1、2015年春季本科生智能交通系統課程唐克雙 副教授綜合交通信息與控制工程系同濟大學交通運輸2015年5月課程內容安排授課教師第一周緒論吳志周第二周交通數字化、信息化與智能化吳志周第三周智能交通系統框架體系吳志周第四周先進的交通信息系統（一）吳志周第五周先進的交通信息系統（二）吳志周第六周共用構建及吳志周第七周車路協同系統吳志周第八周先進的交通管理系統（一）唐克雙第九周先進的交通管理系統（二）唐克雙第十周先進的交通管理系統（三）唐克雙第十一周校運動會唐克雙第十二周課程實驗（一）吳志周第十三周先進的公共交通系統唐克雙第十四周課程實驗（二）吳志周第十五周先進的物流與貨運系統唐克雙第十六周智能交通系統

2、的標準化、唐克雙第十七周智能交通系統的評價方法、ITS未來發展趨勢唐克雙¡ 優先發展公共交通是緩解城市交通問題，實現可持續交通的主要途徑；¡ 優先發展公共交通已是各界達成的一致共識。§ 政策（Policy） 財政支持§ 規劃（Planning） 公交為導向的城市規劃§ 運營（Operation） 智能公交技術提高服務水平和公交吸引力 提供多種模式運營3¡ 公共交通是特大城市發展的優先選擇§ 運載量大、運送效率高、能源消耗低、相對污染少、運輸成本低。§ 道路使用效率，是小汽車的10-15倍。§ 運送同樣數量

3、旅客，分別節省土地3/4、建筑材料4/5，投資5/6；小汽車的廢氣是10倍，耗油量是2-3倍，交通事故高出100倍。4我國公共交通發展的¡ 不同規模城市的公交分擔率指標公交占全交通方式中的比例：基本在25%以下；公交占機動車的比例：大部分城市公交分擔率在60%以下；公交占除步行之外出行比例：大部分城市公交分擔率在40%以下。§§§不同規模城市公交比例不同規模城市公交分擔率（占全部出行）公交占機動化出行比例公交占除步行外比例100%50%80%40%60%25%60%30%40%20%40%10%20%0%0%02004006008000200400600

4、800中心城區人口（萬人）中心城區人口（萬人）數據來源：城市道路合理級配及相關控制指標研究，中國城市規劃，148個城市數據。¡ “公交都市”的建設§ 交通運輸部關于開展公交都市建設示范工程有關事項使70%的人口居住和就業集聚在公交走廊兩側；提出要§ 第一批（2012）15個試點城市、第二批（2013）22個試點城市。6中國“公交都市建設示范工程創建城市一覽”批次城市名稱第一批（2012年公布）北京石家莊太原大連哈爾濱南京濟南鄭州長沙重慶西安第二批（2013年公布）保定呼和浩特沈陽長春上海蘇州杭州寧波合肥福州南昌青島新鄉株洲廣州柳州海口貴陽蘭州西寧銀川-¡

5、 總結7¡ 公共交通系統§ 廣義：以地鐵、輕軌為骨干，以地面公共（汽車）交通為主體，以自行車、出租車等其他形式為輔助的城市綜合城市客運系統；§ 狹義：地面公共（汽車）交通¡ 先進的公共交通系統（Advanced Public TransportationSystem, APTS）的基本概念§ 是在公交網絡分配、公交調度、行程時間等關鍵基礎理論研究的前提下，利用系統工程的理論和方法，將現代通信、信息、電子計算機、網絡以及3S等高新技術應用于公共交通系統，并通過建立公共交通的智能化調度系統、公共交通信息服務系統以及公交監管系統等，實現公 共交通調度

6、、運營、管理的信息化和智能化，為出行者提供更加安全、舒適、便捷的公共交通服務。89用戶主體用戶需求需求內容公共交通使用者公共交通信息公交需求響應公交出行安全1. 出行最佳路徑和方式建議2. 車輛到站時刻表3. 公交換乘指導信息4. 公交需求響應服務5. 公交出行安全保障公共交通運營者車隊調度運營車輛優先管理車輛緊急救援1. 車輛實時和客流信息2. 車隊調度的優化管理3. 公交方式之間的優化銜接4. 車輛優先控制管理模式5. 公交事故急救管理公共交通管理者基礎數據庫管理運行監管統計模型管理、發展規劃決策管理1. 公交網絡優化管理2. 數據統計與需求3. 運行監管4. 公交發展政策與決策5. 緊急

