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毛志坚:对城市智能交通系统建设的反思与再认识

2017-09-13 16:22 管理员 次阅读

  要:城市智能交通系统在城市交通缓堵保畅、减少交通事故、降低能源消耗和环境污染等方面起着至关重要的作用。如何建设并应用好城市智能交通系统,科学理性、规范有序的推动我国城市智能交通事业的发展,成为当前我国城市智能交通系统建设及多年来业内各界人士探索面临的重大课题。因此,非常有必要对我国城市智能交通系统建设存在的问题、智能交通发展阶段以及如何规范建设流程进行梳理、反思与再认识。本文简要阐述了城市智能交通系统的概念,深入分析了我国城市智能交通系统建设过程中存在的各类问题,诠释了“情报”作为“智能交通”的关键要素,提出了我国城市智能交通系统发展的三个阶段,即智能交通1.0、智能交通2.0和智能交通3.0,明确了智能交通系统发展三个阶段的主要特征定义,给出了规范城市智能交通系统建设的流程,力求引导今后我国城市智能交通系统的建设和实际应用步入规范化、科学化的发展轨道

关键词:城市交通,智能交通系统,系统建设,规范流程

1、 引言

正值我国经济进入新常态发展阶段之际,我国的城市智能交通系统(Intelligent Transportation System,简称ITS)由于其在城市交通缓堵保畅、减少交通事故、降低能源消耗和环境污染等方面的重要作用,整体建设速度呈现明显高于经济增长速度的发展态势(近五年GDP增长情况如图1所示)。据有关机构统计测算,2011年至2015年的五年中,我国城市智能交通市场的投资复合增长率达22.9%,2015年市场规模达到300.1亿[1]。与此同时,由于这些年我国城镇化、机动化水平的高速增长(近五年城镇化率、机动车保有量增长情况如图2、图3所示),而交通管理领域的技术储备却还处在发展初期,几乎没有准备好,甚至根本没有循序渐进的发展机会,导致在城市智能交通系统建设和应用过程中暴露出一些问题,且日益受到社会各界的广泛关注。因此,如何建设和应用好城市智能交通系统,科学理性、规范有序的推动我国城市智能交通事业的发展,使其在应对城市交通问题、促进城市可持续发展上发挥更大的作用,成为当前我国城市智能交通系统建设及多年来业内各界人士探索面临的重大课题。

图 1 近五年国民生产总值增长情况

          

 图2 近五年我国城镇化增长情况

     图3近五年机动车保有量增长情况

(注:截至2015年底,全国机动车保有量达278694209辆,与2014年相比,机动车保有量全年实际增加15185367辆,增长5.76%。)

为此,笔者认为非常有必要对当前我国城市智能交通系统建设存在的问题、智能交通发展阶段以及如何规范建设流程进行梳理、反思与再认识,以期推动和引导今后我国城市智能交通系统的建设和实际应用步入规范化、科学化的发展轨道。

2、 城市智能交通系统的概念解析

2.1概念

与智能交通相关的两个系统概念:

(1)智能交通系统

智能交通系统又称智能运输系统,是将先进的信息技术、通信技术、传感技术、控制技术以及计算机技术等有效地集成运用于整个交通运输管理体系,从而建立起一种大范围内、全方位发挥作用的,实时、准确、高效、安全、节能、环保的综合交通运输管理系统。现阶段,智能交通系统泛指在交通运输领域中运用高新科技手段组成的,旨在改善交通状况、缓解交通问题的各种技术系统。智能交通系统是未来交通系统的发展方向,尤其是对道路交通而言,由于其以加强车辆、道路、使用者三者之间的有机联系为终极目标,故智能交通系统可以有效地利用现有交通设施、减少交通负荷和环境污染、提高路网通过能力、减少交通事故、降低能源消耗、提高运输效率,是当前我国城市有效应对交通问题的关键科技手段。

