我國智慧交通發(fā)展現狀及應用技術研究

黃紫竹　葉逍逍

摘要 如今我國經濟飛速發(fā)展，交通行業(yè)也不斷朝著智能化、智慧化方向發(fā)展，智慧交通雖然在我國起步較晚，但也已取得一定階段的成效。文章總結了智慧交通的內涵，分析了我國智慧交通發(fā)展的現狀，并對我國智慧交通未來的發(fā)展趨勢做出預測。針對西安市智慧交通的發(fā)展現狀，深入分析了西安市智慧交通系統(tǒng)發(fā)展現狀及面臨的問題，提出了加強系統(tǒng)協(xié)同能力、強化數據挖掘能力、提升交通控制系統(tǒng)智慧水平、改進調度指揮系統(tǒng)等建議，可為其他城市提供參考。

關鍵詞 智慧交通;現狀;應用技術

中圖分類號 U495 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）11-0010-03

引言

隨著新基建和交通強國等一系列重大國家戰(zhàn)略的部署，智慧交通體系的構建在我國各大城市得到了持續(xù)的進步與發(fā)展。所謂智慧交通其本質就是將互聯網、大數據、人工智能等新興技術應用于交通基礎設施上，最終所形成的一種虛實結合的交通體系[1]。智慧交通的開發(fā)與構建代表傳統(tǒng)交通運輸行業(yè)開始朝著融合的方向發(fā)展與轉變，有效解決了交通突出問題的同時為交通行業(yè)帶來了新的機遇。

1 智慧交通的概念

智慧交通屬于一種覆蓋了交通運輸、計算機科學技術、建筑等多個領域的交叉學科[2]。

廣義來說智慧交通是將通信、控制、電子信息等技術應用于傳統(tǒng)交通運輸行業(yè)當中形成的新興領域，在智慧交通系統(tǒng)中充分采用云計算、大數據、物聯網等高新技術，及時掌握道路、車輛情況，行人、周邊設施的信息，利用信息處理平臺進行分析，提供交通參與者需要的實時信息服務，因此，智慧交通需要人、車、路的共同協(xié)作，完成人與車、車與路之間的信息交互與共享，打破障礙，實現交通一體化。

例如，智慧路側停車、智慧停車場、立體停車庫、共享停車場、新能源充電樁等都是智慧交通的具體應用，市場需求巨大，智慧停車場如圖1所示。隨著5G等技術的落地，又將催生新一代智慧交通。

2 我國智慧交通發(fā)展現狀與趨勢

2.1 我國智慧交通的發(fā)展現狀

自2008年底我國首次提出智慧城市以來，城市的公共交通逐步向智慧化發(fā)展，2011年交通運輸部在“十二五”規(guī)劃更是明確指出，智慧交通將是未來交通運輸領域發(fā)展的重中之重。如今，我國部分城市在智慧交通系統(tǒng)構建方面已卓有成效，北京市在推動智慧交通場景應用創(chuàng)新方面，基于智慧交通基礎設施和智慧交通云腦能力，從“企業(yè)運營、社會出行、交通治理”三個方面推進九大領域66項智慧交通重點應用場景建設。包括站內AR導航、預約進站、停車無感支付、網約車聚合約車、車路協(xié)同信息服務、服務區(qū)充電樁預約、公交車輔助駕駛等場景;上海市圍繞智慧出行、智慧管理與決策、智慧運營和智慧物流，形成本市智慧交通總體布局，大力推進城運系統(tǒng)道路交通管理子系統(tǒng)（“IDPS系統(tǒng)”）建設，通過感知人、車信息，運用數據模型智能誘導交通、主動降壓事故、有效緩解擁堵;廣州市作為全國智能網聯車與智慧交通試點城市，提倡統(tǒng)一數據平臺模式，為車路協(xié)同提供一種可行方案，構建了車路協(xié)同的基礎技術框架，明確提出了系統(tǒng)、分類、子系統(tǒng)、組成單元四層結構，并從人、車、路、云、圖等多個維度進行劃分。

