浅析智慧交通在城市搭建中的运用及意义

龚慧颖，裴晋冉，杨碧，杨旌，湛维明

河北金融学院，河北保定，071000

0 引言

智慧交通是城市搭建的重要组成部分，是缓解城市交通拥堵的重要手段。如果智慧交通将嵌入式系统搭建起来，将会提高便民服务水平，缓解拥堵现状，降低路怒症的发生率。

1 智慧交通的研究背景与现状

智能城市概念的提出给城市交通的构建与发展提供了全新的思考，同时也给城市交通基础设施建设提供了全新的条件，所以，怎样构建平安、稳定、快捷的智能城市公共交通系统成为我们建设智能城市过程中的重要课题。20世纪90年代初美国政府提出了智慧交通系统(简称ITS)的发展理念[1]， 而智慧城市与智能交通系统的前身即为智慧交通系统。

1.1 研究背景

20世纪末，由于社会经济和科学技术水平的迅速发展，城市化水平愈来愈高，社会车辆保有量也同样在快速增长。而道路拥堵、事故救援、环境污染、电力紧缺等社会现实问题，也早已变成当今世界各地所面对的共性问题。在此背景下，出现了即时、精准、快捷的综合交通运输技术和管理系统，即智慧交通。

智能城市交通中的“人”是指所有与城市交通体系相关的人，包含城市交通管理人员、操作员和参与者；“车”包含各类运送方法的承载用具；“路”包含各类运送方法的路段及运输航线。“智能”是ITS体系区别于传统城市交通体系的最基本特征。

智能交通管理管理系统把人、车、道路三者综合考虑到一起考量。该体系建设中，广泛应用电子计算机、各种数据通讯传送技术手段、电子传感技术、卫星轨道引导与自动定位技术手段、工程电子产品管理信息、网络数据处理技术和城市道路交通运输系统工程技术等，并把各种现代信息高新技术手段合理集成、运用在整个城市交通运输当中，从而使人、车、道路更加协调，达到和谐统一，并充分发挥协同效应，因而极大地提高了城市交通运输工作效率，保证了交通安全，改善了城市环境，提升了能源效率。

如今城市化的飞速发展以及人们对更高生活水平和美好生活需要的追求，开车出行几乎成为一种常态，与此同时，车辆堵塞、事故频发、尾气污染、难停车等一系列交通问题日益突出。而基于城市可利用面积和道路建设的局限性，我们不能仅凭增强道路基础设施建设来解决当前面临的严峻交通问题。当前有些交管部门和互联网企业对于智慧交通的建设发展方向分散，较难融合在一起，使得整个交通运行的效率不高，交通发展受限[2]。

1.2 研究现状

2009年，IBM提出了智能交通的设计理念，而智能交通系统就是在传统智能交通系统的基础之上，通过整合物联网、云计算技术、大数据分析、移动互联网技术和高新的IT科技，利用技术手段收集道路上交通信息，并进行实时交通数据下的道路交通资讯服务。智能交通系统通过大量运用的数据模型、数据挖掘和信息处理等技术，达到的智能交通管理的系统化、实时性、信息交换的互动性和公共服务的广泛适用性。

中国现在拥有的智能交通系统主要解决如下四个方面的使用要求：

第一，对交通进行实时监测。利用智能交通能够得知哪里出现了车祸、哪里堵车、什么路段最为畅通，并以最快的速度提示给司机和交通管理工作人员；

第二，做好公共汽车的管理工作。通过实施商业驾驶员和调度管理中枢间的双向通信，来提升商业汽车、公交和出租车系统的运作效能；

第三，提供旅游资讯咨询服务。智能交通可以利用多媒体多端口向外出旅客实时提示各类交通综合信息，从而为旅行者提供更加满意的旅游体验；

第四，提供汽车安全辅助控制系统。使用实时数据辅佐司机驾驭汽车，并取代司机手动驾驭汽车。

由于现在交通的便利，人们的出行大多都是以汽车为主，除了造成交通堵塞、尾气污染等问题外，甚至有时还会引起社会矛盾。调查证实，相当多的驾驶员都有“路怒症”，简而言之，路怒症就是指带着怒气去驾驶。在交通严重堵塞的情况，由于开车压力和挫折使得驾驶员产生的某种愤慨心情，故发作者会袭击别人的车辆或语言侮辱他车的驾驶员和乘员。这样的事情发生不在少数，可能在我们每个人的身边都有这样的现象，而想要解决“路怒症”这一问题，就需要我们的“智慧交通”系统更加全面，能够起到实时监控作用为用户提供最佳路线的同时，在遇到出现路怒症这一情况时可以为用户提供调节情绪的方式，为驾驶者提供更加人性化的服务。

