大數(shù)據(jù)時代全息路口在交通管理中的應(yīng)用

張 靜

(江蘇航運職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南通 226010)

0 引言

現(xiàn)在是大數(shù)據(jù)的時代，人們每天的工作、生活都離不開大數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)是指無法在一定時間內(nèi)使用常規(guī)軟件工具對其內(nèi)容進行抓取、管理和處理的數(shù)據(jù)集合。隨著5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展、計算機技術(shù)的進步和物聯(lián)網(wǎng)的不斷應(yīng)用，人們身邊的一切都可以以數(shù)據(jù)的形式展現(xiàn)，工作、生活等都離不開這些形形色色的數(shù)據(jù)，比如網(wǎng)上購物、車載導(dǎo)航、網(wǎng)絡(luò)游戲、虛擬身份等，應(yīng)用最為經(jīng)典的就是抖音軟件通過用戶瀏覽視頻的頻率和停留時間的長短來判斷用戶對什么東西感興趣、對什么類型的視頻更為喜歡，從而推送同類型的商品或者視頻給用戶。

交通管理工作也離不開大數(shù)據(jù)成果的應(yīng)用，已經(jīng)從當(dāng)年交警在路口人工指揮交通發(fā)展到現(xiàn)在信號燈自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)“綠波帶”、信號燈自適應(yīng)等功能。全息交通(Pan-Information Transportation)是中國工程院院士鐘志華在互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的大背景下，于2011年首次提出的概念[1]。特別是近幾年流行的全息路口，正是在這種大數(shù)據(jù)時代下，工作需求提升到了一定程度的產(chǎn)物。全息路口可以完全對交通路口的實際情況進行仿真模擬，對路口的監(jiān)測不會受到視野、天氣、時間、距離的影響，可一次監(jiān)控多個路口，能及時發(fā)現(xiàn)問題，深度剖析問題，并提出解決方案[2]。簡單地說，全息路口就是將某一個交通路口的機動車輛、非機動車輛、行人和周圍道路標(biāo)志、標(biāo)線等環(huán)境都通過數(shù)據(jù)的形式展現(xiàn)出來，對這些數(shù)據(jù)進行分析、研究，通過交通通行模型的建立，總結(jié)道路通行的規(guī)律，找到事故隱患的點位，通過不斷優(yōu)化路口信號燈配時和路口交通標(biāo)志、標(biāo)線，根據(jù)數(shù)據(jù)分析，不斷對路口渠化進行調(diào)整，將該路口的全部事件用數(shù)據(jù)方式存儲，在需要的時候?qū)⒄麄€事件數(shù)據(jù)調(diào)用轉(zhuǎn)換成可以聽、看的模式。

1 全息路口的基本原理

目前，國內(nèi)主流的全息路口解決方案主要采用多方向雷視擬合技術(shù)，也就是采用雷達和視頻相結(jié)合的技術(shù)，一般是架設(shè)雷視融合一體機，捕捉路口的機動車、非機動車和行人的數(shù)據(jù)，結(jié)合高精度地圖呈現(xiàn)路口全息視角。一般的一體機具備毫米波雷達技術(shù)、視頻處理技術(shù)、深度學(xué)習(xí)技術(shù)，融合了雷達和視頻的優(yōu)點，實現(xiàn)對道路的全天候感知、全要素感知，可以提供車流量、車輛長度、速度、占有率、事故檢測、車輛違法檢測、人員和車輛區(qū)分檢測、車輛剎車、車輛沖突點等多種信息。

考慮到當(dāng)前全息路口的安裝費用較高，在日常的交通管理中，一般在重要的路口或者事故多發(fā)、違法行為較多、交通擁堵、老百姓關(guān)注度非常高的路口安裝使用。一般情況下，雷視設(shè)備可以安裝在距離停車線15～20 m位置的監(jiān)控桿件上，一個雷視設(shè)備可以覆蓋2～3個車道，覆蓋寬度為15～20 m，路口過大時需要額外增加設(shè)備來補充覆蓋，而且邊緣車道的覆蓋效果會打折扣。盡量不要選擇道路中央有綠化帶且綠化帶高度超過1 m的路口，因為雷視需要覆蓋對向雙向車道，高綠化帶使得對向進口道的數(shù)據(jù)無法采集。路口多個雷視作用域之間必須保證有重疊區(qū)域。建議在路口4個角落有選擇地安裝球機監(jiān)控，通過對路口的全景視頻配合全息路口數(shù)據(jù)應(yīng)用。一般安裝的設(shè)備和點位如圖1所示。

圖1 一般路口安裝方案

2 全息路口在交通管理中的應(yīng)用

全息路口在交通管理中的應(yīng)用很多，如果連續(xù)幾個道路全部設(shè)置成全息路口，形成全息路網(wǎng)，那么整條道路均可以實現(xiàn)車輛高效、安全通行，再結(jié)合當(dāng)前的數(shù)字城市建設(shè)，將會為未來整個城市的優(yōu)化運行提供基礎(chǔ)支撐[3]。目前，國內(nèi)大多數(shù)城市主要選擇個別點位路口開展全息建設(shè)，單點路口的應(yīng)用主要有以下7點。

