工業智能化創新之路叢書--智能交通與智慧物流

交通運輸和現代物流是國民經濟中具有基礎性、先導性和戰略性的產業，是重要的服務性行業和現代化經濟體系的重要組成部分，智能交通與智慧物流的加速建設是構建新發展格局的重要支撐和服務人民美好生活、促進共同富裕的堅實保障。
當前，隨著全球范圍內新一輪科技革命和產業變革的蓬勃興起，以5G、人工智能、大數據、云計算、區塊鏈等為代表的新一代信息技術與傳統的交通和物流行業深度融合，各國在智能交通建造、智慧物流服務提升、智能裝備供給運營等多個領域展開了豐富的技術平臺研究與系統應用開發，交通物流各環節、各領域數字賦能不斷強化，數字化的應用深度、廣度持續拓展，流通設施智能化建設和升級改造加速推進，各類新技術、新業態和新模式不斷涌現，智能交通與智慧物流的飛躍發展面臨創新機遇和挑戰。
智能交通與智慧物流的建設既是交通運輸未來發展的重要方向，也是我國《交通強國建設》等戰略布局的重要領域。在交通物流行業加速發展的背景下，筆者結合教學科研工作實際，將交通和物流有機融合，分別對智慧公路、智能軌道交通、智慧物流三大系統和高速公路智能交通、城市智能交通、智能鐵路、城市智慧軌道交通、智慧物流技術和平臺、智慧倉儲和配送六大部分的內容進行了梳理和總結，在注重基本概念、基本理論、基本方法和案例呈現的基礎上，介紹了國內外最新交通及物流領域進展、相關應用發展及前沿研究成果，可作為高等院校和科研院所相關學科開展通識教育和專業學習的讀本。
本書由錢勇生、曾俊偉著，許得杰、縣勇、楊民安、魏谞婷、尹帆、張富濤、達成、康成俊、李信、王文海、石生鈿、李海鵬、羅海寧、丁瀟瀟、張永治、柳禎、秦雪旖等為本書編寫提供了幫助。本書在出版過程中得到了甘肅省重點研發計劃(21YF5GA052)、甘肅高等學校產業支撐計劃(2021CYZC-60)、甘肅省教育廳“雙一流”科研重點項目(GSSYLXM-04)、甘肅省科技計劃中央引導地方科技發展資金項目（22ZY1QA005）、國家自然科學基金西部項目“分級自動駕駛車輛參與的高速公路高密度異質交通流穩定性與安全性研究”（72361017） 和“多車道條件下高速公路高密度異質交通流相變機制及優化控制研究”（52362047） 的大力支持，在此表示衷心的感謝！
智能交通和智慧物流發展日新月異，由于筆者水平和時間有限，書中不妥之處懇請讀者批評指正。

著者

錢勇生，蘭州交通大學交通運輸學院，教授，博士生導師。甘肅省領軍人才、甘肅省“555”創新人才獲得者。甘肅省減災委專家委員會委員，甘肅省道路交通安全協會理事，甘肅省實施城市暢通工程專家組專家，甘肅省預防道路交通事故專家組成員。長期從事交通運輸規劃與管理、安全技術及工程方面的教學和科研工作。近年來主持完成(在研)國家自然科學基金項目2項、甘肅省自然科學基金項目3項、教育部人文社會科學研究項目、甘肅省交通廳科研項目等20多項。榮獲包括甘肅省科技進步三等獎3項，中國公路學會科學技術三等獎1項，甘肅省建設科技進步一等獎3項等。在Nonlinear Dynamics、Physica A、Measurement、Kybernetes等等國內外高水平期刊發表論文160余篇。

本書主要介紹智慧公路、智能軌道交通及智慧物流系統的基本概念、基本理論、基本方法和最前沿的應用技術。共分3 篇，第1 篇是智慧公路系統，主要內容包括高速公路智能交通系統和城市智能交通系統；第2 篇是智能軌道交通系統，主要內容包括智能鐵路系統和城市智慧軌道交通系統；第3 篇是智慧物流系統，主要內容包括智慧物流技術和平臺系統、智慧倉儲和配送系統。
本書主要面向交通與物流領域廣大科技工作者及高等院校相關專業的師生。

第1篇 智慧公路系統
第1部分 高速公路智能交通系統
第1章 高速公路智能交通系統概述  003
1.1 高速公路智能交通系統的定位  003
1.1.1 高速公路智能交通系統的概念  003
1.1.2 高速公路智能交通系統的結構  003
1.1.3 高速公路智能交通系統的內容  004
1.2 高速公路智能交通系統的體系架構  005
1.2.1 高速公路智能交通系統的相關技術  005
1.2.2 高速公路智能交通系統的技術架構  007
參考文獻  009

