智慧型運輸系統簡介與通訊需求分析

智慧型運輸系統簡介與通訊需求分析 國立交通大學運輸研究中心王晉元

緣由 • 主要交通問題 • 交通事故─車禍死傷嚴重，造成龐大的社會成本與負擔 • 環境污染─大量的汽、機車排放廢氣，威脅自然與環境的永續發展 • 交通擁擠─造成運輸機動性與經濟生產力的降低 • 能源消耗─造成國家整體資的浪費

可能解決方法 • 增加供給，但是緩不濟急 • 土地的有限性及建設成本高昂 • 抑制需求，但是民眾不滿意 • 利用先進的管理技術來有效利用公路的容量，減少事故的發生

資訊與通信科技的發展 • 在車輛與道路的設計與使用上出現許多突破性的發展，可以用來提高效能與安全性 • 無線通信與網際網路的發展，使得線上即時溝通變得可行

因此各國發展出新的思考方向與重點 • 如何利用各種管理措施來疏導需求 • 如何利用先進的資訊、通信科技，充分發揮既有硬體設施的容量 • 以及如何加強不同運輸工具之間的相互支援與整合，以發揮運輸系統的整體運能 • 因此啟動了智慧型運輸系統的發展

ITS的發展目標

什麼是ITS • 是一個跨領域科技整合的系統

就本質而言，ITS主要整合現有商品化並且成熟的技術，能夠穩定運作，財務可行，並能帶來效益 • 儘管需要若干先進技術或是數學模式的開發與配合 • 也可從「基本系統單元」、「應用領域」及「系統發展平台」三個層次來說明

ITS的定義 • 藉由資訊、通訊與感測等科技的應用，結合交通運輸分析模式 • 改善人、車、路等運輸次系統間的互動關係 • 增進運輸系統之安全、效率與舒適 • 減少交通環境衝擊之整合型運輸系統 • 簡單來說就是【資訊化、通信化的車、路系統】 • 針對不同的【車、路、使用人】特性，分別採用最適當的資訊、通信、偵測與自動控制等科技

ITS的內容（ITS America） • 先進交通管理系統--ATMS • 先進旅行者資訊系統--ATIS • 先進大眾運輸系統--APTS • 商用車輛營運系統--CVO • 電子收費系統--ETC • 自動車輛控制及安全系統--AVCSS

先進交通管理系統（ATMS） • 在公路交叉路口、匝道出入口或重要地段，設置交通偵測系統，即時偵測流量與事故 • 經過通信網路將資料傳送到交通控制中心 • 控制中心對交通管制方式做必要的機動調整 • 再將新的決定透過通信網路傳回給各路口、路段，經號誌時相、標示做動態的改變 • 同時透過通信、廣播等方式隨時發佈最新路況，為用路人提供最新資訊

目標 • 降低交通事故 • 提升道路容量、減少壅塞 • 提升能源使用效率、減少空氣污染 • 效果 • 德國設置可變標誌，事故減少30%；有霧時減少85% • 美國馬里蘭州提高尖峰行車速度14-20%，減少延滯17-37%

先進用路人資訊系統（ATIS） • 強調對用路人的資訊服務與各種的連網服務，使用路人在車內、家裡、辦公室、車站等地，都可以方便取得所需的資訊 • 就用路人資訊而言 • 出發前的行前資訊服務 • 決定出發時間、運輸工具以及行進路線 • 上路後的路況報導 • 行進路線指引 • 替代路線資訊的提供

目標 • 提供即時旅行資訊 • 減少壅塞 • 提升能源使用，減少污染 • 效果 • 德國顯示停車場的等候長度減少50%，旅行時間減少55%，旅行長度減少73%

先進車輛控制及安全系統（AVCSS） • 自動公路系統（AHS） • 利用路旁的設施，達到安全駕駛（如防撞警告）或是自動駕駛的目標 • 先進安全車輛（ASV） • 利用路旁的設施，達到安全駕駛（如防撞、視覺輔助、自動煞車、自動減速）的目標

目標 • 減少交通事故 • 增進交通安全

商用車輛營運系統（CVO） • 利用相關技術於商業營運車輛，以提升運輸效率及安全，減少人力成本，提高生產力 • 車隊調度、管理、與監控是基本課題 • 藉助車輛定位與車裝通訊裝置，調度中心可以追蹤每一輛車 • 可改善人、車的調度 • 也可監控危險或是貴重物品