2.2 我國智慧交通發(fā)展趨勢

2.2.1 綜合交通智慧化協(xié)同與服務

近年來，各種運輸方式發(fā)展迅速，但這些運輸方式之間的信息交互服務不及時，限制了綜合運輸協(xié)調和高效服務[3]。未來，隨著綜合交通的發(fā)展和出行便捷的要求，信息共享和智能服務技術將得到充分的發(fā)展和應用。未來將逐步完成各種運輸設備的集成、基礎設施與數字設備的集成、運營調度與服務的集成，不斷提高信息交互服務水平，全面實現綜合運輸方式之間的信息共享。

2.2.2 智慧交通管理各系統(tǒng)信息集成與共享

涉及智慧交通管理系統(tǒng)部門眾多，如公管部門、交管部門、城建部門等多個職能部門。但是目前各部門之間缺乏有效、及時的信息溝通，導致一系列資源分散問題，例如部分機構設置冗余、信息重疊或脫節(jié)、各系統(tǒng)間相互獨立。而通過跨轄區(qū)的信息共享、部署和管理，實現信息資源的無縫銜接，是智慧交通管理系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。

2.2.3 交通運輸系統(tǒng)安全運行智慧化保障

交通安全一直是交通領域存在的問題，智慧交通系統(tǒng)安全運行將是未來發(fā)展的主要方向。未來確保運輸系統(tǒng)安全運行的重點將是利用現代信息技術分析事故原因、演變規(guī)律和控制策略，從“人-車-路”協(xié)調的角度設計集成運營安全和有效管控的主動安全技術和管理方法。

2.2.4 智慧交通系統(tǒng)技術體系和標準化體系的完善

我國現有的智慧交通系統(tǒng)結構和標準化體系是20世紀末結合我國國情發(fā)展起來的。系統(tǒng)技術體系和標準化體系對智慧交通系統(tǒng)的發(fā)展起到了積極的作用。同時，在智慧交通系統(tǒng)的建設和發(fā)展中，開發(fā)研究了許多智慧交通的新應用和新技術，并且在許多領域取得了顯著成效?？偨Y已有發(fā)展成果，積極了解國際新技術發(fā)展趨勢，學習國際良好的智慧交通建設經驗來完善智慧交通系統(tǒng)體系框架，將是未來智慧交通系統(tǒng)領域的一項重要工作。

2.2.5 智慧交通產業(yè)生態(tài)圈跨界融合

發(fā)展并應用新技術為出行者提供更加完善、準確、精細的服務，將是未來智慧交通系統(tǒng)面臨的新挑戰(zhàn)。這些服務的提供將加速交通產業(yè)生態(tài)圈的跨界融合，汽車制造業(yè)、汽車服務業(yè)、交通運營服務、互聯網、信息服務、智慧交通等行業(yè)的融合發(fā)展將是大趨勢。

3 智慧交通的關鍵技術及應用

3.1 智慧交通的關鍵技術

3.1.1 V2X網絡通信技術

是在異構網絡集成和頻譜資源共享的基礎上，實現高度智能化的車路通信與協(xié)作，達到無處不在的網絡覆蓋（如5G、DSRC、RSRC、WIFI等）效果，車路協(xié)同系統(tǒng)如圖2所示。

