數(shù)字孿生技術(shù)在智能交通行業(yè)中的應(yīng)用

韓志躍

[摘? ? 要]數(shù)字孿生技術(shù)是新時(shí)代發(fā)展下延伸出的一種新型技術(shù)，最開(kāi)始這一技術(shù)被應(yīng)用于工業(yè)制造中，如今該技術(shù)的運(yùn)用變得越來(lái)越廣泛，且朝著城市治理的方向拓展。該技術(shù)在智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用，促進(jìn)了我國(guó)智能交通的進(jìn)一步發(fā)展，在其中占有重要意義。文章就以此為背景，對(duì)數(shù)字孿生技術(shù)在該領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，分析了該技術(shù)的具體應(yīng)用現(xiàn)狀。

[關(guān)鍵詞]數(shù)字孿生技術(shù);智能交通;具體應(yīng)用

[中圖分類號(hào)]U495 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2022）04–00–03

Discussion on the Application of Digital Twin Technology

in the Intelligent Transportation Industry

Han Zhi-yue

[Abstract]Digital twin technology is a new technology extended under the development of the new era. At the beginning， this technology was applied in industrial manufacturing， and now the application of this technology has becoming more and more extensive， and expanding towards the direction of urban governance.The application of this technology in the field of intelligent transportation promotes the further development of intelligent transportation in China， which has a great significance.In this paper， we study the application of digital twin technology in this field and analyze the specific application status of this technology.

[Keywords]digital twin technology; intelligent transportation; specific application

數(shù)字孿生這一概念最早是由美國(guó)國(guó)家航空航天局提出的，并應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。這一技術(shù)的應(yīng)用推進(jìn)了工業(yè)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的數(shù)字化進(jìn)程之后，隨著物聯(lián)網(wǎng)以及大數(shù)據(jù)等各項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字孿生技術(shù)也在這一過(guò)程中與這些技術(shù)得到了融合，并隨著時(shí)代的發(fā)展被應(yīng)用于城市交通規(guī)劃等各個(gè)領(lǐng)域。這一技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于我國(guó)交通體系的建設(shè)有著重要意義，意味著我國(guó)的智能交通領(lǐng)域已經(jīng)迎來(lái)了數(shù)字孿生時(shí)代。這一技術(shù)的應(yīng)用為我國(guó)的道路預(yù)警、應(yīng)急救援等方面提供了新的思路和方向，使我國(guó)對(duì)于交通的管理更加便捷高效。

1 基于數(shù)字孿生技術(shù)的智能交通

基于數(shù)字孿生技術(shù)的智能交通在應(yīng)用過(guò)程中借助各項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)形成了較為完善的體系，實(shí)現(xiàn)了該體系的數(shù)字化，網(wǎng)絡(luò)化以及智能化，而這些特點(diǎn)也使得數(shù)字孿生技術(shù)在智能交通中應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。通過(guò)數(shù)字孿生的采集、傳輸以及應(yīng)用體系，能夠構(gòu)建其交通系統(tǒng)的映射模型，實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸?shù)目梢暬Ｍ瑫r(shí)通過(guò)對(duì)這一技術(shù)的利用，能夠?qū)崿F(xiàn)模型的推演，數(shù)據(jù)的分析等各項(xiàng)功能，能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)實(shí)交通系統(tǒng)與數(shù)字交通系統(tǒng)之間的共同運(yùn)轉(zhuǎn)和互動(dòng)。數(shù)字孿生技術(shù)在智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用為我國(guó)的交通規(guī)劃，管理以及服務(wù)等方面提供了全新的發(fā)展思路和方向[1]。

2 智能交通在我國(guó)的發(fā)展

2.1 起步階段

智能交通在我國(guó)的發(fā)展歷史不算太久，我國(guó)對(duì)這一技術(shù)的了解，最早是在20世紀(jì)90年代。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，智能交通在我國(guó)得到了較為系統(tǒng)的應(yīng)用。智能交通在我國(guó)的起步階段為20世紀(jì)90年代一直到21世紀(jì)初。在這一階段，我國(guó)開(kāi)始嘗試公路的信息化建設(shè)，但在這一過(guò)程中，所使用的多數(shù)設(shè)備是從國(guó)外進(jìn)口的，我國(guó)也開(kāi)始了對(duì)于智能交通系統(tǒng)的研究，這是我國(guó)對(duì)于智能交通這一理念的初步認(rèn)識(shí)。

