城市交通大腦賦能智慧交通管理

張娜

摘要：近年來，我國的智能化建設的發展迅速，智能交通系統是緩解城市交通擁堵，提升城市交通治理能力的重要手段之一。隨著大數據、人工智能等信息技術的快速發展，為城市交通智能治理提供了重要的支撐。人工智能技術在處理復雜高維非線性的城市交通系統中發揮了重要作用。特別是在城市交通流預測、交通信號控制，以及智能決策支持等方面表現出重要的優勢。本文針對城市交通系統特性，研發了基于模式匹配的深度學習交通流預測技術、基于環結構約束的深度強化學習信號優化控制技術，以及基于系統動力學的城市交通智能決策支持系統。

關鍵詞：城市交通;大腦賦能;智慧交通管理

引言

新基建對交通運輸行業而言，本質是利用數字化、智能化技術改變傳統的交通基礎設施建設，通過互聯網和物聯網等數字信息技術，將智能的交通智慧化。隨著經濟的發展，人工智能、大數據等新興技術與交通運輸行業的深度融合，給行業帶來新的發展機遇：自動駕駛、車路協同、共享交通等，民眾生活的智慧水平不斷攀升。無論是新基建還是交通強國，在世界范圍的科技變革中，信息技術都成為不可或缺的部分。

1基于環結構約束的深度強化學習信號優化控制

城市交通信號優化控制是城市交通智能管控的核心問題，也是一個經典的非線性決策問題，非常適合采用強化學習方法進行建模。傳統強化學習技術采用人工預先設定、涵蓋有限狀態空間的價值函數，無法應對交通狀態的短時隨機溢界問題，嚴重制約了方案的執行效果。深度強化學習則可以將原始狀態數據直接輸入至神經網絡以獲取價值函數值，可實現對“狀態-動作”端對端關系的充分挖掘，很好地彌補了傳統強化學習技術的缺陷，因此深度強化學習網絡是當前交通信號優化控制領域的研究重點。由于多路口交通流之間存在著交互影響，為提升區域和網絡層面的交通流運行效率，需要實行多路口協同控制策略。協同策略的早期思路是匯集節點狀態，構造區域共享狀態空間，并依據共享空間由獨立智能體完成多路口信號方案的同步優化。該思路結構簡單、易于實施，但全局最優性難以保證，且算力需求隨路口數量增加呈爆炸式增長，無法滿足大規模區域信號優化的需求。基于此，后續研究普遍采用“分層優化、中心交互”的方式完成區域協作，其核心理念是：控制體系由中心智能體和多個子智能體組成，中心智能體匯聚子智能體數據（如排隊長度、延誤時間等），測算固定時段的累計獎勵，進而從宏觀層面對子智能體網絡參數進行評判與優化，提升區域信號控制的全局最優性。然而，這種理念下，很多方法僅存在正向反饋，使得不良方案更新速度慢，動作趨優時間長，甚至無法收斂。為此，后續研究引入正負評價概念，通過負反饋減少不良動作的選擇概率，使得評價對動作的優化效果顯著提升。針對當前深度強化學習方法中存在的忽略狀態

2我國智慧交通發展現狀

從20世紀90年代中期開始，我國就進行了關于智能交通系統發展戰略、體系框架、標準體系等方面的研究。其中，智能交通關鍵技術還進行了專項攻關和試點示范。2013年，交通運輸部提出了“綜合交通、智慧交通、綠色交通、平安交通”的發展理念。2017年，黨的十九大報告中首次明確提出“交通強國”發展戰略。2019年，中共中央、國務院正式印發《交通強國建設綱要》，為智慧交通的發展指明了方向：“大力發展智慧交通。推動大數據、互聯網、人工智能、區塊鏈、超級計算等新技術與交通行業深度融合。推進數據資源賦能交通發展，加速交通基礎設施網、運輸服務網、能源網與信息網絡融合發展，構建泛在先進的交通信息基礎設施。”2019年，《推進綜合交通運輸大數據發展行動綱要（2020—2025年）》明確，到2025年，綜合交通運輸大數據標準體系更加完善，基礎設施、運載工具等成規模、成體系的大數據集基本建成。2020年，《關于推動交通運輸領域新型基礎設施建設的指導意見》提出，到2035年，交通運輸領域新型基礎設施建設取得顯著成效。先進信息技術深度賦能交通基礎設施，精準感知、精確分析、精細管理和精心服務能力全面提升，成為加快建設交通強國的有力支撐。泛在感知設施、先進傳輸網絡、北斗時空服務在交通運輸行業深度覆蓋，行業數據中心和網絡安全體系基本建立，智能列車、自動駕駛汽車、智能船舶等逐步應用。

