智能道路交通系统评价 方法和结果

　　智能交通系统（ITS）利用电子、信息和通信技术（ICT）来改善交通运行状况，由于涉及领域众多，对其科学评估一直是个难题。本书从4个部分介绍智能交通系统评估的内容：第1部分概述了ITS的发展历程；第2部分重点介绍了评估的需求和方法，重点从网络视角、现场操作、成本收益、车载系统等多角度展开；第3部分介绍了评估结果，包括协作式ITS、自动驾驶、先进驾驶辅助系统等评估结果，以瑞典交通管理、澳大利亚潮湿天气试验、中国应用案例、南非重型货车超载控制为应用对象，对ITS成本效益进行了分析；第4部分是总结和结论。

　　【作者简介】 卢萌，博士，智能交通系统效益评估团体和电气与电子工程师协会智能交通系统分会副主席，英国工程技术学会智能交通系统编辑委员会委员。卢博士活跃于两个领域：基于信息通信技术的智能交通系统和物流，并参与了许多欧洲交通倡议和项目。 【译者简介】 代磊磊，博士、副研究员，现就职于公安部交通管理科学研究所，主要从事交通管理、交通组织及控制等方面技术工作。主持（或主要参加）10余项国家及省部级科研项目，负责和参与起草国家标准、公安行业标准8项，授权国家发明专利10项，发表学术论文及著作20多篇，获公安部科学技术一等奖1项、三等奖2项。 刘东波，现任公安部交通管理科学研究所党委委员、副所长、研究员，主要负责城市交通智能管控、交通组织优化、智能网联车路协同以及交管证件标识电子化信息化等方面关键技术研究及应用。先后负责承担了国家、省部级课题10余项，参与制定国家/行业标准近20项，获发明等专利10余项，荣获国家科学技术进步奖二等奖1项、公安部科学技术奖一等奖2项、三等奖3项。目前在主持“十三五”国家重点研发计划项目1项，主导推进无锡车联网规模示范验证。作为公安部城市交通优化、智能交通领域专家，全国城市道路交通文明畅通提升行动计划专家组成员、副秘书长，积极为全国公安道路交通管理科技的深化应用及创新发展提供专业支撑。 公安部交通管理科学研究所成立于1985年，是公安部直属的从事道路交通管理工程技术研究的公益性科研机构，设有国家道路交通管理工程技术研究中心、国家道路交通安全产品质量监督检验中心和全国公安交通管理干部培训中心，是全国道路交通管理标准化技术委员会秘书处的挂靠单位，建有道路交通集成优化与安全分析技术国家工程实验室、道路交通安全公安部重点实验室、院士工作站、博士后工作站、道路交通事故鉴定中心，目前正在承担建设由公安部、工信部、江苏省人民政府三方共建的国家智能交通综合测试基地。主要从事公安交通管理科技信息化、道路交通事故预防及鉴定、城市和公路交通管控、公安交通管理大数据及云计算、公安交通指挥中心设计建设、机动车及驾驶人牌证、车联网和自动驾驶运行安全研发测试、交通安全宣教装备等技术研发应用，负责全国道路交通安全产品和交警执法装备质量监督检测、全国公安交警干部培训等业务。

译者序

序

前言

缩略语

第1部分简介

第1章智能交通系统发展历程…3
1.1引言…3
1.2ITS的分类…4
1.3ITS的历史…5
1.4基于基础设施的ITS技术…8
1.4.1紧急电话系统（eCall）…8
1.4.2道路自动化执法…8
1.5基于车辆的ITS技术…9
1.5.1一级自动化——先进驾驶辅助系统（ADAS）…9
1.5.2二级自动化——示例：交通堵塞辅助和排队系统…9
1.5.3三级自动化——示例：高速公路巡航…10
1.5.4四级和五级自动化…11
1.6ITS的部署…12
1.6.1标准化…12
1.6.2测试和示范…12
1.6.3市场引入…13
1.7展望…14
1.8本书各章概要…14
参考文献…16

