【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 用了反復(fù)修改的開發(fā)程序。首先從界定用戶、確定用戶服務(wù)和用戶服務(wù)要求出發(fā)，開發(fā)出運(yùn)營要求或系統(tǒng)要求，進(jìn)而開發(fā)出運(yùn)營概念（體系結(jié)構(gòu)的目標(biāo)以及用戶如何與之交互）；接著，開發(fā)包含一系列詳細(xì)功能要求的邏輯結(jié)構(gòu)；將邏輯結(jié)構(gòu)中的處理分配到物理實(shí)體/子系統(tǒng)，就產(chǎn)生了物理結(jié)構(gòu)，一個(gè)在2012年時(shí)間框架內(nèi)提供所有用戶服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)也就被開發(fā)出來了；發(fā)展部署確定導(dǎo)入某些功能(或服務(wù))的時(shí)間框架和背景；體系結(jié)構(gòu)的確認(rèn)體現(xiàn)在追溯矩陣中，追溯矩陣將用戶服務(wù)要求追溯至邏輯結(jié)構(gòu)中的處理、物理結(jié)構(gòu)中的子系統(tǒng)，以保證所有的用戶服務(wù)都被體系結(jié)構(gòu)所包含；然后對(duì)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)，包括接受來自投資者意愿的反饋信息；最后利用來自評(píng)價(jià)和確認(rèn)過程的返饋結(jié)果進(jìn)一步改進(jìn)系統(tǒng)要求和體系結(jié)構(gòu)。2. ITS體系結(jié)構(gòu)概貌美國國家ITS體系結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)稱UNIA）開發(fā)計(jì)劃共耗資2500萬美元，主要成果體現(xiàn)在約2500頁的文本中，分為：體系結(jié)構(gòu)、評(píng)價(jià)、實(shí)施策略和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)等4部分內(nèi)容。下文將從用戶服務(wù)與用戶服務(wù)要求、邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)等方面，介紹美國國家ITS體系結(jié)構(gòu)概貌。（1） 用戶服務(wù)與用戶服務(wù)要求滿足用戶服務(wù)和用戶服務(wù)要求是對(duì)ITS體系結(jié)構(gòu)的基本要求，UNIA覆蓋了30項(xiàng)ITS用戶服務(wù)（見下表31）)及相應(yīng)的1000多條用戶服務(wù)要求。表31 美國ITS用戶服務(wù)用戶服務(wù)領(lǐng)域用戶服務(wù)出行和運(yùn)輸管理途中駕駛員信息 (EnRoute Driver Information)路線導(dǎo)行(Route Guidance)旅行者服務(wù)信息(Traveler Services Information)交通控制(Traffic Control)偶發(fā)事件管理(Incident Management)排放測(cè)試與緩解(Emissions Testing and Mitigation)道路—鐵路交叉口(HighwayRail Intersection)出行需求管理出行前旅行信息(PreTrip Travel Information)合乘車匹配與預(yù)約(Ride Matching and Reservation)需求管理和運(yùn)營(Demand Management and Operations)公共運(yùn)輸運(yùn)營公共運(yùn)輸管理(Public Transportation Management)在途公交信息(EnRoute Transit Information)個(gè)人化公共交通(Personalized Public Transit)公共出行安全(Public Travel Security)電子付費(fèi)服務(wù)電子付費(fèi)服務(wù)(Electronic