7、情況交通組織管理¡ 公交信息服務系統、公交運行監管系統、公交線網優化決策支持系統、公交運行智能調度系統、公交優先控制系統公交運營管理公交信息服務公交線網優化10專線無線網絡運營商無線網絡運營商監控終端線路終端公交車車載終端RFID電子站牌11公眾智能APP信息發布管理電子站牌信息發布管理系統車載終端信息發布管理系統門戶信息發布管理系統服務公交公司企業綜合統計分析系統服務信息發布企業計劃管理企業綜合辦公管理企業運行監測與應急企業營運調度系統行管部門電子證照管理電子示范應用輔助決策與綜合運行分析服務監管運行監測與應急指揮場站場內調度管理綜合辦公管理場站計劃管理場站管理場站設施管理場站綜合

8、統計分析專線場站規劃建設管理¡ 數據展示¡ 業務應用¡ 安全管理¡ 應用服務¡ 數據¡¡ 傳輸匯聚¡ 現場設備業務應用數據展示12安全管理應用服務數據傳輸匯聚現場設備¡ 總結13GPS、AVL、公交卡、駕駛員卡、上下客計數器、駕駛員觀測信息關聯交通信息系統用戶信息系統車載無線發射機有線INTERNET14信息服務公共汽車車載信息調乘信接收裝置電度客息中個子心體系車車站信信統內內牌息息終信廣終終息播端端端屏乘駕乘管相駛理關客員客者用戶調度中心接收裝置、計算機信息處理信息無線網絡公交電子站牌15基于的公交信息

9、服務基于的公交信息服務路線描述偏好設定周服邊務自點行車基于APP的公交信息服務（上海公交）18基于APP的公交信息服務（交通）19¡ 技術研究背景§ GPS數據間隔：120秒？60秒？30秒？10秒？ 數據內容為設備號、時間、經度、緯度、方向角、運營方向、進（出）站點、里程值等§ GIS地圖數據（有或者沒有？）¡ 信息需求背景§ 公交到站距離：在站、站數？100m、50m、20m（精度值？）§ 公交到站時間：min（精度值）§ 擁擠程度：有座、無座、滿載、空載（描述值？）服務程序GPS數據到站信息處理原始GPS數據庫GIS歷

10、史統計數據當天數據即時數據靜態數據通訊模塊路徑里程計算歷史數據統計模塊數據庫初始化/預處理GPS數據接收模塊到站時間3465834657？3465718出站到站距離2進站發布18出站校驗點離線前后正常行駛距離進出站距離半站距離整站距離由此想到的問題：1.GPS時間與終端時間的OFFSET與較準；（時鐘，耗在網絡傳輸？）2.程序開始運算的時間；3.程序執行結束的時間；4. 發布的時間延遲；5. 進站、出站點的處理等（收到消息觸發）公交運營GPS數據（1）無meter：GPS/GIS技術，計算里程、靜態站距。（2）有meter：距離 整站距離 + 半站距離確定不確定時間 整站統計時間 + 半站時間

11、標準(m)100502010精度92.5%75%57.5%30%ABCNX2221818TAXTXBTBCLpastTXCtAtcurT_ C= TBCcurA(2)+ TpartdAB+ (1-a ) ´ v= T-TTT= t- tT=partABpastpastABa ´ vculhisLpasta = Lpastv= MX- MA(2)Lpastcur- ttdABXA(2)dABT= T+ (- (t- t)- MA ´ MX- MA+ (1- MX - MA ) ´ v_ CBCMXculA(2)t- this( AB)ddABXA(2)AB