2.2 建設(shè)階段

21世紀(jì)初到2010年，是我國(guó)對(duì)于智能交通發(fā)展的建設(shè)階段，在這一過(guò)程中，我國(guó)的智能交通發(fā)展取得了較為顯著的成就。2002年，以北京、上海等城市為代表的十座城市在我國(guó)首次開(kāi)展了智能交通的應(yīng)用示范[2]。2006年，我國(guó)將國(guó)家綜合智能交通技術(shù)集成應(yīng)用示范作為十一五的重大項(xiàng)目之一，由此可見(jiàn)，當(dāng)時(shí)我國(guó)對(duì)于智能交通技術(shù)重視程度。2008年，我國(guó)又提出了智慧城市的理念，并將智能交通的發(fā)展作為智慧城市的主要內(nèi)容，這吸引了大批的企業(yè)投入對(duì)智能交通技術(shù)的研發(fā)中，也由此出現(xiàn)了一大批新型的智能交通軟件和硬件，這使得我國(guó)的智能交通得到了進(jìn)一步的發(fā)展，也為我國(guó)智能交通的高速發(fā)展階段奠定了良好的基礎(chǔ)。

2.3 高速發(fā)展階段

2010年后，我國(guó)就一直處于智能交通的高速發(fā)展階段。在這一過(guò)程中，我國(guó)智能交通的競(jìng)爭(zhēng)力一直在不斷的提升，并且在這一過(guò)程中對(duì)于智能交通的研究也越來(lái)越完善，并發(fā)展出了多種創(chuàng)新體系，建設(shè)了一大批具有國(guó)際影響力的示范工程。目前，隨著科技的不斷發(fā)達(dá)，網(wǎng)約車，共享單車等新型的交通模式不斷涌現(xiàn)，交通大腦，數(shù)字孿生等新的理念也開(kāi)始得到了廣泛應(yīng)用，這些技術(shù)及理念的出現(xiàn)，促進(jìn)了智能交通的數(shù)字化，網(wǎng)絡(luò)化和智能化發(fā)展。當(dāng)今時(shí)代，這一技術(shù)已經(jīng)得到了越來(lái)越多人的關(guān)注，許多專家學(xué)者認(rèn)為，數(shù)字孿生技術(shù)在智能交通領(lǐng)域中的應(yīng)用是未來(lái)社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)[3]。但如果要是這一技術(shù)在該領(lǐng)域中能夠發(fā)揮更加突出的功能，實(shí)現(xiàn)交通管理的虛實(shí)互動(dòng)，同步可視等多項(xiàng)功能還需對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步研究。688114E1-4DE3-4D3A-A479-BDA8BF3674C7

3 數(shù)字孿生技術(shù)在智能交通中的具體應(yīng)用

數(shù)字孿生這一技術(shù)智能交通領(lǐng)域中的應(yīng)用具有較多的優(yōu)勢(shì)，例如，可以在城市范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)感知體系的全覆蓋，并且實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的共享，這些優(yōu)勢(shì)使得數(shù)字孿生技術(shù)在智能交通行業(yè)應(yīng)用越來(lái)越廣泛。并且，有利于城市的應(yīng)急救援路線規(guī)劃及道路預(yù)警，其具體的應(yīng)用主要包括以下內(nèi)容。