(2)智能交通管理系统

智能交通管理系统(Intelligent Traffic Management System,简称ITMS)属于智能交通系统的一个分领域,是智能交通系统在道路交通管理领域中的应用,其以信息化、智能化的技术与方法管理道路上的车辆、行人等为目标。目前,通常习惯把智能交通管理系统称为智能交通系统。

2.2概念解析

上面两个概念,前者涵盖公路、城市道路、铁路、城市轨道、水运、航空、管道运输等诸方面,后者只针对道路交通管理领域。但系统的运行基础均为众多的、大大小小的系统硬件设备和通信网络,而系统的智能化程度高低则取决于系统集成软件。以智能交通管理系统为例,简单的系统设备集成安装(如设置交通信号灯、电子监控设施、电子显示屏等)并不能满足愈来愈复杂的交通管理需求,并不能说明就实现了交通管理智能化。现实是,当前我国城市智能交通系统建设,大多偏重于系统硬件建设,系统集成软件开发应用相对滞后且得不到应有的重视,这大大的降低了系统功能及其智能化的实现水平。

3、 我国城市智能交通系统建设存在的问题

近些年我国城市的智能交通系统建设蓬勃发展,每年都有不少亿元级、千万级智能交通项目在启动建设,这些ITS系统的建设并投入使用,一方面推动促进了我国ITS领域的产业发展、提高了城市交通管理的科学化智能化水平,另一方面也在建设实践中积累了不少经验、发现了一些共性问题。

3.1缺失规划设计问题

1)系统规划缺失

目前大部分城市智能交通系统建设前期缺乏总体规划与顶层设计,国家也没有相关的规范指引,大部分城市是边建设、边摸索、边学习,具有较大的片面性、盲目性。

2)工程深化设计缺失

不少智能交通项目中标单位未规范开展项目工程深化设计,缺乏规范专业的施工设计技术资料指导,匆忙草率的施工安装调试造成简单的设备集成,系统难于有效发挥作用。

3)交通组织优化设计缺失

这也是智能交通系统应用基础不到位的原因之一,目前不少智能交通项目未考虑在建设前进行道路网的交通组织优化设计,不科学合理渠化道路、分配道路时空资源,即使智能交通系统建成也难以发挥系统的功能,难以保证道路交通的有序、安全、高效运行。

3.2项目招投标问题

1)招标资质

目前我国没有智能交通方面专项的集成与施工资质,智能交通项目招标一般采用计算机系统集成资质和安防资质来审核认定参与投标单位的资格,有的将建筑智能化资质纳入招标资质要求,前面提到智能交通是将多种先进的科学技术有效地集成运用于交通管理实际,计算机技术只是其中一部分,而交通工程专业技术才最为关键,因此现行这种投标单位资格认定模式有失公平,且不科学。

2)最低价中标

目前国内智能交通项目大部分沿用最低价中标的模式,这个问题已经困扰业界多年,低价恶性竞争只会带来偷工减料、两败俱伤,不可能是质优价廉,智能交通是多种高新科技的集成创新,显然低投入、低成本不可能建成高质量、高度智能化的ITS系统。

3.3市场不规范混乱问题

智能交通目前在我国还属于朝阳产业,有很大的发展上升空间,吸引了众多社会精英与企事业单位积极参与投入,但由于缺乏相对应的市场准入规则及配套的法律法规,导致目前智能交通领域市场管理无法规范且较为混乱。一个城市或部门单位如要启动智能交通工程项目,从智能交通领域中的咨询、规划、设计、集成、产品、工程、监理等诸方面,项目业主会碰到很多主动上门的市场推广人员说自己是做智能交通的、说自己是这个领域内做得最好的,可以说是众说纷纭、难于鉴别、无所适从,加上现行的招投标制度,项目工程质量好与坏无法进行选择把控,弄不好就是“投错胎”、“嫁错郎”。

