當今世界各國的大城市無不存在著交通擁擠問題。美國從1976—1997年，年車輛公里數以77％的速度上升，可是同期道路建設里程的增長數卻僅為2％，在城市交通中的高峰時期，54％的車處于擁擠狀態。由于交通擁擠，人們每天消耗在上下班的時間比平時平均多了1．5h。同時導致商業車輛在交通運輸中延誤，增加了運輸成本。然而有限的土地和經濟制約等使得道路建設不可能達到相對滿意的里程數，所以就需要在不擴張路網規模的前·提下，提高交通路網的通行能力。這就需要綜合運用現代信息與通訊技術等手段來提高交通運輸的效率。 
    
    1 智能交通系統概述 
    
    智能交通系統是將先進的信息技術、數據通訊傳輸技術、電子傳感技術、電子控制技術及計算機處理技術等有效的集成運用于整個地面交通管理系統而建立的一種在大范圍內、全方位發揮作用的，實時、準確、高效的綜合交通運輸管理系統。1995年3月美國交通部正式出版了“國家智能交通系統項目規劃”，明確規定了智能交通系統的7大領域和29個用戶服務功能，并確定了到2005年的
　　
    年度開發計劃。其7大領域包括：出行和交通管理系統、出行需求管理系統、公共交通運營系統、商用車輛運營系統、電子收費系統、應急管理系統、先進的車輛控制和安全系統。
    
    1．1 國外智能交通系統研制成就
　　
    1)從1989年開始研制，在倫敦高森伯格(GothenBurg)和德國南部海森(Hessen)州地區實施的肋CIziLTES(System of NluhrRadio ForTrdficEfficiency andhlety)，它是歐洲集成道路交通環境計劃的一個雙向通訊部分，應用于GSM系統，主要具有以下智能交通功能：動態導航，可提供動態路網信息和實時交通信息；先進的交通車流控制；車隊管理，給出車隊實時的所在位置及道路狀況報警；停車場管理及信息系統，它從各停車場獲得信息并及時通知車隊，以便找到最佳的停車位置；公共交通管理與信息系統，含公共車輛動態調度表、旅客信息系統和公共交通車隊信息；危險狀態報警，給司機提供前方發生交通事故或者大霧、冰雪預報；緊急救援；自動收費3旅游信息，提供旅館位置、狀態、加油站信息等；提供交通管理的其他信息和咨詢功能。
　　
    2）為實現不停車收費ATC（Automatic Toll Collection）,由英國、瑞典、法國、德國和葡萄牙等國的試驗室開發研究了自動收費系統PAMALA(Pricing and Monitoring Elec-tronically of Automobiles)，系統的三大組成部分：車輛道路間通訊系統；車輛內設備；路旁計費站。第一期系統屬于歐洲交通安全道路體系DRIVE的研究。
　　
    3)PROMETHEUS （PROGRAM FOR A euro-pean Traffic with Highest Efficiency and Un-precedented Safety），實現了以下三個目標：安全駕駛；流量和均衡控制；旅行和交通管理。
　　
    4) IVHS(Intelligent Vehicle HighwaySocietyofAmerica)，集中做了以下五方面的工作：先進的交通管理系統ATMS；先進的交通信息系統ATIS；先進的車輛運營系統AV帕；商用車輛運營系統CVO；先進的公共交通系統APTS。
　　
    5)日本的ITS研究開發早于美國和歐洲，最早的研究始于1973年的汽車交通綜合控制系統幟蠅，之后進行了先進的交通信息系統AMTICS和道路車輛間通訊系統RACS的研究。正式投入使用的智能交通系統有：自動收費系統(ETC)、道路交通信息通訊系統(VI幌)和支持車輛行駛的高速公路系統 (AHS)等。
    
    1．2 國內智能交通系統的研究和應用
　　
    我國的高速公路發展很快，其里程數已進人世界前列，但是ITS的研究卻處于初級階段。目前國際上ITS的研究和技術開發已進入應用階段，這也為我國ITS的發展提供了一個機遇。下面舉幾個ITS在我國應用的實例：
　　
     1. 北京成功地完成了英國SCOOT及南斯拉夫T3zA貝SYT—7F交通信息控制系統的引進、安裝和運行管理的研究。
　　
    2. 上海市成立了出租車聯合調度公司，建立全行業GPS調度中心，將上海市區200多KM2，按每塊1.8km2分成124個區域，采用數碼通訊傳輸把訊息發送時間縮短至干分之一秒。這一調度系統具有組呼和群呼的功能，變了原來無線電調度只能與一輛車對講情況，調度員在接聽電話的同時，可將用戶的消息與用戶所在地區待租車輛信息分別鍵入系統，電腦自動按待租車排列順序逐一詢問，司機接到信息后，只需在接收器上按一下確認的鍵碼，所在用戶的信息資料就會顯示在接收器上。 