第2章 高速公路智能交通子系統  011
2.1 高速公路交通管理系統  011
2.1.1 交通需求管理  011
2.1.2 交通事件管理  012
2.1.3 交通安全管理  014
2.1.4 交通大數據管理  015
2.1.5 智慧服務區管理  016
2.2 高速公路交通控制系統  018
2.2.1 高速公路主線控制  018
2.2.2 高速公路通道控制  019
2.2.3 高速公路匝道控制  020
2.3 高速公路交通信息服務系統  023
2.3.1 出行前和出行中信息需求  023
2.3.2 駕駛員和乘客信息需求  024
2.3.3 綜合信息服務  024
2.3.4 個性化信息服務  028
2.3.5 車輛救援服務  028
2.4 高速公路電子收費系統  029
2.4.1 高速公路電子收費系統概述  029
2.4.2 高速公路電子收費系統應用技術  030
2.4.3 不停車收費（ETC）  031
2.5 高速公路應急管理系統  033
2.5.1 高速公路應急管理概述  034
2.5.2 高速公路綜合監測  036
2.5.3 高速公路應急決策  036
2.5.4 高速公路應急救援  037
2.6 高速公路自動駕駛系統  039
2.6.1 高速公路自動駕駛概述  039
2.6.2 高速公路車- 路協同自動駕駛關鍵技術  040
2.6.3 高速公路車- 路協同自動駕駛發展趨勢  042
參考文獻  044

第3章 智慧高速公路建設  045
3.1 智慧高速公路建設概述  045
3.1.1 智慧高速公路建設的概念及要求  045
3.1.2 智慧高速公路框架及技術體系  047
3.1.3 國內外智慧高速公路建設對比分析  051
3.1.4 我國智慧高速公路總體建設情況  057
3.2 智慧高速建設政策環境分析  060
3.2.1 智慧高速建設規劃總結  060
3.2.2 智慧高速建設標準指南  061
3.3 智慧高速公路建設示范案例  063
3.3.1 杭紹甬高速公路  064
3.3.2 沙吳高速公路  066
3.3.3 京德高速公路  068
參考文獻  070


第2部分 城市智能交通系統
第4章 城市智能交通系統概述  072
4.1 城市智能交通系統內涵  072
4.1.1 城市智能交通系統的概念  072
4.1.2 城市智能交通系統的構成  073
4.1.3 城市智能交通系統的特征  075
4.2 城市智能交通系統發展現狀及趨勢  076
4.2.1 城市智能交通系統發展現狀  076
4.2.2 城市智能交通系統發展趨勢  077
4.3 城市智能交通關鍵技術  079
4.3.1 大數據處理技術  079
4.3.2 人工智能技術  080
4.3.3 交通云計算技術  081
4.3.4 交通信息技術  081
4.3.5 自動駕駛技術  083
4.3.6 車輛高精度定位與導航技術  086
4.3.7 無線充電技術  086
4.3.8 F5G 城市全光路口  087
參考文獻  087

第5章 城市智能交通子系統  088
5.1 交通管理系統  088
5.1.1 交通需求管理  088
5.1.2 交通事件管理  090
5.1.3 交通信息管理  091
5.1.4 道路基礎設施管理  092
5.2 交通信息服務系統  093
5.2.1 交通信息服務系統結構框架  093
5.2.2 交通信息服務內容  093
5.3 智能公共交通系統  095
5.3.1 智能公共交通系統體系架構  095
5.3.2 智能公共交通系統功能  096
5.3.3 城市智能公交平臺  100
5.4 智能交通信號燈控制系統  103
5.4.1 智能交通信號燈控制系統功能  104
5.4.2 智能交通信號燈控制系統構成  106
5.4.3 城市智能交通信號控制平臺  108
5.5 智慧停車場系統  114
5.5.1 智慧停車場系統概述  114
5.5.2 智慧停車場系統功能  114
5.5.3 城市智慧停車云平臺  115
參考文獻  119

第6章 城市智能交通智慧化服務  120
6.1 城市智能公共交通  120
6.1.1 城市智能公交應用場景  120
6.1.2 城市智能公交應用案例  121
6.2 城市智慧停車  123
6.2.1 城市智慧停車建設目標  123
6.2.2 城市智慧停車經典案例  124
6.3 智能城市共享出行  125
6.3.1 城市智能共享汽車  126
6.3.2 城市智能共享單車  127
6.3.3 城市智能充電樁  129
6.4 城市出行線路規劃  129
6.4.1 多方式線路規劃  129
6.4.2 特殊需求線路規劃  130
參考文獻  131



