淺析智慧交通在城市搭建中的運(yùn)用及意義

龔慧穎，裴晉冉，楊碧，楊旌，湛維明

河北金融學(xué)院，河北保定，071000

0 引言

智慧交通是城市搭建的重要組成部分，是緩解城市交通擁堵的重要手段。如果智慧交通將嵌入式系統(tǒng)搭建起來，將會(huì)提高便民服務(wù)水平，緩解擁堵現(xiàn)狀，降低路怒癥的發(fā)生率。

1 智慧交通的研究背景與現(xiàn)狀

智能城市概念的提出給城市交通的構(gòu)建與發(fā)展提供了全新的思考，同時(shí)也給城市交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供了全新的條件，所以，怎樣構(gòu)建平安、穩(wěn)定、快捷的智能城市公共交通系統(tǒng)成為我們建設(shè)智能城市過程中的重要課題。20世紀(jì)90年代初美國政府提出了智慧交通系統(tǒng)(簡稱ITS)的發(fā)展理念[1]， 而智慧城市與智能交通系統(tǒng)的前身即為智慧交通系統(tǒng)。

1.1 研究背景

20世紀(jì)末，由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)水平的迅速發(fā)展，城市化水平愈來愈高，社會(huì)車輛保有量也同樣在快速增長。而道路擁堵、事故救援、環(huán)境污染、電力緊缺等社會(huì)現(xiàn)實(shí)問題，也早已變成當(dāng)今世界各地所面對的共性問題。在此背景下，出現(xiàn)了即時(shí)、精準(zhǔn)、快捷的綜合交通運(yùn)輸技術(shù)和管理系統(tǒng)，即智慧交通。

智能城市交通中的“人”是指所有與城市交通體系相關(guān)的人，包含城市交通管理人員、操作員和參與者；“車”包含各類運(yùn)送方法的承載用具；“路”包含各類運(yùn)送方法的路段及運(yùn)輸航線?！爸悄堋笔荌TS體系區(qū)別于傳統(tǒng)城市交通體系的最基本特征。

智能交通管理管理系統(tǒng)把人、車、道路三者綜合考慮到一起考量。該體系建設(shè)中，廣泛應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)、各種數(shù)據(jù)通訊傳送技術(shù)手段、電子傳感技術(shù)、衛(wèi)星軌道引導(dǎo)與自動(dòng)定位技術(shù)手段、工程電子產(chǎn)品管理信息、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理技術(shù)和城市道路交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程技術(shù)等，并把各種現(xiàn)代信息高新技術(shù)手段合理集成、運(yùn)用在整個(gè)城市交通運(yùn)輸當(dāng)中，從而使人、車、道路更加協(xié)調(diào)，達(dá)到和諧統(tǒng)一，并充分發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)，因而極大地提高了城市交通運(yùn)輸工作效率，保證了交通安全，改善了城市環(huán)境，提升了能源效率。

如今城市化的飛速發(fā)展以及人們對更高生活水平和美好生活需要的追求，開車出行幾乎成為一種常態(tài)，與此同時(shí)，車輛堵塞、事故頻發(fā)、尾氣污染、難停車等一系列交通問題日益突出。而基于城市可利用面積和道路建設(shè)的局限性，我們不能僅憑增強(qiáng)道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)來解決當(dāng)前面臨的嚴(yán)峻交通問題。當(dāng)前有些交管部門和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)對于智慧交通的建設(shè)發(fā)展方向分散，較難融合在一起，使得整個(gè)交通運(yùn)行的效率不高，交通發(fā)展受限[2]。

1.2 研究現(xiàn)狀

2009年，IBM提出了智能交通的設(shè)計(jì)理念，而智能交通系統(tǒng)就是在傳統(tǒng)智能交通系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，通過整合物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和高新的IT科技，利用技術(shù)手段收集道路上交通信息，并進(jìn)行實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)下的道路交通資訊服務(wù)。智能交通系統(tǒng)通過大量運(yùn)用的數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)挖掘和信息處理等技術(shù)，達(dá)到的智能交通管理的系統(tǒng)化、實(shí)時(shí)性、信息交換的互動(dòng)性和公共服務(wù)的廣泛適用性。