    3、深圳市公共交通公司應用大面積非接觸式IC卡儲值系統。該系統包括：車載驗票機、余額驗票機、數據采集和處理等系統。
　　
    目前在上海、廣州、珠海等城市已經使用IC卡儲值系統。目前，我國有很多ITS項目正在研究、策劃和實施之中，其中，有些項目是和國外公司合作共同開發和研究的，這樣可以加速我國交通系統與國際接軌的步伐。

    2 智能交通系統理論研究的主要內容

    近年來，智能交通系統一直成為交通運輸領域內理論研究的熱點，也取得了相當大的發展，這些研究和發展引發了無數的革新設計思想和評價方法。在智能交通系統 ITS中，ATIS提供歷史數據和實時可供預測的信息，用以支持旅行決策的制定。另一方面，ATIS又影響了出行者的個人出行路徑的選擇，并因此而縮短了出行時間且提高了出行質量。類似地，ATMS利用這些信息資源優化了信號系統、公路匝道控制和突發事故的管理等。ATIS和ATMS是智能交通系統的基礎，這兩個領域的研究工作近年來已經得到了充分的發展。為了設計和評價ATIS和ATMS，需要努力改良現存的交通運輸模型或者提出適于ITS應用的新模型，這些新的模型與傳統的交通運輸模型相比，應該具有信息化、實時化和網絡化的特點。近年來，這方面的研究也越來越引起人們的注意，這些研究主要有：建立支持和評估先進的交通信息系統（ATIS）和先進的交通管理系統（ATMS）的模型，建立有關交通安全、環保問題和節能問題等的模型。下面列出研究的主要方面：
   
    1)動態交通預測和控制。
　　
    動態交通流理論；
　　
    動態交通分配與模擬；
　　
    動態O—D估計與預測；
　　
    高速公路通道集成交通模型； 可調信號系統的仿真研究；
　　
    實時交通控制。
    
    2)主要路段和高速公路上的事故識別與管理。
    
    3)旅行者行為模型研究。
　　
    動態路徑選擇； 
　　
    在信息不斷變化的情況下，旅行者的反 應變化和行為變化；在ATIS和ATMS實施的過程中旅行的表現，如匝道計數器等； 
　　
    共同的數據庫以及與其他模型的接口；
    
    實時控制。
    
    5)人工智能和神經網絡在組建交通模型中的應用。
    
    6)自動化車輛控制和自動化道路系統的模型。
    
    7)擁擠定價。
    
    8)交通運輸與安全、能量和環保有關的方面。
    
    9)綜合運輸智能化(Internlodal lssue) 以及其他方面。
    
    3 智能交通系統研究的回顧
    
    3．1 動態交通預測問題的研究
    
    Martin，Smith和Demetsky，Sullivan等提出了解決各種動態交通預測問題的模型，包括交叉口流量的預測，交通流量和事故的預測。傳統的運輸計劃模型假定了穩定的、可預測的出行模式，但這卻不能解決實時預測問題。Martin等提出了一個新的交通流預測模型，并解釋了該模型提供綜合的實時交通信息的原理，它是借用運籌學中水流和電流優化的思想。
　　
    但是，在以往的研究中，有關交通流量預測模型的研究未能取得令人滿意的成果。關于高速公路交通流量預測問題(即預測未來15min后的交通流量)研究中，現在主要有以下四個模型：歷史平均模型、時間序列模型、神經網絡模型和非參數回歸模型。非參數回歸模型的研究表明其易于實施，能夠在不同的路段上進行方便的預測。同時近年來神經網絡的研究在國內外已經深入展開，也獲得了一定的成果，神經網絡模型是在交通流量預測方面很有潛力的一種模型。
　　
    眾所周知，準確地預報交通事故從來都是很困難的。近年來這一領域也有一定的進展。Sullivan提出了一種用于預測一定時期內高速公路上事故數目和相關的延誤的新模型，這種模型是根據高速公路的路面狀況、交通流量和事故管理程序等資料來預測的，這個模型用于高速公路的改良規劃和事故管理之中。 Sullivan對事故發生的頻率、嚴重性、持續時間和延誤提供了7種標準的事故類型，他呼吁有關方面應該協調起來制定長期的戰略，并注意收集事故資料，這將對于未來的預測很有利。
    
