智能運(yùn)輸系統(tǒng)概論

前言

　　當(dāng)今世界，科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)，全球經(jīng)濟(jì)一體化趨勢進(jìn)一步加強(qiáng)，科技對于經(jīng)濟(jì)增長的作用日益顯著，教育在國家經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展中所處的地位日益重要。進(jìn)入新世紀(jì)，面對國際國內(nèi)經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展所出現(xiàn)的新特點，我國的高等教育迎來了良好的發(fā)展機(jī)遇，同時也面臨著巨大的挑戰(zhàn)，高等教育的發(fā)展處在一個前所未有的重要時期。其一，加入WTO，中國經(jīng)濟(jì)已融入到世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的進(jìn)程之中，國家問的競爭更趨激烈，競爭的焦點已更多地體現(xiàn)在高素質(zhì)人才的競爭上，因此，高等教育所面臨的是全球化條件下的綜合競爭。其二，我國正處在由計劃經(jīng)濟(jì)向社會主義市場經(jīng)濟(jì)過渡的重要歷史時期，這一時期，我國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整將進(jìn)一步深化，對外開放將進(jìn)一步擴(kuò)大，改革與實踐必將提出許多過去不曾遇到的新問題，高等教育面臨加速改革以適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步塞展的需要。面對這樣的形勢與要求，黨中央國務(wù)院提出擴(kuò)大高等教育規(guī)模，著力提高高等教育的水平與質(zhì)量。這是為中華民族自立于世界民族之林而采取的極其重大的戰(zhàn)略步驟，同時，也是為國家未來的發(fā)展提供基礎(chǔ)性的保證?！　檫m應(yīng)高等教育改革與發(fā)展的需要，早在1998年7月，教育部就對高等學(xué)校本科專業(yè)目錄進(jìn)行了第四次全面修訂。在新的專業(yè)目錄中，土木工程專業(yè)擴(kuò)大了涵蓋面，原先的公路與城市道路工程，橋梁工程，隧道與地下工程等專業(yè)均納入土木工程專業(yè)。本科專業(yè)目錄的調(diào)整是為滿足培養(yǎng)“寬口徑”復(fù)合型人才的要求，對原有相關(guān)專業(yè)本科教學(xué)產(chǎn)生了積極的影響。這一調(diào)整是著眼于培養(yǎng)21世紀(jì)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)人才的需要而進(jìn)行的，面對新的變化，要求我們對人才的培養(yǎng)規(guī)格、培養(yǎng)模式、課程體系和內(nèi)容都應(yīng)作出適時調(diào)整，以適應(yīng)要求?！　「鶕?jù)形勢的變化與高等教育所提出的新的要求，同時，也考慮到近些年來公路交通大發(fā)展所引發(fā)的需求，人民交通出版社通過對“八五”、“九五”期間的路橋及交通工程專業(yè)高校教材體系的分析，提出了組織編寫一套21世紀(jì)的具有鮮明交通特色的高等學(xué)校教材的設(shè)想。這一設(shè)想，得到了原路橋教學(xué)指導(dǎo)委員會幾乎所有成員學(xué)校的廣泛響應(yīng)與支持。2000年6月，由人民交通出版社發(fā)起組織全國面向交通辦學(xué)的12所高校的專家學(xué)者組成21世紀(jì)交通版高等學(xué)校教材（公路類）編審委員會，并召開第一次會議，會議決定著手組織編寫土木工程專業(yè)具有交通特色的道路專業(yè)方向、橋梁專業(yè)方向以及交通工程專業(yè)教材。會議經(jīng)過充分研討，確定了包括基本知識技能培養(yǎng)層次、知識技能拓寬與提高層次以及教學(xué)輔助層次在內(nèi)的約130種教材，范圍涵蓋本科與研究生用教材。會后，人民交通出版社開始了細(xì)致的教材編寫組織工作，經(jīng)過自由申報及專家推薦的方式，近20所高校的百余名教授承擔(dān)約130種教材的主編工作。2001年6月，教材編委會召開第二次會議，全面審定了各門教材主編院校提交的教學(xué)大綱，之后，編寫工作全面展開。　　2l世紀(jì)交通版高等學(xué)校教材編寫工作是在本科專業(yè)目錄調(diào)整及交通大發(fā)展的背景下展開的。教材編寫的基本思路是：（1）順應(yīng)高等教育改革的形勢，專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)內(nèi)容實現(xiàn)與土木工程專業(yè)打通，同時保留原專業(yè)的主干課程，既順應(yīng)向土木工程專業(yè)過渡的需要，又保持服務(wù)公路交通的特色，適應(yīng)寬口徑復(fù)合型人才培養(yǎng)的需要。

