基于城市智能交通的平行系統關鍵技術研究

孔繁宇，侯 偉

(哈爾濱市信息化建設項目管理中心，黑龍江 哈爾濱 150001)

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基于城市智能交通的平行系統關鍵技術研究

孔繁宇，侯 偉

(哈爾濱市信息化建設項目管理中心，黑龍江 哈爾濱 150001)

針對哈爾濱交通環境日益惡化及交通擁堵嚴重，交通事故頻發等問題，闡明如何將平行控制理論應用于哈爾濱市智慧交通建設，通過交通感知網、信息傳輸網、交通云平臺的建設及交通仿真優化、交通管控等四大系統的建設，有效的改善哈爾濱市的交通環境，助力哈爾濱交通出行暢通無阻。

智慧交通；平行理論；云計算；交通優化

1 哈爾濱市智慧交通思路

1.1 總體框架

哈爾濱市平行交通控制系統建設需要在政策法規、標準規范、組織機構、信息安全、共享運營和產業扶持六大體系的保障下積極推進，通過基礎工程完善交通感知、交通模型和交通云平臺，加設攝像頭和傳感器等設備，構建城市級的交通感知網，提升信息網絡傳輸能力，推進信號燈、誘導屏、道路、車輛及交通其他相關設施的智能化升級，實現更加透徹的感知，為城市交通管理和公眾信息服務提供更加全面、準確和及時的數據。

以城市道路交通系統要素(人、車、路、環境和信息)為分析對象，統籌交通動、靜態信息資源，建立城市交通公共信息平臺，形成三大數據庫，分別是包括基礎路網和交通部件的空間信息庫，涵蓋宏觀交通數據、交通證照信息和人員信息的公共信息庫，以及包括環境信息、浮動車信息、視頻信息、檢測信息和終端信息等內容的動態信息庫；通過對這些多源異構數據的融合處理和挖掘分析，為實際交通運行系統和人工系統提供數據支持；真實系統接收實時數據，直接對執行機構進行控制，而人工系統通過接入的真實數據進行計算運行，通過真實數據的迭代，逐漸完善交通模型算法，形成能夠表述真實路況的優化方案，對真實運行系統進行周期性迭代，從而構建完善的交通平行系統；通過構建交通信號控制、交通誘導、智慧公交和應急指揮四大業務系統，為政府、行業和公眾提供優質化服務，加強行業與部門間的互聯互通、資源共享、協調運作，從而實現交通設施智能化、交通管控協同化、出行服務便捷化、事件響應及時化、規劃決策科學化和智慧交通產業化的目標。

圖1 平行交通系統建設總體框架圖

1.2 建設任務

基于哈爾濱市的交通發展現狀、問題分析以及智慧交通建設現狀，并結合交通的需求分析，平行交通控制系統的建設目標可以概括為“3·4·6工程”。其具體內容如圖2所示。

圖2 平行交通系統建設總體框架圖

“三項基礎工程”包括平行交通建設中的“一網、一平臺、一建?！保唇煌ǜ兄W、交通云平臺和平行交通模型算法庫；“四個應用系統”包括交通信號控制、交通誘導、智慧公交和應急指揮；“六大保障體系”包括政策法規體系、組織機構體系、標準規范體系、信息安全體系、運營服務體系和產業扶持體系。

在交通六大保障體系的前提下，首先通過構建交通感知網實現對各參與對象的信息采集，再通過信息傳輸網絡將獲得的相關數據傳輸到交通云平臺，平臺完成對多源異構數據的整合、挖掘、分析和存儲等工作，在數據融合的基礎上，利用平行交通理論對該系統進行數學建模及算法分析，使人工系統與實際交通系統達到同樣的運行狀態，其處理的結果為四個應用系統提供數據支持和服務，各系統根據業務需求從云平臺獲取數據，利用平行系統構建符合實際情況的交通模型，并逐步生成相應的交通優化方案或指令發送前端執行機構，從而形成平行交通業務運作機制。各建設部分的數據以及處理信息互相流轉，互相依賴，共同支撐了哈爾濱市平行交通控制系統。

2 基礎工程

2.1 交通感知網

交通感知網絡建設是交通信息化、智能化的基礎，也是哈爾濱市智慧交通系統構建的先決條件。通過互聯網把無處不在的植入城市交通的智能化傳感系統連接起來形成物聯網，獲取對城市交通動靜態數據和運行狀態的全面感知，并將這些信息通過網絡通信技術傳入城市云數據中心，通過對感知數據的分析，為政務、民生、環境、公共出行安全等各種需求提供科學的信息支撐和決策依據，實現更加精細化、智能化的管理與服務。

在哈爾濱市區傳統感知設備的基礎上，針對哈爾濱市智慧交通系統的應用需求開發或引入了新型感知體系，其中包括基于衛星的導航位置服務體系、基于電子車牌的車輛感知體系、基于手機信號和網絡電子地圖的移動數據感知體系，還引入微波、超聲等新型檢測裝置。通過與現有的檢測結果數據融合，滿足交通監控與運營的各種需求。