中國現(xiàn)在擁有的智能交通系統(tǒng)主要解決如下四個(gè)方面的使用要求：

第一，對交通進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。利用智能交通能夠得知哪里出現(xiàn)了車禍、哪里堵車、什么路段最為暢通，并以最快的速度提示給司機(jī)和交通管理工作人員；

第二，做好公共汽車的管理工作。通過實(shí)施商業(yè)駕駛員和調(diào)度管理中樞間的雙向通信，來提升商業(yè)汽車、公交和出租車系統(tǒng)的運(yùn)作效能；

第三，提供旅游資訊咨詢服務(wù)。智能交通可以利用多媒體多端口向外出旅客實(shí)時(shí)提示各類交通綜合信息，從而為旅行者提供更加滿意的旅游體驗(yàn)；

第四，提供汽車安全輔助控制系統(tǒng)。使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)輔佐司機(jī)駕馭汽車，并取代司機(jī)手動(dòng)駕馭汽車。

由于現(xiàn)在交通的便利，人們的出行大多都是以汽車為主，除了造成交通堵塞、尾氣污染等問題外，甚至有時(shí)還會(huì)引起社會(huì)矛盾。調(diào)查證實(shí)，相當(dāng)多的駕駛員都有“路怒癥”，簡而言之，路怒癥就是指帶著怒氣去駕駛。在交通嚴(yán)重堵塞的情況，由于開車壓力和挫折使得駕駛員產(chǎn)生的某種憤慨心情，故發(fā)作者會(huì)襲擊別人的車輛或語言侮辱他車的駕駛員和乘員。這樣的事情發(fā)生不在少數(shù)，可能在我們每個(gè)人的身邊都有這樣的現(xiàn)象，而想要解決“路怒癥”這一問題，就需要我們的“智慧交通”系統(tǒng)更加全面，能夠起到實(shí)時(shí)監(jiān)控作用為用戶提供最佳路線的同時(shí)，在遇到出現(xiàn)路怒癥這一情況時(shí)可以為用戶提供調(diào)節(jié)情緒的方式，為駕駛者提供更加人性化的服務(wù)。

顯然，上述任何一個(gè)應(yīng)用都是通過海量數(shù)據(jù)的信息收集與分析而完成的，所以，數(shù)據(jù)分析是智能交通系統(tǒng)的基石與命脈。當(dāng)中，位置信號、交通流量、車速、占有率、隊(duì)列距離、出行時(shí)段、區(qū)域車速等是最關(guān)鍵的道路交通數(shù)據(jù)分析[3]。

1.3 研究意義

物聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)分析平臺在收集和保存海量交通數(shù)據(jù)的同時(shí)，也將會(huì)對相關(guān)用戶個(gè)人信息和位置信息進(jìn)行更深入的數(shù)據(jù)挖掘，從而發(fā)現(xiàn)大數(shù)據(jù)中潛藏的價(jià)值，并開展更深層次的研究，比如：通過使用ID和時(shí)間線就會(huì)構(gòu)造出用戶的活動(dòng)軌跡模式，通過記錄下用戶在真實(shí)世界中的實(shí)際活動(dòng)，就可以從一定程度上反映出個(gè)人的意愿、偏好和活動(dòng)模式。了解這些消息，也會(huì)有助于完善智能交通提供個(gè)性化出行消息推送等服務(wù)功能，對于智慧城市的構(gòu)建同樣具有十足的意義。下面將從智慧交通建設(shè)思維、建設(shè)技術(shù)以及價(jià)值方面進(jìn)行簡述。

2 智慧交通的建設(shè)思維

智能交通系統(tǒng)將充分運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、遙感技術(shù)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)等新型技術(shù)，綜合利用交通科學(xué)、人工智能、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等先進(jìn)理論與工具，以全面認(rèn)識、高度融合、主動(dòng)服務(wù)、科學(xué)評估為目標(biāo)，并期望通過建立實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)服務(wù)結(jié)構(gòu)，深入發(fā)掘與交通運(yùn)輸有關(guān)的大數(shù)據(jù)，并建立問題分析模型，進(jìn)行關(guān)鍵資源的有效配置，以提升資源配置優(yōu)化、公共決策、行業(yè)管控的能力。

