簽,登機牌通過手機和網絡都可以換,這都是信息網絡技術帶來的方便。其他火車等出行方式都可以這么去做,最近火車實行網絡售票,這就是一個進步。還有誘導,不能光告訴哪里堵哪里不堵,應該在出門之前告訴全市的交通狀況,你所去的區域是否有重大活動,通往那個區域的道路,哪條交通流量大,以便提前繞行。
第三是交通安全要下功夫。機動車保有量、道路增加、人口流動快、交通安全意識淡漠等因素將對交通安全帶來很大壓力。科技部、公安部、交通部在“十一五”啟動了一項《國家道路交通安全科技行動計劃》,對有效防治、減少重特大道路交通事故進行系統的技術研究,這也要繼續深入開展。另外還要加強安全保障措施和安全宣傳教育,安全無小事。交通教育要從娃娃抓起,交通宣傳要日常化,新聞媒體要加大輿論引導和監督力度,開辟專欄天天講交通知識,日日講交通法規,形成良好的交通文化氛圍。
第四是提高交通信息的采集處理水平。現在信息化發展很快,交通信息的采集、處理、是智能交通的一個核心系統,這方面還有很多要做。因為不管是科學的管理還是高效率高水平的服務,都要依賴于對交通實際狀況的充分了解,這就要靠信息的獲取和采集,同時還要快速地處理和高效率地。
第五是建立公共的智能化交通服務平臺。原來智能交通是做單項技術、重大集成應用,現在要轉向構建面向公眾的多媒介、多功能、方便快捷的交通信息服務大平臺,切實發揮為民服務的智能交通作用,引導公眾合理選擇出行計劃和方式,從源頭化解交通擁堵,保障交通安全通暢。
第六是要大力發展智能交通產業。智能交通是典型的產學研用多技術領域集成的體系,發展到現在,要擴大和提升產業規模,否則技術不能發揮很好的作用;我國已經在特大型城市、大城市集中應用了許多很好的技術成果,要加快產業化推進,結合各地特點向全國進行商業推廣。要加強對智能交通產業和企業的引導和支持,這方面已經有跡象了。最近資本層面的運作如并購、上市已經開始。未來五年,將形成有梯次的有一定規模的產業化格局。
《新經濟導刊》:美日歐等西方發達國家的智能交通系統建設有哪些經驗值得中國借鑒?
關鍵詞:智能交通;智能交通系統;物聯網;
【分類號】:TG333.2
一、引言
隨著經濟的發展和人民生活水平的提高,“以車代步”已成為一種普遍的社會觀念,因此一個國家的道路建設速度永遠趕不上汽車的增長速度,交通擁堵越來越嚴重。現行的限購、限號等政策,不能夠從根本上解決問題,伴隨著物聯網技術的興起,可以用物聯網下的智能交通系統的構建來解決。有效解決目前交通擁堵的關鍵是實現道路利用率的最大化,這就需要對現有路況下的人、車、路進行有效的監控。因此,智能交通應運而生。
二、物聯網和智能交通系統的發展現狀及發展趨勢
1.物聯網發展現狀和發展趨勢
目前,全球物聯網產業的發展還處于初級階段。全球物聯網仍處于概念、論證與試驗階段,處于攻克關鍵技術、制定標準規范與研究應用的初級階段,但已具備較好的基礎。未來幾年,全球物聯網市場規模將出現快速增長,據相關分析報告,2007年全球市場規模達到700億美元,2008年達到780億美元,到2015年全球市場規模將接近3500億美元,年增長率接近25%,未來十年物聯網將實現大規模普及。西方發達國家對物聯網高度重視,并將其作為未來發展的重要內容。以物聯網應用為核心的“智慧地球”計劃也得到了奧巴馬政府的積極回應和支持,其經濟刺激方案將投資110億美元用于智能電網及相關項目。
“智慧地球”是物聯網發展的一個愿景,M2M是目前重點發展領域和物聯網的主要表現形式。M2M是“機器對機器(Machine to Machine)通信”的簡稱,即通過通信網絡實現機器之間的互聯、互通。M2M既是物聯網四大支撐技術之一,也是物聯網在現階段的最普遍應用形式,在歐洲、美國、韓國、日本等國家實現了商業化應用,例如安全監測、機械服務和維修業務、公共交通系統、車隊管理、城市信息化等領域。