3.4标准规范不统一问题

1)管理上的问题

我国现行的道路交通管理涉及公安、交通、建设等多个部门,而智能交通领域中的产品又涉及工信、科技等部门,部门之间各自发展、自成体系,行业间标准、规范不统一,信息共享、资源整合较困难,相关部门技术上处于分隔独立状态,工作协同性差。

2)产品上的问题

智能交通领域的产品五花八门、品种众多,产品技术标准、规范不统一,市场不开放,导致即使是同类型的产品(如交通信号机)功能、性能也各不相同,更无法兼容使用,让用户无从选择,设备厂商想方设法抢占市场、先入为主,产品技术封闭割据,难于形成优胜劣汰的竞争机制,使得系统功能及设备指标与交通管控实战需求差距大。

3.5建设与运维问题

1)重图像轻控制问题

多年来,我国城市智能交通系统偏重于电子监控设施(电子警察、视频监控)建设,而忽视、看淡交通控制设施(交通流量检测控制、诱导)建设,使得不少地方的系统只能“看”不能“控”,适应不了当前交通管理需求对交通管控的实战要求。

2)重系统建设轻系统运维问题

不少城市舍得投巨额资金建设智能交通系统,但系统建成后在日常运行维护方面却没有建立相应的保障机制(包括管理制度、运维经费、运维队伍等),既缺少运维资金又缺少运维专业队伍,使得系统难于发挥最佳的投入产出效益,有的智能交通设备由于缺乏维护保养面临报废淘汰。

3.6专业人才不足问题

1)需求方人才不足的问题

智能交通系统建设是一项系统工程、技术工程,需求方不能当“甩手掌柜”,需要有一支专业技术队伍(包括交通工程、通信工程、计算机技术等方面人才),依据系统建设总体规划,结合交通管理实际分阶段提出智能交通系统建设需求,并全程参与智能交通系统建设与运行维护,目前这方面人才较为缺乏。

2)供给方人才不足的问题

智能交通系统建设对供给方人才的要求是质更高、量更大、面更广,既要掌握信息、通信、传感、控制以及计算机等方面的专业理论知识,又要有扎实的交通工程专业理论知识和深入了解交通管理实际需求,供给方人才队伍的业务素质很大程度上决定智能交通系统建设质量的高低,他们是智能交通系统建设需求解决方案的设计者、研发者、执行者,必须具备深度融合管理与需求的技术研发能力和熟炼处理工程与实际的项目管理能力,而现实是供给方人才储备还远远不够。

3)专业监理人才缺失问题

智能交通系统建设项目在工程建设阶段缺少专业的监理人员对项目进行质量与功能把控,目前智能交通系统建设的工程监理人员原来一般都是从事计算机系统建设工程监理的,极少有交通工程方面的专业技术背景,建成的智能交通系统功能能否满足需求方的交通管理实际要求,很难给出专业的监理意见。

3.7项目后评估问题

1)项目竣工验收的问题

目前对智能交通系统建设验收国家无相关的规范指引,缺乏系统的验收考核评价指标体系,导致项目验收工作只能是检查各个子系统是否具有项目设计时提出的功能,而对其集成后系统与各个子系统功能发挥的效果如何无从进行定量考核。

2)项目投入产出效益的问题

一个城市投巨额资金建成的智能交通系统,投入产出效益是多少?到底能产生多大社会效益和经济效益?这一直是大家十分关注、想得到的一个答案,但目前还没有形成一套科学的、规范的、成熟的后评估机制与方法,这是制约当前我国智能交通产业优化发展的一个短板,缺乏后评估既不利于项目的可持续发展,也难于形成智能交通领域内的良性竞争,干好干坏无人评说、都一样。

4、 城市智能交通系统的智能所在

毋庸置疑,智能交通是当今我国经济社会发展进程中一个非常活跃的领域。面对当前智能交通发展过程的问题,笔者一直在思考:到底什么是智能交通?什么是智能交通的关键?城市智能交通系统如何真正实现智能化?城市智能交通系统的“智能”体现在什么地方?这些疑问,其实一直以来也是从事智能交通研究的专家学者们探讨的热门话题。

