中国高等级公路智能化管理

　　信息革命与时空转换息息相关；对于12亿中国人民来说，高速的、全球化的、以知识为驱动的世界新经济，将给他们带来空前的机会。同样，对于中国的公路交通来说，智能交通系统（ITS）也为我们提供了空前的机会，这就是在建设中国的交通基础设施的同时，考虑建设智能化的交通运输系统。在发展中的中国，道路运输增长的需求主要靠提供更多的基础设施来满足，特别是建立完善的道路网络。然而在新来临的时代，这种需求将受到限制，而且需求本身在很大程度上要靠先进的通信技术、信息技术和电子技术来满足。智能化的交通管理，将使得基础设施的潜能充分发挥，同时还将提高旅行和运输的安全性以及减少交通对环境的冲突。
1、中国的高等级公路
　　经过48年的建设，特别是近十多年的发展，中国的公路今天已经具有了一定的规模，在国民经济建设中发挥着重要作用，干线公路已初步形成网络，客、货运输条件有了明显的改善，截止到1997年末，全国公路通车里程达到122.6万公里，其中属于二级以上汽车专用公路标准的高等级公路已超过24000公里，其中包括高速公路4771公里。全国所有的县市、98％的乡镇、81％的行政村都已经通了公路，全国汽车保有量超过1100万辆（不包括农用运输车）。根据国家的“九五”计划和2010年发展纲要，交通部计划用30年左右的时间完成公路主骨架、水运主通道、港站主枢纽和支持保障系统的规划建设。公路主骨架的主要内容是：根据“五纵七横”的布局框架，建设12条约35000公里以高等级公路组成的国道主干线。为了使公路运输实现高速、高效、舒适并保证安全，还需要建设与高等级公路网相适应的监控、通信和信息服务等管理系统。这35000公里的国道主干线公路网，占全国公路通车总里程的4％，但是承担的运量将是公路总运量的30％，将连接所有的省会城市和重要城市、贸易口岸以及交通枢纽。新一界中国政府为了保证经济的发展，对公路的建设提出了更高的要求，在1998年将投资1600亿元建设
2、中国公路智能化的结构框架
　　从运输系统的观点看，个人和货物是被移动的要素。个人和货物的移动伴随着信息的流动。智能交通系统特别强调信息技术的运用和信息的充分共享，按照信息的采集、传递，处理、利用过程，可以将智能交通系统划分为四个层次：物理层。传输层、处理层、服务层。而这四个层次,实际也是服务功能实现过程的四个层次。
　 　根据智能交通系统的服务功能，下面粗略列出提供服务可能依赖的物理基础。我们将服务功能分为五类（五个系统），我们认为这五类服务功能是目前中国智能交通系统应该提供的。虽然服务层是ITS服务功能的集中反映，但它不是一个孤立的层次，服务层功能的实现要依靠物理层、传输层、处理层的协调工作。在对服务层的五类服务功能进行描述时，可以很清楚地看到服务层对其它层次的依赖

交通监控与管理：环形检测器、摄像机、紧急电话 标志、标线、交通信号设　　　　　备、 信息处理计算机、通信网络和设备
电子收费：车载标志卡、微波读写设备、 摄像机、收费处理计算机、通信网络和设备、银行结算网络
集成信息服务：可变信号标志、语音广播接收机、 数据终端、车载数字地图导航设备、电子公告牌、双向信标
运输服务： 无线通信网络设备、 GPS车辆定位设备、巡逻车
安全保障 ：紧急电话、环形检测器、摄像机、 清障车、巡逻车、车载报警设备、车辆数据记录仪、防撞雷达
①先进的交通监控与管理
　　先进的交通监控与管理用于监视、控制和管理道路交通，在道路、车辆和驾驶员之间提供信息流联系。它依靠先进的传感器技术、计算机技术、信息技术全面掌握道路网上详尽的、实时的甚至将要发生的道路交通信息、事件、势态等情报、并在监控中心进行加工处理，不但可用于交通的控制、诱导和管理，而且能及时向各类道路使用者发送诱导信息，从而达到有效地管理交通，实现动态交通分配，减少交通阻塞。
②集成信息服务