3.1.2 高精度地圖技術6956D528-B5F4-4810-A7C1-094204267FA1

利用集成無線定位、衛(wèi)星定位、車輛自主定位、慣性導航定位、路邊設施輔助定位和高精度地圖，可以實現大型車輛在智能道路上的實時準確定位。

3.1.3 車輛隊列技術

通過距離檢測傳感器、車與車及車與路通信技術使車輛保持安全距離，從而使車流保持整體的一致性。

3.1.4 無線充電技術

智能道路上配置了無線充電模塊，太陽能等新能源提供動力，大大降低了電動汽車的動力電池容量，也減少了能源排放，降低了電動汽車的運營成本。

3.1.5 道路智能材料技術

道路智能材料能夠獨立感知、分析、處理和評估環(huán)境。這些優(yōu)越的特點賦予了路面能量收集、自動診斷和信息交互等智能功能，提高了道路服務能力。

3.1.6 面向主動安全的道路控制技術

通過在道路基礎設施中添加超前預測、實時監(jiān)控、自動感知、自動修復等工作模塊，提高道路行駛安全性和穩(wěn)定性。

3.1.7 車路交互技術

出行即服務（MAAS）旨在建立一個基于共享交通模式和智能信息技術的網絡化交通系統(tǒng)。

3.1.8 結合基礎設施的智能決策與規(guī)劃

包括單車智能決策行為（換道、超車、并入交通流等）和多車協(xié)同運動規(guī)劃（求解多車路徑或軌跡的過程）。

3.2 智慧交通的應用——以西安市為例

3.2.1 西安智慧交通實施現狀

近年來西安經濟飛速發(fā)展，人口和機動車保有量持續(xù)攀升，但城市交通基礎設施不足，道路常年擁擠。有效控制西安交通擁堵離不開智慧交通的創(chuàng)新實踐，特別是面對全運會等全國性大型賽事，交通領域的智能升級和智慧管理迫切需要更多的科技和理念的創(chuàng)新和支持，智慧交通系統(tǒng)的構建及改造極大程度地緩解了西安道路的壓力，增強了交通系統(tǒng)調度的靈活性，提升交通部門管理能力，有效解決了西安道路擁堵的難題。

（1）點-線-面流量實時精準感知。改造前，西安市交警只能通過計數的方式統(tǒng)計交通量，不但費時費力，而且收集的數據難以形成系統(tǒng)。改造后，地磁、雷電視覺和大數據三種不同數據有機結合，精準動態(tài)地呈現城市道路口實時數據，通過中心大腦篩查為點、線、面信號調控提供充分的決策依據，實現城市信號優(yōu)化從依靠人工經驗向科學準確的轉變。

（2）綠波路段自動識別。以互聯網路況大數據為基礎，結合智能信號控制系統(tǒng)，構建了“西安交警大數據+信號智能調優(yōu)平臺”，該平臺已成為城市超過1 300個信號燈控制的核心，該平臺根據城市交通流量的動態(tài)變化，達到智能化，快速識別綠波線、綠波網絡、擁堵線、擁堵區(qū)域、自適應交叉口的目的，大大提高了工作效率。

（3）綠波方案自動生成?；谧R別出的自適應交叉口、綠波路段和綠波網絡，智能調度系統(tǒng)可以根據流量變化自動劃分信號控制周期，生成綠波協(xié)調方案和交叉口相位配時方案，不斷優(yōu)化迭代，輸出多樣化的評價指標[4]。該系統(tǒng)改進了傳統(tǒng)的信號調諧模式。通過系統(tǒng)的自動智能調諧，在保證調諧效果的基礎上，減少交通延誤，改善出行體驗。

（4）信號燈運行態(tài)勢實時監(jiān)控。在西安“大數據+信號優(yōu)化監(jiān)控平臺”運行概覽頁面中，交警可以方便地監(jiān)控各路口交通運行狀態(tài)和變化趨勢。該平臺不僅可以顯示正常的路口和異常路口的實時情況，優(yōu)化相關路口的一系列數據，也可以為每個路口進行評分，統(tǒng)計分析路口產生異常的原因，準確地判斷故障信息。圖3為西安市“大數據+信號優(yōu)化監(jiān)視平臺”頁面。

