摘 要

本文通过分析近几年国内外智能交通系统和道路诱导系统的发展现状，阐述了智能交通系统的基本理论，构建了基于ITS的公路与城市道路联动诱导系统，给出了系统的结构框架并对其构建的必要性和基本功能进行了探讨。同时，通过对诱导策略影响因素方面进行分析，制定了基于ITS的公路与城市道路策略，包括诱导方式、诱导信息内容、诱导信息发布形式和诱导地点的确定。并对目前联动诱导系统中存在的问题进行了分析与探讨，给出一定的解决对策。在文章的最后，对未来的道路联动诱导系统进行了展望。

关键词：智能交通系统；交通诱导；道路交通

Abstract

This paper analyzes the development status of intelligent traffic systems and road guidance systems at home and abroad in recent years, expounds the basic theories of intelligent transportation systems, and builds a system of linkage guidance between highways and urban roads based on ITS, and gives the institutional framework of the system. The necessity and basic function of its construction were discussed. At the same time, through the analysis of the influencing factors of the inducing strategy, the ITS-based highway and urban road strategy was formulated, including the induction method, the inducing information content, the inducing information release form, and the inducing location determination. The current problems in the linkage induction system are analyzed and discussed, and some solutions are given. At the end of the article, the outlook for the future is given.

Key Words：Intelligent Transportation System Traffic Guidanc Transportation

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1论文的研究背景 1

1.2论文研究的主要内容 3

1.3论文的研究意义 3

第二章 智能交通系统的基本理论和国内外发展现状 5

2.1 ITS的基本理论 5

2.2 ITS国内外发展现状 6

2.3小结 9

第三章 基于ITS的公路和城市道路联动诱导系统的构建 10

3.1系统构建的必要性 10

3.2系统的结构框架 11

3.2.1交通信息采集系统 12

3.2.2交通信息综合处理系统 13

3.2.3交通信息发布系统 14

3.3系统的基本功能 15

3.4小结 17

第四章 基于ITS的公路和城市道路联动诱导系统策略分析 18

4.1诱导方式的确定 18

4.2诱导信息内容的确定 19

4.3诱导信息发布形式的确定 19

4.4诱导地点的确定 20

4.5公路与城市道路联动诱导策略 20

第五章 基于ITS的公路和城市道路联动诱导系统发展存在的问题和对策 22

5.1道路诱导系统目前存在的问题 23

5.2 解决对策 23

5.3 小结 24

第六章 结论与展望 25

6.1结论 25

6.2展望 25

参考文献 26

致谢 27

第一章 绪论

1.1论文的研究背景

这些年来随着我国国民生产总值的高速增长，各大城市的规模同时也在不断扩张，这就导致了大量的城市中机动车数量也是呈现了井喷式的增长，根据最新的调查研究表明，我国在2017年的汽车保有量达到两亿辆，相比较于去年增长了接近12.8%，随着全国汽车保有量的持续高速增长，相应地交通流也会增加，给交通系统带来了很大的压力。由此会引发许多后果严重的社会问题例如交通拥堵和交通事故频发等，这些问题不仅仅只是影响交通系统，它更是严重的影响了现代社会的经济发展并会导致环境污染影响正常社会秩序。举个例子，早在2011年，美国某调查组织就曾做过这样一项调查研究，向全球范围内20个城市其中包括我国深圳和北京的八千余名驾驶员进行了关于交通方面的咨询。最终调查结果显示，在过去三年中有接近九成的人经历过交通拥堵，并且他们经历的最长的交通拥堵时间平均为 1.3个小时。

目前在我国，因为机动车保有量的不断上升等原因，我国城市的交通状况变得日益严峻，交通拥堵已成为家常便饭，城市中机动车的平均速度也是在逐年地下降。以北京为例，在早晚高峰时间段机动车的平均行驶速度只有10km/h，这已经和许多非机动车的速度相差无几。相同的状况在世界上许多的大都市也是存在的，显而易见交通问题已经变成了一个无法忽视的世界性难题。根据统计研究，每年我国由于交通问题而造成的经济损失多达两千亿人民币。在全球范围内，每年有五十多亿亿个小时是由于交通问题而被浪费掉的，这是难以计数的财富。与此同时，交通问题也造成了相当严重的环境污染。据不完全统计，大气中有近两成的二氧化碳含量来自于机动车尾气之中。交通问题不仅造成了大量的经济、能源和时间的浪费，同时也增加了环境的污染，解决交通问题迫在眉睫。

但是时代的发展是不可阻挡的，若想只是通过增加道路数量和控制车辆数目增加等这些一般的方法来解决上述严峻的问题是相当困难的，我们只有通过自己的努力，充分借鉴相关先进经验并结合我国现实国情，才能顺利解决这些阻碍我国发展道路的交通问题。大力发展建设道路交通诱导系统则被认为是解决交通拥堵和阻塞等问题最为有效、科学的方法。

