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現(xiàn)代公路交通始于二戰(zhàn)之后,以高速公路的興建為標志。高速公路具有技術等級高、管理設施先進、通行能力大、快速安全、舒適經(jīng)濟等優(yōu)勢,隨著高速公路在西方國家的延伸,為人們的出行和工作提供了極大的便利,人們的生活范圍不斷擴大。與此同時,現(xiàn)代公路貨運系統(tǒng)不斷完善,物流技術迅猛發(fā)展,商品流通速度的加快,使企業(yè)節(jié)省了倉儲和流通的開支,生產(chǎn)運營成本大幅度降低。高速公路的發(fā)展有力地推動了西方國家經(jīng)濟的發(fā)展。高速公路已成為衡量一個國家經(jīng)濟發(fā)展的尺度之一。
進入20世紀80年代后期,公路交通進入了新的發(fā)展階段。一方面,交通科技迅速發(fā)展,通過電子技術改造道路管理,大大地提高了道路的安全通行能力,收到了事半功倍的效果,為滿足公眾運輸需求和降低國民經(jīng)濟成本提供了新的機遇;另一方面,經(jīng)過四、五十年的建設,發(fā)達國家高等級公路交通網(wǎng)絡基本完成,但依然難以滿足社會需求,特別是在臨近城區(qū)的地帶,道路堵塞情況仍十分嚴重,影響了出行效率,也污染了環(huán)境。于是,以智能運輸系統(tǒng)的研究和開發(fā)為標志,現(xiàn)代公路交通步入了智能化時代。
經(jīng)濟發(fā)展和運輸需求的變化推動公路進入智能化時代
公路交通發(fā)展的根本目的是以最小的資源消耗為社會提供最全面的運輸服務,最大限度地滿足社會經(jīng)濟發(fā)展和人類生活所產(chǎn)生的運輸需求。社會運輸需求是交通發(fā)展的根本動力,由于社會運輸需求處于不斷變化中,公路交通也在呈現(xiàn)不同的變化。當今社會正在逐步進入知識經(jīng)濟時代,就像資本和勞動力一樣,知識成為生產(chǎn)力發(fā)展的基本要素,創(chuàng)新和科技成果的產(chǎn)業(yè)化成為推動經(jīng)濟發(fā)展的巨大動力。各國經(jīng)濟結構在進入新的調整時期后,信息的傳遞和交流更加活躍,全球開始了信息化的浪潮。在這樣的背景下,交通需求有了新的特點。
更關注人的需求,強調以人為本
在信息化時代,通過信息網(wǎng)絡的傳遞和處理,有效地降低了出行的時間,使人們從繁忙的勞作中解脫出來,擁有更多的休閑時光。通過網(wǎng)絡和各種信息手段提供實時的出行信息和導航服務,并提供智能化的車輛和先進的交通監(jiān)管救助服務等,這些高科技的廣泛應用使人們出行更加安全、便捷、舒適。
更注重運輸?shù)男屎涂煽啃?/strong>
現(xiàn)代社會由資金、貨物和信息等生產(chǎn)要素的流動而推動。人們把這三種生產(chǎn)要素的流動稱之為資金流、物流和信息流。人們通過資金的流動調整資源的配置,借助信息的流動優(yōu)化資源的配置,最后借助物流實現(xiàn)資源的配置。貨運作為商品生產(chǎn)和流通的重要一環(huán),其運營效率和可靠程度直接關系企業(yè)的作業(yè)方式和效益。所謂“零庫存”的作業(yè)管理模式就是以運輸?shù)母咝Э煽繛榍疤岬摹?/p>
力爭國民經(jīng)濟成本最低
建設公路等運輸基礎設施必須占用大量寶貴的土地資源,建設和使用過程中的養(yǎng)護將消耗大量的建筑材料,運輸將產(chǎn)生大量的廢氣,這是運輸所必須付出的代價,是國民經(jīng)濟健康運行所必須支付的成本。如何在滿足運輸需求的同時,將這些消耗降到最低,是當前各國運輸戰(zhàn)略首先要解決的問題。
上述這些運輸需求正是公路交通發(fā)展的內在動力,只有利用高新科技實現(xiàn)交通運輸?shù)闹悄芑拍軡M足交通運輸?shù)男枨螅_到交通運輸?shù)母灸康摹?/p>