第2篇 智能軌道交通系統
第1部分 智能鐵路系統
第7章 智能鐵路系統概述  135
7.1 智能鐵路系統內涵  135
7.1.1 智能鐵路系統的概念  135
7.1.2 智能鐵路系統的構成  135
7.1.3 智能鐵路系統的特征  137
7.2 智能鐵路發展目標  137
7.2.1 建設目標  137
7.2.2 建設重點  138
7.3 智能鐵路系統體系框架及技術  139
7.3.1 智能鐵路系統體系框架  139
7.3.2 智能鐵路系統技術體系  141
7.3.3 新興技術在智能鐵路中的應用  142
參考文獻  146

第8章 鐵路數字化信息系統  147
8.1 鐵路運輸管理信息系統  147
8.1.1 TMIS 概述  147
8.1.2 TMIS 系統的組成及功能  147
8.1.3 TMIS 主要應用子系統  147
8.2 鐵路調度指揮系統  153
8.2.1 列車調度指揮系統  153
8.2.2 智能調度集中系統  154
8.2.3 高速鐵路智能調度輔助決策系統  155
8.2.4 車流推算及監測系統  156
8.2.5 高速鐵路行車調度技術發展趨勢  157
8.2.6 智能調度技術應用案例  158
8.3 鐵路智能列車運行控制系統  161
8.3.1 中國列車運行控制系統  161
8.3.2 CTCS-2 級列控系統  163
8.3.3 CTCS-3 級列控系統  164
8.3.4 新型列車運行控制系統  166
參考文獻  167

第9章 智能鐵路運輸組織  169
9.1 智能鐵路旅客運輸組織  169
9.1.1 智能鐵路旅客運輸組織內涵及特征  169
9.1.2 智能鐵路旅客運輸組織關鍵環節分析  170
9.1.3 智能鐵路客運車站  171
9.2 智能鐵路貨物運輸組織  175
9.2.1 智能鐵路貨物運輸組織內涵及特征  175
9.2.2 智能鐵路貨運服務系統關鍵環節分析  176
9.2.3 智能鐵路貨運樞紐  177
9.3 智能鐵路應用案例  178
9.3.1 智能高速鐵路  178
9.3.2 智能重載鐵路  179
9.3.3 智能高寒鐵路  182
參考文獻  187


第2部分 城市智慧軌道交通系統
第10章 城市智慧軌道交通系統概述  189
10.1 城市智慧軌道交通系統的概念、特征及意義  189
10.1.1 城市智慧軌道交通系統的概念  189
10.1.2 城市智慧軌道交通系統的特征  190
10.1.3 城市智慧軌道交通系統的意義  191
10.2 城市智慧軌道交通系統的發展目標  192
10.2.1 布局藍圖  192
10.2.2 建設目標  193
10.2.3 建設重點  196
10.3 城市智慧軌道交通系統的體系框架  201
10.3.1 智慧城軌總體框架  201
10.3.2 智慧城軌云平臺  202
10.3.3 智慧城軌數據湖  203
參考文獻  204

第11章 城市軌道交通智能運輸組織  205
11.1 列車運行計劃編制  205
11.1.1 多元數據融合的客流預測  206
11.1.2 網絡化運營的列車運行計劃編制  207
11.2 城市軌道交通運營管控  208
11.2.1 列車運行調度指揮  208
11.2.2 智能客流協同管控  210
參考文獻  212

第12章 城市軌道交通智能列車運行控制系統  213
12.1 城市軌道交通列車運行控制系統  213
12.1.1 基于通信的列車運行控制系統  213
12.1.2 新型列車自主運行系統TACS  214
12.2 城市軌道交通全自動運行  217
12.2.1 全自動運行系統概述  217
12.2.2 全自動運行運營組織  220
12.2.3 我國全自動運行系統運營案例  222
12.3 軌道交通協同運行技術  224
12.3.1 有軌電車協同運行技術  224
12.3.2 智能軌道快運系統協同技術  226
參考文獻  228

第13章 城市軌道交通智慧車站  229
13.1 智慧車站總體框架  229
13.1.1 智慧車站架構  229
13.1.2 智慧車站功能模塊  230
13.1.3 智慧化應用  230
13.2 智慧車站關鍵技術  231
13.2.1 智能交互技術  231
13.2.2 智能視頻分析技術  233
13.2.3 高效節能技術  233
13.2.4 異常檢測技術  233
13.2.5 智能照明技術  234
13.2.6 云平臺及邊緣計算技術  234
13.3 智慧車站建設案例  234
13.3.1 南京地鐵智慧車站建設  234
13.3.2 深圳地鐵智慧車站建設  238
參考文獻  243



