我國智慧交通發展現狀及應用技術研究

黃紫竹　葉逍逍

摘要 如今我國經濟飛速發展，交通行業也不斷朝著智能化、智慧化方向發展，智慧交通雖然在我國起步較晚，但也已取得一定階段的成效。文章總結了智慧交通的內涵，分析了我國智慧交通發展的現狀，并對我國智慧交通未來的發展趨勢做出預測。針對西安市智慧交通的發展現狀，深入分析了西安市智慧交通系統發展現狀及面臨的問題，提出了加強系統協同能力、強化數據挖掘能力、提升交通控制系統智慧水平、改進調度指揮系統等建議，可為其他城市提供參考。

關鍵詞 智慧交通;現狀;應用技術

中圖分類號 U495 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）11-0010-03

引言

隨著新基建和交通強國等一系列重大國家戰略的部署，智慧交通體系的構建在我國各大城市得到了持續的進步與發展。所謂智慧交通其本質就是將互聯網、大數據、人工智能等新興技術應用于交通基礎設施上，最終所形成的一種虛實結合的交通體系[1]。智慧交通的開發與構建代表傳統交通運輸行業開始朝著融合的方向發展與轉變，有效解決了交通突出問題的同時為交通行業帶來了新的機遇。

1 智慧交通的概念

智慧交通屬于一種覆蓋了交通運輸、計算機科學技術、建筑等多個領域的交叉學科[2]。

廣義來說智慧交通是將通信、控制、電子信息等技術應用于傳統交通運輸行業當中形成的新興領域，在智慧交通系統中充分采用云計算、大數據、物聯網等高新技術，及時掌握道路、車輛情況，行人、周邊設施的信息，利用信息處理平臺進行分析，提供交通參與者需要的實時信息服務，因此，智慧交通需要人、車、路的共同協作，完成人與車、車與路之間的信息交互與共享，打破障礙，實現交通一體化。

例如，智慧路側停車、智慧停車場、立體停車庫、共享停車場、新能源充電樁等都是智慧交通的具體應用，市場需求巨大，智慧停車場如圖1所示。隨著5G等技術的落地，又將催生新一代智慧交通。

2 我國智慧交通發展現狀與趨勢

2.1 我國智慧交通的發展現狀

自2008年底我國首次提出智慧城市以來，城市的公共交通逐步向智慧化發展，2011年交通運輸部在“十二五”規劃更是明確指出，智慧交通將是未來交通運輸領域發展的重中之重。如今，我國部分城市在智慧交通系統構建方面已卓有成效，北京市在推動智慧交通場景應用創新方面，基于智慧交通基礎設施和智慧交通云腦能力，從“企業運營、社會出行、交通治理”三個方面推進九大領域66項智慧交通重點應用場景建設。包括站內AR導航、預約進站、停車無感支付、網約車聚合約車、車路協同信息服務、服務區充電樁預約、公交車輔助駕駛等場景;上海市圍繞智慧出行、智慧管理與決策、智慧運營和智慧物流，形成本市智慧交通總體布局，大力推進城運系統道路交通管理子系統（“IDPS系統”）建設，通過感知人、車信息，運用數據模型智能誘導交通、主動降壓事故、有效緩解擁堵;廣州市作為全國智能網聯車與智慧交通試點城市，提倡統一數據平臺模式，為車路協同提供一種可行方案，構建了車路協同的基礎技術框架，明確提出了系統、分類、子系統、組成單元四層結構，并從人、車、路、云、圖等多個維度進行劃分。

2.2 我國智慧交通發展趨勢

2.2.1 綜合交通智慧化協同與服務

近年來，各種運輸方式發展迅速，但這些運輸方式之間的信息交互服務不及時，限制了綜合運輸協調和高效服務[3]。未來，隨著綜合交通的發展和出行便捷的要求，信息共享和智能服務技術將得到充分的發展和應用。未來將逐步完成各種運輸設備的集成、基礎設施與數字設備的集成、運營調度與服務的集成，不斷提高信息交互服務水平，全面實現綜合運輸方式之間的信息共享。

2.2.2 智慧交通管理各系統信息集成與共享

涉及智慧交通管理系統部門眾多，如公管部門、交管部門、城建部門等多個職能部門。但是目前各部門之間缺乏有效、及時的信息溝通，導致一系列資源分散問題，例如部分機構設置冗余、信息重疊或脫節、各系統間相互獨立。而通過跨轄區的信息共享、部署和管理，實現信息資源的無縫銜接，是智慧交通管理系統發展的必然趨勢。