3.1 在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策當(dāng)中的應(yīng)用

通過(guò)對(duì)這一技術(shù)的應(yīng)用，在智能交通的發(fā)展中能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和同步可視功能，為模型的推演提供了可靠的依據(jù)，有利于管理者作出更加合理的決策。在對(duì)于數(shù)據(jù)和信息的采集上，該技術(shù)主要是通過(guò)集約式的感應(yīng)終端來(lái)對(duì)各項(xiàng)信息進(jìn)行采集。例如，要對(duì)城市道路中公共區(qū)域的氣象數(shù)據(jù)和相關(guān)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行采集，就可以應(yīng)用智能信息桿柱。在建設(shè)道路和橋梁的過(guò)程中安裝傳感器，能夠采集到交通設(shè)施中的相關(guān)物理數(shù)據(jù)。而通過(guò)道路監(jiān)控，傳感器節(jié)點(diǎn)以及智能手機(jī)等設(shè)備，又能夠?qū)Τ鞘芯用竦某鲂幸约斑\(yùn)行車輛等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集[4]。在數(shù)據(jù)進(jìn)行收集后，可以通過(guò)三維建模與語(yǔ)義化技術(shù)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的建模，在經(jīng)過(guò)處理后，最終可以模型的推演上，這一技術(shù)也具有較為顯著的優(yōu)勢(shì)，能夠?yàn)檎块T(mén)制定相應(yīng)的交通政策提供有利條件，降低試錯(cuò)成本。對(duì)于交通運(yùn)輸城市氣象預(yù)測(cè)以及環(huán)境保護(hù)等方面都能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)理論模型的推演。同時(shí)該技術(shù)通過(guò)對(duì)交通數(shù)據(jù)的調(diào)查和分析，能夠?qū)煌ㄐ枨筮M(jìn)行預(yù)測(cè)，進(jìn)而幫助城市更好地對(duì)交通進(jìn)行合理的預(yù)測(cè)和規(guī)劃。在道路通行的方面，借助這一技術(shù)，可以對(duì)車輛的信息位置和道路的運(yùn)行速度進(jìn)行動(dòng)態(tài)化處理與分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)道路擁堵的實(shí)時(shí)預(yù)警，為居民的出行提供更多的便利。

3.2 在應(yīng)急救援護(hù)航方面的應(yīng)用

當(dāng)城市的道路資源緊張時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)擁堵的情況，這不僅極大地耽誤了城市居民的出行時(shí)間，更阻礙了應(yīng)急車輛的正常通行，所以如何開(kāi)辟應(yīng)急車輛的綠色通道一直是城市管理者較為關(guān)注的一個(gè)話題。而數(shù)字孿生技術(shù)在這一領(lǐng)域的應(yīng)用又為城市管理者提供了新的方案。通過(guò)對(duì)這一技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)θ肆?、車流以及道路的特征進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，在深度的學(xué)習(xí)后，該技術(shù)就能夠在車輛到達(dá)下一個(gè)路口的時(shí)間進(jìn)行精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)。根據(jù)對(duì)交通信號(hào)燈時(shí)長(zhǎng)的分析，該技術(shù)能夠找出通行道路中最短的信號(hào)燈方案。同時(shí)根據(jù)不同車輛的需求，還可以為車輛制定出行線路，仿真后還能夠?qū)囕v沿途的信號(hào)燈進(jìn)行控制，這就為急救車輛節(jié)約了通行的時(shí)間，對(duì)處理應(yīng)急事件，提升城市的安全性有著重要作用[5]。

3.3 在加速智能駕駛落地方面的應(yīng)用

對(duì)于車主而言，車主非常重視車輛能否適應(yīng)復(fù)雜多變的場(chǎng)景，能否保證行駛過(guò)程中的安全穩(wěn)定性，這是車輛制造企業(yè)一直以來(lái)追求的一個(gè)目標(biāo)。而在對(duì)數(shù)字孿生技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用后，通過(guò)對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的分析，該技術(shù)可以提供精確度較高的地圖，而這些技術(shù)就能成為智能駕駛車輛的技術(shù)支撐，幫助車輛提高駕駛過(guò)程中的安全和穩(wěn)定性。在對(duì)車輛的駕駛進(jìn)行測(cè)試時(shí)，該技術(shù)還能提供非常完整的工具鏈仿真系統(tǒng)，對(duì)駕駛過(guò)程中的道路、交通標(biāo)志，天氣以及交通流等各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行仿真，這樣企業(yè)就可以通過(guò)對(duì)這些場(chǎng)景的仿真，基于真實(shí)的數(shù)據(jù)和案例，對(duì)車輛的智能駕駛進(jìn)行測(cè)試，進(jìn)而提高車輛智能駕駛的決策執(zhí)行能力，提高車輛駕駛安全穩(wěn)定性，使加速智能駕駛能夠得到進(jìn)一步的推廣。

