美国农村智能交通系统（ITS）部署概览-快速了解美国各地农村智能交通系统（ITS）部署的效益与成本

译者案：本文翻译自美国交通运输部智能交通系统联合项目办公室（U.S. DOT ITS JPO）发布的《Rural ITS Deployments-- Quick glance at benefits and costs from rural ITSdeployments around the United States》。列举了农村智能交通系统（ITS）典型应用场景农村行人过街设施、弯道车速预警系统、车道辅助设备、动物检测系统、自动化桥面预警系统的具体效益评估结果，并给出农村智能交通系统（ITS）部署成本示例。翻译不准确之处，敬请谅解。

（一）什么是农村智能交通系统（ITS）部署？

农村地区的交通系统面临独特挑战。美国农村地区占全国97% 的陆地面积，但仅居住着19%的人口 [1]。农村地区指大都市区和小都市区以外的地理区域。尽管人口稀少，但美国交通网络中68%的车道里程和43%的高速公路死亡事故都发生在农村地区[2]。这些特点凸显了采用创新解决方案以提高农村交通安全性和效率的必要性，而智能交通系统（ITS）为此类改进提供了契机。

（二）农村智能交通系统（ITS）应用案例及效益示例

以下是基于智能交通系统（ITS）数据库中项目评估结果的近期农村智能交通系统（ITS）部署应用案例。

（1）农村行人过街设施

问题：在高风险区域（如高速、低行人流量的农村公路以及驾驶员可能未预料到有行人出现的路口之间），行人过街时与车辆发生碰撞的风险极高。

技术：矩形快速闪烁信号灯（RRFB）由一对行人触发的矩形闪光灯和人行横道警示标志组成，安装在人行横道两侧的行人过街标志下方。

效益：在佛蒙特州的6个农村站点，双重差分分析显示，部署矩形快速闪烁信号灯（RRFB）后，驾驶员让行率提高了12%至43%。多元分析发现，当RRFB启动时，驾驶员向行人让行的可能性是未启动时的2.59倍（2023-B01776）。

来源：美国联邦公路管理局（FHWA）

“矩形快速闪烁信号灯（RRFB）可能缩短行人等待时间、降低车辆急停率，并减少行人在驾驶员让行前进入车道的概率 [3]。”

（2）车载弯道车速预警系统

问题：平曲线处的车道偏离事故是农村公路致命事故的重要组成部分，因此需要解决方案帮助驾驶员识别前方弯道，并告知其安全通过弯道的车速。

技术：圣克劳德市明尼苏达州公路安全与研究中心开展了一项受控试点研究，部署了带音频和视觉警报的车载动态弯道车速预警系统，该系统以手机应用程序形式提供服务，可及时向驾驶员发送无干扰警报。

效益：驾驶员通过平曲线的车速比不使用该应用程序时慢8%至10%。当被问及该系统是否让他们在农村多弯路段驾驶时感觉更安全，参与者给出的评分平均为 4.52 分（满分 5 分）；在“是否愿意向他人推荐该系统”的问题上，评分平均为 4.5 分（满分 5 分）（2021-B01694）。

来源：美国联邦公路管理局（FHWA）

“以智能手机应用程序形式部署的车载弯道车速预警系统，是向驾驶员传递关键弯道相关信息的可行方式 [4]。”

（3）车道辅助设备

问题：部分施工区域要求在双向通道实行单向通行，但在这些单向通行区域内，对车道和低流量交叉路口的交通进行管控是一项挑战。临时交通信号灯是一种解决方案，但可能导致严重拥堵。

技术：在施工区域，车道辅助设备（DAD）允许车道和低流量交叉路口的驾驶员加入主线同一单向行驶方向的现有车流队列，而无需通过临时交通信号灯为这些车流新增一个相位。（DAD 全称是Driveway Assistance Devices，主要应用于单车道双向通行的道路施工区。DAD 是一种实验性交通控制装置，主要由以下部分构成：交替闪烁箭头(左右方向)，指示车辆何时可以安全汇入主路；稳定红灯，表示禁止驶出；辅助标志，包括"Turn" 指令和 "No Turn on Red" 标志；控制系统，与主路临时交通信号协调工作。DAD允许车道的车辆在主路交通流允许时加入现有车辆队列，而非像传统临时交通信号那样需要等待完整的信号周期。具体流程如下：主路交通信号为红灯时，DAD显示允许转向箭头；车道车辆可以汇入主路排队车辆；主路绿灯亮起时，DAD显示红灯，禁止驶出；整个过程与主路信号同步，确保安全。）

效益：在俄亥俄州马斯金格姆县农村地区的部署中，与临时交通信号灯相比，车道辅助设备（DAD）使车道等待时间减少了46%，主线队列长度缩短了32%。此外，DAD的合规率（80%）也高于临时交通信号灯（22.7%）（2023-B01781）。

