ITS的定義

ITS係藉由先進之電腦、資訊、電子、通訊與感測等科技的應用，透過所提供即時資訊的溝通與連結，以改善人、車、路等運輸次系統間的互動關係，進而增進運輸系統之安全、效率與舒適，同時減少交通環境衝擊之有效整合型運輸系統。

運輸系統包括人、車、路等三個次系統，除了「人」次系統外，「車」、「路」次系統主要構件為機器、設施及設備，屬技術與工業之產物。如何利用先進科技，使傳統運輸系統「智慧化」，乃ITS主要的本質。鑒於ITS強調先進科技運用於陸面運輸系統之運作，因此這裡所指的「車」、「路」次系統係指狹義的陸面道路與車輛系統，而非廣義的各種運輸系統。

一）功能性分類

ITS乃結合通信、資訊科技及交通控制等技術應用於各種運輸系統，以美國ITS America之分類方式，ITS大體包含七個子系統，以下針對各子系統依其功能作一扼要說明：

1.先進交通管理系統(Advanced Traffic Management Systems, ATMS)

ATMS為智慧型運輸系統的核心與基礎，此系統係利用偵測、通訊及控制等技術，將交通監控系統偵測所得之交通狀況，經由通訊網路傳輸到交通控制中心，中心再結合其他方面獲得之資訊，制定及評估交通控制策略，執行整體性的交通管理，並將相關資訊傳送給用路人與相關道路管理單位，以達到運輸效率最大化及運輸安全之目的。本系統主要特色係強調其與各子系統間之整合與即時控制之功能，提供匝道控制、號誌時制計畫、事故管理、替代路線導引等之參考。

ATMS之相關技術有電腦交通號誌、匝道儀控、事件自動偵測、動態交通預測、自動車輛定位（Automatic Vehicle Location, AVL）、可變訊息標誌（Changeable Message Sign, CMS）、地理資訊系統（Geographic Information System, GIS）、行進間測重（Weigh-In-Motion, WIM）、自動車輛分類（Automatic Vehicle Classification, AVC）、電子式自動收費（Electronic Toll Collection, ETC）、自動車輛辨識（Automatic Vehicle Identification, AVI）、最佳路線導引等。

2.先進用路人資訊系統(Advanced Traveler Information Systems, ATIS)

ATIS係藉由先進資訊、通訊及其他技術，提供旅行者必要之資訊，使其能於車內、家裡、辦公室、車站等地點方便地取得所需之資訊，作為旅次產生、運具與路線選擇之決策依據，以順利到達目的地。

ATIS之相關技術有可變訊息標誌（CMS）、公路路況廣播（Highway Advisory Radio, HAR）、全球衛星定位系統（Global Positioning System, GPS）、地理資訊系統（GIS）、車內顯示系統、最佳路線導引、無線電通訊（Wireless Communications）、電視路況報導、電傳視訊、旅行服務資訊、整體服務數位網路（Integrated Service Digital Network, ISDN）等。

3.先進車輛控制及安全系統(Advanced Vehicle Control and Safety Systems, AVCSS)

AVCSS係結合感測器、電腦、通訊、電機及控制技術應用於車輛及道路設施上，協助駕駛人駕駛，以提高行車安全，增加道路容量，減少交通擁擠。本系統之主要特色係利用感測器協助人類感官功能之不足，減少危險之發生；提高自動控制之程度，從事更安全、準確、可靠之控制，彌補駕駛人因判斷錯誤及技術不佳所造成的疏失與危險。

AVCSS之相關技術包括：防撞警示系統、自動停放車輛、車間與車－路間通訊、自動車輛診斷、自動橫向／縱向控制等。

4.商用車輛營運系統(Commercial Vehicle Operations, CVO)

CVO係利用前述ATMS、ATIS與AVCSS之技術於商業營運車輛，以提昇運輸效率及安全，減少人力成本，提高生產力。所謂「商車」不僅包括大型與重型車輛如卡車、貨車，也包括緊急救護用車輛，以及每日運作的商用小型車。

CVO 之相關技術包括：自動車輛監視（AVM）、自動車輛定位（AVL）、行進間測重（WIM）、電子式自動收費（ETC）、自動車輛辨識（AVI）、最佳路線導引、雙向無線電通訊、商車電腦輔助調度、自動貨物辨識（Automatic Cargo Identification, ACI）等。