內(nèi)容概要

本書為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材，由作者結(jié)合近年來智能運(yùn)輸系統(tǒng)領(lǐng)域的最新研究成果及實踐，在第一版的基礎(chǔ)上修訂而成。    本書全面系統(tǒng)地介紹了智能運(yùn)輸系統(tǒng)的產(chǎn)生、發(fā)展、基本理論、基本技術(shù)、體系結(jié)構(gòu)及應(yīng)用研究。書中所涉及的主要內(nèi)容是楊兆升教授帶領(lǐng)學(xué)術(shù)梯隊的科研成果的總結(jié)。    本書內(nèi)容豐富、取材新穎，為高等院校交通運(yùn)輸類本科生教材，也可作為交通信息工程及控制、交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理、道路與鐵道工程、載運(yùn)工具運(yùn)用工程專業(yè)的碩士生參考教材，也可供從事智能運(yùn)輸系統(tǒng)、交通信息工程及控制領(lǐng)域的科研人員和工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章  緒論  1.1  智能運(yùn)輸系統(tǒng)（ITS）的產(chǎn)生與發(fā)展    1.1.1  智能運(yùn)輸系統(tǒng)的概念、地位和作用    1.1.2  ITS是科技發(fā)展的必然產(chǎn)物    1.1.3  ITS是信息化社會發(fā)展的必然要求    1.1.4  ITS是世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然要求    1.1.5  ITS是解決交通問題的根本途徑  1.2  智能運(yùn)輸系統(tǒng)（ITS）的研究內(nèi)容    1.2.1  日本ITS的研究內(nèi)容    1.2.2  歐洲ITS的研究內(nèi)容    1.2.3  美國ITS的研究內(nèi)容    1.2.4  中國ITS的研究內(nèi)容    1.2.5  ISO標(biāo)準(zhǔn)中的ITS服務(wù)領(lǐng)域  1.3  小結(jié)第2章  智能運(yùn)輸系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)  2.1  動態(tài)交通分配理論    2.1.1  動態(tài)交通分配的目的    2.1.2  動態(tài)交通分配的基本概念    2.1.3  動態(tài)交通分配理論現(xiàn)狀    2.1.4  動態(tài)系統(tǒng)最優(yōu)和用戶最優(yōu)分配模型    2.1.5  準(zhǔn)用戶最優(yōu)（QUO）動態(tài)交通分配  2.2  智能協(xié)同理論    2.2.1  協(xié)同學(xué)的產(chǎn)生及其研究對象    2.2.2  城市交通流系統(tǒng)特征分析    2.2.3  車輛誘導(dǎo)、交通控制、公共交通協(xié)同理論    2.2.4  UTCS與UTFGS協(xié)同理論  2.3  交通網(wǎng)絡(luò)實時動態(tài)交通信息預(yù)測理論    2.3.1  實時動態(tài)交通信息預(yù)測的意義    2.3.2  短時交通信息預(yù)測理論模型體系  2.4  智能控制理論    2.4.1  智能控制理論簡介    2.4.2  智能控制理論在ITS中的應(yīng)用  2.5  小結(jié)第3章  智能運(yùn)輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)技術(shù)  3.1  智能運(yùn)輸系統(tǒng)應(yīng)用的主要技術(shù)簡介  3.2  定位系統(tǒng)    3.2.1  概述    3.2.2  GPS定位原理    3.2.3  差分GPS定位原理及方法    3.2.4  GPS/DR組合定位系統(tǒng)  3.3  交通地理信息系統(tǒng)    3.3.1  概述    3.3.2  地理信息系統(tǒng)的組成及功能    3.3.3  導(dǎo)航電子地圖定義及其標(biāo)準(zhǔn)  3.4  交通通信技術(shù)    3.4.1  概述    3.4.2  移動通信的發(fā)展及分類    3.4.3  公用移動通信網(wǎng)    3.4.4  專用短程移動通信（DSRC）    3.4.5  交通通信實例  3.5  小結(jié)第4章  基礎(chǔ)交通信息采集與融合技術(shù)  4.1  基礎(chǔ)交通信息采集技術(shù)    4.1.1  宏觀交通流參數(shù)的采集方法研究    4.1.2  行程時間采集技術(shù)  4.2  交通信息融合技術(shù)    4.2.1  交通信息融合技術(shù)的應(yīng)用    