2.智能交通系統及其發展現狀
智能交通系統是在較完善的道路設施基礎上,將先進的電子技術、信息技術、傳感器技術和系統工程技術集成應用于地面集團交通管理所建立的一種實時、準確、高效、大范圍、全方位發揮作用的交通運輸管理系統它具有以下作用:充分發揮現有交通基礎設施的潛力,提高運輸效率,保障交通安全,緩解交通擁擠,改善環境保護。
我國現有的智能交通管理系統還處在初級起步階段,多以人工干預和管理為主,路面上的信息采集點較少,車輛的管理不夠集中,系統獨立運作,缺乏統籌規劃和技術手段落后是造成上述現象的主要原因所在。
三、面向智能交通系統的物聯網體系結構
智能交通系統與物聯網相結合,實際上是構建了一種全新的智能化交通系統。兩者結合可以將以物聯網為代表的智能傳感技術、信息網絡技術、通信傳輸技術和數據處理技術等有效的集成,并應用到整個的交通系統中。可以提高交通系統的運行效率,減少交通事故,降低環境污染,促進交通管理及出行服務系統建設的信息化、智能化、社會化、人性化水平。未來的智能交通系統應包含交通管理與規劃、出行者信息服務、車輛運營管理、電子收費、智能車輛、緊急事件與安全、綜合運輸、自動公路、汽車移動物聯網這9大領域。但這9大領域中,每一個都與物聯網技術息息相關,下面只將一部分領域中應用的物聯網知識作簡要介紹。
交通管理與規劃領域的建設應包括先進的交通管理系統、交通基礎設施智能監控系統、交通運輸規劃決策支持系統,這三部分內容。而這三部分內容又分別包括全方位的交通信息采集與路網狀態監控、在大量的交通基礎設施上部署各類先進的傳感設備實時獲取狀態信息、將基于智能交通系統和物聯網的基礎設施建設中獲取的大量信息資源提供給規劃人員等。汽車移動物聯網是物聯網在交通領域的具體應用。在物聯網的技術背景下,交通系統中的人、車、路等組成要素的泛在感知能力將逐漸成為現實,這相當于提供了覆蓋率極高的信息采集和終端。在物聯網的環境中,以汽車移動計算平臺為核心,利用泛在感知能力可以對現有的幾乎所有智能交通系統進行升級強化,建設基于物聯網的路網車輛狀態監控系統、基于物聯網的交通控制系統以及基于物聯網的信息服務系統等。
車聯網利用車載電子、標準信源、傳感網絡等技術手段實現車輛的信息采集,利用無線射頻識別(RFID)、專用短程通信(DSRC)、廣域無線通信等技術實現車輛的信息互聯,基于信息網絡平成對車輛的靜態、動態信息的深度挖掘與綜合利用,并根據不同的功能需求實現車輛的合信息服務和監管。通過在物體上植入各種微型芯片,使物體變的智能化,變的可感知和識別,甚至具有主動或被動、單方向或雙方向的信息交流能力,然后借助無線通信技術實現人和物體、物體和物體之間的相互交流。車聯網是物聯網與智能交通系統相結合的產物,通過安裝必要的車載設備,使車輛具備信息交流的能力,通過無線互聯技術充分利用車輛的身份、屬性、位置和行駛狀態等信息,發現其中的應用價值,并以此來滿足車聯網參與各方的需求。通過車聯網,汽車具備了高度智能的車載信息系統,進而能夠隨時獲得即時資訊,做出與交通出行有關的明智決定。
面向智能交通系統的物聯網體系結構,在邏輯上劃分為硬件、系統軟件、應用軟件三個層次。各個環節分別在各個層次上有著不同的體現。在硬件平臺層,包含了數據中心所需的強大的電源支持設備、大量數據存儲設備、高性能的計算芯片等,數據處理和信號處理也是其中的一部分。在系統軟件層,包含了數據中心所需的滿足高可靠要求的服務器操作系統軟件、高效的系統管理軟件、數據庫管理系統軟件、通信管理軟件、系統診斷程序等,也包含了車載設備、路側設備上使用的實時操作系統、專用的圖像接口、語音功能組件等。在應用軟件層,覆蓋的內容更加的豐富多彩,在與車輛相關的智能交通領域,包含編隊行駛控制軟件、商業管理軟件、道路管理軟件、智能化交通控制軟件、車輛導航軟件等。