12、¡ 總結25功能目標場站管理系統¡ 基礎調度、數據管理¡ 公交線路運行圖¡ 公交車輛運行狀駕駛員數據庫場站管理數據庫車輛數據庫企業數據庫況及評價數據上傳指令下發¡ 公交到站時間預測及評價場站車載終端線路終端公交車數據中心企業綜合統計分析公交車進出站管理公交車停車管理場站設施管理企業綜合辦公管理企業計劃管理場站管理場站建設管理場站管理、場站¡ 基礎調度、數據管理：基于公交調度系統平臺，提取公交運行管理數據，進行業務管理開發。§ 公交車輛運行軌跡、速度等數據；§ 車輛運行操作據；§ 車輛運營情況：開、關門，剎

13、車等數：運營車輛數量、運營時間、停靠站等數據；§ 油耗§ 客流：加油數據及油耗數據等數據：站點上下客人數數據；基礎動態數據的統計利用！¡ 公交線路運行圖：基于公交調度系統數據，公交車輛的運行（軌跡）圖，優化線路的車輛的運行秩序及排班。車輛班次的均勻性；車輛是否越班行駛等；線路車輛的整體運行速度等；§§§§ 基于運行圖進行車輛的排班優化等；§ ¡ 公交車輛運行狀況及評價:基于車輛運行狀況數據（行駛儀、燃油檢測器等），車輛的運行狀況。§ 車輛違章操作，開關門、急剎車等；§ 線路車輛速度控制

14、等；§ 車輛燃油消耗§ 車輛的駕駛行為§ 及統計；及分析；利用運行數據車輛的微觀運行狀況¡ 公交到站時間及評價:基于車輛運行AVL數據（及站點上下客流數據等），公交車輛的到站時間，評價運行時間可靠性。§ 基于歷史數據車輛到站時間；§ 公交車輛的運行準時性評價；§ 統計線路公交車輛的周期運行準點性；§ 評價公交車輛運行時間可靠性；§ 利用運行實時、歷史評價車輛的運行準定性！數據并、¡ 總結31功能目標¡ 統一管理公交靜態基礎信息¡ 收集公交客流信息，為公交線網規劃決策¡

15、; 公交線網調整及優化決策支持¡ 公交線路、站點及網絡評價¡ 統一管理公交靜態基礎信息：道路、線路、場站、車輛等靜態信息，作為系統優化、信息服務等的基礎§ 建立公交基礎設施信息編碼庫§ 建立公交基礎設施信息管理平臺。§ 全市公交基礎信息§ 的增刪查改等作為全市統一的公交線路、場站、網絡等的基礎數據源！¡ 收集公交客流信息，為公交線網規劃決策：收集客流信息、票根客流信息，反映到公交線網基礎平臺，為公交線網規劃及調整做決策。§ 掌握公交客流的總體分布情況§ 掌握公交客流的周期變化情況§ 掌握市內公交

16、的換乘流量發生情況§ 掌握市內公交主要客流走廊情況§ 為公交線網調整及優化提供基礎客流方面的決策支持！¡ 公交線網調整及優化決策支持：適應大型活動、道路施工等的公交線網方案調整，以及公交線網方案優化交互決策支持。§ 基礎的線路交互修改、評價§ 大型活動、道路施工臨時改線的決策支持§ 基于客流需求的公交線路優化§ 公交樞紐、站點布設優化§ 為公交線網調整及優化提供模型方面的決策支持！¡ 公交線路、站點及網絡評價：從設施水平（硬件）、運輸能力（客流）兩方面對公交線網方案進行實時評價，為公交網絡系統優化做決策&

17、#167; 網絡覆蓋率、非直線系數、運營里程等設施水平參數的評價§ 換乘系數、周轉量、平均出行時間等運輸能力參數的評價§ 為公交線網調整及優化、提高服務水平等提供模型方面的決策支持！¡ 總結37該系統以“提高公交服務水平，降低營運成本，實現公交系統信息透明化”為基本目標。¡（GPS）、客流檢測系統、地理信息通常以全球¡系統（GIS）、數據庫系統作為技術支撐。需要以公交線網布局、線路公交方式配置、站點布置、發車時間隔確定、票價的制定等為基礎進行優化和設計。¡實現公交車輛的自動調度和指揮，保證車輛的準點運行，使出行者可以通過電子站牌等信息