来源：俄亥俄大学

“车道辅助设备（DAD）的效益成本比超过153:1。使用该设备可带来显著效益，且成本极低 [5]。”

（4）基于雷达的动物检测系统

问题：据估计，美国每年鹿与车辆的碰撞事故数量在 100 万至 200 万起之间，且呈上升趋势 [6]。这些碰撞会造成财产损失、人员伤亡以及动物伤亡。

技术：爱达荷州运输部在农村双车道公路上安装了带热成像摄像机的基于多普勒雷达的动物检测系统。该系统通过在检测区域南北两侧的警示标志上方设置闪光灯，向驾驶员警示动物存在。

效益：警示标志启动时，车辆速度下降了0.7至4.4英里/小时。该基于雷达的系统对动物过街事件的正确检测率为76%。大多数鹿都能被提前检测到，以便驾驶员对警报做出反应，其中北行方向的检测提前率为68%，南行方向为85%（2021-B01581）。

来源：爱达荷州运输部

“对于 75% 的路面鹿群，警示标志在鹿群停留路面期间全程处于启动状态；对于麋鹿，这一比例为 100%[6]。”

（5）自动化桥面预警系统

问题：冬季天气会因区域内恶劣天气的类型和严重程度不同而给驾驶员带来安全隐患。局部小范围的天气变化可能会让驾驶员遭遇突发状况。

技术：密歇根州运输部部署了采用非侵入式传感器的自动化桥面预警系统（Automated Bridge Deck Warning System，ABDWS），以确保警报的维护性和准确性。该传感器可检测湿度和温度，并在可能的情况下利用现有的环境传感系统（ESS）。（ABDWS 的核心工作流程如下：数据采集，非侵入式传感器实时监测桥面表面温度、湿度、摩擦系数和降水情况，环境传感器站收集空气温度与湿度数据；算法分析，本地控制器通过预设算法处理数据，判断桥面是否达到结冰风险阈值（通常为温度低于冰点且桥面潮湿）；预警触发，当风险阈值被触发时，系统自动激活如下a）LED 边框开始闪烁（频率可调）或黄灯顶闪灯亮起；b）雷达激活动态速度反馈 (DSFS) 面板显示 "慢驶" 或 "结冰路面" 信息（脉冲模式效果最佳）；c）全尺寸可变信息标志 (DMS)显示 "SLIPPERY ROAD CONDITIONS / REDUCE SPEEDS" 单一帧信息；维护通知，系统同时向MDOT 和当地道路养护部门发送自动消息，提醒进行桥面除冰处理；预警解除，当传感器检测到桥面状况改善，风险阈值不再满足时，系统自动关闭预警。）

效益：自该系统在奥特希哥县75号州际公路部署以来，桥面在结冰、积雪和泥泞路况下的事故数量减少了35%。该站点还注意到事故严重程度有所降低，在安装至评估期间未发生致命或严重事故（2024-B01854）。

来源：iStock/shaunl

“密歇根州运输部人员经常观察到，当警报启动时，驾驶员会减速至更安全的车速 [7]。”

（三）农村智能交通系统（ITS）部署成本示例

（1）矩形快速闪烁信号灯（RRFB）：每台 10,000 美元。佛蒙特州运输局部署了矩形快速闪烁信号灯（RRFB），以提高无信号控制的有标记人行横道的可见度。RRFB 由一对按钮触发式信号灯和有标记人行横道的标志组成，需通过有线连接或太阳能组件供电。每个人行横道的典型成本为10,000 美元（2024-SC00554）。

（2）动物检测系统：60,000美元。爱达荷州一套覆盖范围连续的基于多普勒雷达的动物检测系统，每 250 米（820 英尺）的成本约为 60,000 美元，每 10 年需更换一次。该系统需要定期维护和校准，每250米每年的额外成本为3,000美元（2021-SC00486）。

（3）车道辅助设备（DAD）系统：16,200 美元（投资成本）+ 4,500 美元（维护成本）= 20,700 美元。在俄亥俄州为期 9 个月的部署中，单向双车道施工区域内车道辅助设备（DAD）的投资成本估计为16,200美元，维护成本估计为4,500美元（2023-SC00538）。

（4）先进排队检测（AQD）系统：166,225 美元。内布拉斯加州80号州际公路的4个农村施工区域安装了先进排队检测（AQD）系统，每个施工区域6个月的成本估计为166,225 美元。一套典型的AQD系统包括便携式排队检测系统、中央计算机、闭路电视摄像机、3个交通传感器和两对便携式动态信息标志（2023-SC00549）。