我國(guó)智慧交通發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用技術(shù)研究

段春利

（交通運(yùn)輸通信信息工程質(zhì)量檢測(cè)中心）

1 引言

新基建對(duì)交通運(yùn)輸行業(yè)而言，本質(zhì)是利用數(shù)字化、智能化技術(shù)改變傳統(tǒng)的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字信息技術(shù)，將智能的交通智慧化。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人工智能、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)與交通運(yùn)輸行業(yè)的深度融合，給行業(yè)帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇：自動(dòng)駕駛、車(chē)路協(xié)同、共享交通等，民眾生活的智慧水平不斷攀升。無(wú)論是新基建還是交通強(qiáng)國(guó)，在世界范圍的科技變革中，信息技術(shù)都成為不可或缺的部分。

2 智慧交通的概念

智慧交通屬于交叉學(xué)科，涵蓋了建筑、交通、計(jì)算機(jī)、信息科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的內(nèi)容。智慧交通的概念由智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)（ITS）發(fā)展而來(lái)，相較智能交通，智慧交通綜合運(yùn)用了IoT、AI、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新興數(shù)字信息技術(shù)，在已有的交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施上，將這些技術(shù)集成到傳統(tǒng)的交通運(yùn)輸系統(tǒng)，通過(guò)改變交通基礎(chǔ)設(shè)施、運(yùn)輸工具、運(yùn)輸組織和交通管理形態(tài)等方式，形成虛擬與現(xiàn)實(shí)相結(jié)合、一體化、因需而變的智慧交通運(yùn)輸系統(tǒng)。智慧交通運(yùn)輸體系更加注重以人為本，更具有可持續(xù)發(fā)展的意義，能有效解決路段的通行能力。

智慧交通運(yùn)輸體系涵蓋了交通運(yùn)輸?shù)母鱾€(gè)領(lǐng)域，如ETC、自助停車(chē)付費(fèi)、新能源充電樁等，市場(chǎng)需求巨大，智慧交通運(yùn)輸體系也將在基礎(chǔ)設(shè)施智慧化、生產(chǎn)組織智慧化、運(yùn)輸服務(wù)智慧化、決策監(jiān)管智慧化等方面大有可為。

3 我國(guó)智慧交通的發(fā)展現(xiàn)狀及問(wèn)題

3.1 我國(guó)智慧交通發(fā)展現(xiàn)狀

從20 世紀(jì)90 年代中期開(kāi)始，我國(guó)就進(jìn)行了關(guān)于智能交通系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略、體系框架、標(biāo)準(zhǔn)體系等方面的研究。其中，智能交通關(guān)鍵技術(shù)還進(jìn)行了專(zhuān)項(xiàng)攻關(guān)和試點(diǎn)示范。2013 年，交通運(yùn)輸部提出了“綜合交通、智慧交通、綠色交通、平安交通”的發(fā)展理念。2017年，黨的十九大報(bào)告中首次明確提出“交通強(qiáng)國(guó)”發(fā)展戰(zhàn)略。2019年，中共中央、國(guó)務(wù)院正式印發(fā)《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》，為智慧交通的發(fā)展指明了方向：“大力發(fā)展智慧交通。推動(dòng)大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈、超級(jí)計(jì)算等新技術(shù)與交通行業(yè)深度融合。推進(jìn)數(shù)據(jù)資源賦能交通發(fā)展，加速交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)、運(yùn)輸服務(wù)網(wǎng)、能源網(wǎng)與信息網(wǎng)絡(luò)融合發(fā)展，構(gòu)建泛在先進(jìn)的交通信息基礎(chǔ)設(shè)施。”2019 年，《推進(jìn)綜合交通運(yùn)輸大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要（2020—2025 年）》明確，到2025年，綜合交通運(yùn)輸大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系更加完善，基礎(chǔ)設(shè)施、運(yùn)載工具等成規(guī)模、成體系的大數(shù)據(jù)集基本建成。2020 年，《關(guān)于推動(dòng)交通運(yùn)輸領(lǐng)域新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》提出，到2035 年，交通運(yùn)輸領(lǐng)域新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)取得顯著成效。先進(jìn)信息技術(shù)深度賦能交通基礎(chǔ)設(shè)施，精準(zhǔn)感知、精確分析、精細(xì)管理和精心服務(wù)能力全面提升，成為加快建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)的有力支撐。泛在感知設(shè)施、先進(jìn)傳輸網(wǎng)絡(luò)、北斗時(shí)空服務(wù)在交通運(yùn)輸行業(yè)深度覆蓋，行業(yè)數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡(luò)安全體系基本建立，智能列車(chē)、自動(dòng)駕駛汽車(chē)、智能船舶等逐步應(yīng)用[1]。