道路诱导系统在国外的研究早于中国。早在20世纪60年代，美国就已经开始了智能交通系统的研究。在上世纪九十年代，美国就已制定了综合提高陆上交通效率化法，将研究开发智能化系统作为基本国策之一，并长期给予财政支持。其在交通诱导系统方面的主要成就有探路者，travtek等项目的成功实施、构建了先进的静态路线引导系统以及将航位推算算法成功地在车辆定位和路线归纳中应用。

欧洲的道路引导系统起步较早，但稍晚于美国和日本。 但是，由于欧洲的道路指引系统由十二个国家组成，不同国家的期望和投资需求并不相同。 因此，欧洲确实难以建立统一的道路导向系统。 但是，欧洲的道路指引系统发展迅速。 市场前景非常诱人。在交通诱导系统方面，英国的自动导航系统和德国的ALI-SCOUT是目前正在测试的交通诱导系统。 同时在欧洲国家经过二十多年的研究发展后，RDS-TMC技术已经趋近成熟，并广泛应用于道路诱导方面，它是采用RDS技术实现信息发布的应用之一。交通信息会在广播前按照一定的标准进行编码，并通过RDS来进行发布。车载终端设备可以接收这种模式信息，并且可以自主选择接收到的信息的实现方式，如普通文本，简单图形或者智能语音。接收RDS-TMC需要一个特殊的无线电接收器，这个接收器同样是TMC卡最重要的一个部分TMC卡不仅包含着特定的路线信息同时可以接收行驶路线中的最新交通信息。

在日本智能交通系统的研究虽然起步并不早，但他们通过充分利用现代高新信息技术并紧紧结合国情的方法，在交通诱导系统的研究中取得了相当丰硕的成果，早在上世纪九十年代，道路交通情报通信系统（VICS）就开始应用于许多日本交通的大型项目。该系统的实现是由GPS导航设备，无线数据传输，FM广播系统等共同完成的，它可以为出行者及时提供实时路况信息和交通诱导信息，让交通变得更为高效且便捷^[1]。目前日本正在使用的车辆信息通信系统主要是由两部分组成，它们分别为先进的交通信息中心和车载交通信息接收显示器，这是一个交通诱导的非常好的实例^[2]。它是当今世界上运用得最为广泛的ITS。在2017年，全日本近九成的机动车都是VICS的用户。

在国际上除了上述的美国、日本、欧洲地区的智能交通系统发展势头良好之外，韩国、新加坡、马来西亚和澳大利亚等地的智能交通系统的发展同样也十分迅猛。在韩国，光州市是智能交通系统建设的示范点，政府投资已达百亿韩元，其建设的主要方面有城市交通控制系统和公路智能交通系统两个部分，包括了智能公交系统、交通感应信号系统、高速公路自动收费系统、智能交通系统控制中心等项目。马来西亚的智能交通系统主要建设的范围是从国油双峰塔至雪邦新国际机场的这接近七百五十平方公里的区域内。其目标是建立起一个多媒体智能交通长廊，利用高速的互联网、大数据等信息技术，将在该区域内的多媒体资讯城、国际机场、首都城市等大型基设础施联系到一起。新加坡的智能交通系统主要表现在先进的城市交通管理方面，在新加坡，城市交通管理系统除了具有传统的信号控制、交通检测、交通诱导等功能外，还包括许多智能化功能，例如通过电子智能收费系统来控制拥堵路段的车流量，在车流量大的路段，系统将会自动提高道路通行费以达到调控交通流量的目的。总之，智能交通系统在这些国家都有着良好的应用与发展，可以尽最大能力地改善交通状况。

中国关于道路诱导系统的研究开展较晚，但是随着中国科技的不断发展以及学者的不断努力，在道路诱导系统方面，收获颇丰。吴立烜学者提出我们必须建立好面向交通管理者和使用者的交通实时信息体系才能实现对实时的交通流信息的充分利用及共享^[3]，车广侠学者分析了可变信息交通标志系统（VMS）的现状，并阐述了信息发布方式对驾驶员行为决策的影响，还指出当前VMS系统目前存在的一些问题并给出了解决对策。张怀柏学者指出当前智能交通系统中存在的的主要问题是不同区域之间交通关联性与不同区域交通监控系统的相对独立性之间产生的矛盾，即各个区域之间的交通诱导系统无法实现联动诱导^[4]。在交通诱导系统的应用中，中国的一些城市主要通过在城市道路上放置LED屏幕来实时显示引导信息并以广播形式广播当前道路信息，在北京开发的道路交通流预测预报系统和南京的交通信息服务系统，就是交通诱导系统建设的几个很好的案例。不过与发达国家相比，我国的交通诱导系统总体来说还是有很多不足，主要体现在以下几个方面，首先最大的问题是我国并没有完善的 ITS系统架构，在交通诱导系统建设方面缺乏整体的发展战略；其次是由于大量地引进国外系统，导致我国自主创新能力不足，不能很好地满足国情发展需要。这些都是我们有待改进的地方。总之，我们国家发展智能交通诱导系统还任重而道远。

