低碳經(jīng)濟背景下我國智能交通發(fā)展趨勢

王慶綱 楊曉丹 顧應(yīng)欣

低碳經(jīng)濟背景下我國智能交通發(fā)展趨勢

王慶綱 楊曉丹 顧應(yīng)欣

低碳經(jīng)濟已成為全球應(yīng)對氣候變暖的必然選擇。交通運輸業(yè)作為能源消耗的主要部門及溫室氣體排放的重要來源，迫切需要采用先進的技術(shù)手段提高運行效率，以實現(xiàn)節(jié)能減排和環(huán)境保護。

低碳經(jīng)濟的概念

隨著世界工業(yè)經(jīng)濟的高速發(fā)展和人口的劇增，氣候變暖問題已經(jīng)嚴(yán)重危害到人類的生存環(huán)境和健康安全，成為世界各國目前面對的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。2009年在哥本哈根舉行的聯(lián)合國氣候變化大會，讓“低碳經(jīng)濟”成為舉世矚目的話題。

中國政府對發(fā)展低碳經(jīng)濟也十分重視，2009年國務(wù)院強調(diào)要培育以低碳排放為特征的新經(jīng)濟增長點，建設(shè)以低碳排放為特征的工業(yè)、建筑、交通體系，以期在2010年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗降低20%。在拉動經(jīng)濟的4萬億投資計劃中，有2100億元人民幣用于節(jié)能減排和環(huán)境保護。正在制定中的“十二五”經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃，將進一步提高減排量，并把減排污染物從原來的兩項指標(biāo)擴展到多項。

展望未來，發(fā)展低碳經(jīng)濟將成為維系人類與世界和諧共生的長遠大計。

何謂低碳經(jīng)濟？低碳經(jīng)濟是指在可持續(xù)發(fā)展理念指導(dǎo)下，通過技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、新能源開發(fā)等多種手段，盡可能地減少煤炭石油等高碳能源消耗，減少溫室氣體排放，達到經(jīng)濟社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護雙贏的一種經(jīng)濟發(fā)展形態(tài)。低碳經(jīng)濟是以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的綠色經(jīng)濟發(fā)展模式，是人類社會繼農(nóng)業(yè)文明、工業(yè)文明之后的又一次重大進步。

低碳經(jīng)濟與智能交通系統(tǒng)

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國已成為汽車生產(chǎn)和消費大國。截至2009年末，全國民用汽車保有量已達到7619萬輛。同美國的每輛汽車每年消耗燃油1.8噸、歐盟的1.5噸、日本的1.1噸相比，我國高達2.3噸，能源利用率較低。從表1可看出，我國交通運輸部門能耗比重正逐步上升，與國外發(fā)達國家相比處于較低水平（約30%），但這并不意味著我國的交通運輸體系更為合理，而是由于我國正處于加快建設(shè)時期，工業(yè)和建筑業(yè)消耗能源更為突出。在污染排放上，機動車尾氣排放已成為城市大氣的主要污染源，目前在我國一些大城市中機動車污染物排放占大氣污染物的比重已達到60%，并且，我國城市交通擁堵也已日益嚴(yán)重，大約30%的汽油是消耗在堵車的時候。

面對我國交通運輸業(yè)所面臨的能耗、污染及擁堵問題，大力發(fā)展智能交通產(chǎn)業(yè)是行之有效的解決途徑之一。智能交通系統(tǒng)（ITS）能夠為城市交通帶來的節(jié)能減排效應(yīng)，有著更加重要的現(xiàn)實意義。智能交通作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，將先進的信息技術(shù)、通信技術(shù)、電子控制技術(shù)及計算機處理技術(shù)等綜合有效地運用于交通運輸系統(tǒng)，從而建立起一種實時、準(zhǔn)確、高效的交通運輸系統(tǒng)。通過建設(shè)智能交通系統(tǒng)，可有效提高現(xiàn)有道路交通網(wǎng)絡(luò)的運行效率，從而達到緩解擁堵、減少事故、節(jié)約能源、減輕污染的目的，是現(xiàn)代化交通運輸體系的發(fā)展方向，是交通運輸進入信息時代的重要標(biāo)志。智能交通能夠提高道路使用效率，使交通堵塞減少約60%，使短途運輸效率提高近70%，使現(xiàn)有道路的通行能力提高2-3倍。車輛在智能交通體系內(nèi)行駛，停車次數(shù)可減少30%，行車時間減少15%-45%，車輛的使用效率能夠提高50%以上。通過智能交通控制，由于平均車速的提高帶來了燃料消耗量的減少和排出廢氣量的降低，汽車油耗可因此降低15%。據(jù)測算，全國汽車發(fā)動機空轉(zhuǎn)的時間每減少1分鐘，就可減少1000噸汽油轉(zhuǎn)化的廢氣排放。智能交通技術(shù)能夠有效減少交通事故的發(fā)生，可使每年因交通事故造成的死亡人數(shù)下降30%-70%。