互聯(lián)網(wǎng)思維與深度滲透融合，是智能交通系統(tǒng)運(yùn)營的主要方法。國家高度重視互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，“十三五”時(shí)期互聯(lián)網(wǎng)思維和交通運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)的深入融合，對各環(huán)節(jié)都形成了巨大的影響，也將成為中國建設(shè)智能交通運(yùn)輸關(guān)鍵技術(shù)提升工程的關(guān)鍵思路和服務(wù)能力，將有效推動(dòng)交通安全、效率、便利、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和交通舒適的運(yùn)營發(fā)展，并有望促進(jìn)整個(gè)相關(guān)交通運(yùn)輸行業(yè)的轉(zhuǎn)型提升。以下為智能交通系統(tǒng)將重點(diǎn)建設(shè)的環(huán)節(jié)——大數(shù)據(jù)鏈接。

可以有條件地獲取企業(yè)非機(jī)密信息數(shù)據(jù)，并引導(dǎo)各大公司在基于已公開數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上開展深入數(shù)據(jù)挖掘，從而發(fā)現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析背后潛藏的巨大數(shù)據(jù)價(jià)值，并將之轉(zhuǎn)換為有益于公共交通的資訊，給民眾們帶來更為全面、智能、便利的公共交通資訊服務(wù)；為了讓政府投放的重點(diǎn)項(xiàng)目更高效，更有可行性，在重點(diǎn)項(xiàng)目建立之初，政府將利用網(wǎng)絡(luò)眾籌的思想，及時(shí)地展開對居民的生活需求調(diào)查，以掌握居民最迫切希望了解的問題，以便于政府有針對性地選擇重點(diǎn)項(xiàng)目；隨著電子商務(wù)和智慧交通技術(shù)的逐步融合，將人民的日常生活體驗(yàn)和購買、消費(fèi)等服務(wù)活動(dòng)相結(jié)合。改善使用體驗(yàn)，進(jìn)一步發(fā)揮智慧交通的功能；不斷創(chuàng)新項(xiàng)目的商務(wù)運(yùn)作模式，對市場化服務(wù)項(xiàng)目開展了具體商務(wù)運(yùn)作模型的研究，以提高服務(wù)項(xiàng)目本身的“造血”功能，使服務(wù)在項(xiàng)目建成后能夠盡快回收成本費(fèi)用，如免費(fèi)基本服務(wù)項(xiàng)目、增值服務(wù)、短時(shí)和長時(shí)間收費(fèi)[4]，以降低項(xiàng)目早期過度投入和減緩低收益速度的發(fā)生。

3 智慧交通的平臺建設(shè)技術(shù)

3.1 車路協(xié)同技術(shù)

車路協(xié)同包括車輛與路線、路況、環(huán)境之間的協(xié)同，多車之間的行駛速度、行駛距離以及微觀駕駛行為之間的協(xié)同，還有交通監(jiān)管與車輛行駛之間的協(xié)同等。而車路協(xié)同技術(shù)在基于當(dāng)前5G無線通信下可以將通過感知設(shè)備獲取的信息進(jìn)行收集并且互通， 并通過5G的邊緣計(jì)算平臺強(qiáng)大的計(jì)算能力來確定車輛的運(yùn)行路線，將多維度的行駛數(shù)據(jù)通過智能化分析呈現(xiàn)給運(yùn)維人員，形成一個(gè)人-車-路的感知網(wǎng)，使得道路交通系統(tǒng)更加完善，讓車輛監(jiān)管更加智能快速，滿足人們對美好交通出行的期望。

3.2 車聯(lián)網(wǎng)