智能運輸系統(tǒng)是公路交通進入智能化時代的標志。新技術的引入大大提高了公路交通的服務水平,使其更能滿足信息化社會的需求。
國外公路智能化的發(fā)展動向
由于經(jīng)濟發(fā)展水平和社會需求不斷變化,在不同的發(fā)展時期,交通科技的發(fā)展方向和重點也不相同。當前公路科技發(fā)展的方向是:為了提高道路通行能力和保護環(huán)境,研究開發(fā)智能運輸系統(tǒng),重點開展交通安全技術研究。
提高公路通行能力,推動ITS的研究發(fā)展
據(jù)美國的一項研究估算,2005年前,美國因為交通延誤而導致的經(jīng)濟損失每年達到500億美元。因此,借助高新科技發(fā)展智能交通運輸系統(tǒng),提高現(xiàn)有路網(wǎng)的通行能力成為研究開發(fā)智能運輸系統(tǒng)的最初動因。
進入新世紀以后,人類逐步認識到長期以來對環(huán)境破壞所帶來的災難,提出了可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。人與環(huán)境之間也由“人定勝天”開始走向“天人合一”,這是人類對自身與環(huán)境關系認識的升華,也是人類理智的選擇。
公路交通對環(huán)境的破壞主要由占用土地造成的水土流失、自然景觀的破壞、行車造成的噪音污染和電磁污染以及大氣污染構成。土地是不可再生的資源,建設公路需要占用大量的土地資源,因此,如何充分發(fā)揮已有公路的通行潛力意義重大。通過利用高新技術實現(xiàn)公路交通的智能化可以大大地提高現(xiàn)有公路的通行能力,在節(jié)省土地資源的同時,可提供良好的運輸服務,減少車輛擁堵,改善環(huán)境。
重點開展交通安全技術的研究
從各國公路事故死亡率的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看,近10年來公路交通事故呈緩慢下降態(tài)勢,說明公路安全研究已取得了階段性成果,但還需要更大的突破。
從智能交通運輸?shù)慕嵌葋碚f,提高公路交通的安全系數(shù),在國外主要在以下方面:在交通管理方面,采用先進的監(jiān)控管理技術,通過道路監(jiān)控中心和路邊的可變標志板、自動測速器和稱重裝置等傳感系統(tǒng),一方面為駕駛者提供時實的路況信息,另一方面為道路管理者提供和監(jiān)控違章車輛的運行狀況,及時發(fā)現(xiàn)問題,消除車輛違章。
傳統(tǒng)的公路交通安全解決方案往往是人、車、路分別研究,這種研究方法存在的缺陷是顯而易見的。當前國外的研究已經(jīng)逐步采用人、車、路綜合考慮,將運輸系統(tǒng)與緊急救助系統(tǒng)融合起來,通過先進的信息技術提供系統(tǒng)的解決方案。公路科技的發(fā)展方向發(fā)生了變化,產(chǎn)生了許多科研熱點。這些科研熱點技術不僅科技水平高,而且科技成果對公路交通的發(fā)展產(chǎn)生重大影響,直接推動了公路交通智能化的進程。
國外公路交通技術熱點
全球定位系統(tǒng)(GPS)的廣泛應用
全球定位系統(tǒng)是以人造衛(wèi)星為基礎的無線電導航定位系統(tǒng),它是利用天空中均勻分布的GPS衛(wèi)星軌道參數(shù)以及載波相位信號,通過地面接收設備接收其發(fā)射的信號實時測定地面接收載體的三維位置。GPS同樣具有全球性、全天候、連續(xù)的精密三維導航定位能力,并具有良好的抗干擾和保密性。相對于傳統(tǒng)的測量方式,它具有觀測點之間無須通視、定位精度高、觀測時間短、提供三維坐標、操作簡便、全天候作業(yè)等主要特點。由于其高度自動化,將逐步實現(xiàn)公路設計所必須的原始地形數(shù)據(jù)采集工作的自動化。