（5）信號優(yōu)化情況一鍵監(jiān)視?！拔靼步痪髷祿?信號智能調諧平臺”還可以執(zhí)行城市信號運行策略的實時監(jiān)控。依據各種道路動態(tài)指標進行路況評價和健康狀況排名。與此同時，該系統(tǒng)還可以計算城市的實時擁堵里程、擁堵指數和平均速度，協(xié)助交警進行信號燈科學控制。

（6）互聯網路況和視頻數據融合實現迅捷信號優(yōu)化。該平臺還連接到互聯網實時路況數據和全市視頻監(jiān)控攝像頭。信號調諧人員可以查看視頻監(jiān)控現場，并結合路網地圖的實時數據，對擁堵的路口采取人工措施。

3.2.2 完善西安智慧交通系統(tǒng)的措施

（1）提升系統(tǒng)協(xié)同能力。智慧交通系統(tǒng)由1個平臺，6個子系統(tǒng)耦合而成，各個子系統(tǒng)之間既相互獨立又間接為其他子系統(tǒng)提供服務，因此政府應提前做好詳盡規(guī)劃，設計時應考慮各到子系統(tǒng)之間的密切配合;另一方面，需要建立統(tǒng)一的智慧交通系統(tǒng)技術標準，才能為子系統(tǒng)的對接融合提供有力的技術保障。

（2）強化數據挖掘能力。目前來看，西安智慧交通系統(tǒng)數據挖掘能力相對較弱，而大數據系統(tǒng)是整個智慧交通系統(tǒng)的核心，因此要完善智慧交通系統(tǒng)的數據池，豐富平臺業(yè)務，保證集成平臺平穩(wěn)運行;西安市有關交通部門應該加強服務于智慧交通隊伍的人才建設，重點培養(yǎng)大數據、人工智能方面的優(yōu)秀人員，目標為深度優(yōu)化數據算法，提高數據的提取能力，加以綜合利用。

（3）提升交通控制系統(tǒng)智慧水平。當前西安智慧交通控制系統(tǒng)仍存在許多問題，如：智慧交通信號機不夠穩(wěn)定、“啞設備”大量存在、交通系統(tǒng)檢測器不足、平臺功能應用缺乏等，解決上述問題的關鍵在于需要尋求更好的交通控制終端，提高信號機的使用效率、增加聯網交通控制設備的數量、完善交通控制系統(tǒng)平臺，彌補應用功能不足的缺陷[5]。

（4）改進調度指揮系統(tǒng)。針對西安智慧交通系統(tǒng)調度指揮效率偏低，應參照管理經驗豐富的城市的“可視一體化”模式，即構建一個具有可視化移動指揮、共享交互、發(fā)布服務的集成調度指揮系統(tǒng)。對調度指揮系統(tǒng)進行改革創(chuàng)新，升級至前沿的系統(tǒng)硬件設施，從而降低指揮成本。

4 結語

綜上所述，我國智慧交通發(fā)展已經取得了良好的成效，但還存在規(guī)劃能力欠缺、市場刺激不足、創(chuàng)新能力較弱等問題，但這也帶來了更多的機遇與挑戰(zhàn)。從長遠來看，未來智慧交通建設將與智慧城市建設更加緊密，最終實現我國從“交通大國”向“交通強國”的升級。

參考文獻

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[3]保麗霞， 劉玉喆， 王杉， 等. 西安市智慧交通管理發(fā)展對策研究[J]. 中國市政工程， 2021（4）： 73-76+111-112.

[4]周永. 我國智慧交通發(fā)展現狀、問題及其法治化[J]. 長沙大學學報， 2020（6）： 19-24.

[5]伍朝輝， 武曉博， 王亮. 交通強國背景下智慧交通發(fā)展趨勢展望[J]. 交通標準化， 2019（4）： 26-36.

收稿日期：2022-03-28

作者簡介：黃紫竹（1994—），女，本科，助理工程師，從事機電檢測和運營管理等工作。6956D528-B5F4-4810-A7C1-094204267FA1