全息路口技術(shù)在城市交通中的應(yīng)用

劉廣磊，董芊里，楊梓桐，劉強(qiáng)

（華錄易云科技有限公司，江蘇南京 211800）

0 引言

全息交通（Pan-Information Transportation）是中國工程院鐘志華院士在互聯(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]，作為全息交通的一部分，全息路口技術(shù)也在智能交通行業(yè)內(nèi)被提出并應(yīng)用，但目前全息路口技術(shù)的應(yīng)用更多停留在數(shù)據(jù)展示的“可看”階段，建管并重、實(shí)用實(shí)效，如何使全息路口技術(shù)在城市交通中發(fā)揮作用，成為下一步探索的重點(diǎn)。

1 交通緩堵的主要內(nèi)容

1.1 典型的交通擁堵問題

城市交通的擁堵形態(tài)多種多樣，典型的交通問題共分為七大類：交通沖突導(dǎo)致的擁堵、交通組織不合理導(dǎo)致的擁堵、交通秩序混亂導(dǎo)致的擁堵、交通基礎(chǔ)設(shè)施缺失導(dǎo)致的擁堵、交通控制不合理導(dǎo)致的擁堵、突發(fā)情況導(dǎo)致的擁堵、片區(qū)車流量過飽和導(dǎo)致的擁堵。

1.2 緩解交通擁堵的主要措施

交通緩堵是一項(xiàng)具有針對性的工作，在方案制定過程中，工程師需要對現(xiàn)場進(jìn)行全面勘查，深度了解交叉口運(yùn)行情況后，以解決問題為出發(fā)點(diǎn)，采取一切可行性措施，實(shí)現(xiàn)治亂緩堵的最終目標(biāo)，主要的措施有優(yōu)化交通組織、完善交通工程、強(qiáng)化交通控制、應(yīng)用交通科技、規(guī)范停車管理、促進(jìn)公交優(yōu)先、健全慢行交通、推進(jìn)綜合管控。

2 交通緩堵業(yè)務(wù)需求

2.1 數(shù)據(jù)采集

對于交通緩堵，交通工程師勘查的準(zhǔn)確性直接影響著方案制定的準(zhǔn)確性與可行性，而進(jìn)行全面細(xì)致的勘查通常占據(jù)方案制作所需時(shí)間的70%以上，因此對于交通數(shù)據(jù)的全面掌握是開展交通緩堵業(yè)務(wù)的重中之重。

2.2 效果對比

緩堵方案生成后，優(yōu)化評價(jià)也是評判方案合理性的重要標(biāo)準(zhǔn)，以往工程師在方案制定前會(huì)采用錄像視頻采集的方式記錄優(yōu)化前交叉口現(xiàn)狀，優(yōu)化方案實(shí)施后，再采取錄像視頻采集的方式對優(yōu)化前后進(jìn)行對比。

2.3 持續(xù)監(jiān)測

優(yōu)化方案實(shí)施后，通常情況下工程師會(huì)持續(xù)進(jìn)行現(xiàn)場觀測，受時(shí)間、氣候、視野影響，觀測準(zhǔn)確度會(huì)有所折扣，也導(dǎo)致了方案在微調(diào)的過程中有誤差，并不能達(dá)到最優(yōu)效果。

2.4 后續(xù)優(yōu)化

完成優(yōu)化后，工程師就會(huì)接手其他項(xiàng)目，無法對優(yōu)化過的路口進(jìn)行持續(xù)評估、優(yōu)化、再評估，導(dǎo)致交通情況發(fā)生變化，產(chǎn)生后續(xù)擁堵，被動(dòng)等待業(yè)主反饋，無法提供持續(xù)服務(wù)。

2.5 專家會(huì)診

對于擁堵嚴(yán)重，緩堵難度大的路口，需進(jìn)行專家會(huì)診，以往進(jìn)行專家會(huì)診需發(fā)送路口基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、CAD圖、流量數(shù)據(jù)、照片、視頻等現(xiàn)場記錄，往往數(shù)據(jù)不全面，仍需協(xié)調(diào)專家團(tuán)隊(duì)進(jìn)行現(xiàn)場觀測并解決問題，效率較低。

3 全息路口技術(shù)對于城市交通業(yè)務(wù)的支持

3.1 全息路口技術(shù)為交通緩堵提供數(shù)據(jù)支持

交通調(diào)研是一個(gè)復(fù)雜的過程，要對調(diào)研范圍內(nèi)所有道路進(jìn)行觀測，對道路數(shù)量、名稱；道路類型（快速、主干、次干、支路）；道路長度（地圖測距）；車道數(shù)（實(shí)景地圖觀察）；路口數(shù)量、類型（十字、丁字、過街、環(huán)島、異形）；公交情況；地鐵線路、站點(diǎn)、進(jìn)出口位置；公交場站、所包含的線路名稱；公交停靠站的數(shù)量、位置（與路口距離），每個(gè)公交停靠站的線路名稱（分析是否線路過于集中），是否有停靠港灣（實(shí)景地圖觀測）；途經(jīng)公交線路的行進(jìn)路線、?？奎c(diǎn)位（分析是否?？窟^于頻繁）；是否設(shè)置公交專用道，專用道的限制時(shí)間，起始點(diǎn)；交通吸引（吸引交通的因素包括政府機(jī)關(guān)、學(xué)校、交通樞紐、商圈、醫(yī)院、旅游景點(diǎn)、寫字樓、居民區(qū)等業(yè)態(tài)分布）；擁堵狀態(tài)（擁堵的起止時(shí)間、起止點(diǎn)、擁堵長度、是否存在反溢現(xiàn)象）等進(jìn)行調(diào)研。有全息路口的數(shù)據(jù)支撐，工程師可以直接讀取數(shù)據(jù)，從而減少調(diào)研工作量，全息路口工作流程如圖1所示。