3.4 在治理?yè)矶路矫娴膽?yīng)用

由于城市的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，而交通的流量又在實(shí)時(shí)的發(fā)生變化，如何精準(zhǔn)全面地量化城市的交通動(dòng)態(tài)特征一直是城市交通管理的一大難題，而數(shù)字孿生技術(shù)也在該領(lǐng)域有著較為廣泛的應(yīng)用。首先是在數(shù)據(jù)的收集上，通過(guò)這一技術(shù)，對(duì)于城市交通動(dòng)態(tài)特征量化過(guò)程中所需要的所有數(shù)據(jù)都能夠精準(zhǔn)獲取，進(jìn)而抓住城市的體征對(duì)其進(jìn)行畫(huà)像，這就能夠有效實(shí)現(xiàn)交通動(dòng)態(tài)體征的新洞察。與此同時(shí)，這一技術(shù)還能夠從全局出發(fā)，將城市pb級(jí)數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練集，并且利用人工智能技術(shù)輔助決策，提高決策的精準(zhǔn)性，更能夠幫助城市持續(xù)優(yōu)化交通供給側(cè)能力。通過(guò)對(duì)這一技術(shù)的利用，可優(yōu)化城市內(nèi)的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提升道路的承載能力，同時(shí)還能優(yōu)化公共交通車輛的規(guī)模和路線，從而保證規(guī)劃的合理性。從交通需求的角度出發(fā)，通過(guò)對(duì)這一技術(shù)的利用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)車輛的實(shí)時(shí)交通以及出行播報(bào)等各項(xiàng)功能，為居民的出行提供更加有效的路線規(guī)劃，避免城市道路的大規(guī)模擁堵，在極大程度上提升城市區(qū)域內(nèi)的總體交通通行率[6]。

4 孿生技術(shù)在智能交通行業(yè)發(fā)展中的建議

現(xiàn)階段，我國(guó)的智能交通依舊屬于發(fā)展的高速階段，在這一過(guò)程中，我國(guó)在治理道路擁堵、城市應(yīng)急救援以及智能駕駛落地的各項(xiàng)內(nèi)容中，都取得了較為顯著的成就，而數(shù)字孿生技術(shù)在其中的貢獻(xiàn)是非常突出的，相信這一技術(shù)在未來(lái)還將得到更加廣泛的應(yīng)用。隨著未來(lái)社會(huì)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等各項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)的不斷發(fā)展和深入，我國(guó)的交通運(yùn)輸發(fā)展也必將發(fā)生一定的改變。在對(duì)問(wèn)題的解決方面也從單一的問(wèn)題解決轉(zhuǎn)向全面提升能效，如此才能進(jìn)一步優(yōu)化我國(guó)的交通運(yùn)輸資源配置，提升我國(guó)的交通運(yùn)輸效能，但在未來(lái)的發(fā)展中還需要注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。

4.1 完善標(biāo)準(zhǔn)體系，確保數(shù)據(jù)安全

未來(lái)在對(duì)數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用中，要進(jìn)一步加快對(duì)于交通基本設(shè)施的建設(shè)，就需要完善相應(yīng)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，在現(xiàn)有的交通運(yùn)輸信息化標(biāo)準(zhǔn)體系以上，對(duì)其進(jìn)行改良和完善，推動(dòng)信息和交通基礎(chǔ)設(shè)施之間的同步設(shè)計(jì)、同步規(guī)劃[7]。為了確保數(shù)據(jù)的安全性，還需要對(duì)數(shù)據(jù)保護(hù)的影響力進(jìn)行事先的評(píng)估。同時(shí)對(duì)于國(guó)家利益，公共安全以及居民出行隱私等各項(xiàng)重要的數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，加強(qiáng)對(duì)于數(shù)據(jù)安全的防范工作。

4.2 建立起健全的機(jī)制

在未來(lái)的進(jìn)一步建設(shè)和發(fā)展中，要借助社會(huì)資本的力量，對(duì)我國(guó)的數(shù)字交通基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行升級(jí)和改造。政府部門(mén)要積極推動(dòng)政企合作，開(kāi)放相應(yīng)的數(shù)據(jù)資源，打造真正意義上的數(shù)字交通運(yùn)營(yíng)服務(wù)商，讓更多的社會(huì)資本能夠參與到對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)中，才能夠推動(dòng)我國(guó)數(shù)字交通的長(zhǎng)效、持續(xù)發(fā)展。這對(duì)于我國(guó)數(shù)字交通的進(jìn)一步完善有著重要意義。