显然，上述任何一个应用都是通过海量数据的信息收集与分析而完成的，所以，数据分析是智能交通系统的基石与命脉。当中，位置信号、交通流量、车速、占有率、队列距离、出行时段、区域车速等是最关键的道路交通数据分析[3]。

1.3 研究意义

物联网的大数据分析平台在收集和保存海量交通数据的同时，也将会对相关用户个人信息和位置信息进行更深入的数据挖掘，从而发现大数据中潜藏的价值，并开展更深层次的研究，比如：通过使用ID和时间线就会构造出用户的活动轨迹模式，通过记录下用户在真实世界中的实际活动，就可以从一定程度上反映出个人的意愿、偏好和活动模式。了解这些消息，也会有助于完善智能交通提供个性化出行消息推送等服务功能，对于智慧城市的构建同样具有十足的意义。下面将从智慧交通建设思维、建设技术以及价值方面进行简述。

2 智慧交通的建设思维

智能交通系统将充分运用物联网、遥感技术、移动网络等新型技术，综合利用交通科学、人工智能、数据挖掘技术等先进理论与工具，以全面认识、高度融合、主动服务、科学评估为目标，并期望通过建立实时的动态服务结构，深入发掘与交通运输有关的大数据，并建立问题分析模型，进行关键资源的有效配置，以提升资源配置优化、公共决策、行业管控的能力。

互联网思维与深度渗透融合，是智能交通系统运营的主要方法。国家高度重视互联网的发展，“十三五”时期互联网思维和交通运输产业的深入融合，对各环节都形成了巨大的影响，也将成为中国建设智能交通运输关键技术提升工程的关键思路和服务能力，将有效推动交通安全、效率、便利、经济、环保和交通舒适的运营发展，并有望促进整个相关交通运输行业的转型提升。以下为智能交通系统将重点建设的环节——大数据链接。

可以有条件地获取企业非机密信息数据，并引导各大公司在基于已公开数据的基础上开展深入数据挖掘，从而发现大数据分析背后潜藏的巨大数据价值，并将之转换为有益于公共交通的资讯，给民众们带来更为全面、智能、便利的公共交通资讯服务；为了让政府投放的重点项目更高效，更有可行性，在重点项目建立之初，政府将利用网络众筹的思想，及时地展开对居民的生活需求调查，以掌握居民最迫切希望了解的问题，以便于政府有针对性地选择重点项目；随着电子商务和智慧交通技术的逐步融合，将人民的日常生活体验和购买、消费等服务活动相结合。改善使用体验，进一步发挥智慧交通的功能；不断创新项目的商务运作模式，对市场化服务项目开展了具体商务运作模型的研究，以提高服务项目本身的“造血”功能，使服务在项目建成后能够尽快回收成本费用，如免费基本服务项目、增值服务、短时和长时间收费[4]，以降低项目早期过度投入和减缓低收益速度的发生。

3 智慧交通的平台建设技术

3.1 车路协同技术

车路协同包括车辆与路线、路况、环境之间的协同，多车之间的行驶速度、行驶距离以及微观驾驶行为之间的协同，还有交通监管与车辆行驶之间的协同等。而车路协同技术在基于当前5G无线通信下可以将通过感知设备获取的信息进行收集并且互通， 并通过5G的边缘计算平台强大的计算能力来确定车辆的运行路线，将多维度的行驶数据通过智能化分析呈现给运维人员，形成一个人-车-路的感知网，使得道路交通系统更加完善，让车辆监管更加智能快速，满足人们对美好交通出行的期望。

3.2 车联网

车联网是将车的网络和互联网连接起来：车内是个局域网，车跟车组成车际网，车网与互联网相连，三者基于统一的协议，实现人、车、路、云之间数据互通，并最终实现智能交通、智能驾驶等功能。车联网源于物联网，它将从物理世界获取信息限定到车、路、人和环境。车联网利用传感器网络来获得车自身的状况信息和车外环境的信息。这些信息分析整合传入车载系统来达到辅助驾驶，增强安全的功能。

车联网通过车载RFID 芯片连接到互联网，将车辆管理系统与北斗地图整合到车辆互联网系统中，然后将特定城市范围内的汽车建立网络连接，可以借助智能交通实现交通顺畅、有序及安全出行。安装在汽车上的无线传感器芯片通过无线网络连接到一个特定的网络系统中，并且将相关的车联网系统软件也应用于其中，在特定的范围内，通常该传感器可以写入系统数据库，系统会在系统数据库记录一定距离内车辆的信息，这样可以方便车辆查看附近的车况信息，从而减缓交通拥堵。另一方面，车辆行驶信息可以上传至系统数据库，这对于车辆救援具有十分重要的意义，当突发事故时，能够对被困车辆进行准确定位，从而缩短救援时间。