面向智能交通系統的物聯網體系的實現需要多種關鍵技術的綜合應用,包括標準信源技術、傳感網絡技術、專用短程無線通信技術、廣域無線通信網絡技術等,而在我國部分關鍵技術還有待突破。車輛傳感網絡和道路傳感網絡,共同實現車輛、道路、交通、環境狀態的全面感知,在與之相關的傳感器技術領域,很多核心技術都還沒有掌握。眾所周知,我國的通信網絡帶寬在世界主要國家中處于落后水平,目前的3G網絡帶寬并不能滿足為來對圖像和流媒體的傳輸需求,同時我國的通信服務性價比較低,較高的通信成本同樣有可能成為面向智能交通系統的物聯網發展的商業瓶頸。
關鍵詞:職業教育;交通安全與智能控制專業;教學資源庫;建設方案
作者簡介:林曉輝(1981-),男,廣東揭陽人,廣東交通職業技術學院計算機工程學院,講師,華南理工大學土木與交通學院博士研究生。(廣東 廣州 510650)
基金項目:本文系“國家示范性高等職業院校建設計劃”骨干高職院校項目——交通安全與智能控制重點建設專業子項目、交通教指委重點項目“高職智能交通專業頂崗實習創新研究與實踐”(項目編號:2011A04)、廣東省高等教育教學改革立項項目“高職智能交通專業校企合作、工學結合培養高技能人才的探索與實踐”(項目編號:GZYB2011006)的研究成果。
中圖法分類號:G712?????文獻標識碼:A?????文章編號:1007-0079(2012)34-0051-03
一、交通安全與智能控制專業教學資源庫建設背景及現實意義
專業教學資源庫建設項目作為“國家示范性高等職業院校建設計劃”骨干高職院校項目的重要組成部分之一,其目的在于通過資源建設與共享,滿足全國高職院校同類專業共性需求,提高人才培養質量和辦學水平,為學生自主學習提供大量優質的多樣化資源和個性化服務,從而帶動全國高職院校同類專業深化教育教學改革,優化專業結構,加強師資隊伍建設,完善質量保障體系,整體提升職業教育人才培養質量和社會服務能力。
廣東交通職業技術學院作為“國家示范性高等職業院校建設計劃”骨干高職院校立項建設單位之一,其重點建設專業——交通安全與智能控制專業將圍繞國家骨干高職院校建設的相關要求,通過系統設計、先進技術支撐、開放式管理、網絡運行、持續更新的方式,于2012年12月前完成高等職業教育交通安全與智能控制專業教學資源庫項目。借鑒國際經驗和標準,依托行業、企業,建成代表具有中國高職教育特色的交通安全與智能控制專業教學資源庫,并在全國高職院校同類專業中推廣使用。該資源庫資源信息容量大,質量高,覆蓋面廣,所有數字化資源通過網絡平臺實現全國范圍內共享,滿通安全與智能控制專業相關高等職業院校教師教學需求,為交通安全與智能控制專業在校生提供自主學習平臺,帶動交通安全與智能控制專業教育教學的深化改革及其相關專業群發展,整體提升我國高職同類專業人才培養質量與社會服務能力,并為智能交通領域在崗人員技能提高和新技術應用知識更新、為中職同類專業畢業生在崗接受繼續教育以及其他社會學習者自主學習等個性化學習提供專業化的優質服務,無疑具有非常重要的現實意義。
二、專業資源庫建設的思路、內容
1.建設思路
國家級專業教學資源庫建設的總體目標是在教師方便用、學生樂于學的基礎上實現優質教學資源共享。其遵循以下建設原則:第一,工學結合原則。引進企業的工程技術人員參與教學資源庫建設,力求教學資源與企業的職業崗位知識、能力、素質要求相匹配;第二,科學化原則。即專業教學資源內容不僅要著眼于學生知識的掌握,還須考慮學生可持續學習能力的培養;第三,標準化原則。即保障網上教學資源廣泛共享,形成學生探索知識、自主學習的便捷平臺。第四,結構化原則。即確保網絡教學資源的合理性、易用性和可擴展性,方便操作和使用;第五,動態化原則。即保持教學資源的長期穩定和不斷更新與維護。
