（同济大学）

随着经济的发展，交通运输越发显得重要。二战以后，西方各国均将汽车工业作为国家经济的支柱产业*为了刺激汽车工业和地区经济的发展，修建了大规模的高速公路网。高速公路网的修建大大地方便了交通，回头来又刺激了人们的交通需求，导致了汽车交通量的激增。道路交通的日益繁忙带来了一系列的交通问题，如城市道路、城间公路上大量存在的交通拥挤、交通事故及汽车废气污染等，这已成为现代社会的主要问题之一。

为了解决交通问题，人们最初的着眼点是修建大量的公路设施，这样既促进了公路沿线地区的经济发展，又缓解了原有道路上的交通拥挤，改善了交通安全，随着交通量的进一步增加，人们发现了交通管理的重要性，许多交通设施、信号和信息系统逐步得以建立和完善。即便如此，交通拥挤现象依然有增无减。几十年的实践使人们终于认识到，单纯依靠修建道路设施和传统的管理方式来解决交通问题，不仅成本高，其效果也是有限的。

电子、通讯和计算机技术的进步为人们提供了解决交通问题的新思路，即不再着眼于修建更多的公路设施，而是着眼于采用先进技术提高交通的机动性、安全性和道路的通行能力。日本最先在这一领域进行了尝试，但将车和路看成有机系统，有目的、有计划、有组织、有步骤并投以巨资的研究活动则发生在美国。美国已提出了智能车路系统的概念，并计划在今后20年内投入2090亿美元进行研究开发。欧、日也不甘落后，制订了各自的计划，以争夺未来交通领域的主导权。

智能公路系统包括，先进的公共运输系统（APTS），先进的交通管理系统（ATMS），先进的旅行信息系统（ATIS），先进的车辆控制系统（AVCS）和商业车辆运营（CVO）。

1. 先进的公共运输系统（APTS）

私人小汽车虽可最大限度地满足个人出行的方便，但从交通的角度看，这不是一个最好的选择，交通工作者更钟爱公共交通。多年来，交通工作者已提出了许多方法来引导、限制对公路的使用方式，鼓励人们使用公共交通，例如完善公共运输设施，发展合伙用车，调整上下班时间以错开用车（路）高峰等。

公共运输系统的主要缺点是其效率低和机动性、方便性差；效率低是指乘客需要等待，机动性和方便性差是指上车前或下车后（车辆换乘时）可能需步行较长的距离。因此，采用高新技术提高公共运输系统的效率和机动性、方便性是吸引更多乘客的关键。基于这一考虑，在APTS研究中拟定了二个主要攻关目标，一是改善单个车辆的运营性能，一是改进不同公共运输系统、不同公共运输方式之间的衔接。

目前APTS的研究课题包括：可用于APTS的高新技术的综合分类；建立导航电子地图数据库的功能指标和标准；进行实时合伙用车匹配性现场运营操作试验和进行事前出行规划试验。

在智能公路的研究中，APTS是能在近期内实现的项目。APTS的实施有助于改变道路交通量的组成，规范交通行为，增加单车载客量，减少交通流量。这不仅改善了交通状况。同时也节省了乘客的出行费用。

2. 先进的交通管理系统（ATMS）

狭义的交通管理主要指交叉口处的交通控制，从早期的交通警指挥交通、手动信号灯、自动信号灯等的单个交叉口处的点控制，发展到整条路线的线控制和整个区域的面控制，俗称绿波交通。而ATMS的研究包括两部分：一是交通管理，一是交通监控。

交通管理主要指优化和协调，即对行驶公共运输系统的高速公路和城市快速干道，通过种种管理手段进行调节，以取得交通需求和系统容量之间的平衡。这项研究有助于更复杂的公交系统的实施和高客位车辆（HOV）优先策略的实施，将路网的综合服务性％维持在较高的水平。

ATMS中的交通监控十分强调交通信息的实时监测和实时调控。监测是调控的基础，要及对发现潜在的交通问题并及时予以调控，先进的交通监测技术是必需的。传统的交通信息监测技术是在路面下埋置感应线圈，其缺点是线圈的工作环境恶劣，容易损坏，且所获取的交通信息有限。因此，ATMS正在研究其他的监测技术，如视频图像技术。

监测过程是在计算机控制下自动完成的。根据所监测到的信息，计算机将实时计算道路上的车辆行驶速度、车辆密度和交通形态，分析整个道路网的运营状况，并将分析结果，如哪里发生交通事故，哪里交通拥挤和可能的持续时间以及走哪条路最为畅通等，实时告诉各车辆的驾驶员和交通管理人员，引导车辆行走最为畅通的道路，调节交通分布。