4.1智能交通的关键

关于智能交通的关键,我们不妨从智能交通这个词的构成来做一些分析。智能交通是一个舶来的概念,来源于英文词组“ITS”,二十世纪八、九十年代进入中国,这个词被翻译成“智能交通系统”一直沿用至今,英文词组中关键是“Intelligent”,翻译成中文的意思即为“智能化”。 而“Intelligent”是英文名词“Intelligence”的形容词形式,“Intelligence” 除了智力外,还有一个重要的意思是情报。因此,“智能交通”是建立在“情报”基础上的、具备“情报”处理能力的一个交通系统,从这个角度定义“ITS”就是各种“具备情报处理能力的交通管理系统”的统称。我们为什么用“情报”而不是“数据”或“信息”做基础呢?大家知道,在战场上“情报”是先知的,这里用“情报”做定性的基础要素,能更精准地反映“ITS”的本质含义。通过最前端的道路交通数据采集设施,以先知的方式向系统平台传输各种“情报”,迅即对“情报”进行分析、归纳、比较、判断,并做出相应的决策来实现相应的管理及控制。前面提到的“数据”和“信息”可以是事前和事后的,但交通管理“情报”必须是具备提前量或同步的现场数据和信息,这就是“智能交通”的根本和关键。

4.2如何实现智能化

可见,城市智能交通系统要实现智能化、“智能”要体现出来最关键的就是交通管理“情报”采集水平和运用水平,其智能化程度的高低取决于“情报”本身的质量和性质、“情报”收集的方法和技术手段、“情报”收集的角度广度和使用方式,这其中既涉及到大量的技术标准和技术规范,又涉及到大批的专业队伍业务素质,这些在前面已作为问题提出来了,目前未必都做好了充分的准备与储备。

5、 我国城市智能交通系统的发展阶段

诚然,这些年我国的城市智能交通系统建设取得了较快的发展,但从智能交通领域内的集成应用、技术创新、产品开发、智慧核心等层面看与先进发达国家相比还存在较大差距,这是不得不面对的客观现实。参照对工业1.0、工业2.0、工业3.0的发展阶段定义划分,笔者认为很有必要对我国城市智能交通系统的发展阶段给予界定,从而使各类城市对智能交通系统建设进程有一个比较清醒的认识和掌控。我们认为,我国各类城市的智能交通系统建设大致经历或将经历这三个发展阶段,即智能交通1.0、智能交通2.0和智能交通3.0,三个阶段的主要特征定义分别为:

5.1智能交通1.0

特征是系统封闭、功能不强、信息孤岛。

城市智能交通系统的各个子系统基本建立,但缺乏统一的规划设计,平台功能基本具备,各个系统基本能够接入平台,各系统的功能基本齐全,但各个系统的功能并未完全发挥,各系统之间相对独立没有实现互联互通,各系统之间缺少数据的交互和融合,只能在专网传输数据,易形成“信息孤岛”。

5.2智能交通2.0

特征是系统完善、功能齐全、数据交互。

城市智能交通系统进行了统一的规划设计,平台的功能齐全,各个子系统建设完善,各系统的功能齐全,各系统的功能能够基本发挥,但深度开发不够,各系统之间实现了互联互通,各系统之间的数据能够进行交互和融合,可在专网、局域网甚至互联网实现数据传输,系统处于半开放或者基本开放状态。

5.3智能交通3.0

特征是系统协作、数据高度融合、人车路协同。

城市智能交通系统进行了科学统一的规划设计,并与智慧城市的相关系统预留了接口,各个子系统建设完善,功能齐全强大并能够完全发挥,各系统之间实现了高度的互联互通,各系统之间的数据能够进行高度的交互和融合,专网、局域网、互联网三网实现高度融合数据传输,平台实现了高度集成,系统开放。