　　先进的交通监控与管理服务中也存在信息服务，但它的信息提供设备相对简单，通常用来为整个交通流服务，提供的信息量也较少，而且其提供的信息只具有普遍性。而此处的信息服务，覆盖领域广，其对象不仅包括驾驶员或旅行者个体，还包括众多的机构、团体。譬如，驾驶员可通过其车载设备与信息提供者保持双向信息交流，从而使自己行驶在最佳路径上。旅行者可以在出发前在家或办公室通过个人电脑与通信网络对出行路线的当前交通状况了如指掌，甚至可对未来的交通状况进行相应的预测，并充分发挥人脑的主观能动性。以便达到最大限度缩短路途时间的目的，减少油耗和冤驶。
　　信息服务系统是针对用户的需求建立的信息提供系统，它不仅能使用户在路网上行驶时获得最大的方便，甚至在出行之前也能对出行过程中的情景了如指掌；
③电子收费
　　高速公路在中国当前和未来的交通运输业中占有相当重要的作用，而目前国家对高速公路采取了谁投资谁收益的办法，因此各高速公路管理部门普遍成立了高速公路管理公司负责过往车辆收费。而落后的收费方式在高速公路上很容易造成交通阻塞。电子收费系统是在保证通行费收取的同时，减少甚至完全消除收费过程对交通产生的阻碍。
　　中国高速公路上目前存在多种收费方式，譬如纯人工收费，人工收费计算机管理（磁卡收费、IC卡收费、红外收费等方式，其显著特别是车辆都必须停车收费）以及不停车收费。不停车收费属全自动收费，车道通行能力平均为其它方式的4～6倍，它使得路网通行能力得以充分发挥。该种收费方式采用电子货币付费，故又称电子收费，它是收费模式的发展方向，是智能交通系统的服务功能之一，在公共交通系统中，电子月票也在进行试点应用。金融电子化也是促使电子收费发展的因素之一。
④运输管理
　　智能交通系统的基本目标之一就是提高全社会的运输效率，运输管理是智能交通系统的重要服务功能。运输管理系统是充分利用智能交通系统其他服务功能所提供的信息以及运输企业的有关信息，进行合理调度和跟踪指挥，使运输企业发挥出最大效益。
在交通部主管的“交通运输信息服务网”建设基础上，开展快速客货运和电子数据交换有助于大大加快中国运输企业现代化的进程，通过先进车辆自动识别技术、车辆自动定位技术、车辆自动分型技术、货物跟踪技术，可以有效地实现营运车辆管理功能，提高企业内部劳动生产率，改善车队管理和实现集约化经营。
　　运输管理还包括另一项重要的服务功能，即公共交通服务（包括城市间和城市内的公共交通）。大力发展公共交通服务，有助于缓解交通拥挤，保障大多数人的出行效率。目前，城市中的“公交优先”策略正好与智能交通系统这一出发点相吻合。通过公共交通车辆定位、客运量自动检测等服务功能有助于管理部门进行公交车辆营运管理。
⑤安全保障
　　安全保障系统则是交通运行基本的和必要的支撑，它保证交通正常运行时驾驶人员的安全和舒适，也保证发生交通异常时的有效援助。该功能强调对突发事故的快速响应和处理，从而减少由于事故造成的交通延误和阻塞。中国新建的高速公路上，部分安装了紧急电话系统，它就属于应急管理服务范畴。安全保障服务还包括车辆控制与安全，该服务功能可对驾驶员进行警告和帮助，避免与障碍物相撞，确保汽车行驶既安全又高效。目前国际汽车界对自动汽车的研究开发很感兴趣，虽然在中国汽车自动驾驶是目前是不现实的或者说是很遥远的事，但是汽车自动驾驶研究的许多成果可以成为汽车辅助安全驾驶装置，将大大的提高汽车的安全性和舒适性。
3、智能交通系统的标准化
　　标准化工作的开展将大大促进智能交通系统的实施，具体表现在： ①标准化可保障全国范围内的兼容性。②标准化有助于拓展ITS相关产品的提供渠道，创造更大的市场空间。③标准化有利于系统集成。④标准化有利于减轻风险，保护投资。
　　标准化是全国范围内兼容性的保证，是实施可操作ITS项目的基础。标准化有利于建立局部和全国范围内的可靠、稳定的系统。开放式的标准鼓励为提供更好的ITS服务功能而竞争，从而使用户最终获益。标准化开辟出更大的规范化产品市场，使生产者易于规模经营，从而降低成本和经营风险。
