面向未來的智慧交通

史琳 黃漢 陳鑫鳴 張鑫博 章銀銀 沈敏強

摘 ?要：隨著信息技術的快速發展，在國家政策引導下，智慧交通成為解決城市交通問題的有力工具。在智慧交通建設和探索過程中，當前已取得了初步成果，這極大的推動了道路建設和管理運維的快速轉型。基于此，本文針對目前智慧交通存在的問題，深度分析智慧交通內涵，提出面向未來的智慧交通技術架構，強化智慧道路事件應用場景，為推動智慧交通長足發展提供思考。

關鍵詞：智慧交通;信息技術;智慧照明;車路協同;智慧停車

中圖分類號：F542 ?文獻標識碼：A ? ? 文章編號：2096-6903（2021）03-0000-00

0 前言*

交通是城市運行和城市經濟發展的動脈，為實現城市交通的高效運轉，加大城市能效發揮，智慧交通建設成為目前解決城市交通問題的重要技術手段。智慧交通是智慧城市建設的重要構成內容，黨的十九大報告將建設“交通強國”作為強國戰略目標之一，為此國務院、交通運輸部等相關部門發布了一系列的政策來指導和規范智慧交通行業的發展。

國內在經歷了數年的基建浪潮后，交通向數字化、自動化、智慧化轉型成為了必然趨勢。在新時代和面向未來的發展需求下，必須將新技術和道路、交通相結合，建立新時代下的智慧交通和運營治理體系，構建智慧交通出行場景，創造更加美好的生活場景。

1 智慧交通解析

1.1 智慧交通內涵

智慧交通是一種智能化的交通模式，將電子、通信、計算機、控制、傳感和檢測等先進技術應用于各種交通運輸系統中，通過實時信息傳輸來提高交通的安全性、效率，改善交通狀況，并將其運用于整個交通運輸管理體系[1]。

目前，我國城市交通主要存在以下問題：（1）道路交通事故頻發，危害公共和個人安全;（2）我國城市道路擁堵時間長，車輛行駛平均時速低;（3）市內道路停車難，停車泊位難找，待泊車輛低速行駛導致整體車流速度降低，甚至引發交通事故，加劇擁堵。諸如此類的交通問題，給管理者帶來了較大壓力。

針對以上問題，智慧交通以解決實際問題為出發點，并且以人為本，對城市交通進行管控，使得城市道路在保持美觀的同時，可以有效提高資源的合理運用率，減少能源消耗、降低道路運營成本并且保障行人和車主的人身安全，解決了民生問題，構建了人民滿意的交通環境。

1.2 智慧交通目前存在的問題

智慧交通是一個綜合性系統，其信息量大，易形成信息孤島，信息共享程度對于項目建設協同的影響較大。目前在智慧交通研究和建設運營過程中，主要存在以下問題：

1.2.1 缺乏統一性

在傳統的公路設施智慧化建設中，道路建設與智慧化設備建設彼此分割，國內極度缺乏能夠整合道路、交通、安防、景觀等各領域各專業一體化系統設計的研究與實踐經驗。

1.2.2 缺乏適應性

國內智慧交通建設開發尚處于起步階段，還未形成自有理論及方法。各地智慧交通規劃設計明顯處于模仿、照搬的階段。對于如何結合國內智慧城市建設的整體要求，在生態城市、人本城市等方面創新發展，還未進行深入研究，無法適應現階段中國特色城市發展的新方向。

1.2.3 缺乏經濟性

當前國內智慧交通的建設多以廣泛存在的路燈為載體，對路燈的桿體進行升級替換，堆砌了監控、廣播、LED屏幕、充電樁、環境檢測、通信基站等各類功能，雖然滿足了當前道路交通的需求，但是路燈桿的升級成本過高，遠遠超出了絕大部分城市的承受力，制約了智慧交通的發展。

1.2.4 缺乏前瞻性

當前智慧交通的建設，以解決當前有明確需求的功能為主，這是符合產業經濟利益訴求的必然方式，但是隨著物聯網技術、5G通訊技術、大數據及AI技術的飛速發展，社會對城市精細化管理的需求也必將與日俱增，因此必須將可持續發展作為根本要求，在這種情況下，智慧交通的規劃設計，不能僅僅滿足當下城市發展，還必須具有一定前瞻性，而目前智慧交通規劃設計在此方面的研究還極度欠缺。

2 智慧交通技術架構

在智慧交通建設方面，推動道路感知網絡與基礎設施同步規劃、同步建設，在重點路段實現全天候、多要素的狀態感知，打造融合高效的智慧交通基礎設施。

如上圖1所示，智慧交通立足于道路基礎設施，通過智慧化改造獲取數據底盤，利用先進數據傳輸方式，獲取智慧交通數據基礎。通過人工智能、大數據、邊緣計算、目標檢測、物聯網技術等先進技術，建設數據智能中心和智慧交通可視化平臺，并以此為基礎，在實際道路場景中應用，構建智慧出行場景和交通運營管理新模式。

