基于全要素感知與全天候服務(wù)的智慧交通建設(shè)方法

劉穎

（中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司）

1 引言

所謂智慧交通，即在交通基礎(chǔ)設(shè)施上有效集成運用科學(xué)技術(shù)，形成新的現(xiàn)代化、信息化交通運作系統(tǒng)，實現(xiàn)對傳統(tǒng)交通基礎(chǔ)設(shè)施、運輸工具等方面的改變，最終形成了一種虛實結(jié)合的體系。交通信息化工作重點側(cè)重于交通信息采集、傳輸和可視化。智慧交通則是在交通信息化原有功能的基礎(chǔ)上，融入了“AI智慧”，融入了更加先進的信息處理技術(shù)、5G通信技術(shù)、多模態(tài)傳感技術(shù)、高性能計算機技術(shù)和系統(tǒng)綜合技術(shù)，將“人、車、路、環(huán)境、大數(shù)據(jù)中心等”有機融合起來，加強了協(xié)同運作、個性化和智能化運作。本文對基于全要素感知與全天候服務(wù)的我國智慧交通建設(shè)進行了全面分析[1]。

2 智慧交通建設(shè)概述

基于全要素感知與全方位服務(wù)，利用人工智能實現(xiàn)用戶、車輛、道路、環(huán)境的融合，為更好地服務(wù)民眾，為社會的高質(zhì)量發(fā)展提供助力。城市智慧交通建設(shè)總體框架如圖1所示。

圖1 城市智慧交通建設(shè)總體框架

3 智慧交通的建設(shè)思路與原則

通過全要素感知與全方位服務(wù)可以實現(xiàn)安全提升、效率提升和服務(wù)提升，使惡劣天氣、復(fù)雜環(huán)境下的道路交通事故率下降20%以上，關(guān)鍵節(jié)點及路段的通行效率提升20%以上，實現(xiàn)公路建設(shè)、管理、養(yǎng)護、運營全生命周期的數(shù)字化與智能化[2]。智慧交通建設(shè)應(yīng)以管理者和出行者的需求為導(dǎo)向，遵循“系統(tǒng)性、實用性、安全性、先進性、經(jīng)濟性、可擴展性”的原則。新時代與新背景對于智慧交通的建設(shè)提出了更高要求，如何推進基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化、路網(wǎng)運營的精準(zhǔn)化、出行服務(wù)的智能化是當(dāng)下關(guān)注的重點。智慧交通是一場技術(shù)、發(fā)展模式及服務(wù)等全方位的變革，需要構(gòu)建“數(shù)字化多模態(tài)感知”“泛在聯(lián)接和5G高速傳輸”“大數(shù)據(jù)平臺”“AI智慧應(yīng)用”的整體體系。在這場變革中，需要智能信息感知、海量數(shù)據(jù)治理、多方合力、共同創(chuàng)新達(dá)到最佳效果。

3.1 智能信息感知

智慧交通應(yīng)增強隧道、橋梁、附屬基礎(chǔ)設(shè)施等設(shè)施的多維感知能力，夯實數(shù)據(jù)傳輸通道的可靠性和穩(wěn)定性，通過5G通信、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、機器視覺AI分析等新一代信息技術(shù)的落地，實現(xiàn)事件狀態(tài)的動態(tài)監(jiān)管、瞬時確認(rèn)和自動報警/預(yù)警，提升高速公路運行狀態(tài)智能感知能力，實時上報道路擁堵、設(shè)備故障，為交通安全和高效通行保駕護航。

3.2 海量數(shù)據(jù)治理

以全景化、圖形化、數(shù)字化、AI智能預(yù)測的方式展現(xiàn)綜合交通運輸整體運行情況、運行態(tài)勢與發(fā)展水平，通過多元數(shù)據(jù)的分析、挖掘、AI決策產(chǎn)生支持信息，提升對高速公路運行異常的動態(tài)推理和預(yù)測能力，基于統(tǒng)計意義下科學(xué)評估管控手段的效果，為交通管理者實時監(jiān)測和分析決策提供統(tǒng)計意義下科學(xué)數(shù)據(jù)支持指標(biāo)，有力推動交通管理部門從“經(jīng)驗決策”向“數(shù)據(jù)決策”的快速轉(zhuǎn)變。