車聯(lián)網(wǎng)是將車的網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)連接起來：車內(nèi)是個(gè)局域網(wǎng)，車跟車組成車際網(wǎng)，車網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)相連，三者基于統(tǒng)一的協(xié)議，實(shí)現(xiàn)人、車、路、云之間數(shù)據(jù)互通，并最終實(shí)現(xiàn)智能交通、智能駕駛等功能。車聯(lián)網(wǎng)源于物聯(lián)網(wǎng)，它將從物理世界獲取信息限定到車、路、人和環(huán)境。車聯(lián)網(wǎng)利用傳感器網(wǎng)絡(luò)來獲得車自身的狀況信息和車外環(huán)境的信息。這些信息分析整合傳入車載系統(tǒng)來達(dá)到輔助駕駛，增強(qiáng)安全的功能。

車聯(lián)網(wǎng)通過車載RFID 芯片連接到互聯(lián)網(wǎng)，將車輛管理系統(tǒng)與北斗地圖整合到車輛互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，然后將特定城市范圍內(nèi)的汽車建立網(wǎng)絡(luò)連接，可以借助智能交通實(shí)現(xiàn)交通順暢、有序及安全出行。安裝在汽車上的無線傳感器芯片通過無線網(wǎng)絡(luò)連接到一個(gè)特定的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，并且將相關(guān)的車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)軟件也應(yīng)用于其中，在特定的范圍內(nèi)，通常該傳感器可以寫入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)會(huì)在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫記錄一定距離內(nèi)車輛的信息，這樣可以方便車輛查看附近的車況信息，從而減緩交通擁堵。另一方面，車輛行駛信息可以上傳至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，這對于車輛救援具有十分重要的意義，當(dāng)突發(fā)事故時(shí)，能夠?qū)Ρ焕к囕v進(jìn)行準(zhǔn)確定位，從而縮短救援時(shí)間。

結(jié)合新型的信息技術(shù)手段對智慧交通做一個(gè)整體的規(guī)劃建設(shè)，搭建一個(gè)平臺，以便于提高道路設(shè)施有效利用率、居民外出效率，利于更好地進(jìn)行交通管理和交通建設(shè)，為人們更安全、暢通的出行服務(wù)。

3.3 5G技術(shù)

2021年，全國所有地級市、超過97%的縣城和40%的鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋。5G網(wǎng)絡(luò)使用戶之間的通信從一個(gè)終端到另一個(gè)終 端，實(shí)現(xiàn)設(shè)備到設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸。5G的空中接口時(shí)延低至1ms，極大地滿足了自動(dòng)駕駛等實(shí)時(shí)應(yīng)用。并且5G的移動(dòng)性支持500km/h的高速移動(dòng)，連續(xù)廣域覆蓋和高移動(dòng)性下，用戶體驗(yàn)速率達(dá)到100Mbit/s。5G技術(shù)通過車聯(lián)網(wǎng)可以有效實(shí)現(xiàn)智慧交通服務(wù)的平臺系統(tǒng)升級。5G技術(shù)的一系列特點(diǎn)，例如網(wǎng)速快、對應(yīng)時(shí)間差短、廣連接等可以更好地支持實(shí)現(xiàn)車載VR視頻通話、高清實(shí)景導(dǎo)航等相關(guān)實(shí)時(shí)性功能。C-V2X蜂窩車聯(lián)網(wǎng)包含LTE-V2X直連通信技術(shù)和5G-V2X5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。利用無線通信技術(shù)延遲性低、穩(wěn)定性高和擴(kuò)散傳播特點(diǎn)，汽車可以即時(shí)地對外傳送關(guān)于自身位置、工作狀況等的基本安全消息，道路交通燈或電子指示牌標(biāo)識等可傳遞道路交通安全管理與指揮信息內(nèi)容，支持實(shí)施機(jī)動(dòng)車撞擊警示、紅綠燈誘導(dǎo)車輛通行等運(yùn)用，可以有效提高機(jī)動(dòng)車出行安全和出行效率。