1.2论文研究的主要内容

（1）理论基础阐述。结合智能交通系统在国内外的应用情况，阐述智能交通系统的理论。

（2）道路联动方案。在查阅、研究国内外大量关于智能交通系统、道路诱导等文献的基础上，提出基于ITS的公路与城市道路联动诱导系统并给出公路与城市道路联动诱导系统的逻辑框架和物理框架。

（3）方案分析。通过对联动诱导策略的影响因素分析，探讨适合我国国情的公路与城市道路联动诱导的策略。

1.3论文的研究意义

在近几年，智能交通系统发展迅速，但是我国在智能交通系统研究方面依然与国外存在着一些差距，为了我国交通事业的良好发展，我们不能忽视智能交通系统的建设。智能交通系统对于现代社会发展是具有相当重要的积极意义的，它是人类交通史上的一项重要的大变革，在一定程度上改变了人们的出行方式。智能交通系统对于城市社会的发展意义主要体现在以下两个方面，一方面现代社会迫切需要智能交通系统。随着社会的发展，城市面临着雾霾天气增多、交通安全问题不能有效解决、交通拥堵加剧等交通系统问题，而智能交通系统正是解决这诸多问题的一项利器。另一方面，随着社会的发展，各种新技术不断涌现，像人工智能、车联网等它们的快速发展同样会对智能交通系统产生积极作用，推动着它不断向前发展。本文探讨基于ITS的公路与城市道路联动诱导系统，提出基于ITS的道路诱导方案，具有一定程度的理论意义。

通过借鉴国内外道路诱导的先进经验，并充分地结合我国目前的基本国情，本文提出适合我国国情的公路与城市道路的联动诱导方案，在一定程度上可以提高我国的城市道路和公路的运行效率。

第二章 智能交通系统的基本理论和国内外发展现状

2.1 ITS的基本理论

智能交通系统是指将先进的信息技术、通信技术、电子控制技术、电子传感技术以及计算机处理技术等进行有效的整合，集成运用于整个交通运输管理体系中，从而建立一种大范围、实时、高效、准确的综合运输和管理系统。二十一世纪是实现交通运输智能化的时代，智能交通系统这一先进的一体化的交通综合管理系统必将广泛地应用于各大城市的交通。通过广泛的应用该系统，能够有效缓解不断增加的城市和道路交通资源不足等矛盾问题,从而在保证道路顺畅的前提下并实现对道路资源的合理、高效利用,保证人们的出行安全^[5]。其基本结构如图2.1。

图2.1ITS的基本结构

智能交通系统主要由采集系统、分析系统和发布系统这三大系统所构成。他们都在智能交通系统中发挥着不可替代的重要作用。它们的工作原理是首先通过采集系统进行实时的信息收集工作再将交通信息发送到分析系统中。在分析系统中，运用大数据、云计算等技术将大量数据进行处理将取得的有效信息合理的利用于交通系统中。最后通过发布系统将交通、道路信息提供给出行人们，为人们的出行提供可视化、个性化服务。

信息采集系统可以根据采集方式来分为两类，分别为固定式信息采集系统和移动式信息采集系统^[6]，其中固定式采集系统中运用的信息采集技术分为非接触式信息采集和接触式信息采集。常用的非接触式交通信息采集技术主要有视频检测技术、微波检测技术、超声波检测技术和红外线检测技术；接触式交通信息采集技术有地磁车辆检测技术、环形线圈感应式检测技术、气压管与压电检测技术。移动式采集系统是指在移动的车辆上安装信息采集设备，通过车辆的行驶来完成实时交通信息的收集。在近几年移动式交通信息采集技术发展迅速，主要有基于电子标签的交通信息采集系统、无线定位技术和浮动车交通信息采集系统，这些技术的快速发展都促使着移动式信息采集系统的发展

交通信息具有信息量大、层次结构多、信息来源广等特点，这些为信息分析与处理带来了很大的挑战。数据压缩、智能决策、信息融合等技术的出现为解决这些问题提供了很好的方案。大数据是云计算、互联网后的又一项IT界的革命，通过大数据技术的运用，能够对道路交通信息进行全面、有效地分析与筛选并根据人们不同的需求向信息发布系统发送，以优化人们出行推动智能交通系统的发展。