第2部分需求和方法

第2章ITS评估政策——文化和需求…21
2.1引言…21
2.2决策者需要评估的原因以及评估的目的…22
2.2.1评估对ITS部署的重要性…22
2.2.2从研发到ITS部署…23
2.3评估政策及其对ITS评估的影响…24
2.4ITS评估使用情况调查…27
2.4.1背景…27
2.4.2是什么组成了ITS投资决策的过程…28
2.4.3决策过程的各个阶段及ITS评估证据的使用…29
2.4.4如何决策：数据需求、数据使用…30
2.4.5ITS评估证据来源…32
2.4.6基于证据的ITS投资决策障碍…33
2.5结论…34
参考文献…35

第3章ITS评估框架和方法…37
3 1智能交通系统（ITS）概述…37
3.2ITS评估的重要性…37
3.3评估对象…38
3.3.1ITS本身…38
3.3.2ITS应用情况…38
3.4评估过程…38
3.5传统和常用的评估方法…40
3.5.1BCA…40
3.5.2多准则分析…41
3.5.3设计科学理论…41
3.6ITS项目的评估策略…42
3.6.1基于目标的策略…42
3.6.2无目标的策略…42
3.6.3基于标准的策略…43
3.7现场操作测试（FOT）…43
3.8事前和事后评估…45
3.9社会经济评价…46
3.9.1影响评估…46
3.9.2部署评估…47
3.10结论…49
参考文献…49

第4章ITS评估的影响…52
4.1欧洲智能交通系统（ITS）发展概述…52
4.2ITS的评估…56
4.2.1评估的一般原则…57
4.2.2欧洲准则…58
4.2.3ITS的KPI研究…61
4.3美国ITS计划概述…66
4.3.1任务…66
4.3.2ITS战略计划…66
4.3.3研究和技术助理秘书办公室（OST-R）…66
4.3.4USDOT ITS知识资源…67
4.4ITS工具包和2DECIDE项目…73
4.5ITS对道路影响的比较和评估…77
4.5.1目标…77
4.5.2评估之间的比较…78

第5章ITS评估——网络视角…100
5.1ITS传统评估方法…100
5.2网络投资简史…101
5.3网络如何创造经济价值…102
5.3.1关键概念…102
5.3.2经济生产力…103
5.3.3网络规模变化的一般特征…107
5.4自动驾驶车辆：一个可供评估的ITS网络…108
5.5可能的影响…110
5.6未回答的问题…111
参考文献…112

第6章现场操作测试（FOT）——影响评估的最终答案…114
6.1引言…114
6.2FESTA…114
6.2.1FESTA V…115
6.2.2FESTA手册…115
6.3FOT…117
6.3.1euroFOT项目…117
6.3.2TeleFOT项目…119
6.3.3DRIVE C2X项目…123
6.4自动驾驶的FOT…125
6.4.1FESTA方法…125
6.4.2运输系统使用情况…127
6.4.3研究设计…128
6.4.4FESTA用于自动驾驶…128
6.5结束语…128
参考文献…130

第7章使用成本收益和多准则分析评估交通措施…132
7.1引言…132
7.2范围和方面…133
7.2.1范围…133
7.2.2基本原则…133
7.2.3与现有方法的关系…134
7.3评估方法的九个步骤…135
7.3.1简介…135
7.3.2九个步骤…136
7.4案例研究…141
7.4.1Zoetermeer on the move的九个步骤…141
7.4.2A15 River land的九个步骤…146
7.4.3所有案例结论…154
7.5结论…154
参考文献…155