第3篇智慧物流系統
第1部分 智慧物流技術和平臺系統
第14章 智慧物流概述  247
14.1 智慧物流的概念及特征  247
14.1.1　智慧物流的概念  247
14.1.2　智慧物流系統的主要特征  247
14.2 智慧物流的地位與作用  249
14.2.1　智慧物流的地位  249
14.2.2　智慧物流的作用  249
14.3 智慧物流的發展  250
14.3.1　智慧物流發展的驅動因素  250
14.3.2　智慧物流的發展趨勢  251
14.4 智慧物流系統架構  252
14.4.1　智慧作業技術  252
14.4.2　智慧數據底盤技術  254
參考文獻  254

第15章 智慧物流技術  256
15.1 智慧物流技術框架  256
15.1.1　感知層  256
15.1.2　網絡層  257
15.1.3　應用層  257
15.2 信息定位跟蹤技術  258
15.2.1　GPS/GSM 定位技術  258
15.2.2　5G+ 物聯網  260
15.2.3　地理信息系統  262
15.3 智能標簽技術  263
15.3.1　智能條形碼技術  263
15.3.2　智能標簽技術  265
15.4 數據處理技術  267
15.4.1　電子數據交換  267
15.4.2　云計算技術  269
15.4.3　大數據信息流技術  271
15.5 智能決策技術  273
15.5.1　人工智能技術  273
15.5.2　仿真模擬技術  276
參考文獻  277

第16章 智慧物流信息平臺  279
16.1 智慧物流信息平臺概述  279
16.1.1　智慧物流信息平臺的內涵與特征  279
16.1.2　智慧物流信息平臺的發展趨勢  280
16.2 智慧物流信息平臺的功能與結構  281
16.2.1　智慧物流信息平臺的分類  281
16.2.2　智慧物流信息平臺的主要功能  283
16.2.3　智慧物流信息平臺的體系框架  285
16.3 智慧物流信息平臺建設案例  289
16.3.1　京鐵云智慧物流信息平臺  289
16.3.2　京東智慧物流信息平臺  290
參考文獻  293


第2部分 智慧倉儲和配送系統
第17章 智慧倉儲系統  295
17.1 智慧倉儲系統概述  295
17.1.1　智慧倉儲系統的概念  295
17.1.2　智慧倉儲系統的發展趨勢  296
17.2 智慧倉儲系統的特征與功能  297
17.2.1　智慧倉儲系統的特征  297
17.2.2　智慧倉儲系統的功能  298
17.3 智慧倉儲的體系構成  298
17.3.1　智慧倉儲信息系統  298
17.3.2　智慧倉儲技術  299
17.3.3　智慧倉儲管理  300
17.4 智慧倉儲系統案例  301
參考文獻  303

第18章 智慧物流園區系統  305
18.1 智慧物流園區概述  305
18.1.1　智慧物流園區的概念  305
18.1.2　智慧物流園區的特點  306
18.2 智慧物流園區的建設和發展趨勢  307
18.2.1　智慧物流園區的建設趨勢  307
18.2.2　智慧物流園區的發展趨勢  308
18.3 智慧物流園區體系結構  309
18.3.1　智慧物流園區的總體架構  309
18.3.2　智慧物流園區的功能結構  311
18.4 智慧物流園區案例  312
參考文獻  314

第19章 智慧物流運輸系統  315
19.1 智慧物流運輸概述  315
19.1.1　智慧物流運輸的概念  315
19.1.2　智慧物流運輸的特點  316
19.2 智慧物流運輸的體系構成  317
19.2.1　體系框架  317
19.2.2　層次架構  317
19.3 智慧物流運輸的應用與發展  318
19.3.1　智慧物流運輸的關鍵技術  318
19.3.2　我國智慧物流運輸發展趨勢  320
19.3.3　智慧物流運輸的典型應用模式  320
19.4 智慧物流運輸管理系統案例  321
參考文獻  323

第20章 智慧物流配送系統  324
20.1 智慧物流配送概述  324
20.1.1　智慧物流配送的概念  324
20.1.2　智慧物流配送的特點  325
20.2 智慧物流配送體系  326
20.2.1　智慧物流配送節點  326
20.2.2　智慧物流配送設備  327
20.2.3　智慧物流配送信息平臺  329
20.3 智慧物流配送管理系統  330
20.3.1　智慧物流配送管理中心架構設計  330
20.3.2　智慧物流配送管理中心的功能  331
20.4 智慧物流配送應用案例  332
參考文獻  334