3 智慧交通應用場景

3.1 智慧化照明

智慧化基礎設施是智慧交通建設的基石，在傳統城市道路設施基礎上，融合物聯網感知數據，整合信息數據，對原有基礎設施進行數字化抽象[2]。

智慧路燈是智慧交通的主要載體，是道路智能化感知數據的主要來源。智慧路燈集成石墨烯大功率照明模組、高清攝像頭（球機和槍機）、環境監測設備、廣播設備、無線網絡（wifi）、信息交互LED屏幕、物聯網中繼設備、SOS呼叫器、太陽能板、充電樁等，對所有設備進行統一規劃與管理，對搭載件進行模塊化設計，并預留相應擴展接口，實現智慧道路桿件的快速拆裝、增減、維護等，適應智慧道路桿件在不同道路環境和場景下的使用需求。

通過智慧路燈智能化感知，建立路燈亮度和方向與周圍環境之間的映射關系，實現亮度和方向的智能調節，實現路燈精益化和節能化控制。

3.2 路面設施運維

道路是智慧交通的重要承載基礎，因此維護路面本體健康和道路設施健康是智慧交通建設的重要內容，其能保證交通正常運行。

采用視頻分析、圖像處理與深度學習目標檢測技術，結合道路管理系統異常場景信息（如車輛繞行信息）等，對照明異常、路面病害、井蓋異常、路面標線異常、道路積水、護欄損毀、標牌標識損毀、單車亂停亂放等問題實現智能感知，智能監測和評估道路路面設施健康狀況，引導城市道路路面設施遠程智能化管理和運維，指導相關部門及時對道路病害進行精準化修復等，實現路面設施運維體系的信息化、標準化、精細化、動態化建設。

3.3 智慧交通管理與控制

聯動道路中智能感知設備，結合多模態信息融合關鍵技術，通過視頻監控、移動設備接入量等關鍵信息，建立智慧道路交通管理系統。感知道路交通流量信息、人流量信息、擁堵程度信息等，實現交通信號燈、潮汐車道的智能控制，及時在道路桿件交通誘導屏上發布交通信息，結合大數據分析技術，實現道路交通信息及時預警與研判[3]。

3.4 路側停車管理

從服務城市監管角度出發，提升道路路側停車智慧管控能力，以高低位智能監控和物聯網為基礎， 充分利用道路路側智能感知設備，可建立道路路側停車場無感出入、無感支付、無人值守系統，提升道路路側資源管控能力。借助跨攝像頭下多鏡頭融合視頻圖像處理技術，通過融合多鏡頭、聚合多算法，在多重深度學習算法的基礎上，實現路側泊位多目標智能監測、違章停車檢測、車牌智能識別、以及車輛停靠狀態智能識別、泊位違法占用等。通過潮汐規律、停車導流預測等數據分析，為城市靜態停車資源管理運營提供依據，有效提高城市車位周轉率，緩解因停車問題引發的交通擁堵。規范統一的API接口對接智能感知設備，以采集道路內外停車數據，打破傳統車場信息“孤島”，實現一個平臺管理城市所有道路路側停車場。

3.5 車路協同

以智慧燈桿和智慧公交站候車廳為載體，可實現道路交通要素和公交行駛狀態要素的直接交互，對公交路線、速度等進行精細化調整，實現智能公交報站及到站時間預測等重要功能。采用先進的無線通信和互聯網等技術，整合智慧道路中所有關鍵要素，提供技術接口，能夠實現自動駕駛汽車和智慧交通中各交通要素的直接交互[4]，為自動駕駛提供關鍵輔助信息，為未來自動駕駛的應用提供有力支撐和技術支持。

4 結語

隨著云計算、大數據、物聯網、移動應用、人工智能等新一代技術的快速發展，道路攜帶的數據資源進一步增加，“連接一切、跨界融合”將持續催生道路運輸新模式、新業態，這要求智慧交通強化互聯網思維，搭建政企合作平臺，大力推動新技術與智慧道路融合創新發展。

智慧交通是新時代下社會發展和國家政策支持出現的必然產物，是新基建背景下的必需品。智慧交通必須面向未來，因此智慧交通必須以目標為核心，依據功能和需求設計智慧交通體系，完善頂層設計和規劃，系統性解決目前交通問題，滿足現代化社會發展和人民出行需求。

參考文獻

[1] 黃建德，田浩洋.新基建背景下智慧道路內涵與應用場景研究[J].交通與運輸，2020，33（S2）：185-189.

[2] 譚童.基于環境及道路狀態的智慧照明控制策略研究[D].重慶：重慶郵電大學，2019.

[3] 羅文慧.智慧交通背景下道路交叉口交通流控制模型與算法研究[D].北京：北京交通大學，2019.

[4] 任大凱，廖振松.5G車路協同自動駕駛應用研究[J].電信工程技術與標準化，2020，33（9）：68-74.

收稿日期：2021-02-01

作者簡介：史琳（1988—），女，北京人，碩士研究生，工程師，從事新基建相關工作。

Abstract： With the rapid development of information technology， under the guidance of national policies， intelligent transportation has become a powerful tool to solve urban traffic problems.In the process of intelligent transportation construction and exploration， preliminary achievements have been made， which greatly promotes the rapid transformation of road construction and management operation and maintenance.Based on this， this paper deeply analyzes the connotation of intelligent transportation in view of the existing problems of intelligent transportation， puts forward the technology framework of intelligent transportation for the future， and strengthens the application scenarios of intelligent road events， so as to provide thinking for promoting the long-term development of intelligent transportation.

Keywords：intelligent transportation; information technology; intelligent lighting; Vehicle-road collaborative system; Intelligent Parking