鑒于此,交通安全與智能智能控制專業教學資源庫以建成內容豐富、實用快捷的科學化、標準化、結構化、動態化的共享型專業教學資源庫為總目標,實現共享型教學平臺、繼續教育與培訓平臺、就業服務與管理平臺、技術交流推廣平臺四大功能。基本思路如下:
(1)通過對行業企業調研,確定珠三角地區智能交通專業崗位需求,通過對智能交通崗位群的分析,開發交通安全與智能控制專業的課程體系及人才培養方案。
(2)按照企業的工作流程以及對崗位技能和人才綜合素質的要求,將課程設置與崗位任務對接、教學內容與職業能力對接、教學情境與工作情境對接,建設基于職業化、面向崗位任務的課程資源。
(3)在各門課程資源要素建設的基礎上,結合共享型教與學平臺、繼續教育與培訓平臺、就業服務與管理平臺、技術交流推廣平臺等功能的實際需要,建立6個基本型、6個特色型總計12個交通安全與智能控制專業教學資源庫的資源中心。建設思路見圖1。
2.建設內容
(1)專業定位與“工學交替”的專業人才培養方案設計。每年開展一次交通安全與智能控制專業人才需求、應屆畢業生就業質量調研,形成《交通安全與智能控制專業人才需求報告》和《交通安全與智能控制專業應屆畢業生就業質量報告》。通過分析行業企業對畢業生就業崗位及相應能力的需求狀況,確定本專業的就業主要面向高速公路、城市道路和智能小區(智能站場)3個主要領域。專業能力包括智能交通行業相關系統的使用、安裝與集成、故障診斷與維護、技術管理、應急事件處理等。專業定位如圖2所示。
1)“工學交替”的人才培養模式設計。前兩年進行職業基礎平臺課程和崗位系列課程的一體化教學,培養學生基于信號采集、監控調度、收費、安全管理等崗位系列的基本職業技能和素質。第三年,先根據學生的就業意向進行8周的崗前專項實訓,再安排學生在相關校外實習基地進行預就業頂崗實習。在頂崗實習的過程中,學生結合生產、經營實際選擇畢業設計題目,在學校教師和企業兼職教師的共同指導下完成畢業設計。人才培養方案如圖3所示。
2)校企合作構建面向崗位任務的課程體系。根據對珠三角地區智能交通崗位需求與能力分析,完善交通安全與智能控制專業的課程體系、專業標準和課程標準。面向高速公路、城市交通、智能站場三大應用領域,按照“平臺化、崗位化”的原則,基于監控系統、收費系統、安全系統三大領域崗位任務,在專業校企合作部的組織下,專業教師與行業企業工程師構建相應核心課程模塊,建立了交通安全與智能控制專業課程體系,如圖4所示。
(2)課程資源建設內容。交通安全與智能控制專業教學資源庫建設基于監控系統、收費系統、安全系統三大領域崗位任務,確定“GPS原理與應用”、“道路交通控制”、“地理信息系統設計”、“ETC收費系統安裝與維護”、“監控系統集成與維護”、“高速公路機電系統”、“道路交通安全管理”等7門專業核心課程。課程資源建設內容涵蓋了課程建設的基本要素,如課程標準(或教學大綱)、教材、電子教案、教學課件、習題庫、業務平臺、案例庫、資料庫以及視頻庫等。課程中心主要建設內容及內涵要求見表1。
(3)素材資源建設內容。在各門課程資源要素建設的基礎上,結合共享型教學平臺、繼續教育與培訓平臺、就業服務與管理平臺、技術交流推廣平臺等功能的實際需要,建立6個基本型、6個特色型總計12個交通安全與智能控制資源中心。
其中,6個基本型資源中心以專業人才培養方案為導向,以7門專業核心課程為載體,按照資源類型,以圖片、視頻、動畫、文獻、案例、習題等表現形式全方位展現交通安全與智能控制專業資源庫的基本建設要求。6個基本型資源中心的建設內容及內涵要求見表2。