除此之外，5G技術(shù)還將幫助完成更高等級、更復(fù)雜多變情景的自動(dòng)駕車業(yè)務(wù)，如遠(yuǎn)程遙控式自動(dòng)駕駛、各車輛編隊(duì)運(yùn)行等。5G無線傳輸網(wǎng)絡(luò)可以規(guī)避更多的地理?xiàng)l件限制，可對實(shí)時(shí)且大量的交通信息實(shí)現(xiàn)大量的傳輸與存儲(chǔ)，并且通過周密的計(jì)算來得到最優(yōu)解決方案，從而保障了數(shù)據(jù)的時(shí)效性與準(zhǔn)確性，為接下來信息的挖掘、分析與反饋環(huán)節(jié)提供時(shí)間上的優(yōu)勢，從而更好地服務(wù)于不同的城市個(gè)體，提高城市的管理效率。最終，5G將作為關(guān)鍵性技術(shù)應(yīng)用到城市智慧交通的建設(shè)中。

4 智慧交通帶來的價(jià)值

4.1 給出行者更好的出行體驗(yàn)

良好的外出體驗(yàn)主要表現(xiàn)在：規(guī)劃出行路線與外出方式、提升出行的效率、讓外出細(xì)節(jié)化。依托智慧交通系統(tǒng)，智慧交通可以即時(shí)為出行者提供精準(zhǔn)的出行資訊，比如氣候變化、路面情況、道路狀況、交通事故、附近停車位等，減少市民的無效出行。通過各個(gè)道路的交通信號、攝像頭和傳感器等設(shè)施來獲取交通數(shù)據(jù)并將其進(jìn)行整合，在時(shí)差段合理預(yù)測路況，形成智能化交通管理系統(tǒng)。在遇到前方道路堵塞情況時(shí)，智慧交通能為駕駛員提出建議，顯示各個(gè)方案的行車路線，根據(jù)實(shí)際情況提示最優(yōu)路線，從而提高外出效率和安全性。智慧交通可根據(jù)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，由所經(jīng)路線的車輛數(shù)量，來合理建議出行者適時(shí)改變出行的方式，不僅控制了繁華地帶的車流量，還提高了出行效率，降低環(huán)境污染。智慧交通還可為出行者提供更周到的服務(wù)，注重很多細(xì)節(jié)，例如將終點(diǎn)及周邊停車場信息實(shí)時(shí)地告知出行者，通過大數(shù)據(jù)分析選擇最優(yōu)方案，以此提升城市交通運(yùn)行效率和居民出行效率[5]。

4.2 便于優(yōu)化城市交通

智慧交通為交管部門減緩道路擁堵提出數(shù)據(jù)分析和決定支撐，提升道路交通利用效率，為市民出行帶來信息支撐，減少環(huán)境污染。還可利用即時(shí)的各路段交通車輛位置信息來讓有關(guān)負(fù)責(zé)人貼合實(shí)際情況來作出更科學(xué)合理的決定，例如進(jìn)一步優(yōu)化道路交通信息、規(guī)劃建設(shè)新路段或者解決當(dāng)今路段出現(xiàn)的問題等，這樣可以有效地降低定時(shí)查驗(yàn)和管理路段的成本費(fèi)用，從而極大地提高信息資源的使用率。通過智能交通系統(tǒng)還能找出當(dāng)前交通方面存在的漏洞，從而更好地去完善以便于提升總體交通效率。

4.3 促進(jìn)社會(huì)的和諧

智慧交通的優(yōu)化及應(yīng)用可以減少“路怒癥”的現(xiàn)象，減少一些因?yàn)榻煌ǖ葐栴}造成的社會(huì)矛盾。

5 結(jié)語

電子產(chǎn)品、互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，數(shù)據(jù)分析為主的互聯(lián)網(wǎng)信息年代的到來，為智慧城市交通的建設(shè)和未來發(fā)展帶來了希望。車聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、5G通信等技術(shù)在交通方面的應(yīng)用和發(fā)掘，不僅給智慧交通注入新的技術(shù)“血液”，也對智慧交通系統(tǒng)的發(fā)展產(chǎn)生了深刻影響。伴隨人工智能科學(xué)和大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用的深化，智慧公共交通在城市交通運(yùn)營管理工作逐漸優(yōu)化和完善，在汽車和出行者的智能化服務(wù)水平等各領(lǐng)域，將為公民帶來更為快捷、有效、綠色環(huán)保、安全可靠的交通出行環(huán)境，帶來更舒適的生活方式。