5.先進公共運輸系統(Advanced Public Transportation Systems, APTS)

APTS係將ATMS、ATIS與AVCSS之技術應用於公共運輸系統，以改善公共運輸服務品質，提高營運效率，增加公共運輸系統之吸引力。

APTS之相關技術包括：自動車輛監視（Automatic Vehicle Monitoring, AVM）、自動車輛定位（AVL）、雙向無線電通訊、電子式自動付費（Electronic Fare Payment, EFP）、最佳路線導引、公車電腦排班、公車電腦輔助調度、車內顯示系統等。

6.先進鄉區運輸系統(Advanced Rural Transportation Systems, ARTS)

在美國幾乎有50％以上之交通事故是發生在郊區道路，且由於距離醫療服務太遠，延誤治療，死傷情形較市區嚴重，遂於ITS中增加此一子系統，希望藉由緊急號誌、事故偵測、路線導引、雙向通訊及自動定位等技術之應用，以降低事故造成之損失。

ARTS之相關技術有：事件自動偵測、自動緊急信號、最佳路線導引、自動車輛定位（AVL）、雙向通訊等。

7.自動公路系統(Automatic Highway Systems, AHS)

自動公路系統是ITS各項技術最先進的一項系統，它係利用路旁設施的佈設，使車輛得以自動駕駛。AHS的目的係藉由先進通訊及自動控制等技術的應用，協助駕駛人開車，以降低駕駛人開車時精神及體力上的負擔，並提昇交通安全與運輸效率。

AHS的概念可分為車輛完全自主（即車輛完全智慧化）、道路設施控制（即大部分由道路上相關設施來控制），以及介於前兩者之間的系統。根據美國國家自動公路系統聯盟（National Automatic Highway System Consortium, NAHSC）的定義，AHS的發展架構依車輛與道路基礎設施自動控制權的多寡，可分為以下五個研究範疇（Categories）：

車輛完全自主模式（autonomous）：車輛完全自我控制；

道路設施與車輛合作模式（cooperative）：除了車輛自我控制之外，增加車輛間通訊的功能；

道路設施支援模式（infrastructure-supported）：提供道路基礎設施與車輛間通訊的功能；

道路設施管理模式（infrastructure-managed）：道路基礎設施管理每一部車的運作，車輛仍可維持部分自我控制；以及道路設施控制模式（infrastructure-controlled）：道路基礎設施完全控制車輛的運作。




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（二）智慧型運輸基礎建設(Intelligent Transportation Infrastructure)

以上係ITS的功能性分類，為了實現ITS的各項服務，美國運輸部於1996年1月宣佈將推動智慧型運輸基礎建設(Intelligent Transportation Infrastructure, ITI)，先前稱為核心基礎建設(Core Infrastructure)，初始的計畫稱為”省時運作”(Operation Timesaver)，計畫目標希望在往後十年內在美國75大都市中廣泛佈設ITS相關設施，預計為美國旅行大眾節省15%的旅行時間。ITS架構提供系統設計的觀念性架構，它定義了ITS所需的次系統及資料流向。ITI係一整合性的計畫，包括九項基礎建設單元，其目的在促使ITS於都會區廣泛地推廣應用。在所有ITS的服務實際運作之前，ITI裡所規範的系統必須事先佈設，以支援ITS所需的基本設施。在投資基礎建設部份，一般由公部門來執行，並藉由民間部門的協助，提供完整的ITI實體建設。

ITI包括以下九項整合的單元：

交通號誌控制(Traffic Signal Control);
高速公路管理(Freeway Management);
大眾運輸管理(Transit Management);
事件管理(Incident Management);
電子收費(Electronic Toll Collection);
電子付費(Electronic Fare Payment);
鐵路平交道(Railroad Grade Crossings);

緊急救援管理服務(Emergency Management Services);以及區域性多重運具旅行資訊(Regional Multimodal Travel Information).