Payment Services)商用車運(yùn)營商用車電子結(jié)算(Commercial Vehicle Electronic Clearance)自動(dòng)路邊安全檢查(Automated Roadside Safety Inspection)車載安全監(jiān)視(OnBoard Safety Monitoring)商用車行政管理(Commercial Vehicle Administrative Processes)危險(xiǎn)物品異常響應(yīng)(Hazardous Material Incident Response)商用車隊(duì)管理(Commercial Fleet Management)緊急事件管理緊急事件通報(bào)與個(gè)人安全(Emergency Notification and Personal Security)緊急車輛管理 (Emergency Vehicle Management)先進(jìn)車輛控制和安全系統(tǒng)縱向防撞(Longitudinal Collision Avoidance )橫向防撞(Lateral Collision Avoidance)交叉口防撞(Intersection Collision Avoidance)防撞視野強(qiáng)化(Vision Enhancement for Crash Avoidance)危險(xiǎn)預(yù)警(Safety Readiness)撞前避傷(PreCrash Restraint Deployment)自動(dòng)公路系統(tǒng)(Automated Highway Systems)（2） 邏輯結(jié)構(gòu)UNIA邏輯結(jié)構(gòu)通過ITS需求總圖、數(shù)據(jù)流圖、處理說明和數(shù)據(jù)字典來體現(xiàn)前述用戶服務(wù)和用戶服務(wù)要求。，圖中圓圈代表ITS功能性“處理”，矩形代表從ITS處理接收信息或者將信息傳遞給ITS處理的“外部終端”。，圖中箭頭表示“數(shù)據(jù)流”，圓圈表示“處理”、直線段表示“文件”，矩形表示“外部終端”。 美國ITS總圖 簡(jiǎn)化的UNIA頂層數(shù)據(jù)流圖（3）物理結(jié)構(gòu)UINA將運(yùn)輸系統(tǒng)分成3層：運(yùn)輸層、通信層和體制層。運(yùn)輸層執(zhí)行運(yùn)輸功能，通信層為運(yùn)輸層組件之間的連接提供通信服務(wù)，體制層反映政策制定者、規(guī)劃者和其他ITS用戶之間的關(guān)系。物理結(jié)構(gòu)的確定要考慮體制方面的因素，但體制層不屬于物理結(jié)構(gòu)部分，而是在實(shí)施策略中描述。物理結(jié)構(gòu)分運(yùn)輸層和通信層進(jìn)行描述。運(yùn)輸層。UNIA將ITS組件分成4類，即：中心子系統(tǒng)、路側(cè)子系統(tǒng)、車輛子系統(tǒng)、出行者子系統(tǒng)；每種類型又包括數(shù)量不等的個(gè)別子系統(tǒng)，UNIA共確定了19個(gè)子系統(tǒng)；每個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)一步分解多個(gè)設(shè)備包。設(shè)備包是物理結(jié)構(gòu)中可以購買的最小單位的實(shí)體，每個(gè)設(shè)備包對(duì)應(yīng)著邏輯結(jié)構(gòu)中的一個(gè)或多個(gè)“處理”。(Top Level Architecture Flow Diagram)，顯示了各類子系統(tǒng)之間及其與外部終端之間的關(guān)系，圖中實(shí)線框表示ITS組件，虛線框表示外部終端。 UNIA頂層構(gòu)架流圖通信層 UNIA為支持ITS子系統(tǒng)之間的通信定義了4種類型的通信媒體，即：有線通信（固定——固定）、廣域無線通信（固定——移動(dòng)）、專用短程通信（固定——移動(dòng)）和車車通信（移動(dòng)——移動(dòng)）。