智慧交通，大有可為。政策加持，技術(shù)創(chuàng)新，目前，我國(guó)智慧交通體系經(jīng)過(guò)發(fā)展有了一定成果。

①提高了路網(wǎng)運(yùn)行管理和服務(wù)的水平。

②改善了城市智能交通管理和服務(wù)的水平。

③智能交通+互聯(lián)網(wǎng)逐漸普及。

3.2 我國(guó)智慧交通發(fā)展遇到的問(wèn)題

3.2.1 智慧交通統(tǒng)籌管理能力不足

智慧交通屬于交叉學(xué)科、交叉部門(mén)的共建工作，涉及的共建部門(mén)繁多，導(dǎo)致組織管理松散，沒(méi)有主導(dǎo)單位和成熟的管理體系；建設(shè)規(guī)劃零散，沒(méi)有在統(tǒng)一原則的基礎(chǔ)上進(jìn)行頂層規(guī)劃設(shè)計(jì)；技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，進(jìn)行交叉共建的前提是要有統(tǒng)一的技術(shù)接口標(biāo)準(zhǔn)；缺乏系統(tǒng)的法律法規(guī)，不具備監(jiān)管能力。

3.2.2 市場(chǎng)參與率較低

當(dāng)前，我國(guó)的智慧交通建設(shè)多由政府主管部門(mén)主導(dǎo)，缺乏市場(chǎng)機(jī)制的刺激，導(dǎo)致技術(shù)應(yīng)用和市場(chǎng)結(jié)合較低，不能充分發(fā)揮市場(chǎng)化的作用。

3.2.3 科技研發(fā)能力不足

智慧交通的發(fā)展依托于信息技術(shù)的進(jìn)步，技術(shù)研發(fā)能力不足將會(huì)導(dǎo)致核心技術(shù)不能自給；當(dāng)前我國(guó)智慧交通建設(shè)更注重?cái)?shù)據(jù)的收集和管理系統(tǒng)的搭建，對(duì)核心模型和集成分析方面投入不足。

3.2.4 產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平較低

雖然有國(guó)家政策的加持，但是由于認(rèn)識(shí)不到位、各部門(mén)信息孤島等原因，在智慧交通體系建設(shè)中還缺乏科學(xué)、合理的規(guī)劃，整個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展零散，不能建成完善的產(chǎn)業(yè)鏈。

抓住智慧交通發(fā)展的機(jī)遇還需要積極解決上述問(wèn)題，建立健全相關(guān)規(guī)章制度，做好頂層規(guī)劃設(shè)計(jì)工作，搭建各共建單位統(tǒng)一協(xié)作的平臺(tái)和標(biāo)準(zhǔn)，積極引入市場(chǎng)機(jī)制，加大科研力度，堅(jiān)持以人為本，構(gòu)建服務(wù)民眾、造福民眾的智慧交通管理和服務(wù)體系[2]。

4 智慧交通的關(guān)鍵技術(shù)

智慧交通的實(shí)現(xiàn)需要依靠一些關(guān)鍵技術(shù)。

1）追蹤系統(tǒng)

目前，大多數(shù)車(chē)輛都裝有車(chē)載GPS。GPS系統(tǒng)提供雙向通信，幫助交通專(zhuān)業(yè)人員定位車(chē)輛，檢查超速車(chē)輛，并提供緊急服務(wù)。

2）傳感技術(shù)

包括車(chē)輛和道路基礎(chǔ)設(shè)施中的智能傳感器、射頻識(shí)別和智能信標(biāo)傳感技術(shù)，確保駕駛員的安全。道路反射器、感應(yīng)線(xiàn)圈均采用道路建造，在夜間時(shí)，更有助于交通管制和安全駕駛。

3）高清視頻停車(chē)系統(tǒng)

高清視頻停車(chē)系統(tǒng)能遠(yuǎn)距離識(shí)別車(chē)輛，在車(chē)輛到達(dá)指定距離時(shí)，停車(chē)場(chǎng)道閘會(huì)自動(dòng)抬起，實(shí)現(xiàn)不停車(chē)進(jìn)出停車(chē)場(chǎng)，緩解城市交通系統(tǒng)擁堵。

4）交通燈系統(tǒng)

射頻識(shí)別技術(shù)被用于交通燈系統(tǒng)。該技術(shù)即使在多車(chē)道、路口和車(chē)輛時(shí)也能提供正確的算法和數(shù)據(jù)庫(kù)，這些燈可以在高峰時(shí)段自行調(diào)整，無(wú)需任何人工介入。