在信息发布系统中主要依靠各种通信技术进行信息的实时发布。其主要分为有线通信和无线通信两种，其中有线通信主要表现在光纤通信在构建高速公路和城市道路计算机广域网和局域网中的广泛应用。无线通信包括卫星通信、无线电通信以及移动通信技术。近些年，移动互联网技术已广泛应用于智能交通系统中，一些基于移动互联网技术的智能交通服务不断涌现。随着智能手机等移动智能终端的不断普及，网络通信数据已成为交通状态信息发布的一种重要组成方式，它可方便公众了解出行状况，获取完整出行链信息，对智能交通的发展起到了推动作用^[7]。

2.2 ITS国内外发展现状

ITS起源于上世纪60年代，最初各个国家对其叫法都不一样，也都有着各自独特的发展历程。智能交通系统的概念最早是由美国的智能交通学会提出的，并向全球提出大力发展ITS的倡议。欧洲交通通信技术应用促进组织为响应这一倡议，在1994年于法国巴黎召开首届智能交通系统世界大会,在首届大会上决定了智能交通系统世界大会在欧洲、美国和亚洲轮流每年召开一次^[8]。下面将依次介绍各个国家的ITS发展现状。

美国是发展ITS最早的国家之一，在上世纪80年代为解决日益严重的交通拥堵问题，美国开展了智能交通系统的研究与规划。1995年美国交通正式出版了《国家智能交通系统项目规划》，在该文件中明确规定了ITS所应用的7大领域。在2001年，美国交通部联合美国智能交通学会发布了《美国国家智能交通10年发展规划》。经过十余年的发展，在原有的规划下，美国的智能交通系统已经覆盖了全国80%以上的交通设施，有效地解决了城市道路交通拥堵等矛盾。其ITS系统结构较为完整，如图2.2所示：

图2.2 美国ITS体系

日本同样也是发展智能交通系统较早的国家。众所周知，日本是个人口密集的国家，狭小的国土内却有着上亿辆机动车，有限的道路资源与严重的交通负担之间的矛盾还有环境污染、能源消耗等问题使发展智能交通系统成为解决矛盾的必经之路。在上世纪六十年代，日本开始了智能交通系统研究的计划，最终在1973年研制出一套道路导航系统并成功地在实际道路上完成实验，这标志着日本ITS建设拉开序幕。在八十年代，日本通过建立“先进道路运输系统”形成了以道路车辆一体化来改善道路交通的概念^[9]。而日本目前研制的最为成功的智能交通系统当属于VICS系统即道路交通情报通信系统，它是当今世界上运用得最为广泛的ITS。在2017年，全日本近九成的机动车都是VICS的用户，它的服务覆盖区域达到了日本全国的80%。经过三十余年的发展，日本已完全有着自己的智能交通体系。日本的ITS系统结构如图2.3所示

图2.3 日本ITS体系

欧洲智能交通系统的开始时间略早于日本但发展现状并无太大差距，在上世纪七十年代年英国运输研究所开始了智能交通系统的研发，经过科研人员4年多的努力，最终于1975年研制成功，并在1979年时正式在英国伦敦投入使用。同样的，这套系统也广泛地运用于世界上的各大城市，具有良好的适应性，同时它在不同的环境下也衍生出了多个版本，具有良好的发展前景。2001年，欧盟在其未来十年交通政策白皮书里正式地将ITS系统列为重点发展计划，以实现ITS系统市场一体化为目标。在伦敦奥运会期间，由政府的大力扶持下，伦敦已建成了集地上、地下、轨道交通、公路交通于一体的立体式交通网络，并有着先进的智能交通系统。

在国际上除了上述的美国、日本、欧洲地区的智能交通系统发展势头良好之外，韩国、新加坡、马来西亚和澳大利亚等地的智能交通系统的发展同样也十分迅猛。在韩国，光州市是智能交通系统建设的示范点，政府投资已达百亿韩元，其建设的主要方面有城市交通控制系统和公路智能交通系统两个部分，包括了智能公交系统、交通感应信号系统、高速公路自动收费系统、智能交通系统控制中心等项目。马来西亚的智能交通系统主要建设的范围是从国油双峰塔至雪邦新国际机场的这接近七百五十平方公里的区域内。其目标是建立起一个多媒体智能交通长廊，利用高速的互联网、大数据等信息技术，将在该区域内的多媒体资讯城、国际机场、首都城市等大型基设础施联系到一起。新加坡的智能交通系统主要表现在先进的城市交通管理方面，在新加坡，城市交通管理系统除了具有传统的信号控制、交通检测、交通诱导等功能外，还包括许多智能化功能，例如通过电子智能收费系统来控制拥堵路段的车流量，在车流量大的路段，系统将会自动提高道路通行费以达到调控交通流量的目的。总之，智能交通系统在这些国家都有着良好的应用与发展，可以尽最大能力地改善交通状况。