第8章车载系统性能的技术评估…156
8.1引言…156
8.2测量提醒…156
8.2.1范围、准确率和精确率…157
8.2.2比率：二元分类法的准确性…157
8.2.3采样大小和采样方法…158
8.2.4灵敏度和操作限制…159
8.3复杂系统验证…159
8.3.1系统粒度…159
8.3.2传感模块的技术验证…159
8.3.3DF模块的技术验证…160
8.3.4延迟时间…161
8.4测试设施…162
8.4.1真实或虚拟方法…162
8.4.2硬件在环（HIL）…162
8.4.3测试和验证工具…164
8.5用于技术验证的通用模板…165
8.5.1指标、工具和程序…166
8.5.2结果…166
8.5.3分类比率…166
8.5.4系统限制…167
8.5.5对规格的反馈（或链接）…167
8.6案例研究：ISA++…167
8.6.1系统分析…167
8.6.2示例：FOG传感模块的测试和验证…170
8.7结论…175
参考文献…176

第9章ITS评估：新普及技术时代的机遇与挑战…178
9.1引言…178
9.2交通领域的普及技术…179
9.3技术驱动的NMS评估…181
9.3.1NMS的组成…181
9.3.2评估NMS的挑战…182
9.3.3支持ICT的NMS评估方法的建议…183
9.4技术驱动的SI方案评估…184
9.4.1交通运输行业中SI的定义…184
9.4.2评估交通运输中SI方案的挑战…185
9.4.3交通运输中SI方案的评估建议…186
9.5概述和简要说明…188
参考文献…189

第3部分智能交通系统评估结果

第10章评估协作式ITS…193
10.1引言…193
10.1.1协作式ITS…193
10.1.2术语…193
10.1.3结构和范围…194
10.2CBA…194
10.2.1简介…194
10.2.2CBA方法…194
10.2.3敏感性分析…196
10.2.4大型EC项目的成本收益…196
10.3C-ITS评估规划…197
10.3.1明确评估背景…197
10.3.2考虑干预性质…198
10.3.3映射干预逻辑…198
10.3.4确定评估目的并提出问题…199
10.3.5确定最佳评估方法…199
10.3.6完善评估方法…199
10.4试验数据采集分析和报告…199
10.4.1数据采集介绍和设计…199
10.4.2数据分析…200
10.4.3报告…201
10.5评估的战略方法…202
10.5.1简介…202
10.5.2MCA…202
10.5.3美国和英国案例…203
10.5.4EC影响评估…203
10.6挑战与局限…206
10.6.1影响的大小…206
10.6.2捆绑单个服务的影响…207
10.6.3与现有基础设施重叠…207
10.6.4“热点”和可转移性…208
10.6.5装载车辆和路网的比例…208
10.6.6驾驶人的接受度和遵守度…209
10.6.7评估的时间范围…209
10.7结论…209
参考文献…210

第11章面向自动驾驶的演进——影响的分类、对自动驾驶功能评估的回顾、评估的挑战…212
11.1引言…212
11.2自动驾驶级别…212
11.3自动驾驶的潜在影响分类…213
11.3.1近期和中期…214
11.3.2长期…220
11.4评估自动驾驶功能的方法和途径…226
11.4.1技术性能评估…226
11.4.2HMI评估…226
11.4.3用户接受度和自动驾驶使用情况评估…227
11.4.4影响评估…227
11.4.5社会经济评估…228
11.5自动驾驶功能评估综述…228
11.5.1知识库…228
11.5.2结果概要…229
11.5.3结果解释…230
11.6自动驾驶环境下的影响和社会经济评估面临的挑战…231
参考文献…232

