交通強國背景下借助新技術融合打造智慧交通*

董真 張真

河南交通職業技術學院 鄭州 450000

0 引言

隨著社會經濟的發展，城市化進程不斷加快，城市人口和汽車持有量激增，現有的交通基礎設施已經滿足不了日益增長的交通需求，交通事故、交通擁堵和環境污染等已經成為全世界面臨的共同問題，智慧交通作為解決城市交通問題的手段應運而生。

2017 年，習近平總書記在十九大報告中提出建設“交通強國”發展戰略，在2019 年全國交通運輸工作會議上，交通運輸部部長李小鵬提出：建設交通強國的價值取向是“構建安全、便攜、高效、綠色的現代化交通體系”，基本目標是“打造一流的設施、一流的技術、一流的管理和一流的服務”，宗旨是“服務大局、創新引領、強化協同、深度融合”。交通強國的建設為發展智慧交通帶來新的機遇和挑戰。

2018 年的首屆中國智慧交通大會、2019 年的《數字交通發展規劃綱要》和《交通強國建設綱要》為智慧交通的發展指明方向，逐步細化了構建數字化、智能化、網絡化應用體系的方式方法。2021年交通運輸部印發《數字交通“十四五”發展規劃》，提出要深入推進交通設施數字感知、信息網廣泛覆蓋、運輸服務便攜智能等數字交通體系，基本建成“一腦、五網、兩體系”的發展格局。

1 智慧交通概述

1.1 智慧交通的內涵

交通是一個城市的核心動脈，也是智慧城市建設的重要組成部分。智慧交通作為一種新的服務體系，是在交通領域充分運用物聯網、空間感知、云計算、移動互聯網等新一代信息技術，對公眾出行、交通運輸、交通建設管理等交通領域全方面、全過程進行管控，使交通系統在城市內、城市間甚至更大領域具備互聯、分析和控制等能力，從而充分保障交通安全，發揮基礎設施效能，提升交通系統的運行效率，為公眾出行提供便利[1]。

我國智慧交通已經從探索階段逐步進入實際開發和應用階段。從空間上，我國智慧交通可以劃分為城市內部交通和城際交通；從應用領域來看，我國智慧交通的應用主要集中于交通信息化、城市道路交通信息化以及城市公交信息化領域，如圖1 所示。

圖1 智慧交通空間劃分

1.2 智慧交通的特點

1）以數據的采集、處理、交換和分析利用為主線，為交通運輸行業提供多樣化服務。

2）融入傳感器技術、人工智能技術、數據通信技術、云計算技術等先進的科學技術，對交通管控、運輸及出行等進行全方位的管控支撐。

3）使交通系統具備在更大時空范圍內的分析、預測和控制能力，充分保障交通安全，提高交通系統的運行時效。智慧城市建設的初衷是解決城市發展瓶頸，從智能基礎設施建設入手，統籌規劃，逐步落地。智慧交通被視為解決城市交通擁堵、構建綜合交通體系、實現交通基礎設施智能化的重要突破口。

2 智慧交通的關鍵技術

大數據、5G、區塊鏈、人工智能以及VR 等技術的應用，極大地提升了智慧交通領域的信息感知和數據處理分析能力，體現智慧交通安全便捷、高效智能、以人為本、可視化可預測的效果特征。

2.1 大數據、數據挖掘和云計算技術

隨著云時代的來臨，大數據引起了越來越多的關注。大數據是一種規模大到在獲取、存取、管理和分析方面都大大超出傳統數據庫工具容納范圍的數據集合，具有數據規模海量、數據類型多樣、價值密度較低和數據流轉快速的特點。掌握大量的數據信息并不是大數據的戰略意義，關鍵在于對有意義的數據進行專業化處理，對海量數據進行分布式數據挖掘，同時，功能實現需要依托云計算的分布式處理、虛擬化技術和云存儲技術。因此，大數據技術和數據挖掘、云計算技術聯系緊密。

2.2 5G 技術

5G，即第五代移動通信技術，其主要優勢是高速率、高可靠性、低延時和大連接。5G 通信設施是實現人機物互聯的網絡基礎設施。

5G 網絡的應用給陷入發展瓶頸的智慧交通帶來曙光，極大地提高了交通管理部門對視頻監控信息獲取的實時性、覆蓋率和清晰度，有助于實現智慧交通管控；推動車聯網C-V2X 技術的實現，保證車輛在無人駕駛的同時兼顧安全和效率；實現車輛之間、車輛和道路設施之間的信息交互，從而優化行車路徑，降低排放量，實現綠色出行；有助于構建涵蓋交通網絡運行狀態的智能感知系統，使事故預防和交通意外時間預警成為可能。

2.3 區塊鏈技術

區塊鏈和大數據技術為智慧交通提供了良好的發展思路和路徑。區塊鏈是指分布式數據存儲、共識機制、點對點傳輸等計算機技術的新型運用模式，能方便應用于交通、物聯網、車聯網等領域，以開放性、匿名性、自治性的特點，為政府監管、企業發展、市民出行提供極大的便利。目前，區塊鏈已經應用于各類交通樞紐中，如航運、水路、鐵路、公路運輸及交通運輸業的無紙化方面，通過分析各類交通產生的數據流，實現對各類數據的更優管控[2]。

