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内容摘要:本文概述了近年来北美和西欧国家智能365JT交通基础设施和智能车辆应用365JT技术的发展现状、动态及其对改善道路交通系统运行状况的正反面影响,侧重介绍了智能交通系统的一些试验和实用项目的投资成本及其社会经济效益。这些项目几乎涉及到智能交通系统在道路交通运输管理应用中的各个主要方面,包括主干道管理系统、高速公路管理系统、道路基础设施管理与维修、公共交通管理系统、事故管理系统、事故预防和安全、事故预警系统、事故勘验系统、紧急事件反应管理系统、电子收费系统、出行信息/信息管理、道路气候管理、商用货运车辆管理/货物联运、以及智能车辆如辅助驾驶系统等。此外,本文对上述各个方面智能交通系统的一般构成和基本功能也作了一些概念性的论述。本期继续刊出第三部分。
6.电子收费系统(Electronic Toll Collection Systems)
电子收费系统利用各种通讯与电子技术来方便某些出行方式的收费,如道路收费、公交收费和多用途收费等。高速公路自动化收费可以说是智能交通系统应用最为成功的一个方面。它不仅提高了收费的工作效率,缩短了行车延误,提高了收费站的通过能力,还降低了燃油耗费,减少了汽车废气污染。但是,高速公路自动收费可能引起收费站处车辆相撞事故率的上升。对此,可以利用自动监控技术来识别和警示高速行驶的车辆,防止他们与其它车辆相撞。
6.1 高速公路收费
美国新泽西州高速公路管理局的快速收费系统使各种车辆在收费站的延误减少了85%。每年因延误减少产生的经济效益达1900万美元,因油耗减少产生的经济效益达150万美元。
一项对纽约市塔潘子(Tappan Zee)大桥电子收费系统的研究指出,一条电子收费车道每小时能处理1000辆车的收费业务,而一条人工收费车道只能处理400~450辆车的收费。美国俄克拉荷马州高速公路管理局的数据表明,一条电子收费车道的年均运营与管理费用仅为1.6万美元,这比一条人工收费车道的费用要低91%。
根据美国环保局的模拟计算结果,电子自动收费提高了行车速度,避免了停车延误,从而减少了汽车废气排放,如减少一氧化碳7.3%、碳氢化合物7.2%。但却使氮氢化合物增加了3.8%。
高速公路自动收费系统的另一个缺陷是,一些驾车者在驶近收费站时,不清楚哪些是自动收费车道(不需停车,可高速通过),哪些是人工收费车道(必须停车缴费)。这使得他们或反应迟疑,或判断失误,如有时误入自动收费车道停车缴费,或高速冲过人工收费车道,从而引起碰撞事故的发生。已有资料显示,一些高速公路自动收费站的车辆碰撞事故上升了48%。
6.2 公交收费系统
美国依丽诺依州芝加哥市的公交乘客对智能收费卡表示了一定程度的欢迎,因为该市使用的智能收费卡能为乘客带来许多方便,如能用来乘坐公交巴士、地铁和铁路客车,能加快收费过程。加州文丘拉(Ventura)市投资170万美元在2001年建成了一个智能电子收费系统。系统的建成使该市公交部门在减少逃票方面,每年约避免950万美元的经济损失;在收集有关交通数据方面,每年节省500万美元;在减少票据印刷和废票处理方面,每年节省90万美元。
6.3 多用收费卡
欧洲的3个多用智能卡收费系统能方便用户乘坐公交、购物和光顾其它公用服务设施如健身中心和游泳池等。有关调查表明,71~87%的用户对这种多用智能卡感到满意。
7.出行信息系统(Traveler Information Systems)
为出行者提供出行信息,不仅使出行者同时也使信息提供者受益匪浅。一些公交公司已开始通过出行信息网页为出行者提供诸如公交时刻表、行车路线等信息。许多交通管理部门也利用因特网为出行者提供现状交通条件,预计行程时间等信息。一些国家正在推广使用的511交通信息咨询专用电话号码,有助于方便广大出行者查询出行信息。所有这些措施,能使出行者对出行时间、行走路线、出行方式等作出更合理的选择,尤其是在天气不好的情况下更是如此。在增加公交乘用率,缓解高峰时刻交通拥挤(使部分乘客选择非高峰时刻或非高峰路线出行)等方面,出行信息的提供和利用均能发挥积极作用。
出行信息系统的服务项目基本上是指区域性的或是在多种出行方式之间实现共享的信息服务。各种信息提供方式,如路边动态信息标识、公路资讯电台、公交终端的信息显示等,常常与主干道、高速公路、公共交通和事故管理等系统结合起来进行部署、管理和控制。
