基于全要素感知与全天候服务的智慧交通建设方法

2021-10-08刘颖

智能建筑与智慧城市 2021年9期

刘颖

（中交第一公路勘察设计研究院有限公司）

1 引言

所谓智慧交通，即在交通基础设施上有效集成运用科学技术，形成新的现代化、信息化交通运作系统，实现对传统交通基础设施、运输工具等方面的改变，最终形成了一种虚实结合的体系。交通信息化工作重点侧重于交通信息采集、传输和可视化。智慧交通则是在交通信息化原有功能的基础上，融入了“AI智慧”，融入了更加先进的信息处理技术、5G通信技术、多模态传感技术、高性能计算机技术和系统综合技术，将“人、车、路、环境、大数据中心等”有机融合起来，加强了协同运作、个性化和智能化运作。本文对基于全要素感知与全天候服务的我国智慧交通建设进行了全面分析[1]。

2 智慧交通建设概述

基于全要素感知与全方位服务，利用人工智能实现用户、车辆、道路、环境的融合，为更好地服务民众，为社会的高质量发展提供助力。城市智慧交通建设总体框架如图1所示。

图1 城市智慧交通建设总体框架

3 智慧交通的建设思路与原则

通过全要素感知与全方位服务可以实现安全提升、效率提升和服务提升，使恶劣天气、复杂环境下的道路交通事故率下降20%以上，关键节点及路段的通行效率提升20%以上，实现公路建设、管理、养护、运营全生命周期的数字化与智能化[2]。智慧交通建设应以管理者和出行者的需求为导向，遵循“系统性、实用性、安全性、先进性、经济性、可扩展性”的原则。新时代与新背景对于智慧交通的建设提出了更高要求，如何推进基础设施的数字化、路网运营的精准化、出行服务的智能化是当下关注的重点。智慧交通是一场技术、发展模式及服务等全方位的变革，需要构建“数字化多模态感知”“泛在联接和5G高速传输”“大数据平台”“AI智慧应用”的整体体系。在这场变革中，需要智能信息感知、海量数据治理、多方合力、共同创新达到最佳效果。

3.1 智能信息感知

智慧交通应增强隧道、桥梁、附属基础设施等设施的多维感知能力，夯实数据传输通道的可靠性和稳定性，通过5G通信、物联网技术、机器视觉AI分析等新一代信息技术的落地，实现事件状态的动态监管、瞬时确认和自动报警/预警，提升高速公路运行状态智能感知能力，实时上报道路拥堵、设备故障，为交通安全和高效通行保驾护航。

3.2 海量数据治理

以全景化、图形化、数字化、AI智能预测的方式展现综合交通运输整体运行情况、运行态势与发展水平，通过多元数据的分析、挖掘、AI决策产生支持信息，提升对高速公路运行异常的动态推理和预测能力，基于统计意义下科学评估管控手段的效果，为交通管理者实时监测和分析决策提供统计意义下科学数据支持指标，有力推动交通管理部门从“经验决策”向“数据决策”的快速转变。

3.3 多部门开放协同

新时代下对于智慧交通跨层级、跨部门、跨区域、跨交通方式的应急协作、危机处置、应急管控、出行服务提出了新要求。智慧高速公路运营将向多业态融合、多模式协同转变，传统高速公路运营组织面临新的挑战。以面向路网运输效率最优为目标，开放协同为抓手，整合汇聚多区域、多层级、多部门、多系统的数据形成大数据资源池基础上，推进业务管理部门之间信息共享，促进路网协同管控和高效运转。

4 全要素感知与全方位服务

全要素感知包括公路主体及附属设施监测、交通运行状态监测、公路气象环境监测。公路主体及附属设施监测，主要包含基础设施状态监测（桥梁状态监测、隧道状态监测、道路状态监测等）、交通工程及沿线设施状态监测，此类数据主要为开展公路主体及附属设施的养护和运维提供数据支持。交通运行状态监测主要包含交通参数监测、全景视频监控、交通事件检测及车辆运行监测，此类数据主要为制定路网管理措施、开展指挥调度与应急救援、发布交通信息等提供数据支持。公路气象环境监测主要包含路面积水结冰监测、团雾监测以及温度湿度监测等，此类数据主要为恶劣天气预警、安全信息提示等提供数据支持。

针对隧道、桥梁、边坡、盲区、合流等危险路段，加强监测装置和边缘计算单元的布设，自动收集道路交通信息和天气数据，基于云协同技术对重点车辆和重点区域运行状态进行实时风险研判。对重点车辆运行状态、运行轨迹进行实时监测，当出现频繁加减速、频繁变道、车道偏离等异常状态时进行紧急提醒。结合云端海量数据在统计上的趋势表征对重点区域实时的交通流状态进行研判，提升事故前兆鉴别率并进行及时预警。

全方位服务包括车道级服务、全天候通行、自由流收费、出行信息服务、智慧服务区。车道级服务主要包含用于解决特殊时段主线和匝道拥堵严重、影响车辆正常行驶的问题，实现车辆运行效率的最大化，提高关键路段和节点的通行能力与安全性。

车道级服务包括主线控制、匝道控制、匝道分合流服务。主线控制可根据主线交通流量或突发情况，实现含应急车道在内的单个或多个车道开启/关闭功能，以及分车道可变限速信息发布功能，其中突发情况包括道路施工、突发交通事故、路面积雪等。

匝道控制主要可根据主线及匝道的交通流量或突发情况，实现匝道关闭/调节功能，其中突发情况包括突发交通事故、路面积雪湿滑、道路施工等。匝道分合流服务由诱导装置、交通数据采集设施组成，诱导装置含发光显示组件，交通数据采集设施可集成至诱导装置中。

全天候通行主要包括雾天行车预测诱导与智能化消冰除雪处理。雾天行车诱导由诱导装置、交通数据采集设施、能见度监测设备组成，诱导装置含发光显示组件，交通数据采集设施可集成至诱导装置中。智能消冰除雪根据气象监测数据、路面温湿度监测数据自动开启工作模式，实现路面冰雪快速融化。

自由流收费可采用ETC、电子车牌、机器视觉、北斗高精度定位等多种技术实现，对多条车道上自由行驶车辆进行收费，提高道路通行效率。

出行大数据信息服务包括AI智慧情报预测与互联网信息发布联动融合。在传统可变情报板的基础上，智慧情报板需支持文字、图形、图片、视频等多种信息发布形式。互联网信息发布的主要发布内容包含路况信息、出行资讯、旅游信息、气象信息、服务区动态信息、ETC充值信息等。

智慧服务区的主要内容包含智慧停车、集约型灯杆、智慧餐厅、智慧厕所、新能源充电、综合信息发布、综管平台等，可根据服务区规模、客流量选配。智慧停车主要功能包含驶入/驶出车流量监测、车位占用情况监测、停车诱导等。集约型灯杆可集成安防监控、信息发布、环境监测、广播、无级调光、WIFI/4G/5G通信终端等设备。AI智慧餐厅关键功能包含线上线下统一点餐、机器人自动送餐、数字化无接触结算等。智慧厕所主要功能包含厕位监测、人流统计等。新能源充电应能同时提供有线充电和无线充电方式。综合AI智慧信息发布的主要设备包含多模态信息发布屏、一体化查询机和自动交互显示面板等。智慧交通目标要达到人、车、路、环境的和谐统一，打造安全、高效、绿色的高速公路体系，通过主动的感知、自动的解析、自主适应和动态交互，让路更加协同、更聪明、更快捷、更高效。