2.4 人工智能技術

人工智能的一個主要目標是使機器能夠勝任需要人類智能才能完成的復雜工作，是研究用于模擬、延伸和擴充人的智能的方法、理論及應用系統的新技術科學，極富挑戰性。過去20 年，由于互聯網產生海量交通數據的可用性，人工智能技術在全球得到廣泛關注。基于此項技術的決策、交通管理、路徑規劃、網絡服務及其他移動優化工具的安全集成能夠實現高效交通管理的目標。支持運輸的人工智能方法包括遺傳算法、神經網絡、蟻群優化等，其主要目的是緩解擁堵，使用戶的出行時間更加可靠，從而提高整個交通系統的經濟性和生產力。

2.5 VR 技術

VR 即虛擬現實，是多媒體技術的應用形式，是計算機軟硬件技術、人工智能、傳感技術等多學科飛速發展的結晶。人們帶上數據手套、手表或立體眼鏡等特制傳感設備，通過三維建模，就能體驗一種集視覺、聽覺、觸覺、嗅覺于一體的感覺世界，并且能進行信息交互。

在交通領域，經過智能VR 仿真技術、VR 終端實時渲染技術及全息影像等一系列前沿技術，打造模擬實際道路出行、駕駛等交通場景，使用聲音、光學、振動、視頻等人體感知系統，讓體驗者在虛擬場景中全身心地體驗交通運輸、交通安全、交通管理等整個工程中的各項操作，從而拓展體驗者的認知領域和認知手段。

3 智慧交通中關鍵技術的融合應用

智慧交通涉及智慧樞紐、智慧車輛、智慧路網、智慧倉儲、智慧服務、智慧管理等，需要應用傳感器技術、大數據技術、數據挖掘、數據預測等新興技術。車路協同、智能網聯、云計算等技術的不斷演進能夠極大地提升智慧交通領域的信息感知與數據分析方面的能力，轉變交通發展方式，推進智慧交通各系統間的數據融合共享[3]。

比如，在改善交通安全方面，構建智慧化車路協同系統可以使事故發生率下降50%左右，我國機動車的持有量占世界的15%，交通事故卻占世界的25%。該系統以人工智能、深度學習為核心技術，優化各類交通場景中的人、物、車及事件軌跡，自動檢測并且預警機動車不禮讓行人、逆行、事故、違停、實線變道等異常行為，幫助交管部門更全面地監控交通道路以及駕駛行為，最大限度降低安全事故風險。

在最為司空見慣的智能紅綠燈方面，通過在路口安裝雷達裝置，可以實時監控行車數量、車速、車距及排隊長度等，并對行人數量及天氣狀況等進行深度分析，動態調整紅綠燈信號，提高車輛通行率，有效緩解城市交通擁堵。在高速路口，通過攝像頭自動識別車牌信息，根據行駛里程，自動通過車牌所綁定的微信或支付寶收取費用，實現高速無感收費，有效縮短車輛等候時間。

在解決停車問題上，要充分挖掘停車位資源，將商場、小區等停車位納入城市停車管理調控系統，通過安裝攝像頭、地磁感應等裝置，實現車牌識別、車位預定及查找，實時調整停車位狀態，以就近停車為原則，節約社會資源。

在車輛通行方面，利用RFID、先進的傳感器、機器視覺、模式識別及智能控制等技術，采集車輛周圍的環境和車體自身的信息，將數據傳輸到車載系統，實時監控車輛運行狀態，實現無人駕駛。在智能公交方面，實時掌握公交車的運行狀態，通過智能調度系統，對車輛、線路進行規劃調度，實現智能排班；高速路口，通過精準的識別技術，實現無感收費，提高通行效率；高速公路上實現分車道精細化控制，支持無人駕駛車輛和有人駕駛車輛的混合出行策略；在服務區，對便利店、衛生間、維修站、加油站、餐廳等服務場所的運行狀態進行自動采集，在線檢測，初步實現數字化、網絡化一體化發展，通過不斷推廣應用云計算技術、5G 技術，使智慧服務區實現廣覆蓋、高可靠、低時延、高服務品質的目標，為公眾提供更加便捷的出行體驗。

4 智慧交通的前景

智能交通是新一代信息技術在整個交通領域的應用，綜合運用交通科學、數據挖掘、人工智能等理論和工具，以全面感知、深度整合、主動服務、科學決策為目標，通過構建實時動態信息服務系統，深度挖掘交通相關數據，實現行業資源的優化配置，提高公共服務能力，使交通運輸朝著更安全、更高效、更方便、更經濟、更環保、更舒適的方向發展，從而推動交通運輸產業轉型升級[4]。

預計2035 年，我國基本建成交通強國，交通基礎設施網、服務網和信息網融合發展，交通運輸大數據應用能力大幅增強，人工智能與公共服務深度融合，無人駕駛技術不斷完善，應用范圍不斷擴大，交通事故逐步減少，城市交通擁堵基本解決，物流信息全過程跟蹤，出行信息服務全覆蓋，人民群眾滿意度顯著增強[5]。