市政交通工程自動(dòng)化控制中智能化技術(shù)的運(yùn)用

聶冰

上海城建智慧城市運(yùn)營(yíng)管理有限公司 上海 200120

市政交通工程涉及城市道路、橋梁、隧道、停車場(chǎng)等多個(gè)方面，是城市交通系統(tǒng)的重要組成部分。智能化技術(shù)主要包括人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等前沿技術(shù)。這些技術(shù)在市政交通工程自動(dòng)化控制中的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)交通信息的實(shí)時(shí)采集、分析和處理，提高交通運(yùn)行的智能化水平。通過(guò)智能化技術(shù)的運(yùn)用，可以實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈的智能控制、公共交通優(yōu)先調(diào)度、道路擁堵預(yù)測(cè)等功能，從而有效提高城市交通的運(yùn)行效率和安全性。

1 智能化技術(shù)在市政交通工程自動(dòng)化控制中的優(yōu)勢(shì)

第一，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。智能化技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)采集和處理交通數(shù)據(jù)，對(duì)交通信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化控制，合理分配道路資源。例如，智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)時(shí)交通流量調(diào)整信號(hào)燈控制策略，實(shí)現(xiàn)路口通行效率的最大化。還可以實(shí)現(xiàn)公共交通的智能調(diào)度，提高車輛利用率，進(jìn)一步優(yōu)化交通資源配置。第二，降低運(yùn)營(yíng)成本。智能化技術(shù)可以提高市政交通設(shè)施的自主運(yùn)行和維護(hù)能力，降低人力成本。例如，智能監(jiān)控系統(tǒng)可以自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備故障，進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)，減少現(xiàn)場(chǎng)巡檢次數(shù)[1]。還可以幫助優(yōu)化能源消耗，降低運(yùn)營(yíng)成本。例如，智能照明系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)時(shí)光照強(qiáng)度和交通流量調(diào)整路燈照明強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。第三，優(yōu)化資源配置。智能化技術(shù)能夠?qū)煌〝?shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘和分析，為交通規(guī)劃和管理提供有力支持。通過(guò)分析交通需求、出行習(xí)慣等數(shù)據(jù)，可以優(yōu)化公交線路、站點(diǎn)布局，提高公共交通的服務(wù)質(zhì)量和覆蓋范圍。同時(shí)，可以幫助政府制定科學(xué)合理的交通政策，引導(dǎo)市民合理出行，優(yōu)化城市交通資源配置。第四，提高安全性與可靠性。智能化技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)市政交通設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)并預(yù)警潛在安全隱患。例如，基礎(chǔ)設(shè)施檢測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)橋梁、隧道等結(jié)構(gòu)進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)病害并提出維修建議。還可以提高交通運(yùn)行的安全性。例如，無(wú)人駕駛技術(shù)可以降低人為因素導(dǎo)致的事故風(fēng)險(xiǎn)，提高道路交通的安全性。

2 智能化技術(shù)在市政交通工程自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

2.1 智能交通信號(hào)控制

智能交通信號(hào)控制是一種利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和數(shù)據(jù)分析手段，對(duì)城市道路交通信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整和優(yōu)化的控制系統(tǒng)。通過(guò)收集和分析實(shí)時(shí)的交通數(shù)據(jù)，包括車流量、車速、道路擁堵?tīng)顩r等，基于交通流量的需求和道路的通行能力對(duì)信號(hào)燈的時(shí)序進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，以達(dá)到最優(yōu)的交通狀態(tài)。

在交通高峰期，智能信號(hào)控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)增加綠燈時(shí)間，以減少車輛等待時(shí)間。這是因?yàn)楦叻迤诘缆飞宪囕v較多，如果綠燈時(shí)間過(guò)短，會(huì)導(dǎo)致很多車輛無(wú)法通過(guò)路口，增加交通擁堵。增加綠燈時(shí)間可以有效緩解這一問(wèn)題，使交通流動(dòng)更加順暢。而在交通平峰期，智能信號(hào)控制系統(tǒng)會(huì)適當(dāng)減少綠燈時(shí)間。這是因?yàn)槠椒迤诘缆飞宪囕v較少，綠燈時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致道路資源的浪費(fèi)[2]。通過(guò)適當(dāng)減少綠燈時(shí)間，可以提高道路的通行能力，使交通資源得到更高效的利用。系統(tǒng)還能根據(jù)特殊情況進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。例如，當(dāng)發(fā)生交通事故或其他突發(fā)事件時(shí)，系統(tǒng)可以及時(shí)調(diào)整信號(hào)燈的時(shí)序，引導(dǎo)車輛繞行或減速，避免交通擁堵的擴(kuò)散。例如，廣州智能交通系統(tǒng)項(xiàng)目是我國(guó)較早應(yīng)用智能化技術(shù)進(jìn)行市政交通管理的案例。項(xiàng)目包括智能交通信號(hào)控制、視頻監(jiān)控、交通信息處理與發(fā)布、電子警察等系統(tǒng)。通過(guò)這一智能交通系統(tǒng)，廣州成功提高了道路通行能力、減少了擁堵現(xiàn)象、降低了交通肇事率。