    3．2 動態交通網絡模型研究
　　
    Boyce等和Ben—從iva等分別用分析方法和模擬方法研究了動態交通流問題。根據單個路徑決策行為特征，整體上分為兩類：① 動態用戶最優交通流分配(DUO)，即從單個用戶出發，考慮的是網絡中單個用戶出行旅行時間最少或費用最低；⑧動態系統最優交通流分配(DSO)，即是從系統出發，尋求整個系統總的旅行時間最少或費用最低。
　　
    Boyce等人描述了一個動態均衡模型DYMOD在ADVANCE中的應用和擴展。 朋VANCE是在芝加哥西北部大約770km2的區域道路網絡上的一個動態路徑導引系統，是迄今最大的智能交通系統之一。在這項研究的模型中，大約有23000條路段，10 000個節點，447個區段。ADVAN哪能夠產生出時變的路段流量、路段時間、車流速度和排隊車流的返回信息。這也是迄今為止所能解決的最大的動態路徑選擇問題。
　　
    Ben-Akiva等提出了對動態交通管理系統進行系統性能評價和系統設計改良的模型試驗。包括以下四個模型：①交通管理；②交通流模擬；③監視系統模塊；④控制設備模塊。它提供了一個適用于對已在運營中ITS項目進行評價的特殊動態網絡模型工具，通過對系統的模擬、與期望的比較來達到改進系統和評價系統的目的。總之，Bdyce和Ben—Akiva分別提出了用。于復雜動態交通網絡建模的兩種典型方法，即分析方法和模擬方法。
　　
    3．3 路段旅行時間預測模型及其他方面
　　
    Sen等和Ta眾o及Kouphail為了解決動態車輛路徑問題，提出旅行時間預測模型和相關數據處理方法，這是先進的交通信息系統(A丁IS)中的兩個關鍵問題。之后，H611和QurBhi研究了動態搭車問題，這是公共交通結合起來的ITS中的一個組成部分。
　　
    實時交通數據是支撐ATIS或，ATM系統運營的重要信息，這些信息對于然也有因購置大規模監視系統的經濟約束的原因。Tarko和肋uphail提出了智能處理、數據集成工具的使用，用以克服實時數據使用不足的問題，從而充分使用了實時數據。 這種方法減少了在定義或解決問題中的不確定性和含糊的因素。這種數據集成方法應用 在一個擁擠識別的例子中，結果表明，應用之后對擁擠狀況(擁擠或是不擁擠)識別的信息增加了好幾倍。 4 智能交通系統的研究展望
　　
    在未來社會中，ITS的研究必將獲得更加高速和充分的發展，ITS作為一種新興產業，其發展也必將會推動其他工業的發展，特別是通訊、控制等技術工業和智能工業的發展。
　　
    但是ITS的發展也面臨著下面的問題：一是社會性的問題，系統投資過大，比如美國的ADVAN哪項目；另一方面，在ITS中，人工智能技術實際應用有待進一步開發。
　　
    此外，ITS的進一步發展還有賴于以下幾個關鍵技術的發展：交通行業的內涵技術，其中最關鍵的技術是三維交通預測模型的研究，即道路網上的實時動態交通預測模型的研究；GPS定位系統，由衛星部分、接收部分、管理與控制組成，可以解決汽車的位置、速度和時間問題3詢問者控制終端——異頻雷達收發機分別安裝在路旁柱或線路指示架上和車輛上；車輛傳感器，包括檢測車輛運動用傳感器、駕駛操縱狀態用傳感器、控制用傳感器、運動環境檢測用傳感器和異常狀態監控用傳感器；導航技術指的是出行前或者途中的出行路線或出行模式選擇的導引，包括位置顯示地圖數據庫、導引顯示等，它是傳感器技術、通訊技術、自動車輛定位技術以及計算機技術的綜合運用；陀螺，用語車輛的定位和導航，可以測量角度變換，姿態位置等；電子地圖數據庫，可以給出街道地址或者交叉口的確切位置，可以計算出進路行程，輔助駕駛沿已定線路行車，向旅行者提供各種所需的信息。中國在ITS的開發和研究上，由于起步較晚，起點也較低，因此與國外還有相當大的距離。但在我國一些大城市中，由于人口密度大，道路條件差，交通擁擠程度其實已經超過發達國家的大城市。可喜的是，目前我國已有越來越多的交通運輸研究人員正投入到智能交通系統的研究和運營管理中，為我國交通運輸事業的現代化、科學化貢獻力量。