ITS--现代交通工程的发展趋势

２００８年第１期

西部探矿工程

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ＩＴＳ——现代交通工程的发展趋势

刘明群１’２，沈

文１

（１．中交集团二公局广东华盟路桥工程公司，广东深圳４３０２０６；２．长沙理工大学交通运输学院，湖南长沙４１００７６）

摘要：智能运输系统（ＩＴＳ）已经成为世界运输领域中的高新技术开发和应用的最热门的方向，各国都在大规模进行研究。ＩＴＳ必将成为现代交通工程的发展趋势。关键词：ＩＴＳ；智能运输；交通工程；发展趋势中图分类号：文献标识码：

文章编号：１００４—５７１６（２００８）０１－－０２４１－－０５

过程，从而使这些国家进人了汽车化时代。但是汽车化社会带来的诸如交通阻塞、事故增多、能源浪费和环境污染等社会问题日趋恶化，造成的经济损失也十分巨大。

１．２人类环境可持续化

智能运输系统作为未来交通发展趋势之一，为解决城市交通拥挤和堵塞问题提供了有效途径。自２０世纪８０年代以来，美国、日本、欧洲等发达国家和地区竞相投入巨额资金和大量人力物力，开始进行大规模的交通运输智能化的研究，并取得了许多重要成果。随着研究的不断深入，系统功能扩展到公路交通运输的全过程及其相关服务部门，发展成为带动整个公路交通运输现代化的“智能运输系统”。目前，智能运输系统已经成为世界运输领域中的高新技术开发和应用的最热门的方向。

ｌ

工业国家在工业化、城市化发展进程中面临着严重的资源短缺与环境恶化问题，这一问题在发展中国家同样存在。按世界经济发展的规律，城市化水平达到３０％以上，将出现经济的飞速发展阶段。美国、英国、日本等发达国家，在１９９０年城市化水平已分别达到了７５％，７７％，８９％，这些国家针对交通发展对资源和环境的影响，逐步调整交通运输体系与结构，并大力开发建设交通基础设施。伴随着大量土地、燃油等资源占用和消耗的同时，不仅交通需求没有完全满足，而且还造成汽车尾气排放量剧增、经济损失和环境污染严重等后果。

１．３信息技术高度智能化

　

ＩＴＳ含义、起源

智能运输系统（Ｉｎｒｅｌｌｉｇｅｎｔ

ＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｙｓ—

ｔｅｍｓ，简称１ＴＳ），是将先进的信息技术、数据通信技术、自动控制技术、传感器技术、电子控制技术、运筹学、人工智能及计算机技术等有效地综合运用于整个交通运输管理体系。系统工程原理是ＩＴＳ项目的灵魂，而信息流则是ＩＴＳ研究的重点。这个系统将人、车、路、环境和相关的服务部门相互结合起来，从而建立起一种在大范围、全方位发挥作用的实时、准确、高效的综合运输系统。该系统将采集到的各种交通及服务信息经过处理后传到各用户，以便出行者进行交通方式和路线的选择；交通管理部门可进行及时的疏导、控制和事故处理；运输部门可随时掌握车辆运行情况，进行合理调度使路网的交通流运行于最佳状态，避免拥挤和阻塞。最大限度的提高了路网通过能力，提高了运输的机动性、安全性、生产效率，同时减少了能源消耗和环境污染。１ＴＳ代表了一种全新的理论和思维方式，是人们对提高交通运输效率进行探讨的最新成果。

国际上，尤其在工业化国家中ＩＴＳ的发展背景主要有以下时代特点：

１．１汽车发展的社会化

交通管理的科学化、智能化，一直是人们综合治理、解决交通问题而探求的目标。随着科学技术的发展，尤其是工业化国家将军事和国防领域的卫星导航系统、信息采集与提供系统、计算机控制与管理系统、电子与电子通信技术等高新技术开始广泛应用于民用工业。与此同时，发展中国家经济的迅速发展促进了世界范围内产业结构发生巨大变化，工业化国家将劳动密集型产业向发展中国家集中，并酝酿开辟高新技术含量的产业市场。在这种国际大背景下，应运而生了代表一场信息革命到来的信号，并引起全球极大的关注，这就是“信息高速公路”。信息技术得到飞速发展，尤其是国际信息网络“Ｉｎｔｅｒｎｅｔ”的建立，加快了全球经济一体化的进程。