2.2 智能公交系統(tǒng)

智能公交系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控公交車位置、速度、載客量等信息，對(duì)公交車的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，提高公交車的運(yùn)行效率和乘客滿意度。系統(tǒng)還可以提供實(shí)時(shí)的公交到站信息，方便乘客規(guī)劃出行路線。通過(guò)智能公交系統(tǒng)，可以有效降低公交車空駛率、減少交通擁堵，提高城市公共交通的運(yùn)營(yíng)效益。

智能公交系統(tǒng)功能包含：①實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過(guò)安裝在公交車上的傳感器和攝像頭等設(shè)備，智能公交系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)收集公交車的位置、速度、載客量等信息。這些數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)傳輸?shù)较到y(tǒng)服務(wù)器，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析提供基礎(chǔ)。②優(yōu)化調(diào)度。智能公交系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)的公交運(yùn)行數(shù)據(jù)，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和公交線路的規(guī)劃，對(duì)公交車的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度。系統(tǒng)可以自動(dòng)調(diào)整公交車的發(fā)車間隔，使公交車在高峰期能夠滿足乘客需求，降低空駛率，提高運(yùn)行效率[3]。③實(shí)時(shí)公交信息推送。智能公交系統(tǒng)可以提供實(shí)時(shí)的公交到站信息，方便乘客規(guī)劃出行路線。通過(guò)手機(jī)APP、公交站牌等信息渠道，乘客可以隨時(shí)了解公交車的運(yùn)行狀況，合理安排出行時(shí)間。④數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用。智能公交系統(tǒng)對(duì)收集的公交車運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，挖掘潛在的運(yùn)營(yíng)規(guī)律和乘客需求。這些數(shù)據(jù)可以用于優(yōu)化公交線路規(guī)劃、調(diào)整發(fā)車間隔、提高服務(wù)質(zhì)量等，從而提高乘客滿意度。⑤節(jié)能減排。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控公交車行駛速度和載客量，智能公交系統(tǒng)可以優(yōu)化公交車的運(yùn)行策略，降低油耗和排放。這有助于減少交通擁堵，提高城市空氣質(zhì)量，促進(jìn)綠色出行。

2.3 智能停車場(chǎng)管理

智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)通過(guò)對(duì)停車場(chǎng)內(nèi)的車位實(shí)時(shí)監(jiān)控，提供空余車位信息，方便駕駛者快速找到停車位。系統(tǒng)還可以通過(guò)預(yù)約停車、電子支付等手段，提高停車場(chǎng)的使用效率和用戶體驗(yàn)。通過(guò)智能停車場(chǎng)管理，可以有效緩解城市停車難的問(wèn)題，降低交通擁堵。

智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)功能包括：①實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過(guò)安裝在停車場(chǎng)內(nèi)的傳感器和攝像頭等設(shè)備，智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)收集車位使用情況、車輛進(jìn)出等信息。這些數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)傳輸?shù)较到y(tǒng)服務(wù)器，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析提供基礎(chǔ)。②空余車位信息推送。智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)時(shí)的車位使用情況，向駕駛者推送空余車位信息。駕駛者可以通過(guò)手機(jī)APP、停車場(chǎng)顯示屏等信息渠道，快速找到合適的停車位，減少尋找車位的時(shí)間。③預(yù)約停車。智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)提供預(yù)約停車功能，駕駛者可以提前預(yù)約停車位，確保在到達(dá)目的地時(shí)有空余車位可供使用。這有助于減少駕駛者在尋找停車位過(guò)程中的時(shí)間和精力消耗，提高用戶體驗(yàn)。④電子支付。智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)支持電子支付功能，駕駛者可以通過(guò)手機(jī)支付、銀行卡支付等方式，快捷地完成停車費(fèi)用的支付。這不僅提高了停車場(chǎng)的收費(fèi)效率，也減少了用戶找零錢的麻煩[4]。⑤數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用。智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)對(duì)收集的停車場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，挖掘潛在的運(yùn)營(yíng)規(guī)律和用戶需求。這些數(shù)據(jù)可以用于優(yōu)化停車場(chǎng)管理策略、調(diào)整收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)、提高服務(wù)質(zhì)量等，從而提升用戶體驗(yàn)。