智能交通系统的规划设计及部分子系统对应的智能交通1.0、智能交通2.0、智能交通3.0三个阶段的特征如表1所示。

表1 智能交通系统三个阶段部分特征表

(注:统计数据包括交通指挥中心系统与设备、电子警察系统与设备、交通视频监视系统与设备、卡口系统与设备、交通信号控制系统与设备、智能公交系统与设备、交通信息采集发布系统与设备、GPS与警用系统与设备、出租车信息服务管理系统与设备、综合客运枢纽信息化系统与设备等10个细分行业。

6、规范的城市智能交通系统建设流程

通过前面的分析探讨,再对城市智能交通系统进行重新认识,说其是一个非常复杂的系统工程、技术工程一点不为过。可以预见,由于时代发展的需求,今后较长一段时期国内各地智能交通项目还将如雨后春笋般不断涌现,参与的设计者、研发者、建设者也将是人如潮涌、前赴后继。如何在当前这样的市场环境条件下建设好、使用好城市智能交通系统?值得大家认真思考!为此,通过对以往不少智能交通项目建设使用情况进行分析,同时借鉴先进发达国家相关经验,结合国家及有关部门制定的相关规范程序,我们认为今后我国城市智能交通系统建设可参照以下规范的建设流程实施进行(流程如图4示),一般应该包括:

1)编制智能交通系统建设总体规划(即顶层设计,含招标、实施、评审、批准);

2)申请智能交通系统建设项目立项;

3)开展智能交通系统建设工程可行性研究;

4)编制智能交通系统建设总体技术方案(即初步设计,含招标、实施、评审);

5)开展智能交通系统建设项目道路交通组织优化设计(含招标、实施、评审);

6)编制智能交通系统建设项目实施方案(含招标、实施、评审);

7)编制智能交通系统建设项目招标文件(含工程与监理);

8)智能交通系统建设项目招标;

9)智能交通系统建设项目工程深化设计(含评审);

10)智能交通系统建设项目工程实施;

11)智能交通系统建设项目预验收;

12)智能交通系统建设项目试运行;

13)智能交通系统建设项目技术与运维培训;

14)智能交通系统建设项目竣工验收及决算审计;

15)智能交通系统建设项目运行维护(一般为政府购买专业服务);

16)智能交通系统建设项目后评估。

图4 智能交通系统建设流程

7、展望与结语

随着我国城镇化、机动化的快速发展和物联网、移动互联网、云计算、大数据等高新技术的融合应用,使得当前城市智能交通系统建设发展面临一次非常难得的机遇与挑战,同时给交通管理也将带来新的变化和质的飞跃。为此,认清形势,抓住机遇,面对挑战,攻坚克难,科学决策,按照规范的建设流程建设先进实用、高度智能的智能交通系统是我们这代“智能交通人”当仁不让的历史使命。

当前,我国经济正在进行供给侧结构性改革,供给侧改革改什么?就是减少无效和低端供给,改革中的核心和关键其实就是“质量”,就是为社会、为用户提供高质量的(high quality)产品和服务,前面我们提出智能交通1.0、智能交通2.0和智能交通3.0这个概念,其宗旨也是围绕着提高“质量”,这个责任历史的落在了我们这代“智能交通人”的身上,让我们共同努力推动智能交通领域内的体制机制创新、集成应用创新、产品技术创新,让我们共同努力推动我国城市智能交通系统的建设和应用步入规范化、科学化的发展轨道,从而不断提升交通管理科学化、信息化、智能化、智慧化水平。 

参考文献:

1、智能交通集成控制与管理/保丽霞著.—上海:同济大学出版社,2012.08.

2、智能交通管理系统理论与实践/王长君等著.—北京:中国人民公安大学出版社,2015.10.

3、2016年中国城市智能交通市场研究报告/赛文交通网.2016.03.17.

4、“道路交通科学技术”杂志.2014—2015.

5、“汽车与安全”杂志.2014—2015.


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