２

ｒｒｓ历史发展进程

美国于１９９４年正式命名ＩＴＳ，之前称其为“智能车

一路系统（ＩｎｒｅｌｌｉｇｅｎｔＶｅｈｉｃｌｅ—ＨｉｇｈｗａｙＳｙｓｔｅｍｓ，简

工业化国家在市场经济指导下，大都经历了经济发展促使汽车的发展、汽车产业的发展又刺激经济发展的

称ＩＶＨＳ）”。智能运输系统这个名称是１９９０年日本最先提出的，很快便得到各国的赞同并被迅速推广采用。

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２０世纪６０～７０年代，世界经济发展进人了高速增长时期。为了解决交通堵塞问题，人们除了投入大量资金修建庞大的道路网，还积极尝试解决问题新方法。例如，采用道路物可变信号，在交通高峰期通过道路改线增加进出车道，在大城市还成立了交通控制中心来监控和显示公路网的全部交通情况。然而这些努力所取得的效果不明显，这些方法无法对交通阻塞作出动态反应，它只是针对预先建立的交通模式而设立，不能根据具体情况迅速改变交通处理准则。到了２０世纪８０年代，随着计算机技术、信息技术、通信技术、电子控制技术等的飞速发展，人们意识到利用这些新技术把车辆、道路、使用者紧密结合起来，不仅能够有效地解决交通阻塞问题，

而且对交通事故的应急处理、环境保护、能源的节约等

的信息如：沿途加油站、汽车修理厂、餐馆、医院等设施的地理位置分布、地址、电话、营业时间等等；提供沿途交通及道路状况信息如：道路线形、路宽、交叉口、坡度、交通堵塞情况等信息；提供最佳行驶路线及实时导航信息等等。使司机和乘客能够更好的享受旅行的乐趣。

３．２先进的交通优化管理系统

该系统由一系列的监视公路状况、支持交通管理与出行建议系统所组成。交通管理控制中心通过交通探测车、车辆探测器、雷达探测器、气象检测器、能见度检

测器、视频监测系统、不停车电子收费系统和紧急电话

等手段采集有关信息并加工这些信息，然后通过电子地

图、大屏幕显示器、可变标志、可变情报板、电话、电视、

路侧通信广播、交通广播、微机信息灯系统、匝道仪控制系统、视频监测系统和不停车电子收费系统等手段将有关信息传递给司机和相关人员，并不断优化交通信号灯的绿信比，随时采取相关措施保障良好的交通秩序，此外还对一些突发事件（如交通事故、道路维修、特殊的政治活动等）迅速确定解决方案，并做出准确的反应。３．３先进的车辆系统

该系统是指借助车载设备及路侧、路表的电子设备来检测周围行驶环境的变化情况，进行部分或完全的自动驾驶控制以达到行车安全和增加道路通行能力的目的。其本质就是在车辆与道路系统中将现代通信技术、控制技术和交通流理论加以集成，提供一个良好的辅驾驶环境，在特定条件下，车辆将在自动控制下安全行驶。３．４先进的公共运输系统

作为智能运输系统的子系统其部分原因是保证对各种可选交通方式有足够的考虑。该系统采用先进的公共汽车、车辆全球定位系统和先进的电子技术等来达到不需要新建另外的公路却运送更多的出行者的目的。该系统利用计算机技术对公交车辆及公共设施的技术状况和服务水平进行实时分析，实现公交系统计划、运营和管理功能的自动化；为乘客提供实时的换乘信息；具有完备的安全监测、预警和防范设施，极大的方便了乘客。３．５商用车辆运营系统

商用车辆包括货运汽车、公共汽车、出租车和紧急车辆。该系统可为商用车辆运营业户提供电子通关（车辆因装有脉冲应答器，可在不减速停车的情况下迅速通过有关例如安全、载重、注册情况等关卡）；对高速行驶中的车辆、货物状态和司机的安全情况进行监测、危险时预警并在必要时进行自动控制；对运送危险品的车辆。在发生事故时，能立刻确定事故的严重程度、事故地点、危险品种类并推荐最佳应急方案；还可帮助司机确定车辆位置，避开交通阻塞路段，大大提高运输效率。