18、發布終端了解車輛到達信息和換乘信息等，從而降低運行成本和乘客的出行成本。¡交通流量、處理與融合動態公交客流OD信息站點間行程時間智能公共交通優化子系統智能公共交通智能公交信息服務子系統調度子系統出行電公交公交司乘報在途前智能公共交通評價子系統子車輛車輛表公共公共站動態配班生交通交通計劃牌調度信息跟蹤成信息效益經濟效益服務水平城市軌道交通調度系統線網方式場、站票制與票價發車間隔靜態信息城市形態、布局人口分布人口收入水平交通設施布局交通政策補充：公交樞紐客流組織與多方式聯運協調調度公交動態調度決策支持公交時刻表設計及派班計劃優化公交優先控制公交發車頻率及車輛配置優化公交優先設計公交線網（

19、含樞紐、場站）規劃未來研究內容國際發達國家研究水平國內研究水平單線路動態調度區域多線路協調調度公交樞紐集成調度公交樞紐群協調調度城市公交系統協調調度單線路動態調度，區域協調調度面向單條線路動態調度面向公交總站或車場區域協調調度樞紐多線路集成調度面向公交樞紐：判別需要協調的線路組合及協調的時段樞紐群協調調度軌道交通線路或快速公交線路調度對策異常調度方法一實時控制在車輛運行過程中由于受多種因素影響而偏離了計劃的行車時刻表，會出現運行偏差，這種偏差如果不進行控制就會實時調度模型研究的是通過對公交車輛駐站時間的控制達到減弱或消除車輛運行偏差的方法。沿著公交運行方向不斷放大。調度方法二區間車調度優化目標

20、：¡ 乘客總乘車時間和候車時間最小¡ 車輛運營成本最低面向問題：¡ 緩和斷面和方向客流不均衡¡ 滿足車輛準點運行要求調度方法三放車調度放車調度是在始發站沒有車輛可以發, 出現大間隔的情況下, 采取臨時調度措施,動態地調整線路車輛停站次數, 使車輛的行駛間隔合理。:需要下一班車晚點到達公交線路起終站點的準確時間。面向問題：¡ 迅速疏散車輛，盡快恢復線路中途的計劃行車間隔，均衡中途各站乘客待運時間。優化目標：¡ 對于車輛i，尋找最優的放車區段，使車輛i和i+1的乘客候車時間最少。¡ 總結5051信號優先主動信號優先實時信號優先即

21、在不設車輛檢測器的 情況下，根據歷史數據。預先進行交叉口公交優先信號配時。即根據交叉口附近的公交車輛檢測器檢測到的公交車輛到達情況，調整信號相位對公交實施優先。可分為有條件優先和無條件優先兩種類型。通過GPS和AVL等裝置估計系統現狀，包括公共汽車、公共汽車上乘客數和公共汽車運行狀況(晚點、準時、提前等)， 考慮交叉口所有機動車的流量情況，基于實時信息優化交叉口信號配時。車道預信號公交綠波 重復綠燈綠燈延長綠燈提前公交車延誤優化 交叉口控制網絡控制相位公交優先信號控制策略及實施方案單點公交優先控制基本目標¡ 保證公交運行的準時性§ 保障公交車輛運行時刻表¡ 考慮交

22、叉口總體效益§ 減少公交車輛在單個交叉口的延誤，增加乘客通行能力。主信號公交車與車輛交織區預信號公 交 候 駛 區公 交 候 駛 區公 交道公 交道¡ 享受優先的車輛數比較多。¡ 減少公交車輛交叉口的排隊延誤時間。¡ 公交車輛在車隊最前方排隊，適合和下游的公交綠波方案結合使用。¡ 前置停車線處的預信號燈和交叉口處的主信號燈協調控制， 車輛通過預信號到主信號正好在綠燈期間通過，不增加 車輛總的停車延誤時間，所不同的是 車輛變交叉口停車線排隊為前置停車線排隊。¡ 控制的基本策略§ 離線控制策略調整方法§相位綠燈時間延長