圖1 全息路口工作流程圖

3.2 全息路口技術(shù)為交通緩堵提供效果對比

全息交通體系下的載運(yùn)工具、交通基礎(chǔ)設(shè)施和交通環(huán)境不再只是一個(gè)簡單的對象，將人、車、路和環(huán)境所對應(yīng)的交通要素通過傳感器采集并進(jìn)行融合，成為具有自主身份且具備信息交互功能的智能物體[2]。截取歷史全息路口結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)及可視化視頻數(shù)據(jù)，可以將歷史交叉口運(yùn)行情況與優(yōu)化后配時(shí)情況進(jìn)行對比，更加直觀地從數(shù)據(jù)層面及可視化層面反映出交叉口優(yōu)化效果，擺脫僅有數(shù)據(jù)沒有可視化，或只有歷史及優(yōu)化后視頻對比，缺少數(shù)據(jù)支撐的局面。對于可視化效果，全息路口遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于目前仿真軟件的可視化呈現(xiàn)，使用仿真軟件實(shí)現(xiàn)仿真，需要對交叉口進(jìn)行重新建模，其工作量巨大，且仿真效果不能達(dá)到實(shí)時(shí)高度匹配，目前常用的交通仿真軟件是VISSIM，對于交叉口的仿真需要按照CAD底圖進(jìn)行路網(wǎng)構(gòu)建，交通流量速度等參數(shù)需要進(jìn)行手動(dòng)輸入，數(shù)據(jù)精度與實(shí)時(shí)性無法得到保障，全息路口歷史數(shù)據(jù)與優(yōu)化后數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，在準(zhǔn)確度、精美度、匹配度、工作量上都具有明顯優(yōu)勢。

3.3 全息路口技術(shù)為交通緩堵提供持續(xù)監(jiān)測

全息路口可以完全對現(xiàn)實(shí)路口的實(shí)際情況進(jìn)行仿真模擬，對于路口的監(jiān)測無須受到視野、天氣、時(shí)間、距離的影響，可通過上帝視角一次監(jiān)控多個(gè)路口，對于路口的問題及時(shí)發(fā)現(xiàn)，可深度剖析問題，提出解決方案[3]。同時(shí)全息路口可以提供7×24h的數(shù)據(jù)全紀(jì)錄，可回溯由于瞬時(shí)交通擁堵導(dǎo)致的相鄰路口擁堵，尋找擁堵源，從根本上緩解擁堵問題。

3.4 全息路口技術(shù)為交通緩堵提供后續(xù)優(yōu)化數(shù)據(jù)支撐

交通緩堵并不是一次性工作，優(yōu)化后的路口由于變得通暢而導(dǎo)致的交通流吸引，可能會(huì)在一定時(shí)間后使更多車輛從該交叉口通行，交叉口流量變大會(huì)形成后續(xù)交通擁堵，持續(xù)優(yōu)化就需要分析流量變化，優(yōu)化信號配時(shí)，或?qū)囕v進(jìn)行路徑引導(dǎo)，往往交通工程師在觀察一段時(shí)間，交通流趨于穩(wěn)定后停止觀測與優(yōu)化，這就導(dǎo)致后續(xù)持續(xù)優(yōu)化的缺失，全息路口可以通過數(shù)據(jù)的收集分析，由工程師設(shè)定相應(yīng)閾值，流量或某種交通參數(shù)達(dá)到閾值時(shí)，自動(dòng)生成報(bào)警，提示交通工程師進(jìn)行二次優(yōu)化，從被動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題變?yōu)橹鲃?dòng)發(fā)現(xiàn)問題。

3.5 全息路口技術(shù)為交通緩堵提供全面準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)

全息路口可以為專家會(huì)診提供相應(yīng)數(shù)據(jù)支撐，可以解決由于數(shù)據(jù)量缺失，數(shù)據(jù)不準(zhǔn)導(dǎo)致的方案偏差。其次，交通數(shù)據(jù)調(diào)研是一項(xiàng)非常專業(yè)且需要細(xì)心的工作，不同工程師專業(yè)水平和對工作的細(xì)致程度不同，調(diào)研數(shù)據(jù)質(zhì)量無法做到統(tǒng)一且準(zhǔn)確，也使得專家會(huì)診的難度有所提升，全息路口可以提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，降低了工程師的調(diào)研難度，提高了會(huì)診效率。

4 結(jié)語

隨著全息路口技術(shù)在城市交通中的廣泛應(yīng)用，可以針對目前交通工程師的痛點(diǎn)進(jìn)行一一解決，本文的探索只是針對數(shù)據(jù)采集、效果對比、持續(xù)監(jiān)測、后續(xù)優(yōu)化、專家會(huì)診幾個(gè)角度進(jìn)行論證，將全息路口技術(shù)服務(wù)于城市交通，后續(xù)的探索可以結(jié)合車路協(xié)同技術(shù)、自動(dòng)駕駛技術(shù)進(jìn)行綜合考慮，使全息路口技術(shù)有更廣泛的應(yīng)用價(jià)值。