4.3 積極開(kāi)展技術(shù)創(chuàng)新688114E1-4DE3-4D3A-A479-BDA8BF3674C7

社會(huì)要進(jìn)步，就必須推動(dòng)科技的創(chuàng)新。所以在未來(lái)數(shù)字孿生技術(shù)的發(fā)展中，要積極鼓勵(lì)企業(yè)及個(gè)人開(kāi)發(fā)新的產(chǎn)品和技術(shù)，并對(duì)其進(jìn)行推廣，進(jìn)一步推動(dòng)數(shù)字孿生這一理念在交通領(lǐng)域中的應(yīng)用。可以選取一些較為典型的案例開(kāi)展示范應(yīng)用，并支持企業(yè)將數(shù)字孿生這一技術(shù)應(yīng)用于示范區(qū)形成有示范和推廣作用的交通行業(yè)解決方案，這樣能夠推動(dòng)數(shù)字孿生這一技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用，使其得到更好的發(fā)展[8]。

5 結(jié)語(yǔ)

數(shù)字孿生這一技術(shù)在智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用能夠促進(jìn)智能交通的進(jìn)一步發(fā)展。如今這一技術(shù)在該領(lǐng)域中已經(jīng)取得了較為顯著的成就，但還需對(duì)其進(jìn)行深入的研究和分析，這樣才能使數(shù)字孿生技術(shù)在未來(lái)更好地推動(dòng)智能交通領(lǐng)域的發(fā)展?，F(xiàn)階段，我國(guó)正處于智能交通的高速發(fā)展時(shí)期，在這一過(guò)程中，通過(guò)對(duì)各項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，得益于數(shù)字孿生技術(shù)各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，我國(guó)智能交通在各個(gè)方面都得到了較好的發(fā)展。城市管理者在對(duì)城市的交通線路進(jìn)行規(guī)劃時(shí)能夠借助這一技術(shù)收集相關(guān)數(shù)據(jù)，并根據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)的分析進(jìn)行模擬仿真，降低試錯(cuò)的概率，這對(duì)進(jìn)一步提高城市交通管理的合理性有著重要意義。但是數(shù)字孿生這一技術(shù)在智能交通領(lǐng)域中的應(yīng)用還處于初步階段，在未來(lái)的發(fā)展中還需要不斷對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行研究，大膽創(chuàng)新，并健全相關(guān)的體制和標(biāo)準(zhǔn)，才能夠使這一技術(shù)得到更好的發(fā)展，進(jìn)而推動(dòng)數(shù)字孿生技術(shù)在智能交通領(lǐng)域的規(guī)?；瘧?yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 金琳.上海智能交通有限公司為建設(shè)智慧城市助力[J].上海國(guó)資，2021（12）：50-52.

[2] 徐飛，徐志斌，葉晗，等.數(shù)字孿生技術(shù)在智慧高速資產(chǎn)管理中的應(yīng)用[J].中國(guó)交通信息化，2021（12）：93-96.

[3] 朱康奇，華楠，李艷和，等.數(shù)字孿生技術(shù)在光網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用與問(wèn)題[J].信息通信技術(shù)與政策，2021（12）：69-75.

[4] 中國(guó)照明學(xué)會(huì)第八屆理事會(huì)智能交通照明專業(yè)委員會(huì)成立[J].照明工程學(xué)報(bào)，2021，32（6）：133.

[5] 崔玉福，劉質(zhì)加，王靖.數(shù)字孿生衛(wèi)星技術(shù)與工程實(shí)踐[J].航天器工程，2021，30（6）：62-69.

[6] 余晨輝，林琳，高長(zhǎng)春.數(shù)字孿生企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的冗余編排組態(tài)研究——基于TQCA方法的實(shí)證分析[J].中國(guó)物價(jià)，2021（12）：100-102，106.

[7] 黃文德，張曉飛，龐湘萍，等.基于北斗與數(shù)字孿生技術(shù)的智能電網(wǎng)運(yùn)維平臺(tái)研究[J].電子測(cè)量技術(shù)，2021，44（21）：31-35.

[8] 橫河電機(jī)收購(gòu)創(chuàng)新型生物過(guò)程數(shù)字孿生技術(shù)開(kāi)發(fā)商Insilico Biotechnology[J].化工裝備技術(shù)，2021，42（6）：38.688114E1-4DE3-4D3A-A479-BDA8BF3674C7