3.3 多部門開放協(xié)同

新時代下對于智慧交通跨層級、跨部門、跨區(qū)域、跨交通方式的應(yīng)急協(xié)作、危機處置、應(yīng)急管控、出行服務(wù)提出了新要求。智慧高速公路運營將向多業(yè)態(tài)融合、多模式協(xié)同轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)高速公路運營組織面臨新的挑戰(zhàn)。以面向路網(wǎng)運輸效率最優(yōu)為目標(biāo)，開放協(xié)同為抓手，整合匯聚多區(qū)域、多層級、多部門、多系統(tǒng)的數(shù)據(jù)形成大數(shù)據(jù)資源池基礎(chǔ)上，推進業(yè)務(wù)管理部門之間信息共享，促進路網(wǎng)協(xié)同管控和高效運轉(zhuǎn)。

4 全要素感知與全方位服務(wù)

全要素感知包括公路主體及附屬設(shè)施監(jiān)測、交通運行狀態(tài)監(jiān)測、公路氣象環(huán)境監(jiān)測。公路主體及附屬設(shè)施監(jiān)測，主要包含基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)監(jiān)測（橋梁狀態(tài)監(jiān)測、隧道狀態(tài)監(jiān)測、道路狀態(tài)監(jiān)測等）、交通工程及沿線設(shè)施狀態(tài)監(jiān)測，此類數(shù)據(jù)主要為開展公路主體及附屬設(shè)施的養(yǎng)護和運維提供數(shù)據(jù)支持。交通運行狀態(tài)監(jiān)測主要包含交通參數(shù)監(jiān)測、全景視頻監(jiān)控、交通事件檢測及車輛運行監(jiān)測，此類數(shù)據(jù)主要為制定路網(wǎng)管理措施、開展指揮調(diào)度與應(yīng)急救援、發(fā)布交通信息等提供數(shù)據(jù)支持。公路氣象環(huán)境監(jiān)測主要包含路面積水結(jié)冰監(jiān)測、團霧監(jiān)測以及溫度濕度監(jiān)測等，此類數(shù)據(jù)主要為惡劣天氣預(yù)警、安全信息提示等提供數(shù)據(jù)支持。

針對隧道、橋梁、邊坡、盲區(qū)、合流等危險路段，加強監(jiān)測裝置和邊緣計算單元的布設(shè)，自動收集道路交通信息和天氣數(shù)據(jù)，基于云協(xié)同技術(shù)對重點車輛和重點區(qū)域運行狀態(tài)進行實時風(fēng)險研判。對重點車輛運行狀態(tài)、運行軌跡進行實時監(jiān)測，當(dāng)出現(xiàn)頻繁加減速、頻繁變道、車道偏離等異常狀態(tài)時進行緊急提醒。結(jié)合云端海量數(shù)據(jù)在統(tǒng)計上的趨勢表征對重點區(qū)域?qū)崟r的交通流狀態(tài)進行研判，提升事故前兆鑒別率并進行及時預(yù)警。

全方位服務(wù)包括車道級服務(wù)、全天候通行、自由流收費、出行信息服務(wù)、智慧服務(wù)區(qū)。車道級服務(wù)主要包含用于解決特殊時段主線和匝道擁堵嚴(yán)重、影響車輛正常行駛的問題，實現(xiàn)車輛運行效率的最大化，提高關(guān)鍵路段和節(jié)點的通行能力與安全性。

車道級服務(wù)包括主線控制、匝道控制、匝道分合流服務(wù)。主線控制可根據(jù)主線交通流量或突發(fā)情況，實現(xiàn)含應(yīng)急車道在內(nèi)的單個或多個車道開啟/關(guān)閉功能，以及分車道可變限速信息發(fā)布功能，其中突發(fā)情況包括道路施工、突發(fā)交通事故、路面積雪等。