都有显著的效果。智能运输系统的研究因此应运而生。

从国际上ＩＴＳ的发展历史来看，各国普遍认为，起步于２０世纪６０～７０年代的交通管理计算机化就是ＩＴＳ的萌芽。随着社会的发展和技术的进步，交通管理和交通工程逐步发展成ＩＴＳ，但是，两者有着本质的区别，ＩＴＳ强调的是系统性、信息交流的交互性以及服务的广泛性，其核心技术是电子技术、信息技术、通信技术

　

和系统工程。

初期的研究开发是在激烈竞争中开始的，逐渐形成了美国、日本、欧洲的世界ＩＴＳ三大研究基地。日本由政府部门组织上百家企业，会同大学和研究机构进行了大规模的联合开发。其主要项目有“先进的动态交通信息系统”（１９８７．－－一１９８９年），“超智能汽车系统”（１９９１年开始）以及“路车通信系统”等。与此同时，欧洲一些国家的政府和企业界于１９８６年开始实行“尤里卡”（ＥＵ—ＲＥＫＡ）联合研究计划，目的在于建立跨欧的智能化道路网，投资额达５０亿美元。进入２０世纪９０年代后，美国于１９９１年初成立了专门的全国性组织，从１９９２年起大幅增加投人，到１９９７年政府拨款已达１３亿美元，近年的研究成果居世界领先水平。目前的开发范围亦扩展到整个陆上交通系统，包括铁路与公路混合运输。在未来的２０年内美国ＩＴＳ开发投资将超过２０００亿美元。

３

ｎ’ｓ系统构成

智能运输系统主要由五个系统构成，即先进的交通

信息系统；先进的交通管理系统；先进的车辆系统；先进的公共运输系统；商用车辆运营系统。

３．１先进的交通信息系统

其核心是信息中心，该中心为出行者提供强大的信息支持。譬如：为出行者提供所需的有关公交线路图及发车时刻表、某一时刻某一路段的车速状况、道路施工情况、绕行路线和气候条件等实时信息；提供与目的地相关

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４应用ｒＩｓ体系的意义４．１减少了车辆对道路的占用

一般来讲，在同一路段上，车速越快，车流量就越大，道路使用效率也就越高。但是车速越高，要求车距保持得越大，只有这样才能保证安全，那么每辆车占用的道路会更长，车流量反而会下降。因此必须采用智能运输系统，才能在保证行车安全的前提下，缩短车距，从而提高道路的使用效率。

４．２减少了车辆在道路上的停留时间

车辆在道路ｔ过长的停留往往是造成交通阻塞的原因，比２Ⅱ车辆在收赞坫或称重站等处的停留。解决的方法是采用电子自动收费和移动称重等方法使车辆无需停留。

４．３减少了交通事故

交通事故不仅会造成交通阻塞，而且会带来巨大的人、财、物的损失，采用先进的科技成果，可以保证驾驶员更安全的行车，减少交通事故，能够迅速的处理，保证道路畅通。

４．４提供信息服务

驾驶员通过ＩＴＳ车载计算以及其他通信设施，可以随时随地的获得天气、道路状态以及交通状况等信息，选择适宜的出行时间和出行路线，从而在客观上提　

高道路使用率。

５

ｒＩｓ和交通工程的相互关系

ＩＴＳ是现代交通工程的发展方向。物质、能量和信息，是自然界和人类社会赖以生存和发展的三大战略资源。当今的时代，正向着信息时代生产力发展，从物质型经济向信息型经济过渡的关键时刻。交通运输，这个在物质型经济社会中的对经济发展和人类文明有着重要作用的部门，在信息型经济社会中有着崭新的内涵。