，顯示了美國ITS分屬4類的19個(gè)子系統(tǒng)（用矩形框表示）及其交換信息的4種基本通信連接方式（用橢圓形框表示），該圖也可被看成是UNIA物理結(jié)構(gòu)之運(yùn)輸層和通信層的最高級(jí)視圖。 UNIA頂層構(gòu)架互連圖第四節(jié) 中國國家ITS體系結(jié)構(gòu)展望本節(jié)參考UNIA，對(duì)中國國家ITS體系結(jié)構(gòu)（CNIA）做扼要介紹，主要集中于上層體系結(jié)構(gòu)，并給出各子系統(tǒng)之間的關(guān)系。1. 邏輯結(jié)構(gòu)邏輯結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)是系統(tǒng)的功能性處理和數(shù)據(jù)流。邏輯結(jié)構(gòu)獨(dú)立于體制和技術(shù)，它不確定由誰來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的功能，也不考慮實(shí)現(xiàn)這些功能的方式。因此，CNIA邏輯結(jié)構(gòu)與UNIA邏輯結(jié)構(gòu)的差異主要來源于中、美ITS用戶服務(wù)與用戶服務(wù)要求的差異。 ITS總圖總圖定義系統(tǒng)的邊界，根據(jù)中國ITS用戶服務(wù)要求，；與美國ITS總圖相比，增加了自行車、騎自行車者、殘疾車、殘疾人、科研人員、防災(zāi)救災(zāi)辦公室等外部終端。 中國ITS總圖 頂層數(shù)據(jù)流圖頂層數(shù)據(jù)流圖涉及到ITS功能的首次分解，其實(shí)質(zhì)是劃分ITS功能領(lǐng)域。UNIA邏輯結(jié)構(gòu)將ITS分解成8棵功能性“處理樹”，即：交通管理、商用車管理、車輛監(jiān)視與控制、公交管理、緊急服務(wù)管理、駕駛員和出行者服務(wù)、電子付款服務(wù)、規(guī)劃與實(shí)施?？紤]到中國與美國在用戶服務(wù)要求上的區(qū)別，可以在邏輯結(jié)構(gòu)頂層數(shù)據(jù)流圖將中國ITS分解成9棵功能性“處理樹”：1)交通管理；2)商用車管理；3)車輛監(jiān)視與控制；4)公交管理；5)緊急服務(wù)管理；6)駕駛員與旅行者服務(wù)；7)電子收付費(fèi)；8)自行車與行人支援；9)提供歷史數(shù)據(jù)服務(wù)?？紤]各“處理樹”之間的數(shù)據(jù)交換。 中國ITS邏輯結(jié)構(gòu)頂層數(shù)據(jù)流圖2. 物理結(jié)構(gòu)物理結(jié)構(gòu)把邏輯結(jié)構(gòu)所確定的“處理”分配到ITS物理實(shí)體上，根據(jù)各實(shí)體所含的“處理”之間的數(shù)據(jù)流，確定實(shí)體之間的構(gòu)架流，進(jìn)而確定物理實(shí)體的互連方式。物理結(jié)構(gòu)的確定要考慮系統(tǒng)功能要求，也要考慮非功能性要求，包括體制、文化、市場(chǎng)等因素的影響。系統(tǒng)功能要求通過邏輯結(jié)構(gòu)確定的“處理”和“數(shù)據(jù)流”來體現(xiàn)，決定ITS物理實(shí)體必須完成的功能。非功能性要求則影響ITS功能在物理實(shí)體間的分配。例如：美國最初想把“交通信息服務(wù)”功能和“交通管理”功能分配到一個(gè)子系統(tǒng)中，但考慮到“交通信息服務(wù)”涉及到個(gè)人隱私，執(zhí)行“交通管理”功能的公有部門在保護(hù)個(gè)人隱私方面不如私有部門，因此決定專門設(shè)計(jì)“信息服務(wù)提供者”子系統(tǒng)來執(zhí)行“交通信息服務(wù)”功能，并期望由贏利性私有商家來完成之；又如：為了吸引運(yùn)輸業(yè)者購買車載ITS產(chǎn)品，美國ITS體系結(jié)構(gòu)研究小組又將“處理”功能盡量多地分配到“路側(cè)子系統(tǒng)”中，減少“商用車系統(tǒng)”承擔(dān)的功能，為降低商用車車載ITS產(chǎn)品的價(jià)格提供基礎(chǔ)。