1)中国已开始ITS标准化工作
　　1995年交通部被国家技术监督局确定为道路交通工程标准化委员会依托部门，委员会秘书处依托在交通部公路科学研究所，同时国家技术监督局还批准ISO/TC204在中国的归口部门为交通部，技术依托部门为交通部公路科学研究所。从1995年开始，交通部公路科学研究所在国家技术监督局和交通部的指导下，开始参与TC204的活动。1998年在国家质量技术监督局的指导下，交通部正式批准成立ISO/TC204中国委员会（ISO/TC204 China Domestic Committee），该委员会将把推进中国ITS标准化作为主要任务，1998年的主要工作之一就是指导和帮助中国DSRC标准的制定。
2)中国需要标准化的ITS领域
通过对ITS体系结构的分析, 中国需要标准化的ITS领域：
◆物理层中的所定义的接口是典型的需要标准化的领域。
◆物理层中的部分实体也是需要标准化的潜在对象。
◆传输层中涉及的通信技术已绝大多数经标准化，可以直接引用，但一些显著具有ITS色彩的通信技术譬如道路－－车辆之间或车辆与道路之间的短程通信的标准化问题却是一片空白。
◆处理层和服务层难以标准化，相反这也正好给ITS实施者预留了充分发挥他们主观能动性的空间，在这两层，可以提出一些大的原则，供ITS实施者和用户参考。
3)急需标准化的ITS领域
　　众多的需要标准化的ITS领域中，迫切性要求很不一样，这主要与技术的发展水平、ITS项目开展程度有密切关系。前面已经讲述过不停车收费系统在中国目前的实施情况，已经实施的系统不兼容性是显而易见的，而且广佛路的不停车收费系统频率还落入移动通信频段，如果继续这样发展下去，必将发生一路一卡，十路十卡的现象，也许会出现民间的小范围联合，但终究实现不了不停车收费系统的最高目标－一卡通行。
　　因此不停车收费系统急需制定有关的标准。就不停车收费系统而言，相关标准甚多。就物理实体而言，譬如标志卡的接口标准，标志卡读写设备的接口标准，系统中无线安装标准，标志卡在车内放置标准，其它设施的安装标准，车辆判型标准、收费标准，处理软件的标准，与银行结算中心的接口标准，等等。这就涉及到一个重要问题－－标准的划分原则。标准在制定时，要注意避免交叉和重复。因此就不停车收费系统来说，选择要制定的标准时，切入点很重要。譬如选择传输层切入，那么不停车收费系统的通信技术可纳入短程通信的范畴，如果制定短程通信标准，即对通信协议，编码，载频、接口电平等技术参数进行标准化，那么只要车载标志卡和读写设备支持短程通信标准，那么就完全可以实现读写操作的正确进行。而不心急急忙忙地制定标志卡和读写设备的标准。当然短程通信除了这种短距离微波通信外，还有红外通信、激光通信，只不过信息的载体发生变化而已。
　　通过对中国需要标准化的潜在ITS领域分析，还可以发现其它一些急需制定标准的领域，现列举如下：
急待标准化领域 应用领域
短程通信 不停车收费 车－－路信息交换
数字地图数据交换和存放格式 自动车辆导航，路由服务 交通监控 车辆调度
无线信息服务接口 广播式信息服务
　　数字地图数据交换和存放格式的标准制定也迫在眉稍。这项标准的尽早制定，将大大推动中国数字地图的发展，同时也可保护好中国这一幼稚的充满前景的信息产业。中国目前尚不能完全自行生产车载数字地图导航设备，而日本在这方面已经形成了3千亿日元的市场。压力之大是显而易见的，如果利用好了标准这把利剑，就可以促使那些想进入中国市场的国外厂商根据我们的图标生产设备，而不致于让我们的国产数字地图去适应国外的读盘机。在这一点上可以借鉴中国信息交换用汉字编码方案标准的制定工作，它使得我们的汉字不仅没有被字母取代，反而在信息处理中发挥了巨大的作用，华光汉字激光印排的巨大成功就直接得益于汉字编码的制定。