2.2.3 交通運輸系統安全運行智慧化保障

交通安全一直是交通領域存在的問題，智慧交通系統安全運行將是未來發展的主要方向。未來確保運輸系統安全運行的重點將是利用現代信息技術分析事故原因、演變規律和控制策略，從“人-車-路”協調的角度設計集成運營安全和有效管控的主動安全技術和管理方法。

2.2.4 智慧交通系統技術體系和標準化體系的完善

我國現有的智慧交通系統結構和標準化體系是20世紀末結合我國國情發展起來的。系統技術體系和標準化體系對智慧交通系統的發展起到了積極的作用。同時，在智慧交通系統的建設和發展中，開發研究了許多智慧交通的新應用和新技術，并且在許多領域取得了顯著成效。總結已有發展成果，積極了解國際新技術發展趨勢，學習國際良好的智慧交通建設經驗來完善智慧交通系統體系框架，將是未來智慧交通系統領域的一項重要工作。

2.2.5 智慧交通產業生態圈跨界融合

發展并應用新技術為出行者提供更加完善、準確、精細的服務，將是未來智慧交通系統面臨的新挑戰。這些服務的提供將加速交通產業生態圈的跨界融合，汽車制造業、汽車服務業、交通運營服務、互聯網、信息服務、智慧交通等行業的融合發展將是大趨勢。

3 智慧交通的關鍵技術及應用

3.1 智慧交通的關鍵技術

3.1.1 V2X網絡通信技術

是在異構網絡集成和頻譜資源共享的基礎上，實現高度智能化的車路通信與協作，達到無處不在的網絡覆蓋（如5G、DSRC、RSRC、WIFI等）效果，車路協同系統如圖2所示。

3.1.2 高精度地圖技術6956D528-B5F4-4810-A7C1-094204267FA1

利用集成無線定位、衛星定位、車輛自主定位、慣性導航定位、路邊設施輔助定位和高精度地圖，可以實現大型車輛在智能道路上的實時準確定位。

3.1.3 車輛隊列技術

通過距離檢測傳感器、車與車及車與路通信技術使車輛保持安全距離，從而使車流保持整體的一致性。

3.1.4 無線充電技術

智能道路上配置了無線充電模塊，太陽能等新能源提供動力，大大降低了電動汽車的動力電池容量，也減少了能源排放，降低了電動汽車的運營成本。

3.1.5 道路智能材料技術

道路智能材料能夠獨立感知、分析、處理和評估環境。這些優越的特點賦予了路面能量收集、自動診斷和信息交互等智能功能，提高了道路服務能力。

3.1.6 面向主動安全的道路控制技術

通過在道路基礎設施中添加超前預測、實時監控、自動感知、自動修復等工作模塊，提高道路行駛安全性和穩定性。

3.1.7 車路交互技術

出行即服務（MAAS）旨在建立一個基于共享交通模式和智能信息技術的網絡化交通系統。

3.1.8 結合基礎設施的智能決策與規劃

包括單車智能決策行為（換道、超車、并入交通流等）和多車協同運動規劃（求解多車路徑或軌跡的過程）。

3.2 智慧交通的應用——以西安市為例

3.2.1 西安智慧交通實施現狀

近年來西安經濟飛速發展，人口和機動車保有量持續攀升，但城市交通基礎設施不足，道路常年擁擠。有效控制西安交通擁堵離不開智慧交通的創新實踐，特別是面對全運會等全國性大型賽事，交通領域的智能升級和智慧管理迫切需要更多的科技和理念的創新和支持，智慧交通系統的構建及改造極大程度地緩解了西安道路的壓力，增強了交通系統調度的靈活性，提升交通部門管理能力，有效解決了西安道路擁堵的難題。

（1）點-線-面流量實時精準感知。改造前，西安市交警只能通過計數的方式統計交通量，不但費時費力，而且收集的數據難以形成系統。改造后，地磁、雷電視覺和大數據三種不同數據有機結合，精準動態地呈現城市道路口實時數據，通過中心大腦篩查為點、線、面信號調控提供充分的決策依據，實現城市信號優化從依靠人工經驗向科學準確的轉變。

（2）綠波路段自動識別。以互聯網路況大數據為基礎，結合智能信號控制系統，構建了“西安交警大數據+信號智能調優平臺”，該平臺已成為城市超過1 300個信號燈控制的核心，該平臺根據城市交通流量的動態變化，達到智能化，快速識別綠波線、綠波網絡、擁堵線、擁堵區域、自適應交叉口的目的，大大提高了工作效率。