盡管中國與美國在體制、文化、市場(chǎng)等方面不盡相同，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)來看，CNIA與UNIA在這方面的基本考慮應(yīng)該是一致的，例如：要保護(hù)隱私、擴(kuò)大市場(chǎng)等。所以，CNIA與UNIA在物理結(jié)構(gòu)方面的差異，主要還是應(yīng)該來源于功能要求上的差異。以此為基礎(chǔ)，可對(duì)CNIA物理結(jié)構(gòu)作出初步展望。 運(yùn)輸層。 中國ITS頂層構(gòu)架互連圖中國ITS組件也分成4類，即：中心子系統(tǒng)、路側(cè)子系統(tǒng)、車輛子系統(tǒng)、出行者子系統(tǒng)；但在中心子系統(tǒng)類型中增加“災(zāi)害救治中心”，同時(shí)將“規(guī)劃”子系統(tǒng)擴(kuò)展為“歷史數(shù)據(jù)服務(wù)”子系統(tǒng)；在路側(cè)子系統(tǒng)類型中增加“自行車道”；在車輛子系統(tǒng)類型中增加“自行車”子系統(tǒng)。 通信層CNIA子系統(tǒng)之間的通信可以套用UNIA確定的4類通信媒體，即：有線通信（固定——固定）、廣域無線通信（固定——移動(dòng)）、專用短程通信（固定——移動(dòng)）和車車通信（移動(dòng)——移動(dòng)）。（用矩形框表示）及其交換信息的4種基本通信連接方式（用橢圓形框表示），是CNIA頂層構(gòu)架互連圖，同時(shí)也是CNIA物理結(jié)構(gòu)之運(yùn)輸層和通信層的最高級(jí)視圖。思考題建立ITS體系結(jié)構(gòu)有什么重要意義？第四章 ITS的主要內(nèi)容ITS的基本功能表現(xiàn)在：減少出行時(shí)間、保障交通安全、緩解交通擁擠、減少交通污染等四個(gè)方面，其最終目標(biāo)是建立一個(gè)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。ITS的基本功能模塊包括：先進(jìn)的出行者信息系統(tǒng)（ATIS），先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)（ATMS），先進(jìn)的公共交通系統(tǒng)（APTS），先進(jìn)的車輛控制系統(tǒng)（AVCS），以及商用車運(yùn)營管理系統(tǒng)、先進(jìn)的鄉(xiāng)村運(yùn)輸系統(tǒng)、自動(dòng)公路系統(tǒng)等?？紤]到系統(tǒng)在國外、國內(nèi)投入運(yùn)營的情況，這里對(duì)前四個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行重點(diǎn)介紹，并結(jié)合各子系統(tǒng)的特點(diǎn)，選擇不同的側(cè)重點(diǎn)分別予以討論。第一節(jié) 先進(jìn)的出行者信息系統(tǒng)（ATIS）1. 基本概念該系統(tǒng)主要是對(duì)交通出行者提供及時(shí)的信息服務(wù)。在出行前，通過辦公室或家庭的計(jì)算機(jī)終端、咨詢電話、咨詢廣播系統(tǒng)等，向出行者提供當(dāng)前的交通和道路狀況以及服務(wù)信息，幫助出行者選擇出行方式、出行時(shí)間和出行路線；在出行途中，通過車載信息單元或路邊動(dòng)態(tài)信息顯示板，向出行者提供道路條件、交通狀況、車輛運(yùn)行情況、交通服務(wù)等實(shí)時(shí)信息，通過路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)對(duì)車輛定位和導(dǎo)航，使汽車始終行駛在最佳路線上，使出行者以最佳的出行方式和路線到達(dá)目的地。ATIS可以通過車載設(shè)施、可變標(biāo)志、交通信息廣播、移動(dòng)電話等，向駕駛員提供互動(dòng)信息，讓他們始終行駛在最短路線上。ATIS提供的信息可以分為三類：u 出行前信息u 途中信息u 目的地信息2. ATIS在日本的應(yīng)用1990年，日本開始研發(fā)VICS（Vehicle Information and Communication System）項(xiàng)目，在日本建立了第一個(gè)全國統(tǒng)一的提供交通信息服務(wù)的通信系統(tǒng)。