ITI是ITS各項服務與系統賴以運作的通信與資訊流通的骨幹，它不僅是幾項單元的集合，更提供不同單元間交換資料(訊)的環境。雖然ITI各個單元有其個別的效益，然而彼此間的整合與合作，將為整個都會區或區域帶來更顯著的運輸效益。




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（三）智慧型運輸系統架構(ITS Architecture)

經過三年餘(1993~1996年6月底)的努力，美國在聯邦運輸部及ITS America的統籌之下，第一份國家ITS發展架構(The National ITS Architecture)終於完稿，這份長達五千餘頁共十六冊的報告，具體規範了美國未來發展ITS的觀念性架構，這份報告雖然在系統設計與施行步驟並沒有訂定明確的內容，但它定義了ITS各項服務單元間的互動關係，以確保全國的相容性(Compatibility)及可交換性(Interchangeability)，同時保留了各地方或區域依據當地特性發展ITS的彈性。這個國家架構總共定義了七個群組(groups or bundles)共三十項使用者服務項目(user services)：

旅行與運輸管理(Travel and Transportation Management)

· 行進中駕駛者資訊(En route Driver Information);
· 路線導引(Route Guidance);
· 旅行服務資訊(Travel Services Information);
· 交通控制(Traffic Control);
· 事件管理(Incident Management);
· 廢氣監測與改善(Emissions Testing and Mitigation);
· 鐵路平交道(Highway and Railroad Crossings)。

旅行需求管理(Travel Demand Management)
· 需求管理與運作(Demand Management and Operations);
· 行前旅行資訊(Pre-trip Travel Information);
· 共乘配對及事前訂位(Ride Matching and Reservation)。

公共運輸營運(Public Transportation Operations)
· 公共運輸管理(Public Transportation Management);
· 行進中大眾運輸資訊(En route Transit Information);
· 個人化大眾運輸(Personalized Public Transit);
· 公共運輸保全(Public Travel Security)。

電子付費(Electronic Payment)
· 電子付費服務(Electronic Payment Services)。

商用車輛營運(Commercial Vehicle Operations)
· 商用車輛電子結關(Commercial Vehicle Electronic Clearance);
· 自動化路旁安全檢查(Automated Roadside Safety Inspections);
· 車上安全監視(On-board Safety Monitoring);
· 商用車輛管理程序(Commercial Vehicle Administrative Processes);
· 危險物品事件反應(Hazardous Material Incident Response);
· 貨物運送機動性(Freight Mobility)。

緊急救援管理(Emergency Management)
· 緊急事故通告及個人保全(Emergency Notification and Personal Security);
· 緊急救援車輛管理(Emergency Vehicle Management)。

先進車輛控制及安全系統(Advanced Vehicle Control and Safety Systems)
· 縱向碰撞預防(Longitudinal Collision Avoidance);
· 橫向碰撞預防(Lateral Collision Avoidance);
· 路口碰撞預防(Intersection Collision Avoidance);
· 預防車禍的視線提昇(Vision Enhancement for Crash Avoidance);
· 安全準備(Safety Readiness);
· 車禍前碰撞預防(Pre-crash Restraint Deployment);
· 自動公路系統(Automated Highway Systems)。

為何要發展ITS？

交通事故
交通擁擠
能源消耗
環境污染

整體而言，發展ITS旨在運用先進科技於運輸系統，使有限的運輸資源作最有效的利用，以增進「行」的便利，提昇人民生活品質。其中，增進交通安全及改善交通擁擠為首要目標，此外，對降低環境衝擊及帶動相關產業之發展，亦有助益。在邁入二十一世紀先進科技的時代，為何要發展ITS？主要著眼於日益嚴重運輸系統本身的問題，以及其對環境所造成的衝擊等問題，以下針對國內目前的交通與其所衍生的問題加以說明。

交通事故﹣車禍死傷嚴重，造成龐大的社會成本與負擔

根據內政部警政署統計，歷年來台灣地區每年因交通事故而死亡的人數皆維持在三千人左右，而受傷人數亦在三千人左右，以民國86年台灣地區因交通事故的死、傷人數各為2,722及2,413人，分析其肇事原因，百分之九十七以上是駕駛不當所致。有關台灣地區歷年交通事故死傷人數趨勢統計，詳見圖1說明。這些交通事故不僅造成個人及家庭的負擔，更是社會有限醫療資源及國家生產力的損失。

發展ITS的首要目標即是利用資訊及控制等科技，輔助駕駛人行車，以增進交通安全。這方面的系統有碰撞預防系統（Pre-crash Restraint Deployment）及自動公路系統（AHS）。此外，藉由先進交通控制系統的佈設，可以有效減少延滯及旅行時間，提昇道路服務品質，對降低交通事故率及增進交通安全亦有顯著的貢獻。