第12章与用户相关的ADAS和自动驾驶评估…237
12.1引言…237
12.2与用户有关的评估中的相关问题…237
12.2.1与行为有关的问题…237
12.2.2对自动化相关问题的了解…238
12.2.3与信任和依赖有关的问题…238
12.2.4控制源…238
12.2.5恢复控制…238
12.2.6技能退化…239
12.2.7精神负荷…239
12.2.8压力…239
12.2.9无聊…239
12.2.10疲劳…240
12.2.11SA…240
12.2.12“搞不清情况”表现…240
12.2.13自满…241
12.2.14自动化偏差…241
12.2.15自满和偏见…241
12.2.16可用性…241
12.2.17接受度…242
12.3研究问题、假设和评估指标…242
12.4与用户有关的评估方法和工具…244
12.4.1测量驾驶人表现…245
12.4.2行为观察…245
12.4.3对系统的了解…246
12.4.4信任和依赖…246
12.4.5控制权转移…246
12.4.6精神负荷…247
12.4.7压力…247
12.4.8无聊…247
12.4.9疲劳…247
12.4.10SA…248
12.4.11“搞不清情况”表现…248
12.4.12自满…248
12.4.13可用性…249
12.4.14接受度…249
12.4.15可感知到的好处…249
12.5研究设计…249
12.6结论…250
参考文献…251

第13章连贯的ITS成本效益分析——瑞典交通管理中ITS应用的效果和评估回顾…256
13.1引言…256
13.2方法…257
13.2.1文献研究/数据收集…257
13.2.2ITS措施的选择…258
13.2.3专家评估研讨会…258
13.3结果…259
13.3.1行程时间/事故信息…259
13.3.2匝道控制…260
13.3.3可变限速控制…262
13.3.4MCS…264
13.4讨论…265
13.5结论…267
13.6进一步的工作…267
参考文献…268

第14章智能交通系统的有效性：潮湿天气试验…270
14.1背景…270
14.2快速回顾…271
14.3ITS解决方案…271
14.4道路和速度环境…272
14.4.1速度变化…272
14.4.2道路几何条件变化…272
14.4.3标志和图形轮廓变化…273
14.5分析…273
14.6发现…273
14.6.1干燥和潮湿条件下的总体碰撞事故…273
14.6.2干燥和潮湿条件下的伤害碰撞事故…276
14.7干燥和潮湿条件下的无伤害碰撞事故…278
14.7.1南向北路段…278
14.7.2北向南路段…278
14.8干燥和潮湿条件下的致命碰撞…280
14.9平均碰撞率和标准偏差…280
14.10碰撞成本…281
14.11结论…284
参考文献…285

第15章ITS项目的效益和评估——中国的案例…286
15.1引言…286
15.2BRT项目评估（中国广州）…286
15.2.1广州BRT系统…286
15.2.2广州BRT仿真评估…288
15.2.3BRT仿真模型…288
15.2.4BRT仿真结果分析…291
15.2.5BRT车站运营评估…293
15.3青岛先进交通管理系统评估…295
15.3.1青岛ATMS的背景…295
15.3.2青岛ATMS评估…298
15.3.3评估指标体系…298
15.3.4交通运行效率评估…300
15.3.5社会经济效益评估…302
15.3.6交通安全效益评估…303
15.4结论…304
参考文献…304

第16章超载控制的成本效益考虑…306
16.1引言…306
16.1.1超载的影响…306
16.1.2超载合规性检查…307
16.1.3设立地磅的总体策略需求…307
16.1.4提供交通控制中心…307
16.2超载控制系统…308
16.2.1超载控制组成部分…308
16.2.2运营理念…310
16.3效益-成本分析法…311
16.3.1成本…311
16.3.2效益…312
16.4应用…313
16.4.1数据/输入需求…313
16.4.2净现值的计算方法…315
16.5案例研究…315
16.5.1eTeza超载控制方案的运营情况…317
16.5.2成本-效益分析…318
16.6设计和运营TCC的实际考虑和经验教训…318
16.6.1替代路线…318
16.6.2筛选率和运行时间…319
16.6.3影响的重叠区域…319
16.6.4统计筛选误差和决策阈值变量…319
16.6.5成本与复杂性的权衡…320
16.7结论…320
参考文献…320

第4部分总结和结论

第17章智能交通系统评估：主要发现、挑战与未来工作…323
17.1ITS部署和评估总结及主要发现…323
17.2经验教训、研究需求和挑战…327
17.3总结…328
17.4结论…330
参考文献…330