ATMS研究的难点是交通信息的自动分析方法与自动调控策略，优良的自动识别、分析和调控算法可消除交通拥挤，收到“运筹帷幄，调控于千里之外”的效果，而不好的算法也会扰乱交通、“瞎指挥”。

除了交通管制功能外，ATMS还常附带一个过路费征收的功能◆根据监测的过路车辆信息，计算机可迅即查寻出车辆的类型、大小、吨位及车主，判断应该征收的费用，直接从车主的银行账户上收取。

3. 先进的旅行信息系统（ATIS）

ATIS能为旅行者及时提供各类交通信息和相关的事务性信息，以便于各类出行决策。ATIS提供信息的媒体是多种多样的，如电话、无线电、电视、计算机，道路标志和车内显示屏，不管是在办公室、学校、家庭中，还是在汽车内，采用上述任一方式，均可从ATIS得到所需的交通信息。ATIS堪称旅行者的“千里眼”、“顺风耳”。

传统上，许多地方采用无线广播公布少量的交通信息，有的还建立了专门的无线交通信息台。这种方式只适用于城市，公路上则采用可变信息板。这类方法只能消极地告诉人们一些简单信息，而ATIS则功能强大得多。在出行之前，ATIS可以根据自然路线和各路线的交通拥挤状况为您建议从某地到某地的最佳路线；在旅行过程中，通过与卫星的通讯，可以随时了解自己所处的位置；控制中心可以实时了解每辆车所在的位置，以便于危机时刻的救援。通过车内显示屏，ATIS可随时提供先进的交通管理系统（ATMS）的分析和决策结果。采用无线数据通讯、蜂窝电话、卫星以及微波等技术，旅行者可以实现与控制中心的双向交流。

实现完善的ATIS的技术难点是计算机容量和通讯容量的不足。目前，ATIS的研究包括几个方面：线状车辆诱导系统带来的旅行时间减少的效益分析；集成交通管理系统的评价；实时了解到ATMS的交通分析与决策信息后旅行者选择行为的评价；根据现有交通监测信息预；交通拥挤的神经网络模型；以及向旅行者传送交通信息的各类方法等。

建成了ATIS，旅行中的人们便可眼观六路，耳听八方。

4. 先进的车辆控制系统（AVCS）

AVCS是指协助驾驶员驾驶汽车或代替驾驶员自动驾驶汽车的系统。AVCS的应用，可大大改善交通安全，提高道路的通行能力。

通过安装于汽车前部或旁侧的雷达系统，汽车电脑可准确判断本车与邻车或障碍物的距离，及时发出警报或自动刹车。汽车电脑自动调节行车速度和车头时距；由于雷达和电脑的反应比人快得多，故车头时距可保持得很小，通行能力可提高1~2倍。

AVCS研究的近期目标是研制合适的巡航控制系统、碰撞警报系统、具有自动刹车功能的防撞系统和车道偏离警报系统。在远期，对一个自动化的公路系统而言，研究自动车辆控制系统则是关键。初步的分析表明，通过消除司机失误和减少反应时间，可以大大提离现有运输设施的运营效率，减少交通事故和交通拥挤。同时，由于控制了汽车行驶速度，减少了频繁的利车、启动和交通拥挤，汽车废气大为减少，从而改善了空气的质量。

目前正在进行的研究项目包括：准确控制车头时距和车间距离的安全试验；系控失败时减缓车辆碰撞的方法；研制横向、纵向自动控制的样车。

5. 商业车辆运营（CVO）

在公路交通中，商业车辆（专业运输车）占有相当的比例；解决好商业车辆的运营，无疑有助于交通问题的解决。

为了提高商业车辆的运营效率，在司机和调度中心之间实现双向通讯是很重要的。为此，CVO研究正在试图采用卫星全球定位系统（GPS）和蜂窝电话系统来实现这种双向通讯，并使之成为各专业运输车辆的标准设施。

运输车辆的轴重通常很大，过重的轴载将对道路结构造成过量的损伤，实时监测超限车辆并加以限制也是CVO研究的一个重要内容。

目前CVO正在开展的研究课题包括：研究改进不同运输方式（铁路、公路、水运）的运营，以弄清商业货运系统的特殊需求；重车电子牌照的研制；车辆的自动识别、分级和动态称重系统；与车辆的双向通讯。

虽说西方各国正在斥巨资进行智能公路系统的研究，智能公路系统的实施也确能根本改变人们的出行方式，但赛真正实现上述各目标还需相当长的时间，不过，这些研究带给我们的启示是很多的：单纯依靠修建公路硬设施所能解决的交通问题是有限的，也是不经济的；电子、计算机和通讯技术应用于传统的公路工程，将大大提高公路运输的效率；技术的进步带来了解决交通问题的新思路、新途径，人们的出行方式也将随之改变，与其消极地等待这种改变，不如积极地迎接、促进这种改变。