对已有出行信息系统的评估表明,出行信息系统受到经常性用户的欢迎,但他们仅占一个地区出行者的少数。因此,出行信息系统对整过区域网络交通的影响十分有限。不过,使用出行信息系统的每一用户确实体会到这一系统的明显好处,并在总体上对这种服务感到满意。
有关旅游和地方性大型活动的信息服务主要是针对对某一地区不太熟悉的出行者,为他们提供有关旅游景点的资料,或大型体育赛事、音乐会等活动的信息。这种服务主要解决如何便利旅游者的出行和在地方性大型活动举办期间如何疏导交通等问题,包括提供公交服务、停车信息;还包括提供交通疏导方面的信息,如出行前的路线选择和途中导向等。
7.1 出行前信息服务
一项对美国华盛顿特区出行信息服务系统的模拟研究发现,出行信息系统的用户能明显地改善他们按时到达目的地的可靠性,从而降低迟到的几率。与不使用出行信息系统的人相比,他们按时到达目的地的可靠性提高了5~16个百分点。
美国密西根州底特律地区和华盛顿州西雅图地区的模拟研究发现,出现信息系统能在一定程度上增加交通走廊的通行能力。
在美国加州旧金山地区,出行信息的提供方式有电话查询、TravInfo网站、电视或无线广播等。从出行信息咨询电话查询出行信息的出行者一般会酌情改变他们的出行计划。在使用TravInfo的用户中,有81%的出行者会改变他们的出行行为。而在碰巧从电视广播中得到某种出行信息的人当中,有25%的人会改变他们的出行计划。
美国马萨诸萨州波士顿地区在1993年的一项研究发现,出行信息系统的服务能降低汽车废气排放量。这项研究估计,出现信息系统使该地区的挥发性有机化合物减少了25%,氮氧化物减少了1.5%,一氧化碳减少了33%。
1998年,美国亚利桑那州交通厅投资13.6万美元改善了其所属的出行信息系统----TrailMaster,包括硬软件更新、网页重新365JT设计等。据估计,重新设计的网页比原来的网页节省了约10倍的费用。在美国凤凰城地区28处公共和商业场所布设的出行信息亭,也提供类似于TrailMaster网页的实时交通信息。这项工程也于1998年建成,总费用约为46万美元,年均运营和管理费为15万美元。
7.2 途中信息服务
美国德州圣·安多尼奥市在当地机关部门所属车辆上安装了导航信息接收器。经过为期一年的试用,发现这些车辆的行程延误减少了8.1%。
7.3 旅游和地方大型活动出行信息
在美国密苏里州的布兰松(Branson)市和亚利桑那州沿40号州际公路两侧的名胜景点处,有关部门最近开设了旅游信息服务项目,包括提供旅游小册子,安装景点导向标志,开通旅游咨询电话,建立专用电子网站等。调查表明,50%的旅游者感到该项服务节省了他们的出行时间。
1998年,美国华盛顿州西雅图市建成了西雅图中心区先进停车信息系统,总投资为92.5万美元。该系统通过因特网、电话、信息黄页、动态信息标识等为出行者提供位于市中心附近的3个主要停车设施的有关信息 ,如到达路线、车位数、与附近主要体育场所和购物中心的距离等。在大型体育赛事举办期间,该系统发挥了重要作用。
8.信息管理(Information Management)
通过智能交通系统收集和积累的资料数据可用于分析以往和当时道路交通系统的运行状况。这不仅有利于改善系统的现状,也有助于系统的365JT规划、研究和安全管理。美国交通部2000年8月发布的美国智能交通系统项目规划,对智能交通数据管理的作用是这样描述的:"收集、存储和发布智能交通系统数据,以便开展交通规划、管理、政策制定、安全性能分析以及其它有关研究。"
2001年,美国内华达州交通厅开发了一个名为FAST(Freeway and Arterial System of Transportation)的交通数据管理中心系统。该系统的软件设计和开发费用为422.5万美元。所开发的软件被整合成一个高速公路全自动化管理系统,具有对FAST生成数据进行收集、存档、汇总和传送的功能。在软件设计和开发费用中,约有22.5万美元是用于数据用户服务系统的开发,包括用户需求评估、功能要求更新、拉斯维加斯智能交通系统结构更新、以及系统设计等费用。
9.事故预防和安全保障(Crash Prevention & Safety)
发展智能交通系统的主要目的之一就是要增强道路的安全性,减少道路交通设施的各种用户,包括行人、骑自行车者、道路管理维护人员、以及车辆乘客和驾驶人员遭受交通事故的风险。
道路交通事故预防和安全保障须从以下方面着手:
- 危险路段警示系统
