基于全要素感知與全天候服務的智慧交通建設方法

劉穎

（中交第一公路勘察設計研究院有限公司）

1 引言

所謂智慧交通，即在交通基礎設施上有效集成運用科學技術，形成新的現代化、信息化交通運作系統，實現對傳統交通基礎設施、運輸工具等方面的改變，最終形成了一種虛實結合的體系。交通信息化工作重點側重于交通信息采集、傳輸和可視化。智慧交通則是在交通信息化原有功能的基礎上，融入了“AI智慧”，融入了更加先進的信息處理技術、5G通信技術、多模態傳感技術、高性能計算機技術和系統綜合技術，將“人、車、路、環境、大數據中心等”有機融合起來，加強了協同運作、個性化和智能化運作。本文對基于全要素感知與全天候服務的我國智慧交通建設進行了全面分析[1]。

2 智慧交通建設概述

基于全要素感知與全方位服務，利用人工智能實現用戶、車輛、道路、環境的融合，為更好地服務民眾，為社會的高質量發展提供助力。城市智慧交通建設總體框架如圖1所示。

圖1 城市智慧交通建設總體框架

3 智慧交通的建設思路與原則

通過全要素感知與全方位服務可以實現安全提升、效率提升和服務提升，使惡劣天氣、復雜環境下的道路交通事故率下降20%以上，關鍵節點及路段的通行效率提升20%以上，實現公路建設、管理、養護、運營全生命周期的數字化與智能化[2]。智慧交通建設應以管理者和出行者的需求為導向，遵循“系統性、實用性、安全性、先進性、經濟性、可擴展性”的原則。新時代與新背景對于智慧交通的建設提出了更高要求，如何推進基礎設施的數字化、路網運營的精準化、出行服務的智能化是當下關注的重點。智慧交通是一場技術、發展模式及服務等全方位的變革，需要構建“數字化多模態感知”“泛在聯接和5G高速傳輸”“大數據平臺”“AI智慧應用”的整體體系。在這場變革中，需要智能信息感知、海量數據治理、多方合力、共同創新達到最佳效果。

3.1 智能信息感知

智慧交通應增強隧道、橋梁、附屬基礎設施等設施的多維感知能力，夯實數據傳輸通道的可靠性和穩定性，通過5G通信、物聯網技術、機器視覺AI分析等新一代信息技術的落地，實現事件狀態的動態監管、瞬時確認和自動報警/預警，提升高速公路運行狀態智能感知能力，實時上報道路擁堵、設備故障，為交通安全和高效通行保駕護航。

3.2 海量數據治理

以全景化、圖形化、數字化、AI智能預測的方式展現綜合交通運輸整體運行情況、運行態勢與發展水平，通過多元數據的分析、挖掘、AI決策產生支持信息，提升對高速公路運行異常的動態推理和預測能力，基于統計意義下科學評估管控手段的效果，為交通管理者實時監測和分析決策提供統計意義下科學數據支持指標，有力推動交通管理部門從“經驗決策”向“數據決策”的快速轉變。

3.3 多部門開放協同

新時代下對于智慧交通跨層級、跨部門、跨區域、跨交通方式的應急協作、危機處置、應急管控、出行服務提出了新要求。智慧高速公路運營將向多業態融合、多模式協同轉變，傳統高速公路運營組織面臨新的挑戰。以面向路網運輸效率最優為目標，開放協同為抓手，整合匯聚多區域、多層級、多部門、多系統的數據形成大數據資源池基礎上，推進業務管理部門之間信息共享，促進路網協同管控和高效運轉。

4 全要素感知與全方位服務

全要素感知包括公路主體及附屬設施監測、交通運行狀態監測、公路氣象環境監測。公路主體及附屬設施監測，主要包含基礎設施狀態監測（橋梁狀態監測、隧道狀態監測、道路狀態監測等）、交通工程及沿線設施狀態監測，此類數據主要為開展公路主體及附屬設施的養護和運維提供數據支持。交通運行狀態監測主要包含交通參數監測、全景視頻監控、交通事件檢測及車輛運行監測，此類數據主要為制定路網管理措施、開展指揮調度與應急救援、發布交通信息等提供數據支持。公路氣象環境監測主要包含路面積水結冰監測、團霧監測以及溫度濕度監測等，此類數據主要為惡劣天氣預警、安全信息提示等提供數據支持。