GPS能夠提供連續(xù)精確的三維導航能力,這一特征與道路管理監(jiān)控系統(tǒng)緊密結合,能廣泛應用于車輛定位和服務中,結合電子地圖為車輛駕駛人員提供導航服務,同時也可用于重要貨物的追蹤,使貨主即時了解貨物的準確位置。
地理信息系統(tǒng)(GIS)方興未艾
地理信息系統(tǒng)是收集、管理、操作、分析和顯示空間數(shù)據(jù)的計算機軟硬件系統(tǒng)。GIS的發(fā)展始于上世紀60年代,是計算機同步發(fā)展的結果。今天的地理信息系統(tǒng)集成了計算機數(shù)據(jù)庫技術和計算機圖形輔助設計軟件。在圖象處理上比上述兩類軟件更加全面,即地理信息系統(tǒng)所處理的事物對象既具有空間地理特征,也具有統(tǒng)計信息特征。可以說,地理信息系統(tǒng)將空間信息數(shù)字化,并使這些信息可視化,通過功能強大的軟件,使空間分析直觀簡明,數(shù)據(jù)管理便捷高效。
通過地理信息系統(tǒng)的普及和應用,其強大的功能將成為交通信息管理的必備工具,成為科學管理和決策的依據(jù)。基于公路數(shù)據(jù)庫基礎上的交通地理信息系統(tǒng)GIS-T的研究是公路建設管理現(xiàn)代化的基礎。它不僅能夠適應各種層次管理部門隨時了解已有公路現(xiàn)狀的需求,同時還能夠通過強大的空間分析能力和豐富的圖表顯示,實現(xiàn)公路養(yǎng)護管理的電子化。
智能運輸系統(tǒng)(ITS)的蓬勃發(fā)展
智能運輸系統(tǒng)是指利用先進的信息通訊技術,形成人、車、路三位一體,從而大大提高道路交通的安全性、行車的舒適性以及運輸效率的提高和有利于環(huán)境保護的道路交通系統(tǒng)。
上世紀80年代以后,公路信息化進程逐漸加快,從網(wǎng)絡的普及到計算機軟硬件系統(tǒng)的應用,從各種數(shù)據(jù)庫的建設到管理系統(tǒng)的完善,從先進的道路管理系統(tǒng)的開發(fā)到出行信息服務系統(tǒng)的建立,公路已不再是簡單的基礎設施,而是通過信息技術與車輛和駕乘人員連成一體。ITS的總體目標是使交通管理智能化,使道路用戶出行更便捷安全,道路設施更大限度地發(fā)揮功能,使多種運輸方式連接更加緊密。
由于各國國情不同,各國發(fā)展ITS的框架也不一致,但其基本功能主要都包括出行的信息服務:如向道路出行人員提供有關交通信息,到達目的地的信息,導航服務,提供公共交通運行狀況,為行人提供路線指南等;緊急救助服務:當車輛發(fā)生事故提供自動報警,為救助車輛提供路線引導等;車輛安全服務:為駕駛員提供安全行車環(huán)境信息,提供輔助駕駛和自動駕駛,提供危險警告等;收費服務:實行自動收費;交通管理自動化:提供交通管制信息,控制最合理交通量及運輸車輛效益化等。在當今的美國,ITS的相關技術已經(jīng)產(chǎn)生了顯著的效益,如電子收費系統(tǒng)(ETC),大大提高了道路的使用效率,同時這項技術的不斷擴展,和電子業(yè)務相連接,將發(fā)展為電子付款。部分技術正由設想變?yōu)楝F(xiàn)實,如自動公路系統(tǒng),它通過車路的配合,實現(xiàn)安全舒適的自動行駛的道路系統(tǒng),目前國外已經(jīng)在研究領域實現(xiàn)了重大的突破。
智能運輸系統(tǒng)在美國、日本和歐洲發(fā)展的最快,各國政府都高度重視,由于其市場前景廣闊,各國的民間科研開發(fā)機構相繼投入巨資,這也從一個側面反映了未來交通運輸?shù)陌l(fā)展方向。
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