----危险匝道警告; ----急弯限速警告; ----陡坡限速警告; ----限宽/高警告。
- 铁公路平交口控制
- 道路平交口危险警告
- 行人/骑自行车者安全保障
- 野生动物安全警示系统
在道路几何特征突变路段设置安全警示标志,能引起驾车者,尤其是大型商业卡车驾驶员的警觉,防止他们在通过危险路段,如小半径匝道、急弯、陡坡、限宽/高等处,因麻痹大意而可能造成翻车或其它交通事故。铁公路平交口处的安全控制措施能防止可能的灾难性事故,如学校巴士或载有危险物品的车辆等与火车相撞的事故。道路平交口的探测系统通过感应车辆驶近时的速度,来警告驾车者减速通行。行人安全保障系统运用嵌在人行横道路面上的闪光标志来保障行人的安全。骑自行车者安全警示系统用于狭窄的桥梁或隧道处。当骑车者通过时,启动信号,引起另一端驶近车辆驾驶员的注意。野生动物安全警示系统已在欧洲得到应用,在美国仍处在测试阶段。这种系统通常使用安装在野生动物频繁出没的路段上的雷达设备,来探测大型野生动物横穿公路的行为。当雷达探测到大型动物时,就会自动激活设在上游路段处的闪光灯或预警标志,以警示车辆缓速通行。
9.1 危险路段警示系统
美国华盛顿特区在首都环城路的3个危险出口匝道上安装了危险监管系统。其中两处匝道的监管系统是利用感应器和动态称重仪,来测试车辆速度和载重类别;另一处仅用车速指标来计算大型货车在通过时的翻车几率。当发现某一车辆有翻车可能时,路边的警告标志会自动开启。从1985~1990年间,这3处匝道共发生10次翻车事故。安装了警示系统后,从1993~1997年,再也没有出现类似事故的纪录。在成本方面,单车道匝道危险警示系统约为16.6万美元,双车道匝道为26.8万美元,均包括软件设计、工程建设、参数标定、系统测试等项费用。
在美国北加州,有关部门在一段5号州际公路的山区路段安装了5个急弯警告标志。安装后的评估研究发现,其中在两处急弯前(路面坡度大于5%),大型卡车在下坡时的速度有了明显的下降。
在美国科罗拉多州山区一段70号州际高速公路上,一个车速警示系统使下山的卡车速度下降了13%,同时使卡车在下山时失去车速控制后,被迫驶入冲坡减速匝道的次数减少了24%。这一安装在科罗拉多山区格伦乌(Glenwood)大峡谷附近的车速警示系统,工程费用花了3万美元。
9.2 铁公路平交口
1998年,美国德州圣×安多尼奥市投资35万美元建成了一个名为AWARD(Advanced Warning for Railroad Delay)的工程。通过设置在铁路上不同地点的雷达和声音探测仪,AWARD能探测出火车的位置、行驶速度和列车长度。这些数据传送到市交通中心(TransGuide Operations Center)后,经过分析处理,用来预测铁公路平交口因火车通过而关闭的时刻和延误时长。这些数据再通过设置在道路网络上的动态信息标识,传送给广大出行者。研究分析表明,这项年均运营和管理费用为3.4万美元的工程,使该市铁公路平交口的交通事故减少了9%。
9.3 行人安全保障
美国科罗拉多州保尔德(Boulder)市的一个行人流量集中的平交口,在每一条车道上沿人行横道方向一字排开安装了4个路面闪光标志。该路口还同时安装了2个行人过街的闪光信号。闪光标志和闪光信号均由行人在过街前揿亮。这种成本在0.8~1.6万美元之间的行人安全保障工程,能显著改善平交口的安全性能,减少行人伤亡事故。
9.3 骑自行车者安全保障
美国华盛顿州有关部门在971号公路(US971)靠近雪兰(Chelan)的一个隧道两端安装了骑自行车者安全保障系统。当骑车者或行人在进入隧道一端时,揿开一个专用开关,在隧道另一端的标志会显示"骑车者或行人正在通过"的字样。经过一段时间后标志会自动关闭,这时骑车者或行人已通过了隧道。这项工程仅花费5,000美元,但却卓有成效,引起广泛关注。
9.4 野生动物预警系统
在美国黄石公园地区,野生动物分布密集,频繁穿越交通要道,常常引起严重的交通事故。为了减少此类事故的发生,在大黄石乡间智能交通系统走廊 (Great Yellow Stone Rural Intelligent Transportation System (GYRITS) Corridor) 工程中,有关部门安装了一个野生动物预警系统。该系统通过安装在动物与车辆相撞事故频发地点的信号发射器,将雷达仪探测到的附近动物的活动信号,传送给设在上游路段处的雷达信号接收器,并通过设在路边的专用警示标志引起驾车者的警觉,这样也就起到了预防事故的作用。 |