23、相位綠燈提前激活相位相序、周期、綠信比考慮公交運行情況綠燈提前綠燈延遲¡ 公交優先58¡ 第一次公交優先請求59¡ 第二次公交優先請求60¡ 公交優先的執行61相位關閉信號相位關閉信號相位關閉信號相位A相位C相位B交叉口位置原有相位BCC+PADEA檢測點位置C1C1+PA1ABA1DEt忽略請求區間綠燈延長請求區間綠燈提前請求區間距離L¡ 機動車倒計時（TA）和行人綠閃同步¡ 綠燈延長時間（P）一般不超過周期長度的10%¡ 公交車輛檢測點距離停車線最佳距離為： L = (TA + P) ´V§ 比最佳距

24、離近的情況下,不能完成P秒的綠燈延長時間,即不能完全延長§ 比最佳距離遠的情況下,會浪費可延長時間交叉口群沿線公交優先控制目標¡ 優先控制的總體目標§ 保證公交運行的準時性§ 保證協調方向車流的效益¡ 公交綠波指的是控參數設計時，以公交車的路段平均行駛速度代替一般車輛的平均行駛速度，進而達到為公交車輛提供連續通行的目的。¡ 按照公交車輛行駛速度設置交叉口間的相位差。大沽金陵西淮海¡ 控制的基本策略§ 離線控制策略調整方法§綠信比調整周期調整共同周期、相位差、初始綠信比綠信比方案i協調控制效益指標PIi綠信

25、比優化綠信比方案i協調控制效益指標PIj（中選）沿線優先控制申請周期方案m協調控制效益指標PIm周期優化周期方案n協調控制效益指標PIn¡ 增大周期后的協調控制優化方案Stop2協調綠波的調整Stop1CCCoptt增加周期后的協調控制優化方案¡ 減小周期后的協調控制優化方案Stop2協調綠波的調整Stop1CoptCCt減小周期后的協調控制優化方案68¡ 綠波控制、公交優先、公交道優先的關系¡ 多方向公交優先（路段車輛數多）¡ 混合交通流的處理¡ 倒計時信號燈影響¡ 檢測器布置對公交優先的影響（雙斷面檢測器、AVL、RFI

26、D等等）¡ 總結70交通部（FTA）¡ 美國§ BRT為結合軌道運輸(Urban Rail)服務品質及公共汽車運輸彈性，運轉在路權、高乘載車道、快速道路或一般街道，結合使用智能運輸系統技術、公共運輸優先權、低污染與低噪音車輛以及快速及便利系統，并且為結合大眾運輸導向之土地使用政策之運輸系統。¡ 能源§ BRT利用改良之公共汽車車輛，運行在公共交通道路空間上，保持軌道交通的特性且具有普通公共汽車靈活性的一種便利、快速的公共交通方式。71或部分路權¡¡¡¡¡乘客能快速上下車車廂載客量大高效率系統結合

27、ITS 技術應用清潔能源技術與其他運輸工具整合鮮明的行銷識別系統Latin AmericaBarranquilla Bogota (expansion) CartagenaCuenca Guatemala City Guayaquil LimaMexico City Panama City PereiraQuito (expansion)San Juan San SalvadorNorth AmericaAlbanyAlameda and Contra Costa BostonCharlotte Chicago Cleveland Dulles Corridor Eugene Hartford

28、Las Vegas Louisville Montomery County San Francisco TorontoAsiaBangalore Chengdu Chongqing Hangzhou Hefei Guangzhou New Delhi Seoul Shanghai Surabaya Taichun Tainan Wuhan Xiamen XianOceaniaAuckland Perth Sydney74臺北杭州北京重慶¡ 應用目標§ 增加BRT系統安全及運行效率§ 提高BRT服務品質§ 加強BRT與其他運輸工具整合§ 確保BRT設施專屬與權威性¡ 功能規劃§ ITS技術的整合決定BRT系統之特性§ 應用ITS技術是為了達到BRT系統目標§ ITS技術應用可使BRT之效益具體顯現§ 避免為應用ITS技術而犧牲BRT功能車輛運行優先智能車輛的設計與票證系統車輛運行與車隊管理乘客信息系統系統其他ITS技術資料存取系統、乘客計數、安全警告、車上影