2.4 自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)

自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對(duì)交通信息的全面收集、高效處理和深入分析，以及對(duì)各類交通設(shè)備的智能調(diào)度和精確控制，并根據(jù)交通需求進(jìn)行及時(shí)、靈活的調(diào)整，從而優(yōu)化交通信號(hào)燈的時(shí)序，提高道路通行效率，緩解交通擁堵問(wèn)題。

自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)功能和應(yīng)用包含：①交通信息收集與處理。系統(tǒng)通過(guò)部署在道路上的各種傳感器、攝像頭等設(shè)備，實(shí)時(shí)收集道路的交通流量、車輛速度、行駛方向等信息。這些數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)無(wú)線通信技術(shù)傳輸至系統(tǒng)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。②交通數(shù)據(jù)分析。系統(tǒng)對(duì)收集到的交通信息進(jìn)行深入分析，挖掘交通規(guī)律和擁堵原因。通過(guò)分析歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，找出交通問(wèn)題的癥結(jié)，為優(yōu)化交通管理提供數(shù)據(jù)支持。③交通信號(hào)燈優(yōu)化。系統(tǒng)根據(jù)交通流量和交通需求，實(shí)時(shí)調(diào)整交通信號(hào)燈的時(shí)序。通過(guò)優(yōu)化信號(hào)燈控制策略，實(shí)現(xiàn)綠波帶通行，提高道路通行效率，降低擁堵程度。④交通路線優(yōu)化。系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)交通情況和目的地需求，為駕駛者提供最優(yōu)路線建議。這有助于分散交通流量，避免擁堵，提高道路利用率。⑤公共交通調(diào)度。系統(tǒng)可以對(duì)公共交通車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)度，確保公共交通資源的合理分配和高效運(yùn)行。通過(guò)對(duì)公共交通線路的優(yōu)化調(diào)整，提高公共交通的服務(wù)質(zhì)量和滿意度。⑥應(yīng)急預(yù)案。在遇到突發(fā)交通事件或極端天氣等特殊情況時(shí)，自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)可以迅速啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，對(duì)交通流量進(jìn)行緊急調(diào)整，確保道路交通的順暢和安全。例如，上海高速公路智能管控系統(tǒng)利用大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)高速公路交通流量的實(shí)時(shí)監(jiān)控、分析和預(yù)測(cè)。通過(guò)智能調(diào)控道路通行條件，提高了高速公路的運(yùn)行效率，降低了交通事故發(fā)生率。

2.5 無(wú)人駕駛技術(shù)

隨著科技的不斷發(fā)展，無(wú)人駕駛技術(shù)逐漸成為市政交通工程自動(dòng)化控制領(lǐng)域的一大研究熱點(diǎn)。無(wú)人駕駛技術(shù)是指通過(guò)車載傳感器、高精度地圖、全球定位系統(tǒng)（GPS）等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)車輛的自動(dòng)駕駛、自動(dòng)泊車、自動(dòng)避障等功能[5]。在市政交通工程自動(dòng)化控制中，無(wú)人駕駛技術(shù)具有重要的應(yīng)用價(jià)值，可以有效提高交通運(yùn)行效率、降低能耗和減輕環(huán)境污染。

無(wú)人駕駛技術(shù)在公共交通領(lǐng)域的應(yīng)用具有顯著的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于優(yōu)化公共交通系統(tǒng)、提升乘客出行體驗(yàn)以及保護(hù)環(huán)境等方面具有重要意義。首先，無(wú)人駕駛公交車可以實(shí)現(xiàn)全天候、全時(shí)段的運(yùn)行。相較于傳統(tǒng)公交車，無(wú)人駕駛車輛不受駕駛員疲勞、情緒等因素的影響，能夠在各種天氣條件和路況下保持穩(wěn)定運(yùn)行。這不僅提高了公共交通系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)效率，還可在高峰時(shí)段緩解乘客擁擠的問(wèn)題。其次，無(wú)人駕駛公交車可以實(shí)現(xiàn)精確到站的實(shí)時(shí)調(diào)度。通過(guò)先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)，無(wú)人駕駛車輛能夠?qū)崟r(shí)掌握線路上的交通狀況，精確預(yù)測(cè)到站時(shí)間，提高乘客的出行體驗(yàn)。這項(xiàng)功能還有助于減少乘客在站臺(tái)等待的時(shí)間，進(jìn)一步優(yōu)化公共交通系統(tǒng)的運(yùn)行效率。最后，無(wú)人駕駛技術(shù)還可以有效降低公共交通系統(tǒng)的能耗和排放。由于無(wú)人駕駛車輛具備優(yōu)秀的能源管理系統(tǒng)和自動(dòng)駕駛能力，能夠在行駛過(guò)程中實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。相較于傳統(tǒng)燃油車輛，電動(dòng)汽車等清潔能源交通工具在排放方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，有利于環(huán)境保護(hù)。例如，深圳無(wú)人駕駛公交項(xiàng)目是我國(guó)市政交通領(lǐng)域智能化技術(shù)的典型應(yīng)用。無(wú)人駕駛公交搭載了激光雷達(dá)、攝像頭等傳感器，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)駕駛、車路協(xié)同等功能。該項(xiàng)目旨在提高公共交通運(yùn)營(yíng)效率，降低能耗，為乘客提供安全、舒適的出行體驗(yàn)。而在地鐵領(lǐng)域，部分城市的地鐵線路已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)駕駛功能。這些地鐵車輛能夠在無(wú)人駕駛模式下完成行駛、?？亢烷_(kāi)關(guān)門等操作，降低了人力成本，提高了運(yùn)行效率。同時(shí)，自動(dòng)駕駛地鐵還能夠?qū)崿F(xiàn)精確到站的實(shí)時(shí)調(diào)度，進(jìn)一步提高乘客出行體驗(yàn)。