以“人和物的载运和输送”为旧有定义的运输，只有和“信息的载运和输送”融为一体，充分利用信息技术的最新成果，挖掘信息资源的最大潜力，才能大幅度提高运输能力的服务质量，满足日益增高的社会需求。因此ＩＴＳ就是未来的信息化社会中道路运输的理想模型，而在社会由工业化到信息化的转化过程中，交通工程的内涵也在发生改变，现在人们逐渐认识到：ＩＴＳ虽以交通工程为基础，但在整体结构、设计思想、技术手段和运营管理上都处于更高级的阶段。在整体结构上，ＩＴＳ旨在建设社会活动的大范围内，包括多种运输方式的实时、准确、高效的道路运输综合管理系统，这个系统在交通工程中无法实现，在设计思想上ＩＴＳ更加适应２１世纪的公众对交通安全、快速、舒适的需求，向道路运输使用者提供各种信息以便选择交通运输方式，以诱导为主，这在传统的交通工程中无法做到；在技术手段上ＩＴＳ

使用现代科技的最新成就——包括众多的尖端科技成果进行系统集成。“信息工程”的特色大大区别于传统交通工程中以“道路工程”为主的特色；在运营管理上，

ＩＴＳ带有鲜明的“信息／服务”特征，属于第三产业（交通

运输管理部门）的混合体。综上所述，ＩＴＳ可以当之无愧的被认为是交通工程的发展方向。近年来我国交通工程界对此的认识也在逐渐深化。我国《公路、水运交通科技发展“九五”计划和到２０１０年长期规划》提出，２０００年，科技进步对交通增长的贡献率在现有的基础上提高到５０％左右，劳动生产率有较大幅度提高；到２０１０年，科技进步贡献率力争再提高１０～１５个百分点。实现这样的指标显然是仅靠扩大规模无法做到的。唯一途径是深入领会“科技是第一生产力”的思想，主要依靠科技进步。在交通工程领域特别要加强道路运输智能化设施建设和管理体系的信息化进程。因此把ＩＴＳ作为现代交通工程和发展方向具有战略意义。

６促进ＩＴＳ研究开发。推动我国交通工程的更大发展

我国是当今世界上公路建设最快的国家，根据我国“九五”规划和２０１０年发展纲要，交通部计划用３０年左右的时间完成公路主骨架、水运主通道、港站主枢纽与支撑保障系统的规划建设。预计到２０１０年，我国高速公路主干网将初步形成。而这一期间也正是智能运输系统在世界范围内进入全面实施的阶段。为了适应现代社会经济发展的客观要求，根据我国的实际情况，我国交通部已经将智能运输系统研究纳入了“公路、水运科技发展‘九五’计划或２０１０年发展纲要”。我国从２０世纪８０年代初就开始治理城市交通管理人手，运用高科技来发展交通运输系统。

目前，我国的智能运输系统还处于发展的初级阶段，需要借鉴国外的经验，同时更要从我国的国情、路情出发，尽早解决交通拥挤堵塞问题。我国是当今世界上公路建设速度最快的国家，在未来２０年内，我国道路仍然处于建设期。根据“九五”规划租２０１０年发展纲要，交通部计划用３０年左右的时间完成公路主骨架、水运主通道、港站主枢纽和支持保障系统的规划建设。公路主骨架的主要内容是“五纵七横”的布局框架，建设１２条约３．５

ｘ

１０４ｋｍ由高等级公路组成的国道主干线。

１９９８年是我国公路建设取得巨大成就的一年，截止到１９９８年底，公路通车里程达到１２７．８×１０４ｋｍ，其中高速公路为８７３３ｋｍ，“九五”目标已提前实现。到２０１０年，高速公路主干网将初步形成。这期间正是ＩＴＳ在全球进入全面实施的阶段。因此，我们也需要根据中国公路运输的实际需求，探讨在中国公路运输网中应用ＩＴＳ来提高运输效率、保障安全和保护环境的可能性。

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从２０世纪７０年代中期以来，我国ＩＴＳ的研究与开

发大体上可以分为３个阶段，如表１所示。

表１

中国智能运输系统研究

　