交通擁擠﹣公路建設緩不濟急，造成運輸機動性與經濟生產力的降低

根據交通部統計，台灣地區機動車輛歷年來皆以倍數成長，以民國70年為例，台灣地區機動車輛登記數在540萬輛左右，至民國80年則達到1,061萬輛，成長將近一倍，至於民國86年則有1,531萬輛機動車輛，其中有一千萬輛以上的機車，有關台灣地區歷年機動車輛成長統計情形，詳見圖2說明。如此快速成長的機動車輛數，造成都會區常態性的交通擁擠。而反觀國內新建道路的成長幅度，以民國70年為例，台灣地區公路總長度為17,522公里（不含市區街道），至民國80年則達到19,872公里，僅成長二千餘公里，至於民國86年也僅有20,185公里的長度；在道路面積成長方面，民國80年台灣地區道路面積為251,649千平方公尺，至民國86年增至335,506千平方公尺，六年間僅成長33%，與機動車輛動輒倍數的成長，新建道路的速度永遠趕不上機動車輛的成長與需求，因此以增加道路供給來改善交通擁擠問題的方法，日益不可行。有關台灣地區歷年道路長度與面積成長統計情形，詳見圖3與圖4說明，至於歷年單位機動車輛享有道路長度與面積的統計情形，詳見圖5說明。

應用ITS的各項系統與技術，可以有效改善交通擁擠，例如：(1)藉由即時路況資訊的提供，用路人可以避開擁擠路段，選擇替代道路或運具，甚至延遲出發時間，以避免尖峰時刻的交通擁擠；(2)迅速偵測並排除道路事故，以減緩因事故所造成的交通擁擠，甚至避免連續事故的發生，造成更嚴重的交通壅塞；(3)良好的大眾運輸系統可以吸引部份私人運具旅次，減緩交通擁擠問題；(4)即時而動態的交控系統可以隨時偵測交通狀況，自動調整交控策略，減少延滯及旅行時間，對改善交通擁擠亦有助益；(5)藉由電子式自動收費系統的佈設，可以改善收費站區附近的交通擁擠，並且可以作為道路擁擠定價（Congestion Pricing）策略的基礎；(6)提供共乘的資訊和機會，可以減少私人運具的旅次；以及(7)ITS可以提供用路人停車場位置及路線導引等資訊，避免因盲目尋找停車空間而造成的交通擁擠。

能源消耗﹣公路運輸過度消耗能源，造成國家整體資源分配的不均衡

根據經濟部能源委員會統計，台灣地區歷年來公路運輸能源消耗佔總運輸部門一直居於首位，從民國60年的87.15%，至民國70年的87.78%，隨後十年變化幅度不大，至民國80年佔總運輸部門能源消耗的87.0%，約接近九成。不過從民國80年後在運輸部門所佔能源消耗比例已有下降的趨勢，例如民國85年佔83.22%，不過能源消耗總量仍繼續成長。有關台灣地區歷年公路與運輸部門的能源消耗情形，詳見圖6說明。

提昇公路運輸的能源使用效率，對國家能源的整體規劃有實質的幫助。利用ITS的各項技術，可以降低交通擁擠並轉移部份私人運具旅次到大眾運輸工具，以提昇運輸系統的能源使用效率。

環境污染﹣大量的汽、機車排放廢氣，威脅大自然與環境的永續發展

根據台北市環保局統計委託台大環工所之研究報告指出，台北市空氣污染物中約99.5%的一氧化碳（CO）、99%的碳氫化合物（HC），以及98%的氮氧化合物（NOX）來自機動車輛。此外，分析台灣地區歷年來運輸部門溫室氣體排放量的情形，以民國85年為例，其中以公路為最高，佔84.04%，其次為航空，佔13.16%；其次，以民國69年至民國85年溫室氣體排放量的成長率而言，公路亦成長3.4倍，大量使用公路系統的機動車輛，造成日益嚴重的空氣污染問題，更直接威脅大自然與環境的永續發展。有關台灣地區歷年公路與運輸部門的溫室氣體排放情形，詳見圖7說明。

ITS可以提供用路人行車資訊，避免交通擁擠；另外藉由大眾運輸系統的改善以及便利的轉乘資訊的提供，可以轉移部份私人運具旅次至大眾運輸工具，減少私人運具的使用，降低空氣污染及噪音等對環境所造成的衝擊。