藉由動態地磅以及相關的連線，可以增進效率 • 加速通關的進行 • 目標 • 提高營運業者的生產力 • 效果 • 根據ITS America估計，益本比為20:1

先進大眾運輸系統（APTS） • 整合應用ATMS、ATIS、與AVCSS技術 • 提高營運績效、改善服務品質、增加服務吸引力 • 運轉的智慧化 • 公車優先號誌 • 可根據交通狀況、車隊動態、車上承載情形、及旅客等候狀態，進行機動調度 • 電子票證也可以實現

乘客服務的智慧化 • 行前資訊服務，如班表查詢、班車行進動態、車票預購、弱勢族群預約服務 • 車站的動態資訊顯示與車上的資訊顯示 • 轉乘服務資訊系統

電子收費系統（ETC） • 利用微波或是紅外線技術等短距通訊技術，來實行相關的收費 • 減短收費所需要的時間，提高運輸效率 • 需要車載機 • 已經在許多先進國家實施成功

ITS成功的要件 • 系統成功的要件是一個穩定且足夠使用的通訊系統 • 從行動單元或是路側設施傳送資訊到中心 • 從中心傳送資訊到行動單元或是路側

ITS通訊需求分析--APTS • 結合GPS或信號柱找出車輛的定位 • 再將位置藉由無線傳輸的方式傳至區域中心 • 從區域中可將所收集到的資料匯集後再以數據專線傳至控制中心 • 視規模大小區域中心可增設與否，如通訊容量小則直接傳至控制中心即可

控制中心將各車輛的定位傳輸至站牌 • 若是使用信號桿定位系統時，車輛的定位資料亦可由信號桿直接傳至站牌 • 另一方面也可將這些資訊藉由有線電視﹑電話語音查詢﹑網際網路﹑廣播等方式傳遞給非路旁的使用者

站牌無線傳輸無線傳輸信號柱非路旁使用者控制中心車輛無線傳輸 GPS 衛星有線傳輸

ITS通訊需求分析--ATIS • 資料（路況資訊）蒐集 • 可以經由許多管道獲得 • 在無線方面可經由警察單位的無線電、一般民眾電話提供以及探針車輛 • 在有線方面則是由路口偵測器所傳回的即時交通量

資料彙整 • 控制中心資訊處理最新路況資訊，以提供給資訊需求者 • 負責將由各個管道傳來的路況資訊彙整，刪除舊有的資訊以確保現有資料的時效性。

資料提供 • 控制中心將整理好的資料提供給加值業者 • 加值業者再利用無線傳輸以及有線傳輸兩種方式將路況資訊傳遞給使用者 • 無線方式通常經由廣播、BBC、結合電子地圖來顯示 • 有線方面可以透過網際網路傳給使用者

無線傳輸 無線傳輸探針車輛使用者控制中心加值業者錄影監視器路口偵測器信號柱有線傳輸

ITS通訊需求分析--ATMS • 將監控系統所偵測所得之交通資訊，經由通訊網路連接，傳輸到交通控制中心 • 再由中心結合其他運輸管理中心的資訊，作整體的具體管理，再將相關資訊傳送給用路人及相關運輸管理單位

路口號誌 路口可變標誌控制中心信號柱區域中心路口偵測器

ITS通訊需求分析--CVO • 車輛藉由GPS定位後，以無線方式將車輛位置傳回控制中心 • 控制中心在作調度後，將指派地點藉由語音或無線數據傳輸方式，告知營運車輛 • 而當緊急狀況發生時（發生車禍或遭搶劫等），由車輛傳送一個緊急訊號給控制中心 • 控制中心在收到訊號後，馬上聯絡（以有線方式，例如電話通訊）保全公司、警察單位或救援單位前往救援

GPS 衛星車輛控制中心監理單位地磅保全公司、救援單位

ITS通訊需求分析--ETC • 用車人持有電子票證，當通過收費站時，藉由紅外線或是微波方式，傳輸相關資料到收費站 • 收費站再藉由有線傳輸方式傳到控制中心 • 控制中心與金融單位連線，達到扣款的目的 • 當車輛有違規的情況發生時，收費站照下違規車輛車牌號碼，藉由有線傳輸給監理單位，由監理單位寄發罰單

金融中心 (違規自動照相) 收費站車輛控制中心監理單位

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