2.6 智能監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)

智能監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)作為市政交通工程自動(dòng)化控制的關(guān)鍵組成部分，對(duì)保障交通設(shè)施和設(shè)備的安全運(yùn)行具有重要意義。該系統(tǒng)通過(guò)采用先進(jìn)的傳感器、通信技術(shù)和數(shù)據(jù)分析手段，對(duì)交通設(shè)施和設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與診斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)異常情況的及時(shí)預(yù)警和處理，確保交通設(shè)施和設(shè)備處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)，智能監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和維護(hù)，提高設(shè)施和設(shè)備的維護(hù)效率，降低運(yùn)營(yíng)成本。

智能監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)在市政交通領(lǐng)域的主要應(yīng)用表現(xiàn)在：①實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。智能監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)通過(guò)部署在交通設(shè)施和設(shè)備上的各類傳感器，實(shí)時(shí)收集設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，如溫度、壓力、電壓等。這些數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)傳輸至系統(tǒng)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控[6]。②故障診斷。智能監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能等技術(shù)進(jìn)行故障預(yù)測(cè)和診斷。發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)，系統(tǒng)可以及時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，為運(yùn)維人員提供故障處理的參考依據(jù)。③遠(yuǎn)程控制與維護(hù)。智能監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)支持遠(yuǎn)程控制和維護(hù)功能，運(yùn)維人員可以通過(guò)系統(tǒng)平臺(tái)對(duì)交通設(shè)施和設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作和維護(hù)。這有助于提高設(shè)備維護(hù)效率，降低運(yùn)維成本，確保交通設(shè)施和設(shè)備的正常運(yùn)行。④預(yù)測(cè)性維護(hù)。通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的挖掘和分析，智能監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)可以預(yù)測(cè)交通設(shè)施和設(shè)備的可能故障，實(shí)現(xiàn)預(yù)防性維護(hù)。這有助于降低設(shè)備故障率，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，減少維修成本。⑤能源管理。智能監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)可以對(duì)交通設(shè)施和設(shè)備的能源消耗進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，發(fā)現(xiàn)能源浪費(fèi)現(xiàn)象，提出針對(duì)性的節(jié)能措施。這有助于降低能源消耗，減少運(yùn)營(yíng)成本，提高能源利用效率。⑥優(yōu)化運(yùn)營(yíng)策略。智能監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)可以對(duì)交通設(shè)施和設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，為運(yùn)營(yíng)管理者提供優(yōu)化運(yùn)營(yíng)策略的依據(jù)。例如，在高峰期合理分配交通資源，提高設(shè)施和設(shè)備的利用率。⑦應(yīng)急處置。在遇到突發(fā)情況時(shí)，如設(shè)備故障、交通擁堵等，智能監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)可以迅速響應(yīng)，為運(yùn)營(yíng)管理者提供應(yīng)急處置方案，確保交通設(shè)施和設(shè)備的安全運(yùn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，市政交通工程自動(dòng)化控制中智能化技術(shù)的運(yùn)用，如無(wú)人駕駛、智能監(jiān)測(cè)與診斷、交通信息處理等，為城市交通管理帶來(lái)了前所未有的便捷和高效。這些先進(jìn)技術(shù)相互協(xié)同，共同構(gòu)建起一個(gè)高度智能化的交通管理體系，提升了道路通行效率，緩解了交通擁堵問(wèn)題，同時(shí)，也有助于減少能源消耗、降低環(huán)境污染，推動(dòng)綠色出行和低碳城市建設(shè)的進(jìn)程。