4.2.2  交通信息融合技術(shù)基本理論與方法  4.3  小結(jié)第5章  出行者信息系統(tǒng)  5.1  概述    5.1.1  出行者信息系統(tǒng)的含義與發(fā)展歷程    5.1.2  出行者信息系統(tǒng)的作用、特點與效果  5.2  出行者信息系統(tǒng)的服務(wù)內(nèi)容與技術(shù)進(jìn)步    5.2.1  出行者信息系統(tǒng)的服務(wù)內(nèi)容    5.2.2  出行者信息系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步  5.3  小結(jié)第6章  交通流誘導(dǎo)系統(tǒng)  6.1  概述  6.2  城市交通流誘導(dǎo)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架  6.3  最優(yōu)路徑選擇模型及其算法  6.4  小結(jié)第7章  先進(jìn)的公共交通系統(tǒng)  7.1  概述  7.2  先進(jìn)的公共交通系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)  7.3  先進(jìn)的公共交通系統(tǒng)應(yīng)用的典型技術(shù)  7.4  智能化調(diào)度系統(tǒng)    7.4.1  研究現(xiàn)狀    7.4.2  系統(tǒng)構(gòu)成    7.4.3  智能化調(diào)度方法    7.4.4  公交優(yōu)先策略  7.5  小結(jié)第8章  先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)  8.1  概述  8.2  先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架    8.2.1  先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)的組成及其工作原理    8.2.2  先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)的功能  8.3  城市交通管理系統(tǒng)    8.3.1  美國的TRANSYT系統(tǒng)    8.3.2  英國的SCOOT系統(tǒng)    8.3.3  澳大利亞的SCATS系統(tǒng)    8.3.4  先進(jìn)的交通信號控制系統(tǒng)  8.4  小結(jié)第9章  高速公路交通事件管理系統(tǒng)  9.1  概述    9.1.1  高速公路的定義、特征和類型    9.1.2  我國高速公路運(yùn)行中存在的問題及原因    9.1.3  解決對策  9.2  交通事件管理    9.2.1  交通事件    9.2.2  交通事件管理的含義    9.2.3  交通事件管理的目的和目標(biāo)    9.2.4  交通事件管理實施技術(shù)  9.3  事件管理系統(tǒng)國內(nèi)外現(xiàn)狀    9.3.1  國外現(xiàn)狀    9.3.2  我國的現(xiàn)狀  9.4  我國的事件管理系統(tǒng)框架  9.5  小結(jié)第10章  電子收費(fèi)系統(tǒng)  10.1  概述    10.1.1  征收道路通行費(fèi)的理論基礎(chǔ)與收費(fèi)道路興盛的原因    10.1.2  道路收費(fèi)的條件、類型、對象及原則    10.1.3  電子收費(fèi)系統(tǒng)及其實現(xiàn)概要  10.2  電子收費(fèi)系統(tǒng)總體框圖    10.2.1  電子收費(fèi)系統(tǒng)概述    10.2.2  電子收費(fèi)系統(tǒng)的基本構(gòu)成    10.2.3  封閉式、開放式與區(qū)域電子收費(fèi)系統(tǒng)    10.2.4  收費(fèi)系統(tǒng)硬件選擇原則  10.3  電子收費(fèi)系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)    10.3.1  計算機(jī)網(wǎng)路技術(shù)    10.3.2  電子收費(fèi)系統(tǒng)的硬件可靠性    10.3.3  電子收費(fèi)系統(tǒng)的軟件設(shè)計    10.3.4  收費(fèi)系統(tǒng)抗干擾措施  10.4  電子收費(fèi)系統(tǒng)在交通需求中的應(yīng)用    10.4.1  電子收費(fèi)系統(tǒng)在公路上的應(yīng)用    10.4.2  路橋不停車電子收費(fèi)系統(tǒng)在我國的應(yīng)用    10.4.3  公交自動收費(fèi)系統(tǒng)在我國的應(yīng)用  10.5  