表1： 我國交通運輸部門能耗占總能耗的比重

我國智能交通系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

在低碳經(jīng)濟的視角下，“節(jié)能、減排、暢通”已成為各國城市交通運輸系統(tǒng)的發(fā)展目標(biāo)。國外發(fā)達國家主要致力于交通工具和新型燃料的創(chuàng)新；而我國正處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化和人民生活質(zhì)量提高的快速發(fā)展階段，交通需求的總體增長和層次提高導(dǎo)致了我國交通運輸能源需求和氣體排放保持較快增長。因此，必須大力推進智能交通系統(tǒng)建設(shè)，采用先進的技術(shù)手段提高交通運輸系統(tǒng)的總體運行效率，對實現(xiàn)社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。在此形勢下，我國智能交通系統(tǒng)的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在如下幾個方面：

重視交通信息的標(biāo)準(zhǔn)化

經(jīng)過近三十年的研究與應(yīng)用，我國智能交通系統(tǒng)建設(shè)已取得巨大進步，但由于各城市的智能交通系統(tǒng)多采用“分部門、分階段”的建設(shè)模式，造成各部門的應(yīng)用系統(tǒng)間信息共享和交互訪問困難。其根本原因在于目前缺乏一部適用于我國智能交通系統(tǒng)建設(shè)的全面、規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議。而在國外發(fā)達國家，特別是美國早在1995年即制定了第一版NTCIP標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。該協(xié)議是美國針對智能運輸系統(tǒng)的電子設(shè)備間數(shù)據(jù)傳輸所制定的標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，以確保交通控制與ITS系統(tǒng)組成單元之間的“互操作性”、“互換性”。NTCIP參照OSI參考模型，采用模塊及分層的方式，提供中心到外場和中心到中心兩種應(yīng)用模式的通信協(xié)議、數(shù)據(jù)字典和信息集，確保不同技術(shù)路線、不同供應(yīng)商、不同部門的產(chǎn)品互聯(lián)互通。因此，我國需大力推進交通信息的標(biāo)準(zhǔn)化工作，實現(xiàn)信息的充分共享，避免類似系統(tǒng)的重復(fù)建設(shè)，減少系統(tǒng)總體能耗，為交通信息的綜合性和深層次應(yīng)用提供堅實基礎(chǔ)。

強化交通信號控制的智能化

我國的交通信號控制系統(tǒng)的發(fā)展走過了從技術(shù)引進到自主研發(fā)的道路，但由于歷史原因，很多城市還在使用功能簡單、價格低廉的單點交通信號控制器，在交通負(fù)載快速增長的城市路網(wǎng)上難以發(fā)揮更大的效用。因此，積極推進符合我國城市混合交通流特性的智能交通信號控制系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用，通過點、線、面的交通信號智能化控制，動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)配置參數(shù)，有效降低停車和加速次數(shù)，縮短排隊怠速時間，提高行駛車速，增強行車的安全性，改善交通環(huán)境，滿足大流量交通狀態(tài)下的大范圍、線網(wǎng)協(xié)調(diào)的交通控制需求。

健全公共交通系統(tǒng)建設(shè)

倫敦、東京、上海等城市的發(fā)展經(jīng)驗證明，只有構(gòu)建涵蓋軌道交通、快速交通、普通交通等的綜合公共交通體系，才能有效滿足城市日益增長的客流交通需求。同時，通過對居民交通行為方式和消費觀念的有效引導(dǎo)與調(diào)節(jié)，減少低效和不合理的交通需求，以資源占用少、能耗低、污染小的現(xiàn)代化運輸方式為主導(dǎo)，大力發(fā)展公共交通，重視軌道交通發(fā)展，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化與需求引導(dǎo)。

目前，我國已有北京、上海、廣州、沈陽、武漢等22個城市的軌道交通建設(shè)規(guī)劃獲得國務(wù)院的批準(zhǔn)，總投資規(guī)模近9000億元，建設(shè)總長度超過2000公里。通過加快構(gòu)建以軌道交通為骨干的城市交通網(wǎng)絡(luò)，可有效降低城市的碳排放強度，快速提升城市交通效率，促進城市可持續(xù)發(fā)展。同時，加快地面高效率、低能耗、低污染、低成本的城市快速公共交通系統(tǒng)（BRT）的建設(shè)，作為軌道交通線路的有益補充，構(gòu)建“門到門”的交通服務(wù)體系。