針對隧道、橋梁、邊坡、盲區、合流等危險路段，加強監測裝置和邊緣計算單元的布設，自動收集道路交通信息和天氣數據，基于云協同技術對重點車輛和重點區域運行狀態進行實時風險研判。對重點車輛運行狀態、運行軌跡進行實時監測，當出現頻繁加減速、頻繁變道、車道偏離等異常狀態時進行緊急提醒。結合云端海量數據在統計上的趨勢表征對重點區域實時的交通流狀態進行研判，提升事故前兆鑒別率并進行及時預警。

全方位服務包括車道級服務、全天候通行、自由流收費、出行信息服務、智慧服務區。車道級服務主要包含用于解決特殊時段主線和匝道擁堵嚴重、影響車輛正常行駛的問題，實現車輛運行效率的最大化，提高關鍵路段和節點的通行能力與安全性。

車道級服務包括主線控制、匝道控制、匝道分合流服務。主線控制可根據主線交通流量或突發情況，實現含應急車道在內的單個或多個車道開啟/關閉功能，以及分車道可變限速信息發布功能，其中突發情況包括道路施工、突發交通事故、路面積雪等。

匝道控制主要可根據主線及匝道的交通流量或突發情況，實現匝道關閉/調節功能，其中突發情況包括突發交通事故、路面積雪濕滑、道路施工等。匝道分合流服務由誘導裝置、交通數據采集設施組成，誘導裝置含發光顯示組件，交通數據采集設施可集成至誘導裝置中。

全天候通行主要包括霧天行車預測誘導與智能化消冰除雪處理。霧天行車誘導由誘導裝置、交通數據采集設施、能見度監測設備組成，誘導裝置含發光顯示組件，交通數據采集設施可集成至誘導裝置中。智能消冰除雪根據氣象監測數據、路面溫濕度監測數據自動開啟工作模式，實現路面冰雪快速融化。

自由流收費可采用ETC、電子車牌、機器視覺、北斗高精度定位等多種技術實現，對多條車道上自由行駛車輛進行收費，提高道路通行效率。

出行大數據信息服務包括AI智慧情報預測與互聯網信息發布聯動融合。在傳統可變情報板的基礎上，智慧情報板需支持文字、圖形、圖片、視頻等多種信息發布形式。互聯網信息發布的主要發布內容包含路況信息、出行資訊、旅游信息、氣象信息、服務區動態信息、ETC充值信息等。

智慧服務區的主要內容包含智慧停車、集約型燈桿、智慧餐廳、智慧廁所、新能源充電、綜合信息發布、綜管平臺等，可根據服務區規模、客流量選配。智慧停車主要功能包含駛入/駛出車流量監測、車位占用情況監測、停車誘導等。集約型燈桿可集成安防監控、信息發布、環境監測、廣播、無級調光、WIFI/4G/5G通信終端等設備。AI智慧餐廳關鍵功能包含線上線下統一點餐、機器人自動送餐、數字化無接觸結算等。智慧廁所主要功能包含廁位監測、人流統計等。新能源充電應能同時提供有線充電和無線充電方式。綜合AI智慧信息發布的主要設備包含多模態信息發布屏、一體化查詢機和自動交互顯示面板等。智慧交通目標要達到人、車、路、環境的和諧統一，打造安全、高效、綠色的高速公路體系，通過主動的感知、自動的解析、自主適應和動態交互，讓路更加協同、更聰明、更快捷、更高效。

5 結語

基于全要素感知與全天候服務的智慧交通建設在引領綜合交通運輸發展、保障國家戰略實施、促進行業治理體系和治理能力現代化方面發揮著重要作用。在未來發展中，通過技術的不斷發展，將進一步推動智慧交通建設，真正實現智慧化城市發展。