6個特色型資源中心則是以交通安全與智能控制專業特色為主線,就虛擬實訓、職業考證、專業競賽、專業服務、專業風采、行業資源等特色型資源素材進行設計、制作、收集、歸并,搭建特色智能交通展示平臺。6個特色型資源中心建設內容及內涵要求詳見表3。
三、專業資源庫建設的預期效果
1.共享型教與學平臺
整合交通安全與智能控制專業最新教改成果、實踐研究課題、教學課件、授課教案等教學資料,為全國43所開設有交通安全與智能控制專業的交通高等職業技術學院教師提供先進教學經驗學習、專業教學資訊交流、優質教學資源分享、教學改革實踐的窗口,同時為廣大學生提供大量實用豐富的學習資源和可看性、可操作性的學習方式,激發學生通過網絡自主在線學習的動力。
2.繼續教育與培訓平臺
平臺可以為數以萬計的智能交通行業從業人員提供智能交通行業知識補充、智能交通職業技能訓練、最新智能交通行業信息獲取、行業從業資格考證輔導等在線服務,且貫穿于其職業生涯的各個階段。
3.就業服務與管理平臺
平臺整合智能交通行業企業總體介紹、前景介紹、主要產品、新聞動態、招聘信息、公司主頁鏈接等最新資訊,為廣大學生或智能交通行業從業人員提供就業服務信息。
4.技術交流推廣平臺
平臺為廣大智能交通技術人員提供大量的實際工程案例和技術解決方案,并設置在線留言、討論等功能,便于智能交通技術人員針對相關技術問題展開討論。
參考文獻:
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最近,很多開車或坐公共汽車的市民都發現,北京很多路段在非上下班高峰時間也開始堵車了。這不禁讓人擔心,到2008年北京奧運會,機動車更多,道路還能暢通起來嗎?交通問題儼然成為北京成功舉辦奧運會的關鍵問題之一。
對此難題,北京,你準備好了嗎?
智能交通為奧運服務
2001年,我國申辦2008年奧運會的成功,對北京的交通提出更高的要求,也為北京交通的發展提供了機遇。
追溯智能交通,要從上世紀說起。上世紀80年代以來,世界各發達國家雖然已經基本建成四通八達的現代化道路網,但隨著社會經濟的發展,路網通過能力日益滿足不了交通量增長的需要,交通擁擠和阻塞現象日趨嚴重,交通污染與事故越來越引起社會的普遍關注。
1994年,各地交通專家在法國巴黎召開世界大會,提出智能運輸系統。智能運輸的有關技術進入中國始于1989年。1989年10月,在北京召開了北京國際公路運輸技術交流與展覽會,在學術交流會上,歐共體(也就是今天的歐盟)的專家介紹了DRIVER研究計劃和主要內容。
國家科委(即現在的科技部)從1996 年開始組織國內有關部門和專家與歐盟進行交流。1997年和1998年由歐盟委員會信息總司和中國國家科委共同組織,在北京和布魯塞爾召開了中歐智能運輸系統研討會。1998年中歐專家共同進行了中國智能運輸系統發展預測研究,該報告在1999年正式提交給歐盟委員會和中國科技部。
智能運輸系統的開發與應用還涉及綜合運輸系統中的其他部門。為了便于協調,科技部組織交通部、鐵道部、公安部、建設部、國家技術監督局等有關部門,籌建了中國ITS 政府協調小組,總體規劃包括道路、鐵路、水運、民航在內的中國ITS 發展戰略、標準制定和人才培訓,組織ITS關鍵技術的攻關和示范工程。