發(fā)展出行者交通信息服務(wù)

出行者交通信息系統(tǒng)是ITS系統(tǒng)的重要組成部分，在出行前或出行途中向出行者提供到達目的地有關(guān)的實時交通信息，以實現(xiàn)合理規(guī)劃出行、最優(yōu)路線選擇、避免交通擁擠、節(jié)約出行時間的目的。出行者交通信息系統(tǒng)可有效引導(dǎo)交通出行需求，防止交通阻塞的發(fā)生，減少車輛在道路上的逗留時間，降低汽車能耗，減少尾氣排放，實現(xiàn)交通流量在城市路網(wǎng)上的合理分配。

完善綜合運輸體系建設(shè)

構(gòu)建完善的綜合運輸體系，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)多種運輸方式，發(fā)揮綜合運輸整體效能，滿足客運和貨運日益增長的需求，已成為交通運輸業(yè)加快轉(zhuǎn)變發(fā)展方式的關(guān)鍵切入點。在貨運方面，港口是集裝箱運輸最重要的樞紐節(jié)點，鐵路是綜合運輸體系中大運量、長距離地面運輸?shù)闹饕侄沃弧ｋS著我國港口集裝箱貨源地向腹地，特別是中西部地區(qū)延伸，充分發(fā)揮鐵路的作用，加快發(fā)展集裝箱海鐵聯(lián)運，促進港口集疏運結(jié)構(gòu)化調(diào)整，有利于港口可持續(xù)發(fā)展。在客運方面，努力實現(xiàn)軌道交通、公交交通、出租車輛、慢行交通等出行方式之間的零換乘（如上海世博會期間建設(shè)的“P+R”停車場），減少交通的碳排放和空氣污染。同時，通過經(jīng)濟與行政手段相結(jié)合，限制自駕型出行的增長速度。

加快不停車收費系統(tǒng)建設(shè)

不停車收費系統(tǒng)（ETC）在我國已受到廣泛關(guān)注，目前已在多條省際高速得到實際應(yīng)用。通過ETC系統(tǒng)建設(shè)，可顯著提高車輛的行駛效率，減少收費過程中由于車輛低速、怠速行駛造成的能源浪費和環(huán)境污染等問題。

另外，有關(guān)方面探討將ETC系統(tǒng)用于城市核心區(qū)域的擁堵收費方面，以緩解核心區(qū)域的交通擁堵問題。以新加坡為例，從1998年開始實行該系統(tǒng)，通過在不同時段執(zhí)行不同的收費標(biāo)準(zhǔn)，抑制高峰時間的過度交通需求，引導(dǎo)居民采用公共交通工具，有效減少能源消耗和環(huán)境污染。數(shù)據(jù)顯示，新加坡采取該措施后，在高峰時段進入城市中心區(qū)的車輛減少約45%。

推進智能汽車的研發(fā)工作

智能汽車是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、多等級輔助駕駛等功能于一體的高新技術(shù)綜合體，是智能交通系統(tǒng)的一個重要的發(fā)展方向，也是世界汽車工業(yè)增長的新動力。通過智能汽車的研發(fā)與應(yīng)用，可顯著提高公路的通行能力，至少使現(xiàn)有高速公路的交通量增加1倍；減少公路交通擁堵，降低汽車油耗，使城市交通擁堵造成的損失減少約30%左右；大幅度提高公路交通的安全性，降低交通事故發(fā)生率。

結(jié)束語

低碳經(jīng)濟將是我國城市可持續(xù)發(fā)展的必由之路，作為節(jié)能減排的重要領(lǐng)域，我國的交通運輸業(yè)必須進行技術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)升級，以確保我國溫室氣體排放行動目標(biāo)的實現(xiàn)。以北京奧運會、上海世博會、廣州亞運會等大型活動為契機，國內(nèi)外大量先進的智能交通技術(shù)得到了應(yīng)用，并取得了良好的效果，為我國交通運輸業(yè)的低碳化發(fā)展起到榜樣和示范作用。但未來還有很長的路要走，需要各方面齊心協(xié)力，共同推進我國交通運輸業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。

作者單位：王慶綱，上海貝爾軟件有限公司；楊曉丹、顧應(yīng)欣，上海寶康電子控制工程有限公司