新基建背景下城市智慧交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

文／谷曉鵬 王佳維 張紅 汪溁鶴

在國(guó)家加強(qiáng)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的背景下，智慧交通作為智慧城市的重要組成部分，將迎來(lái)快速發(fā)展的機(jī)遇。利用前沿技術(shù)，整合各類基礎(chǔ)資源，搭建戰(zhàn)略性交通管理平臺(tái)，對(duì)交通管理、交通運(yùn)輸、公眾出行等進(jìn)行全方位管控支撐，在區(qū)域范圍內(nèi)具備感知、互聯(lián)、分析、預(yù)測(cè)、控制能力，打造智慧交通“中國(guó)模式”，前景光明，標(biāo)桿效應(yīng)及推廣價(jià)值巨大。

一、概述

2020年4月20日，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)正式對(duì)新基建范疇進(jìn)行明確，提出“以新發(fā)展理念為引領(lǐng)，以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)，以信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，面向高質(zhì)量發(fā)展需要”的定義。同時(shí)指出，應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)升級(jí)形成的融合基礎(chǔ)設(shè)施，其助推轉(zhuǎn)型升級(jí)的作用日益凸顯，智慧城市建設(shè)路徑更加清晰。在這一背景下，智慧城市的重要組成部分——智慧交通也將迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇?；谲嚶穮f(xié)同、車輛定向誘導(dǎo)等新技術(shù)，以前端智能設(shè)備為基礎(chǔ)，以數(shù)據(jù)中心為樞紐，以智能應(yīng)用為抓手，對(duì)交通管理、交通運(yùn)輸、公眾出行等進(jìn)行全方位管控支撐，在區(qū)域范圍內(nèi)具備感知、互聯(lián)、分析、預(yù)測(cè)、控制能力，打造智慧交通“中國(guó)模式”，前景光明，標(biāo)桿效應(yīng)及推廣價(jià)值巨大。

二、背景與現(xiàn)狀

（一）國(guó)內(nèi)城市交通發(fā)展?fàn)顩r

交通發(fā)展與經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度密不可分。近年來(lái)，我國(guó)城市建設(shè)高速發(fā)展，城市規(guī)模不斷推進(jìn)，城區(qū)人口持續(xù)增加，汽車保有量也在快速上升。

據(jù)公安部交管局統(tǒng)計(jì)，2019年全國(guó)新注冊(cè)登記機(jī)動(dòng)車3214萬(wàn)輛，機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)3.48億輛，其中新注冊(cè)登記汽車2578萬(wàn)輛，汽車保有量達(dá)2.6億輛；機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)诉_(dá)4.35億人，其中汽車駕駛?cè)?.97億人。

同時(shí)，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)指出，截至2019年底，全國(guó)66個(gè)城市汽車保有量超過(guò)百萬(wàn)輛，30個(gè)城市超200萬(wàn)輛，其中，北京、成都、重慶、蘇州、上海、鄭州、深圳、西安、武漢、東莞、天津等11個(gè)城市超300萬(wàn)輛。

汽車保有量的飛速增長(zhǎng)，使得交通管理近些年也出現(xiàn)了一些發(fā)展不均衡、不充分等問(wèn)題，城市道路交通量不斷增加，各種交通問(wèn)題凸顯，城市交通壓力日漸增加。智慧交通作為時(shí)代發(fā)展中的新興產(chǎn)物，成為很多地方改善交通狀況的迫切需要。

圖1 城市智慧交通體系架構(gòu)示意圖

（二）智慧交通發(fā)展現(xiàn)狀

2014年交通運(yùn)輸部立足于服務(wù)“兩個(gè)百年目標(biāo)”，提出了“四個(gè)交通”——綜合交通、智慧交通、綠色交通、平安交通，標(biāo)志著智慧交通的起步。城市智慧交通距今已經(jīng)走過(guò)了五年多的時(shí)間。這些年來(lái)，各地政府、企業(yè)等，以智慧交通為理念，開(kāi)展了系統(tǒng)、數(shù)據(jù)、應(yīng)用體系建設(shè)，搭建了多種的業(yè)務(wù)系統(tǒng)或者平臺(tái)，對(duì)智慧交通的發(fā)展起到了一定作用，但也存在著以下問(wèn)題。

1. 軟件平臺(tái)相互獨(dú)立、數(shù)據(jù)不互通、業(yè)務(wù)結(jié)果不共享，成為信息孤島與業(yè)務(wù)“煙囪”；硬件系統(tǒng)缺乏彈性的可擴(kuò)展能力，頻繁的硬件升級(jí)與更換，導(dǎo)致資源使用不均衡甚至浪費(fèi)，增加了建設(shè)和維護(hù)的成本。