匝道控制主要可根據(jù)主線及匝道的交通流量或突發(fā)情況，實現(xiàn)匝道關(guān)閉/調(diào)節(jié)功能，其中突發(fā)情況包括突發(fā)交通事故、路面積雪濕滑、道路施工等。匝道分合流服務(wù)由誘導(dǎo)裝置、交通數(shù)據(jù)采集設(shè)施組成，誘導(dǎo)裝置含發(fā)光顯示組件，交通數(shù)據(jù)采集設(shè)施可集成至誘導(dǎo)裝置中。

全天候通行主要包括霧天行車預(yù)測誘導(dǎo)與智能化消冰除雪處理。霧天行車誘導(dǎo)由誘導(dǎo)裝置、交通數(shù)據(jù)采集設(shè)施、能見度監(jiān)測設(shè)備組成，誘導(dǎo)裝置含發(fā)光顯示組件，交通數(shù)據(jù)采集設(shè)施可集成至誘導(dǎo)裝置中。智能消冰除雪根據(jù)氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)、路面溫濕度監(jiān)測數(shù)據(jù)自動開啟工作模式，實現(xiàn)路面冰雪快速融化。

自由流收費可采用ETC、電子車牌、機器視覺、北斗高精度定位等多種技術(shù)實現(xiàn)，對多條車道上自由行駛車輛進行收費，提高道路通行效率。

出行大數(shù)據(jù)信息服務(wù)包括AI智慧情報預(yù)測與互聯(lián)網(wǎng)信息發(fā)布聯(lián)動融合。在傳統(tǒng)可變情報板的基礎(chǔ)上，智慧情報板需支持文字、圖形、圖片、視頻等多種信息發(fā)布形式。互聯(lián)網(wǎng)信息發(fā)布的主要發(fā)布內(nèi)容包含路況信息、出行資訊、旅游信息、氣象信息、服務(wù)區(qū)動態(tài)信息、ETC充值信息等。

智慧服務(wù)區(qū)的主要內(nèi)容包含智慧停車、集約型燈桿、智慧餐廳、智慧廁所、新能源充電、綜合信息發(fā)布、綜管平臺等，可根據(jù)服務(wù)區(qū)規(guī)模、客流量選配。智慧停車主要功能包含駛?cè)?駛出車流量監(jiān)測、車位占用情況監(jiān)測、停車誘導(dǎo)等。集約型燈桿可集成安防監(jiān)控、信息發(fā)布、環(huán)境監(jiān)測、廣播、無級調(diào)光、WIFI/4G/5G通信終端等設(shè)備。AI智慧餐廳關(guān)鍵功能包含線上線下統(tǒng)一點餐、機器人自動送餐、數(shù)字化無接觸結(jié)算等。智慧廁所主要功能包含廁位監(jiān)測、人流統(tǒng)計等。新能源充電應(yīng)能同時提供有線充電和無線充電方式。綜合AI智慧信息發(fā)布的主要設(shè)備包含多模態(tài)信息發(fā)布屏、一體化查詢機和自動交互顯示面板等。智慧交通目標(biāo)要達(dá)到人、車、路、環(huán)境的和諧統(tǒng)一，打造安全、高效、綠色的高速公路體系，通過主動的感知、自動的解析、自主適應(yīng)和動態(tài)交互，讓路更加協(xié)同、更聰明、更快捷、更高效。

5 結(jié)語

基于全要素感知與全天候服務(wù)的智慧交通建設(shè)在引領(lǐng)綜合交通運輸發(fā)展、保障國家戰(zhàn)略實施、促進行業(yè)治理體系和治理能力現(xiàn)代化方面發(fā)揮著重要作用。在未來發(fā)展中，通過技術(shù)的不斷發(fā)展，將進一步推動智慧交通建設(shè)，真正實現(xiàn)智慧化城市發(fā)展。