结合新型的信息技术手段对智慧交通做一个整体的规划建设，搭建一个平台，以便于提高道路设施有效利用率、居民外出效率，利于更好地进行交通管理和交通建设，为人们更安全、畅通的出行服务。

3.3 5G技术

2021年，全国所有地级市、超过97%的县城和40%的乡镇地区实现5G网络覆盖。5G网络使用户之间的通信从一个终端到另一个终 端，实现设备到设备的数据传输。5G的空中接口时延低至1ms，极大地满足了自动驾驶等实时应用。并且5G的移动性支持500km/h的高速移动，连续广域覆盖和高移动性下，用户体验速率达到100Mbit/s。5G技术通过车联网可以有效实现智慧交通服务的平台系统升级。5G技术的一系列特点，例如网速快、对应时间差短、广连接等可以更好地支持实现车载VR视频通话、高清实景导航等相关实时性功能。C-V2X蜂窝车联网包含LTE-V2X直连通信技术和5G-V2X5G网络通信技术。利用无线通信技术延迟性低、稳定性高和扩散传播特点，汽车可以即时地对外传送关于自身位置、工作状况等的基本安全消息，道路交通灯或电子指示牌标识等可传递道路交通安全管理与指挥信息内容，支持实施机动车撞击警示、红绿灯诱导车辆通行等运用，可以有效提高机动车出行安全和出行效率。

除此之外，5G技术还将帮助完成更高等级、更复杂多变情景的自动驾车业务，如远程遥控式自动驾驶、各车辆编队运行等。5G无线传输网络可以规避更多的地理条件限制，可对实时且大量的交通信息实现大量的传输与存储，并且通过周密的计算来得到最优解决方案，从而保障了数据的时效性与准确性，为接下来信息的挖掘、分析与反馈环节提供时间上的优势，从而更好地服务于不同的城市个体，提高城市的管理效率。最终，5G将作为关键性技术应用到城市智慧交通的建设中。

4 智慧交通带来的价值

4.1 给出行者更好的出行体验

良好的外出体验主要表现在：规划出行路线与外出方式、提升出行的效率、让外出细节化。依托智慧交通系统，智慧交通可以即时为出行者提供精准的出行资讯，比如气候变化、路面情况、道路状况、交通事故、附近停车位等，减少市民的无效出行。通过各个道路的交通信号、摄像头和传感器等设施来获取交通数据并将其进行整合，在时差段合理预测路况，形成智能化交通管理系统。在遇到前方道路堵塞情况时，智慧交通能为驾驶员提出建议，显示各个方案的行车路线，根据实际情况提示最优路线，从而提高外出效率和安全性。智慧交通可根据大数据统计，由所经路线的车辆数量，来合理建议出行者适时改变出行的方式，不仅控制了繁华地带的车流量，还提高了出行效率，降低环境污染。智慧交通还可为出行者提供更周到的服务，注重很多细节，例如将终点及周边停车场信息实时地告知出行者，通过大数据分析选择最优方案，以此提升城市交通运行效率和居民出行效率[5]。

4.2 便于优化城市交通

智慧交通为交管部门减缓道路拥堵提出数据分析和决定支撑，提升道路交通利用效率，为市民出行带来信息支撑，减少环境污染。还可利用即时的各路段交通车辆位置信息来让有关负责人贴合实际情况来作出更科学合理的决定，例如进一步优化道路交通信息、规划建设新路段或者解决当今路段出现的问题等，这样可以有效地降低定时查验和管理路段的成本费用，从而极大地提高信息资源的使用率。通过智能交通系统还能找出当前交通方面存在的漏洞，从而更好地去完善以便于提升总体交通效率。

4.3 促进社会的和谐

智慧交通的优化及应用可以减少“路怒症”的现象，减少一些因为交通等问题造成的社会矛盾。

5 结语

电子产品、互联网信息技术的蓬勃发展，数据分析为主的互联网信息年代的到来，为智慧城市交通的建设和未来发展带来了希望。车联网、云计算、大数据、5G通信等技术在交通方面的应用和发掘，不仅给智慧交通注入新的技术“血液”，也对智慧交通系统的发展产生了深刻影响。伴随人工智能科学和大数据技术应用的深化，智慧公共交通在城市交通运营管理工作逐渐优化和完善，在汽车和出行者的智能化服务水平等各领域，将为公民带来更为快捷、有效、绿色环保、安全可靠的交通出行环境，带来更舒适的生活方式。