5）緊急電子車(chē)輛服務(wù)

在緊急情況下，車(chē)內(nèi)傳感器可與附近的應(yīng)急中心建立聯(lián)系。電話(huà)會(huì)幫助司機(jī)與操作員聯(lián)系，并將重要信息直接傳送到中心，如時(shí)間、地點(diǎn)、車(chē)輛方向和車(chē)輛識(shí)別等。

6）數(shù)據(jù)處理技術(shù)

智慧交通中數(shù)據(jù)的海量性、多樣性、異構(gòu)性都決定了處理的復(fù)雜性，簡(jiǎn)單到交通設(shè)施及來(lái)往車(chē)輛數(shù)據(jù)的收集，復(fù)雜到交通事件的判定檢測(cè)，都需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的處理。智慧交通中常用的數(shù)據(jù)處理技術(shù)有數(shù)據(jù)融合（Data Fusion）、數(shù)據(jù)挖掘（Data Mining）、數(shù)據(jù)活化（Data Vitalization）、數(shù)據(jù)可視化（Data Visualization）等，除此以外，還必須做到數(shù)據(jù)的選擇性上傳，保證個(gè)人隱私數(shù)據(jù)的安全。

4.1 交通要素的標(biāo)識(shí)及識(shí)別

智能識(shí)別和無(wú)線(xiàn)傳感技術(shù)是用于標(biāo)識(shí)和感知物體的最主要的技術(shù)手段，是整個(gè)智慧交通建設(shè)的基礎(chǔ)。智能識(shí)別是指每個(gè)物品都擁有唯一的條碼、二維碼、或RFID 標(biāo)簽，這些電子標(biāo)簽中封存著它們獨(dú)有的特征及位置信息，然后這些信息被智能設(shè)備讀取并傳輸至上層系統(tǒng)進(jìn)行識(shí)別處理和最終決策。無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks）是指由安裝在目標(biāo)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的大量低成本微型傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的多條自組織網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式交換信息，有著靈活、低成本和便于部署的優(yōu)勢(shì)。

4.2 智能交通云

智能交通領(lǐng)域各部分處于信息孤立、各自為戰(zhàn)的狀態(tài)，數(shù)據(jù)難以相互傳遞，嚴(yán)重浪費(fèi)數(shù)據(jù)資源。智能交通云主要面向交通服務(wù)行業(yè)，是一種融合了云計(jì)算的智能交通管理技術(shù)，充分利用了云計(jì)算的海量存儲(chǔ)、信息安全、資源統(tǒng)一處理等優(yōu)勢(shì)，為交通領(lǐng)域的數(shù)據(jù)共享和有效管理提供了新的思路[3]。

4.3 智慧交通系統(tǒng)集成技術(shù)

不同省市、不同部門(mén)、不同場(chǎng)景的智慧交通系統(tǒng)尚為分散狀態(tài)，無(wú)法共享數(shù)據(jù)，形成了一個(gè)個(gè)“信息孤島”，造成前期投入成本很高，卻無(wú)法發(fā)揮作用。因此，智慧交通系統(tǒng)集成技術(shù)的研究迫在眉睫。智慧交通領(lǐng)域的系統(tǒng)集成可分為數(shù)據(jù)集成和設(shè)備集成。數(shù)據(jù)集成有兩種應(yīng)用方式，一種是單個(gè)平臺(tái)系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)的融合，如車(chē)輛監(jiān)測(cè)模塊中多個(gè)傳感器信息的融合處理；另一種是多平臺(tái)多傳感器不同時(shí)期相關(guān)數(shù)據(jù)的分析處理，通過(guò)融合后得到潛在數(shù)據(jù)，并對(duì)交通信息進(jìn)行預(yù)測(cè)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，雖然我國(guó)智慧交通在發(fā)展中還存在統(tǒng)籌能力不足、市場(chǎng)動(dòng)力不足、研發(fā)能力較弱等問(wèn)題，但它同時(shí)也給我們帶來(lái)了機(jī)遇，能夠提高交通運(yùn)輸行業(yè)的信息化水平、改善城市擁堵現(xiàn)狀、助力智慧城市建設(shè)等。隨著我國(guó)在智慧交通領(lǐng)域的科技創(chuàng)新發(fā)展，將逐漸掌握更多核心技術(shù)，在世界上擁有絕對(duì)話(huà)語(yǔ)權(quán)，提升國(guó)家的綜合競(jìng)爭(zhēng)力，真正實(shí)現(xiàn)交通強(qiáng)國(guó)。