(1)綜合評價。全息路口可以對路口交通流總體通行順暢程度進行評價，形成路口通行等級，通常是以路口車均延誤進行服務(wù)水平的換算。統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)參照美國公路通行能力手冊(Highway Capacity Manual，HCM)，具體服務(wù)水平如表1所示。

表1 HCM服務(wù)水平

(2)運行評價。通過全息路口可以對路口的運行指標(biāo)(交通流量、平均速度、車頭時距、車頭間距、空間占有率、時間占有率、平均延誤、排隊長度、平均停車次數(shù)等)按照不同空間維度(路口、進口道、轉(zhuǎn)向、車道)進行統(tǒng)計和趨勢分析，從24 h運行指標(biāo)趨勢和歷史運行指標(biāo)變化趨勢兩方面分析指標(biāo)變化特征，按照百分制對路口運行情況進行評分。

(3)實時展示。可以實時通過數(shù)據(jù)的模式精準(zhǔn)展現(xiàn)路口的實時流量數(shù)據(jù)，包含機動車、非機動車和行人數(shù)據(jù)。常態(tài)的路口監(jiān)控只能顯示車輛數(shù)據(jù)，而對于行人和非機動車數(shù)據(jù)無法掌握。

(4)事件回溯。通過對交通事故和事件的自動感知、精準(zhǔn)數(shù)據(jù)輔助定責(zé)，可以為事故的發(fā)生原因和責(zé)任認(rèn)定、交通肇事案件的破獲、交通違法行為的查處認(rèn)定等提供幫助。

(5)違法記錄。支持對車輛進入導(dǎo)向車道不按導(dǎo)向行駛、違法變道、逆行、左轉(zhuǎn)不讓直行、闖紅燈、壓車道線、違反禁令標(biāo)志、超速、未戴頭盔、違法停車、不禮讓行人等多種違法行為的抓拍記錄。

(6)沖突分析。支持路口信控自適應(yīng)配時；通過實時交通熱力圖和路網(wǎng)出行規(guī)律，快速發(fā)現(xiàn)交通隱患點，縮短治理周期，并依據(jù)數(shù)據(jù)分析給出交通組織優(yōu)化的合理建議。

(7)長期保存。由于現(xiàn)在的攝像機都是500萬以上像素的高清攝像機，針對路口車輛過車圖片和視頻的存儲會給人們帶來巨大壓力，基本上每輛過車圖片在150 k左右，每秒高清視頻存儲需要6 M左右，后臺存儲基本都需要用上PB級的存儲陣列，而通過數(shù)據(jù)的方式存儲路口的事件，壓力會小得多。

3 道路優(yōu)化的具體實現(xiàn)

以某市淮海路與西安路交叉口的全息路口方案設(shè)計為例。淮海路與西安路交叉口位于市中心，東側(cè)是去往市中心地標(biāo)建筑(蘇寧中心)的必經(jīng)之路，南側(cè)是某市第二人民醫(yī)院，每天有大量的就醫(yī)人員從該路口經(jīng)過，西側(cè)有市醫(yī)科大學(xué)中心校區(qū)，北側(cè)是多處老舊小區(qū)聚集地，該路口流量較大，非機動車、機動車、行人交織，路口通行情況十分復(fù)雜，交通擁堵排隊時間長、剮蹭事故多發(fā)。為解決這個路口復(fù)雜的交通問題，市公安局交警支隊針對不同時期交通運行特點，組織開展道路交通秩序整治和專項交通安全治理行動，尤其強化堵點亂點的整治、隱患點位的排查治理以及路口信號控制和交通組織的優(yōu)化治理。但由于該路口受到居民出行、醫(yī)院就醫(yī)、中心商圈多重影響，工作人員往往只能憑借經(jīng)驗來研判和治理，在人力資源有限的情況下，無法精準(zhǔn)掌握路口運行態(tài)勢，無法科學(xué)合理地發(fā)現(xiàn)問題并開展有針對性的交通治理工作，也無法應(yīng)對愈加復(fù)雜多變的路口交通問題。

為了徹底解決這一難題，在該路口開展全息路口建設(shè)，通過精確到車道的進口流量、轉(zhuǎn)向流量、潮汐流量、停車次數(shù)、延誤時間等數(shù)據(jù)，對路口的交通信號配時、路口飽和度、交通組織和道路安全等方面進行評估，全方位、立體化、數(shù)字化地為交通精細化治理提供數(shù)據(jù)支撐。

全息路口系統(tǒng)使用以來，該路口經(jīng)過了3次交通配時調(diào)整、1次車道調(diào)整，高峰期車輛通過路口的平均延誤時間下降了70%，剮蹭事故下降了85%，充分實現(xiàn)了路暢、民安的交通出行目標(biāo)。

4 結(jié)語

大數(shù)據(jù)時代讓人們需要的任何數(shù)據(jù)和場景都會通過數(shù)據(jù)的方式展現(xiàn)，讓人們能夠以更細化的方式感受數(shù)據(jù)、更全面的維度理解數(shù)據(jù)、更完美的形態(tài)呈現(xiàn)數(shù)據(jù)。交通出行關(guān)系到每個人的生活，相信全息路口會在將來的交通管理中發(fā)揮更強大的作用，通過融入數(shù)字城市改變?nèi)藗兾磥淼某鲂小?/p>