新基建背景下城市智慧交通系统设计与实现

文／谷晓鹏 王佳维 张红 汪溁鹤

在国家加强新型基础设施建设的背景下，智慧交通作为智慧城市的重要组成部分，将迎来快速发展的机遇。利用前沿技术，整合各类基础资源，搭建战略性交通管理平台，对交通管理、交通运输、公众出行等进行全方位管控支撑，在区域范围内具备感知、互联、分析、预测、控制能力，打造智慧交通“中国模式”，前景光明，标杆效应及推广价值巨大。

一、概述

2020年4月20日，国家发展和改革委员会正式对新基建范畴进行明确，提出“以新发展理念为引领，以技术创新为驱动，以信息网络为基础，面向高质量发展需要”的定义。同时指出，应用互联网、大数据、人工智能等技术升级形成的融合基础设施，其助推转型升级的作用日益凸显，智慧城市建设路径更加清晰。在这一背景下，智慧城市的重要组成部分——智慧交通也将迎来新的发展机遇。基于车路协同、车辆定向诱导等新技术，以前端智能设备为基础，以数据中心为枢纽，以智能应用为抓手，对交通管理、交通运输、公众出行等进行全方位管控支撑，在区域范围内具备感知、互联、分析、预测、控制能力，打造智慧交通“中国模式”，前景光明，标杆效应及推广价值巨大。

二、背景与现状

（一）国内城市交通发展状况

交通发展与经济发展速度密不可分。近年来，我国城市建设高速发展，城市规模不断推进，城区人口持续增加，汽车保有量也在快速上升。

据公安部交管局统计，2019年全国新注册登记机动车3214万辆，机动车保有量达3.48亿辆，其中新注册登记汽车2578万辆，汽车保有量达2.6亿辆；机动车驾驶人达4.35亿人，其中汽车驾驶人3.97亿人。

同时，统计数据指出，截至2019年底，全国66个城市汽车保有量超过百万辆，30个城市超200万辆，其中，北京、成都、重庆、苏州、上海、郑州、深圳、西安、武汉、东莞、天津等11个城市超300万辆。

汽车保有量的飞速增长，使得交通管理近些年也出现了一些发展不均衡、不充分等问题，城市道路交通量不断增加，各种交通问题凸显，城市交通压力日渐增加。智慧交通作为时代发展中的新兴产物，成为很多地方改善交通状况的迫切需要。

图1 城市智慧交通体系架构示意图

（二）智慧交通发展现状

2014年交通运输部立足于服务“两个百年目标”，提出了“四个交通”——综合交通、智慧交通、绿色交通、平安交通，标志着智慧交通的起步。城市智慧交通距今已经走过了五年多的时间。这些年来，各地政府、企业等，以智慧交通为理念，开展了系统、数据、应用体系建设，搭建了多种的业务系统或者平台，对智慧交通的发展起到了一定作用，但也存在着以下问题。

1. 软件平台相互独立、数据不互通、业务结果不共享，成为信息孤岛与业务“烟囱”；硬件系统缺乏弹性的可扩展能力，频繁的硬件升级与更换，导致资源使用不均衡甚至浪费，增加了建设和维护的成本。

2.各类系统、设备相对封闭，接入协议参差不齐，对接困难、服务困难、运维困难，无法实现全网的统一运维与服务。

3.普遍缺乏对智慧交通理念的深刻认知，交通工作的方式依旧以被动滞后管理为主，尚未彻底向主动及时服务方向转变，政、企、警、民之间缺乏信息交互。

三、设计思路

（一）总体目标

智慧交通涉及众多部门和系统，需要运用信息技术的渗透性和联通性，按照“分步建设、集中运维、信息共享、业务联动”的原则，在充分借鉴国内外成熟经验和采用先进技术产品的基础上，打造智慧交通“中国模式”。

（二）具体目标

1.立体感知、技术引领的全息感知能力。综合运用无感先进的智能感知手段，延伸信息感知末梢，形成覆盖全域的立体化物联感知体系，为智能交通提供数据基石。

2.全面汇聚、融合共享的数据传输能力。满足异构网络末端节点快速、安全接入，并以全局的视角，按照标准规范，将交通相关的海量多源异构数据进行统一汇聚接入和融合关联，为各类应用提供丰富完善的数据支撑，实现全域覆盖、高速传输的通信网络，为全域感知、数据共享、业务互通、统一指挥提供全时、可靠、安全的通信保障。