从表１中可见，我国在交通运输和管理中应用电子上ＩＴＳ的发展。交通部将ＩＴＳ的研究纳入了公路、水信息技术的工作早在２０世纪７０年代末就已经开始，当运科技发展“九五”计划和２０１０年发展纲要；从１９９５年时称为交通工程，根据国际上对ＩＴＳ发展的研究，可以开始，交通部每年组织代表团参加ＩＴＳ世界大会。目认为，交通工程的研究与应用是ＩＴＳ初级阶段的工作。前，交通部已经被国家技术监督局确定为道路交通工程因此，我国的ＩＴＳ前身或基础工作早在２０世纪７０年代标准化委员会依托部门，委员会秘书处设在交通部公路末就已经开始，当时交通部公路科学研究所与北京市公科学研究所，同时，国家技术监督局还确定ＩＴＳ国际标安局合作，首次在中国进行计算机控制交通信号的工程准化组织技术委员会（ＩＳＯ／ＴＣ２０４）在中国的归口部门试验；２０世纪８０年代初，国家科技攻关项目“津塘疏港为交通部，技术依托单位为交通部公路科学研究所，目公路交通工程研究＂首次在高等级公路上把计算机技前正在筹备成立ＩＳＯ／ＴＣ２０４中国委员会。

术、通信技术和电子技术用于监视和管理系统；１９８６～为了更好地开发和应用ＩＴＳ，根据交通部“九五”计１９９５年期间，国家在交通管理系统方面开展了一系列划，交通部确定在交通部公路科学研究所成立“国家智科学研究和工程实施，在城市交通管理、高速公路监控能运输系统工程技术研究中心”，该中心目前正在向国系统、收费系统、安全保障系统等方面取得了多项科研家有关部门进行申报。为了筹备国家工程技术研究中成果，并开发生产了车辆检测器、可变情报板、可变限速心，交通部于１９９８年１月在交通部公路所成立了交通标志、紧急电话、分车型检测仪、通信控制器、监控地图智能运输系统工程研究中心，在交通部的组织下，该中板等多种专用设备，制定了一系列的标准和规范。这些心承担了部重点科研项目“智能运输系统发展战略研工作无疑是我们今天进行ＩＴＳ研究和开发的基础。

究”，该项目已经于１９９８年９月通过专家评审，研究报

２０世纪７０年代中期以来，通过多年来中国交通领告已经正式出版。

域科技界和工程界的不断努力，在中国高等级公路建设必要的研究设施是开展高水平研究的基础，为此，的带动下，中国在ＩＴＳ的开发和应用方面也取得了相交通部批准建设智能运输系统研究中心试验室，该试验当的进步，为今后ＩＴＳ的深入开发和应用打下了良好室依托交通部公路交通综合试验场，建立了短程通信试的基础。

验设施，它将为不停车收费系统、车辆信息服务系统、快２０世纪９０年代中期以来，在交通部的组织下，我速货运系统以及车辆的定位与跟踪等方面的开发、应国交通运输界的科学家和工程技术人员开始跟踪国际

用、设备检测和系统集成提供服务。ＩＴＳ的开发与应用

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还涉及综合运输系统中的其他部门。为了便于协调，国家科技部组织交通部、铁道部、公安部、建设部、国家技术监督局等有关部门，筹建了中国ＩＴＳ政府协调小组，总体规划包括道路、铁路、水运、民航在内的中国ＩＴＳ发展战略、标准制定和人才培训，组织ＩＴＳ关键技术的

攻关和示范工程。１９９７年６月和１９９８年６月，国家科

技部与欧盟委员会分别在北京和布鲁塞尔召开了中欧ＩＴＳ研讨会。

根据国内ＩＴＳ的发展情况，近期将在以下几个方面重点开展工作：

６．１制订我国ｎ．ｓ发展标准

由于ＩＴＳ是一个非常庞大的系统，需要许多部门和企业提供产品，因此，标准和规范的制定必须走在前面。为了做到这一点，在国家有关部门的支持下，交通部组织有关研究开发单位开展了交通工程标准体系的研究，同时，受国家技术监督局的委托，派人参加了ＴＣ２０４的工作。当前，我国的不停车收费系统（ＥＴＣ）已经开始应用，对其中的标准问题，政府十分关心，目前由国家科技部牵头、有关部门的专家正在对此进行研究。为了ＩＴＳ信息传输的统一和经济，这方面的研究　已经扩展到整个专用短程通信（ＤＳＲＣ）方面。６．２改造和完善城市的交通管理系统