VICS采用三種通訊方式：紅外信標(biāo)，安裝于道路的主要路段；短波信標(biāo)，安裝于鄉(xiāng)村區(qū)域的道路和高速公路；調(diào)頻副載波廣播。VICS在1996年4月正式開始信息服務(wù)，覆蓋區(qū)域包括東京等大城市及主要高速公路。VICS播放的實(shí)時(shí)交通信息包括：主要地點(diǎn)間的交通信息、交通擁擠、法規(guī)、事故、廣域的最優(yōu)路徑信息和道路施工、天氣情況及停車場(chǎng)信息等。目前高檔的VICS車載接收機(jī)結(jié)合了差分GPS和FM調(diào)頻副載波功能，可以進(jìn)行車輛導(dǎo)航和路徑誘導(dǎo)。3. ATIS在上海的應(yīng)用目前，上海市已投入應(yīng)用的ATIS項(xiàng)目包括：有線通信系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)、道路交通信號(hào)控制實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等。其中，上海市的交通廣播電臺(tái)是全國最早的交通臺(tái)。1991年，上海人民廣播電臺(tái)與上海市公安局聯(lián)合，率先在全國推出了“上海廣播電臺(tái)交通臺(tái)（648千赫）”，在早晚高峰期間，報(bào)告上海主要路段當(dāng)前的交通狀況，引導(dǎo)司機(jī)及早改道，避免堵車。隨之，上海市專門成立了“上海城市交通信息中心”，并于2000年12月正式推出了“上海交通網(wǎng)站”（），提供交通與地圖智能查詢、交通出行指南（公交為主）、交通實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息等。上海市已建成的交通信息系統(tǒng)見表41。表41 上海市已建成的交通信息系統(tǒng)信息系統(tǒng)類別交通信息系統(tǒng)實(shí)體（所屬）道路交通信息系統(tǒng)上海市交通自適應(yīng)控制與管理系統(tǒng)（交警總隊(duì)）浦東城市道路交通實(shí)時(shí)控制與管理系統(tǒng)（浦東交管部門）上海市高架道路交通“監(jiān)控”系統(tǒng)（市政工程局市政處）公共汽車交通管理系統(tǒng)大眾公共汽車公司交通信息廣播系統(tǒng)上海市交通信息臺(tái)（交警總隊(duì)、上海市廣播電臺(tái)）軌道交通信息系統(tǒng)地鐵1號(hào)線交通信息系統(tǒng)（地鐵公司）鐵路交通監(jiān)控系統(tǒng)（上海鐵路管理局）航空交通信息系統(tǒng)虹橋機(jī)場(chǎng)交通監(jiān)控系統(tǒng)（虹橋機(jī)場(chǎng)）船舶/港口交通信息系統(tǒng)吳淞港、十六浦港等交通信息系統(tǒng)此外，上海市交通信息交互中心正在規(guī)劃之中，它將是ATIS實(shí)施應(yīng)用的一個(gè)重點(diǎn)工程項(xiàng)目，該中心旨在形成一個(gè)中心集成化的信息交互中心，匯集交通各部門的主要交通信息，進(jìn)行分類、分析、處理與決策，并且通過兩個(gè)輸出系統(tǒng)向出行公眾提供實(shí)時(shí)出行指導(dǎo)，以及向政府各級(jí)部門與領(lǐng)導(dǎo)提供最新的交通統(tǒng)計(jì)報(bào)告和決策性建議。出行指導(dǎo)信息發(fā)布方式包括：因特網(wǎng)、交通信息廣播電臺(tái)、視頻媒體、GPS/GIS實(shí)時(shí)導(dǎo)航系統(tǒng)、場(chǎng)站/商業(yè)中心的交互式詢問機(jī)等。上海市交通信息交互中心建設(shè)規(guī)劃主要包括三大部分：（1）交通信息共享數(shù)據(jù)庫：將負(fù)責(zé)匯集上海市各交通部門的交通信息，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)分類、分析、處理與決策，這些信息將由交通控制、公共交通