3.全域覆盖、智慧统领的信息处理能力。将信息置于智慧交通工作的统领性、基础性地位，充分运用云计算、大数据、人工智能、物联网等先进技术，不断深化信息主导战略，着力打造集强大计算能力、海量数据资源、高度信息共享、深度智能应用、严密安全保障为一体的智慧交通信息网。

4.统一高效、权威专业的决策指挥能力。探索智能预案、分级响应、联合运作指挥机制，实行整体上归口指挥、横向上联合指挥、纵向上扁平指挥，构建与动态交通治理相适应的决策指挥体系。

（三）建设原则

1.统一数据空间。通过适时汇聚、处理、存储、分发、供给和管理社会管理工作中产生的各种数据及信息，形成物理分散、逻辑统一的大数据资源池，提供最及时、最全面、最立体的数据信息，实现数据的动态供给和回流，从而为各个业务部门“输血”，支撑数据高效流转和各业务流程的精确运行。

2.一个智慧中枢。在各类数据的采集汇聚和实时显示基础上，利用大数据、人工智能等先进技术，通过智能分析、综合研判，形成针对交通相关要素、微观目标、宏观态势的信息知识，构建专业信息和联合情报一体化的智慧交通中枢。

3.指挥调度一张图。基于多维交通要素信息集合，叠加出行执法、稽查布控、出行诱导、运维监管、指挥调度、态势监控等功能，构建统一的智慧交通应用平台；建立高度自治的指挥节点，探索开放式、扁平化的新一代指挥调度机制，提供无中心、自流程的指挥调度能力，从而实现“政企警民”的高效联动，形成智能支撑、快速反应、高效协同的交通指挥调度模式。

（四）体系架构

1.感知网。建设全域覆盖的物联感知网络，广泛部署各类无感智能采集设备，构建大集中、大关联、大共享的立体感知网，通过汇聚人、车、路等各类交通要素的多维度属性与全时空状态信息，快速、灵敏、无感地洞察微观目标及宏观态势变化，为智慧交通提供基础数据支撑。

2.资源池。以跨域共享交换模型为核心，通过全面汇聚相关部门已有静态数据及实时鲜活数据，构建“全面汇聚融合、安全可控访问、全域逻辑一体”的智慧交通资源池，以数据融合共享促进各项业务工作协同化、合成化、体系化，最大化挖掘数据价值，提升交通治理效能。

3.智慧脑。运用大数据、人工智能等技术对海量异构多源数据进行多维碰撞、深度挖掘，构建大规模网络分析、时空大数据分析、异常发现等智能算法模型，从海量的数据流中及时发现有价值的信息，提升对交通异常情况、未来趋势的预测预知能力。

4.开放端。基于互联网思维，搭建开放、互动、参与、融合的互联网+交通工作模式，以互联网为载体，加快推动互联网与“政企警民”四位一体智慧交通业务的深度融合，扩大各类数据获取渠道，以移动终端应用为着力点，推动传统交通数据获取模式升级与转型；同时，整合完善包括交通监测、交通管理、道路调控、信息服务、指挥应急、管理决策支撑等六大类N个应用系统，推动交通业务数字化，实现流程再造，赋能智慧交通。

5.指挥仓。打造统一高效、跨域联合的一体化指挥调度体系，辅以融合通信、态势“一张图”、智能预案生成等技术手段，实现跨部门协同任务的快速分派和资源的协同调度，达到交通治理业务整体上归口指挥、横向上联合指挥、纵向上扁平指挥的目的。

四、总结

当前，智慧城市正由数字城市向新型智慧城市转变，智慧交通其背后的技术和需求也正跨入到新的发展形态。应当抓住新基建的机遇，充分利用物联网、空间感知、云计算、移动互联网、大数据、增强现实、虚拟现实、人工智能等新一代信息技术，综合交通科学、系统方法、人工智能、知识挖掘等理论与工具。应当以全面感知、深度融合、主动服务、科学决策为目标，通过建设实时的动态信息服务体系，实现行业资源配置优化能力、公共决策能力、行业管理能力、公众服务能力的提升，推动交通运输更安全、更高效、更便捷、更经济、更环保、更舒适的运行和发展，带动交通运输相关产业转型、升级，步向更大规模、更加完善的体系化发展，以“中国模式”引领智能交通发展的世界潮流。