我国的城市交通已经成为各地方政府关心的首要问题之一，由于经济的快速发展和人民生活水平的提高，城市的交通越来越不能满足需求，加上我国城市交通特有的汽车、自行车和行人混行，管理落后，使改善城市交通管理已经成为当前迫在眉睫的任务。这里有两个方面的工作。首先，在现有道路的条件下，合理地为各种交通方式分配道路，加强管理，并且配合必要的视频监视手段和通信手段，使道路交通处于有效的监控之下；同时采用比较简单和低成本的方法将道路交通信息提供给道路的使用者，例如通过无线电广播和电视。第二，我国的城市仍处于发展期，修建足够多的道路仍然是政府的重要任务，但是在修建新道路和建设城市新区时，必须将交通的规划与其他建设一同考虑，并且为将来ＩＴＳ的应用预留必要的基础设施。６．３发展公共交通系统

城市公共交通的发展与城市的交通政策和道路的配套有关，同时还要应用先进的管理技术和设备使公共交通系统有效地运行，如计算机化的指挥调度系统。城市之间目前正在发展高速、安全和舒适的定班客运，特别是在高等级公路Ｅ，这种高速客运已经成为城市之间客运的主要方式。目前，需要发展配有ＧＰＳ的计算机化指挥调度系统和联网的计算机售票系统，为运输业带来更多的客源，同

时也为乘客提供更加便捷和舒适的旅行服务。

６．４

汽车安全和事故预防系统

如汽车碰撞事故预警，汽车安全车距警报与控制系

统，驾驶员酒后驾车、瞌睡驾驶自动报警系统，汽车交通事故快速报警系统等的研究、开发与应用工作。

６．５快速货运系统

随着我国高等级公路网的逐步形成，以高等级公路为基础的快速货运系统已经被列为我国的发展重点。在这个系统中，将运用物流理论指导运输的组织和管理，并且借助先进的计算机技术、ＥＤＩ技术、车辆定位跟踪技术和货物的管理技术，为货主提供快速、完善的货运服务。

６．６监控、通信、收费是高速公路ＩＴＳ应用的主要方面

截止到１９９８年，我国大陆已经修建了超过８０００ｋｍ的高速公路，然而，其中仅有不到半数的公路为安全、通信、监控、收费装备了相对完善的管理系统和服务设施。由于管

理原因和相连支路尚未连成完整的网络，这些投资巨大的

工程在提高系统容量和服务水平上仍有很大裕量。

６．７交通信息服务

ＩＴＳ的重要应用方面是为公众提供完善的信息服务，我国民航系统已经建立了全国联网的售票系统，铁路的联网售票系统也在建设中。目前，我国政府已经开始全面建设经济信息网，其中交通信息服务是重要的内容，我们希望通过交通信息网为公众提供订票、旅行、旅馆、货运以及道路交通状况等。

７结束语

ＩＴｓ在全世界交通中的广泛应用是一个不可逆转的趋势，在中国也不会例外。中国的特大城市将率先应用最新交通科技对城市交通进行有效的管理。我们有理由相信，智能运输系统将在２１世纪形成一个新的产业，具有广阔的应用前景。我国的路网正处于建设期，如果我们能够及早地开展ＩＴＳ的研究，吸收国外的经验和教训，结合中国国情将ＩＴＳ的发展同我国公路网的规划、设计、建设和技术改造结合起来，将使我们少走弯路，提高我国交通运输的整体水平，实现从粗放型到集约型的转变，进而促进全社会经济的发展。ＩＴＳ的研究和开发必将大大推动我国交通运输建设和管理的现代化。

参考文献：

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学报，２００１（１）：６６－６９．

Ｅ３３史其信．中国ＩＴＳ发展战略构想［Ｊ］．华夏交通在线，２００１

（１）．

ITS——现代交通工程的发展趋势

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：引用次数：

刘明群， 沈文

刘明群(中交集团二公局广东华盟路桥工程公司,广东深圳,430206;长沙理工大学交通运输学院,湖南长沙,410076)， 沈文(中交集团二公局广东华盟路桥工程公司,广东深圳,430206)西部探矿工程

WEST-CHINA EXPLORATION ENGINEERING2008，20(1)0次

参考文献(3条)1. 杨冰 智能运输系统

2. 胡大伟 智能运输系统(ITS)的发展与对策 2001(1)3. 史其信 中国ITS发展战略构想 2001(1)

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