（3）綠波方案自動生成?；谧R別出的自適應交叉口、綠波路段和綠波網絡，智能調度系統可以根據流量變化自動劃分信號控制周期，生成綠波協調方案和交叉口相位配時方案，不斷優化迭代，輸出多樣化的評價指標[4]。該系統改進了傳統的信號調諧模式。通過系統的自動智能調諧，在保證調諧效果的基礎上，減少交通延誤，改善出行體驗。

（4）信號燈運行態勢實時監控。在西安“大數據+信號優化監控平臺”運行概覽頁面中，交警可以方便地監控各路口交通運行狀態和變化趨勢。該平臺不僅可以顯示正常的路口和異常路口的實時情況，優化相關路口的一系列數據，也可以為每個路口進行評分，統計分析路口產生異常的原因，準確地判斷故障信息。圖3為西安市“大數據+信號優化監視平臺”頁面。

（5）信號優化情況一鍵監視。“西安交警大數據+信號智能調諧平臺”還可以執行城市信號運行策略的實時監控。依據各種道路動態指標進行路況評價和健康狀況排名。與此同時，該系統還可以計算城市的實時擁堵里程、擁堵指數和平均速度，協助交警進行信號燈科學控制。

（6）互聯網路況和視頻數據融合實現迅捷信號優化。該平臺還連接到互聯網實時路況數據和全市視頻監控攝像頭。信號調諧人員可以查看視頻監控現場，并結合路網地圖的實時數據，對擁堵的路口采取人工措施。

3.2.2 完善西安智慧交通系統的措施

（1）提升系統協同能力。智慧交通系統由1個平臺，6個子系統耦合而成，各個子系統之間既相互獨立又間接為其他子系統提供服務，因此政府應提前做好詳盡規劃，設計時應考慮各到子系統之間的密切配合;另一方面，需要建立統一的智慧交通系統技術標準，才能為子系統的對接融合提供有力的技術保障。

（2）強化數據挖掘能力。目前來看，西安智慧交通系統數據挖掘能力相對較弱，而大數據系統是整個智慧交通系統的核心，因此要完善智慧交通系統的數據池，豐富平臺業務，保證集成平臺平穩運行;西安市有關交通部門應該加強服務于智慧交通隊伍的人才建設，重點培養大數據、人工智能方面的優秀人員，目標為深度優化數據算法，提高數據的提取能力，加以綜合利用。

（3）提升交通控制系統智慧水平。當前西安智慧交通控制系統仍存在許多問題，如：智慧交通信號機不夠穩定、“啞設備”大量存在、交通系統檢測器不足、平臺功能應用缺乏等，解決上述問題的關鍵在于需要尋求更好的交通控制終端，提高信號機的使用效率、增加聯網交通控制設備的數量、完善交通控制系統平臺，彌補應用功能不足的缺陷[5]。

（4）改進調度指揮系統。針對西安智慧交通系統調度指揮效率偏低，應參照管理經驗豐富的城市的“可視一體化”模式，即構建一個具有可視化移動指揮、共享交互、發布服務的集成調度指揮系統。對調度指揮系統進行改革創新，升級至前沿的系統硬件設施，從而降低指揮成本。

4 結語

綜上所述，我國智慧交通發展已經取得了良好的成效，但還存在規劃能力欠缺、市場刺激不足、創新能力較弱等問題，但這也帶來了更多的機遇與挑戰。從長遠來看，未來智慧交通建設將與智慧城市建設更加緊密，最終實現我國從“交通大國”向“交通強國”的升級。

參考文獻

[1]董瑩， 董鵬， 唐猛. 我國智慧交通的現狀和發展對策研究[J]. 公路交通科技（應用技術版）， 2019（8）： 264-266.

[2]郝鵬， 申鐵軍. 交通強國背景下山西省智慧交通發展趨勢研究[J]. 四川建材， 2022（2）： 157-158.

[3]保麗霞， 劉玉喆， 王杉， 等. 西安市智慧交通管理發展對策研究[J]. 中國市政工程， 2021（4）： 73-76+111-112.

[4]周永. 我國智慧交通發展現狀、問題及其法治化[J]. 長沙大學學報， 2020（6）： 19-24.

[5]伍朝輝， 武曉博， 王亮. 交通強國背景下智慧交通發展趨勢展望[J]. 交通標準化， 2019（4）： 26-36.

收稿日期：2022-03-28

作者簡介：黃紫竹（1994—），女，本科，助理工程師，從事機電檢測和運營管理等工作。6956D528-B5F4-4810-A7C1-094204267FA1