智能運輸系統的根本出發點是充分地利用現有交通基礎設施資源和信息基礎設施資源。為促進中國智能運輸系統的發展,“九五”期間,許多專家開始研究國外在體系框架方面的研究成果,并紛紛向國家建議開展中國智能運輸系統體系框架的研究。科技部在1999年確定在國家“九五”科技攻關項目中增加這一內容,該項目由依托在交通部公路科學研究所的國家智能交通系統工程技術研究中心牽頭,來自院校、研究院所、企業和各部門的100 多名專家參加了這個項目的研究。該項目于2000年底完成研究工作,并于2001年9月通過國家鑒定和驗收。這是我國第一次就一個應用系統開展跨部門和跨學科的框架研究。該研究將分布在不同行業和部門的信息按照服務功能分類,按照信息共享的原則建立數據流圖,使智能運輸系統體系框架是一個整體,同時,充分考慮了中國現行的行政管理體制,使智能運輸系統能夠在中國實施。該研究成果從整體上勾畫了智能運輸系統的構成,將指導我國今后ITS 的發展,為我國開發和應用智能運輸系統打下基礎,也為奧運交通打好基礎。
眾所周知,奧運會期間的交通組織和管理將是關鍵性的工作之一。北京市在奧運會申辦報告中承諾“實施奧運會綜合交通運輸計劃”,其目標是確保向參賽運動員提供準時、安全、舒適的服務;保證奧林匹克大家庭成員、媒體、貴賓享用舒適、安全、準點、可靠、快速的專用車輛和專用交通線路;保證觀眾及時、安全、順利觀賽。為實現這一目標,北京市將充分利用通信、信息和控制技術,協調與交通相關的各管理部門,建設北京智能型綜合交通系統,主要內容包括:利用北京汽車運營調度中心和北京市交通管理中心的智能調度系統,使奧運會車輛優先通行,為奧運會專用車輛裝備全球衛星定位技術監控系統和地理信息系統;提供公共交通信息,網上即時的奧運會交通信息,增加交通指路標志和室外信息顯示屏,通過廣播播發即時路況信息,交通網絡的運行效率將由交通控制中心控制和監測。為做好北京智能型綜合交通系統的建設,北京市已經安排專門項目,開展北京智能交通系統體系框架研究。2001年,國家有關部門申請北京作為國家智能運輸系統試點城市并獲批準。國家科技部在“十五”科技攻關項目“智能交通系統關鍵技術開發和示范應用”中還專門安排了“奧運專項”,全力支持北京智能交通系統的開發和建設。在交通管理系統的建設上,安排了北京智能化交通管理工程項目,該項目已經通過由中國國際工程咨詢公司組織的專家評審,現已全面展開。
總之,我們不應將智能運輸系統看得過于神秘和遙遠,它就是一組解決交通運營和管理問題的工具,只不過這組工具主要是通信、信息和開展技術。但我們也不要將其看得過于簡單,大范圍的聯網、信息的共享將對交通運行的形態和管理模式產生深遠的影響,我們不應該失去這樣一個可以取得跨越式發展的機遇,因為我們的人民有權利享受安全、舒適和快捷的交通。 (王笑京)
交通部公路科學研究所副所長、國家智能交通系統工程技術研究中心主任 王笑京
2008北京交通什么樣
城市交通控制
到2008年,北京市將通過視頻監控系統、智能化道路交通信號控制系統和動態路線誘導系統,對城市交通進行智能化控制。
視頻監控:對奧運交通的主要路口、路段的交通狀況進行全天候實時監控,使得交通指揮中心能夠實時了解整個路網的運行狀況,及時準確地發現交通事件,并迅速做出反應。
智能化道路交通信號控制:采用視頻檢測、線圈檢測等技術,對道路上的交通流量進行實時檢測,據此對交通信號的配時參數進行自動調整和優化,并為相位的設置提供依據。感應式信號控制系統根據檢測到的各方向的交通流量,自動進行相位的變換。行人專用信號燈可保證行人過街的安全,對于老弱病殘等特服人員可適當延長通行時間。在奧運期間,先進的道路交通信號系統將會在奧運交通線路上設置綠波帶,為奧運車輛提供優先的交通信號,保證其優先通行。
動態路線誘導:通過交通廣播、可變情報板、車載設備等手段實時的交通路況信息,包括定性信息和量化信息,以此輔助出行者選擇合適的路徑,安全迅速地到達目的地。
奧運期間,通過交通廣播重點奧運交通路線的實時路況信息。在奧運路線上,通過可變情報板實時預計到達前方奧運場館所需的時間等量化的交通信息。