3區塊鏈與交通融合應用

3.1個人交通出行服務

近年來網約車出行頻繁爆出拒載、繞路、劫持等問題，讓一些客戶對網約車的服務質量難以接受，對人身安全擔憂。通過區塊鏈技術，可以對司乘人員及車輛最初注冊的信息掌握了解到人員及車輛的信息，后臺數據將會通過對比人與車的信息來確保安全問題，同時結合定位信息及車輛行車軌跡數據，可以判斷出車輛的行車路線是否選擇最優的路線，通過區塊鏈技術我們掌握從最開始上車一直到達目的的全過程信息。同時，我們考慮應用區塊鏈技術，解決單人乘車時行程信息對家人異地不透明這一本質問題，實現車輛行程和司機履歷的可追溯，可以實時獲取車輛信息及具體位置。在區塊鏈技術中，由于每個區塊的信息均不可被修改或消除，不可篡改性保證了信息的可靠，確保司機信息及車輛信息均未合法準確，否則未能通過審核注冊成功。同時，對司機的從業表現評估及評價積分及良好車況信息進行記錄標記，建立資信聯盟，保障乘客安全便捷出行。

3.2車輛道路高效管理

城市交通的管理，是城市治理的基本要求。城市交通主要由市民、車輛及道路構成，如何使市民的出現規范，車輛來往有序，道路規劃科學，這是對城市交通管理的有效有段。針對該問題，可以利用區塊鏈技術，構建系統的頂層智能管理平臺，將市民出行、車輛及道路等數據匯聚起來，進行科學分析規劃，建立人與車、人與路、車與路的分布式數據庫，以區塊鏈技術為基礎，建立區塊鏈數據庫，及時、準確、詳細的掌握各領域各環節的數據，通過匯聚的大數據進行分析研判，在不同環節相互供需間提供更加科學、可靠的策略。城市道路的有序暢通，是促進城市發展的根本保障。擁堵的城市道路，是目前城市治理的最頭疼的課題之一。區塊鏈技術可以增加交通領域的監控系統的兼容性，將人、車、路及環境歸為交通治理的整體，通過區塊鏈技術搭建的平臺，采集個人出行、車輛行駛、道路規劃等綜合信息，利用區塊鏈技術，建立道路區塊信息，市民出行區塊數據，以及車流量信息區塊，實現各區塊數據的共享，可以實時掌握道路人流量和車輛量及道路的具體情況，通過各區塊的數據信息，根據各道路的實時情況，統籌城市交通信號進行精準分析，對人與車進行引導分流，減輕擁堵路段的人流量和車流量。完成城市點、線、面交通路段信號的協調控制，在政策法規的保障下，可以起到約束人車路的規范有序，有效提高城市交通管理的能力。

結語

總而言之，隨著智慧城市建設的持續推進，未來物聯網通信技術必然會在智能城市中得到更多的應用，而要想保證物聯網通信技術應用的有效性，取得理想的智慧城市建設成果，則需要不斷加強對網絡傳感技術、射頻識別技術、云計算技術等關鍵技術手段的研究，同時把握好物聯網通信技術在智能電網建設、智慧醫療建設、智慧交通建設、智慧環保建設、智慧養老建設等方面的應用要點。

參考文獻

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