2.各類系統(tǒng)、設(shè)備相對(duì)封閉，接入?yún)f(xié)議參差不齊，對(duì)接困難、服務(wù)困難、運(yùn)維困難，無(wú)法實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的統(tǒng)一運(yùn)維與服務(wù)。

3.普遍缺乏對(duì)智慧交通理念的深刻認(rèn)知，交通工作的方式依舊以被動(dòng)滯后管理為主，尚未徹底向主動(dòng)及時(shí)服務(wù)方向轉(zhuǎn)變，政、企、警、民之間缺乏信息交互。

三、設(shè)計(jì)思路

（一）總體目標(biāo)

智慧交通涉及眾多部門和系統(tǒng)，需要運(yùn)用信息技術(shù)的滲透性和聯(lián)通性，按照“分步建設(shè)、集中運(yùn)維、信息共享、業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)”的原則，在充分借鑒國(guó)內(nèi)外成熟經(jīng)驗(yàn)和采用先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，打造智慧交通“中國(guó)模式”。

（二）具體目標(biāo)

1.立體感知、技術(shù)引領(lǐng)的全息感知能力。綜合運(yùn)用無(wú)感先進(jìn)的智能感知手段，延伸信息感知末梢，形成覆蓋全域的立體化物聯(lián)感知體系，為智能交通提供數(shù)據(jù)基石。

2.全面匯聚、融合共享的數(shù)據(jù)傳輸能力。滿足異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)末端節(jié)點(diǎn)快速、安全接入，并以全局的視角，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，將交通相關(guān)的海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一匯聚接入和融合關(guān)聯(lián)，為各類應(yīng)用提供豐富完善的數(shù)據(jù)支撐，實(shí)現(xiàn)全域覆蓋、高速傳輸?shù)耐ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)，為全域感知、數(shù)據(jù)共享、業(yè)務(wù)互通、統(tǒng)一指揮提供全時(shí)、可靠、安全的通信保障。

3.全域覆蓋、智慧統(tǒng)領(lǐng)的信息處理能力。將信息置于智慧交通工作的統(tǒng)領(lǐng)性、基礎(chǔ)性地位，充分運(yùn)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，不斷深化信息主導(dǎo)戰(zhàn)略，著力打造集強(qiáng)大計(jì)算能力、海量數(shù)據(jù)資源、高度信息共享、深度智能應(yīng)用、嚴(yán)密安全保障為一體的智慧交通信息網(wǎng)。

4.統(tǒng)一高效、權(quán)威專業(yè)的決策指揮能力。探索智能預(yù)案、分級(jí)響應(yīng)、聯(lián)合運(yùn)作指揮機(jī)制，實(shí)行整體上歸口指揮、橫向上聯(lián)合指揮、縱向上扁平指揮，構(gòu)建與動(dòng)態(tài)交通治理相適應(yīng)的決策指揮體系。

（三）建設(shè)原則

1.統(tǒng)一數(shù)據(jù)空間。通過(guò)適時(shí)匯聚、處理、存儲(chǔ)、分發(fā)、供給和管理社會(huì)管理工作中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)及信息，形成物理分散、邏輯統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)資源池，提供最及時(shí)、最全面、最立體的數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)供給和回流，從而為各個(gè)業(yè)務(wù)部門“輸血”，支撐數(shù)據(jù)高效流轉(zhuǎn)和各業(yè)務(wù)流程的精確運(yùn)行。

2.一個(gè)智慧中樞。在各類數(shù)據(jù)的采集匯聚和實(shí)時(shí)顯示基礎(chǔ)上，利用大數(shù)據(jù)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，通過(guò)智能分析、綜合研判，形成針對(duì)交通相關(guān)要素、微觀目標(biāo)、宏觀態(tài)勢(shì)的信息知識(shí)，構(gòu)建專業(yè)信息和聯(lián)合情報(bào)一體化的智慧交通中樞。

3.指揮調(diào)度一張圖?；诙嗑S交通要素信息集合，疊加出行執(zhí)法、稽查布控、出行誘導(dǎo)、運(yùn)維監(jiān)管、指揮調(diào)度、態(tài)勢(shì)監(jiān)控等功能，構(gòu)建統(tǒng)一的智慧交通應(yīng)用平臺(tái)；建立高度自治的指揮節(jié)點(diǎn)，探索開(kāi)放式、扁平化的新一代指揮調(diào)度機(jī)制，提供無(wú)中心、自流程的指揮調(diào)度能力，從而實(shí)現(xiàn)“政企警民”的高效聯(lián)動(dòng)，形成智能支撐、快速反應(yīng)、高效協(xié)同的交通指揮調(diào)度模式。