小結(jié)第11章  汽車與自動駕駛系統(tǒng)  11.1  概述  11.2  世界智能車輛的研究與發(fā)展    11.2.1  智能車輛的產(chǎn)生與發(fā)展    11.2.2  智能車輛的研究方向    11.2.3  智能車輛的研究范圍    11.2.4  智能車輛體系結(jié)構(gòu)    11.2.5  智能車輛技術(shù)的應(yīng)用  11.3  智能車輛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與微機(jī)測控系統(tǒng)    11.3.1  引言    11.3.2  車輛體系結(jié)構(gòu)及性能指標(biāo)    11.3.3  攝像機(jī)定標(biāo)及智能車輛的路徑識別原理  11.4  基于視覺導(dǎo)航的智能車輛模糊邏輯控制    11.4.1  計算機(jī)視覺導(dǎo)航的優(yōu)點    11.4.2  條帶狀路標(biāo)檢測算法    11.4.3  模糊邏輯控制  11.5  智能車輛的自主駕駛與輔助導(dǎo)航    11.5.1  CMU的Navlab5系統(tǒng)    11.5.2  VaMoRs-P系統(tǒng)    11.5.3  Peugeot系統(tǒng)    11.5.4  視覺處理系統(tǒng)的特點分析    11.5.5  研究動向分析與問題探討  11.6  小結(jié)第12章  智能運(yùn)輸系統(tǒng)的效果評價  12.1  概述  12.2  智能運(yùn)輸系統(tǒng)效果評價目的、意義    12.2.1  評價的目的    12.2.2  評價的意義  12.3  智能運(yùn)輸系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價    12.3.1  智能運(yùn)輸系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)評價    12.3.2  智能運(yùn)輸系統(tǒng)技術(shù)評價  12.4  綜合技術(shù)評價    12.4.1  方法簡介    12.4.2  評價指標(biāo)權(quán)重的確定  12.5  小結(jié)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第2章　智能運(yùn)輸系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)　　傳統(tǒng)的城市交通理論，一般單純從城市交通管理系統(tǒng)的單一子系統(tǒng)（如交通控制系統(tǒng)和公共交通系統(tǒng)等）孤立研究交通問題，具有很大的片面性，已不能解決城市交通量與道路增長不匹配而導(dǎo)致的日益嚴(yán)重的交通擁擠、交通事故、能源消耗和環(huán)境污染等問題。對此，本書重點論述了動態(tài)交通分配理論、協(xié)同理論和智能控制理論，為綜合解決城市道路交通問題提供了更加符合我國國情的先進(jìn)理論方法?！　?.1　動態(tài)交通分配理論　　2.1.1　動態(tài)交通分配的目的　　智能運(yùn)輸系統(tǒng)的發(fā)展需要動態(tài)交通分配理論的支持，ITS中先進(jìn)的出行者信息系統(tǒng)、城市交通流誘導(dǎo)系統(tǒng)、先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)等核心部分都需要動態(tài)交通分配作為理論基礎(chǔ)。ITS的研究和實施，對動態(tài)交通分配理論提出了更迫切的需求，極大地推進(jìn)了動態(tài)交通分配理論的前進(jìn)步伐。　　所謂動態(tài)交通分配，就是將時變的交通出行合理分配到不同的路徑上，以降低個人的出行費(fèi)用或系統(tǒng)總費(fèi)用。它是在交通供給狀況以及交通需求狀況均為已知的條件下，分析其最優(yōu)的交通流量分布模式，從而為交通流控制和管理、城市交通流誘導(dǎo)等提供依據(jù)。通過交通流管理和動態(tài)路徑誘導(dǎo)在空間和時間尺度上對人們已經(jīng)產(chǎn)生的交通需求的合理配置，使得交通路網(wǎng)優(yōu)質(zhì)高效地運(yùn)行。交通供給狀況包括路網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、路段特性等，交通需求狀況則是指在每時每刻產(chǎn)生的出行需求及其分布。　　動態(tài)交通分配在交通誘導(dǎo)和交通控制中具有核心地位和重要的作用，具體如圖2-1所示。從圖中可以看出，動態(tài)交通分配是以路網(wǎng)交通流為對象，以交通控制與誘導(dǎo)為目的開發(fā)出來的交通需求預(yù)測模型。

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