（四）體系架構(gòu)

1.感知網(wǎng)。建設(shè)全域覆蓋的物聯(lián)感知網(wǎng)絡(luò)，廣泛部署各類無(wú)感智能采集設(shè)備，構(gòu)建大集中、大關(guān)聯(lián)、大共享的立體感知網(wǎng)，通過(guò)匯聚人、車、路等各類交通要素的多維度屬性與全時(shí)空狀態(tài)信息，快速、靈敏、無(wú)感地洞察微觀目標(biāo)及宏觀態(tài)勢(shì)變化，為智慧交通提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

2.資源池。以跨域共享交換模型為核心，通過(guò)全面匯聚相關(guān)部門已有靜態(tài)數(shù)據(jù)及實(shí)時(shí)鮮活數(shù)據(jù)，構(gòu)建“全面匯聚融合、安全可控訪問(wèn)、全域邏輯一體”的智慧交通資源池，以數(shù)據(jù)融合共享促進(jìn)各項(xiàng)業(yè)務(wù)工作協(xié)同化、合成化、體系化，最大化挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，提升交通治理效能。

3.智慧腦。運(yùn)用大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)對(duì)海量異構(gòu)多源數(shù)據(jù)進(jìn)行多維碰撞、深度挖掘，構(gòu)建大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)分析、時(shí)空大數(shù)據(jù)分析、異常發(fā)現(xiàn)等智能算法模型，從海量的數(shù)據(jù)流中及時(shí)發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的信息，提升對(duì)交通異常情況、未來(lái)趨勢(shì)的預(yù)測(cè)預(yù)知能力。

4.開(kāi)放端?；诨ヂ?lián)網(wǎng)思維，搭建開(kāi)放、互動(dòng)、參與、融合的互聯(lián)網(wǎng)+交通工作模式，以互聯(lián)網(wǎng)為載體，加快推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與“政企警民”四位一體智慧交通業(yè)務(wù)的深度融合，擴(kuò)大各類數(shù)據(jù)獲取渠道，以移動(dòng)終端應(yīng)用為著力點(diǎn)，推動(dòng)傳統(tǒng)交通數(shù)據(jù)獲取模式升級(jí)與轉(zhuǎn)型；同時(shí)，整合完善包括交通監(jiān)測(cè)、交通管理、道路調(diào)控、信息服務(wù)、指揮應(yīng)急、管理決策支撐等六大類N個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，推動(dòng)交通業(yè)務(wù)數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)流程再造，賦能智慧交通。

5.指揮倉(cāng)。打造統(tǒng)一高效、跨域聯(lián)合的一體化指揮調(diào)度體系，輔以融合通信、態(tài)勢(shì)“一張圖”、智能預(yù)案生成等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)跨部門協(xié)同任務(wù)的快速分派和資源的協(xié)同調(diào)度，達(dá)到交通治理業(yè)務(wù)整體上歸口指揮、橫向上聯(lián)合指揮、縱向上扁平指揮的目的。

四、總結(jié)

當(dāng)前，智慧城市正由數(shù)字城市向新型智慧城市轉(zhuǎn)變，智慧交通其背后的技術(shù)和需求也正跨入到新的發(fā)展形態(tài)。應(yīng)當(dāng)抓住新基建的機(jī)遇，充分利用物聯(lián)網(wǎng)、空間感知、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能等新一代信息技術(shù)，綜合交通科學(xué)、系統(tǒng)方法、人工智能、知識(shí)挖掘等理論與工具。應(yīng)當(dāng)以全面感知、深度融合、主動(dòng)服務(wù)、科學(xué)決策為目標(biāo)，通過(guò)建設(shè)實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)信息服務(wù)體系，實(shí)現(xiàn)行業(yè)資源配置優(yōu)化能力、公共決策能力、行業(yè)管理能力、公眾服務(wù)能力的提升，推動(dòng)交通運(yùn)輸更安全、更高效、更便捷、更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保、更舒適的運(yùn)行和發(fā)展，帶動(dòng)交通運(yùn)輸相關(guān)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、升級(jí)，步向更大規(guī)模、更加完善的體系化發(fā)展，以“中國(guó)模式”引領(lǐng)智能交通發(fā)展的世界潮流。