2.2 信息傳輸網

信息傳輸網絡是智慧交通系統中的基礎和骨干系統。智慧交通的各類應用服務需要多維覆蓋、高速傳輸的網絡體系來實現物聯互通和協同共享。前端智能化交通感知體系采集大量交通動靜態數據，并建立泛在傳輸網絡，實現隨時隨地安全有效地上傳和發布，實時、透明、可靠地統籌各類數據，支撐交通云平臺和綜合信息服務平臺科學化、智慧化運行。

當前城市信息傳輸網絡主要包括GPRS/3G/4G高速電信網、光纖通信網、WiFi無線接入網絡以及政府及相關部門的信息專網和應急衛星通信網。根據智慧交通感知體系劃分數據類型，構建相應傳輸網絡，更好地為政府職能部門、企業單位和社會公眾提供服務與支持。

2.3 平行交通模型

平行交通模型分為交通三維模型構建、GIS-T模型構建及平行交通那個模型構建三方面。其中，三維模型的構建涉及到多種數據的融合如：數字線劃圖、數字高程模型，建筑物、交通部件的圖片進行紋理的貼放。通過各數據的處理、融合最終生成城市空間三維模型。GIS-T模型是基于地理信息系統的交通運輸模型，它是綜合交通規劃需求預測模型的基礎模型。本項目基于系統開發平臺TransCAD進行GIS-T模型構建，主要包括交通運輸網絡模型和交通運輸數據模型。平行交通模型是基于實際交通系統和人工交通系統共同組成的交通模型，它在融合真實路況數據的基礎上，不斷優化逼近真實路網狀況的交通模型。通過新一代技術，把與道路交通網絡、居民出行特征、交通流量數據以及相關的交通方法和理論進行融合，建立符合實際交通的模型算法，用于交通需求預測、交通影響分析、交通政策研究等。

3 重點應用系統

3.1 交通信號控制系統

交通信號控制系統作為城市交通的一個重要組成部分，對疏導交通流量、緩解道路堵塞、改善空氣質量、抑制交通事故、打擊預防涉車案件等均起到重要作用?；诠枮I市目前路網設施陳舊，設備覆蓋率低，信息管理落后等問題，在收集全要素交通大數據的基礎上，采用平行交通系統結合智能識別、移動通信、云計算、信息融合、數據挖掘等核心技術，結合道路交通基礎設施的配套建設，構建哈爾濱市交通信號控制系統，進一步提高交通運行效率，降低交通事故發生率與違法犯罪率，增強政府職能部門交通運營管理水平及靈活管控調配功能，實現交通數據的充分共享及應用系統的統一管理，促使交通管理向標準化、信息化、精細化水平發展。

3.2 交通誘導管理系統

交通誘導系統是智慧交通建設不可或缺的組成部分。隨著哈市機動車保有量日益增多，市區總體交通流量一直處于負荷較大的狀態，尤其在早晚高峰的時候，基本處于飽和狀態或者臨界飽和狀態，部分路段易發生常發性交通擁堵，交通事件引發的偶發性交通擁堵也會造成大面積的影響。平行交通行車誘導是均衡路網交通流量，緩解交通擁堵的重要途徑。通過及時獲得路網上的動態交通信息及停車信息、準確地掌握以及預測所有路網或停車場的真實數據，在此基礎上，構建給予平行交通控制系統的交通出行和停車誘導，調整交通流時間和空間分布、提高路網通行能力以及停車場的有效利用率，有效解決交通需求與交通服務能力之間的矛盾，提高管理與服務水平，實現城市形象提升、交警科技化展現、服務民生需求的目標。

3.3 智慧公交管理系統

智慧公交管理系統包括感知層、傳輸層、平臺層、應用層、用戶層及標準規范體系和安全保障體系。系統通過多種車載終端設備采集駕乘人員狀態、行車參數、道路環境等數據，并將初步處理后的信息經地面移動網絡或衛星通信網絡等方式上傳至數據中心，進行計算、存儲、分析、管理等支撐服務，構建車輛監管、指揮調度、運營分析以及公眾服務等系統，最終實現政府、企業、公眾三級精準服務。

3.4 交通應急指揮系統

基于車聯網的交通應急處置系統也是車聯網發揮巨大優勢的重要應用領域。交通應急事件發生后，首先應當通過平行交通控制平臺的感知功能對事件屬性進行監控，依據事先設定的各種事件因素的危險閾值進行應急事件的觸發。隨后接入“交通應急處置系統”進行應急事件的預警(等級判斷)，處置命令生成，事件狀態監控等智能操作與評價，并根據評價結果進行信息發布、應急處置以及事后分析。

4 總 結

交通系統是一個復雜巨系統，充滿不確定性和多變性，將平行控制理論與智能交通建設向結合，開展以“三項基礎工程、六個應用系統、六大保障體系”為主的建設架構，分利用智能化基礎設施和寬帶化信息傳輸，構建交通信號控制、交通誘導管理、智慧公交管理系統、交通應急指揮系統，涉及政府職能管理部門、行業企業、社會公眾等多級服務對象，為政務、工商活動、民生、環境和公共安全提供更透徹的感知，更全面的互聯互通和更深入的智能化，助力哈爾濱城市形象和智慧城市總體建設。

智慧交通是未來交通系統的發展方向，它既關系到城市整體規劃建設，也直接關系到每一個人的工作生活，我們有理由相信，伴隨著智慧交通體系的進一步發展，我們的城市將更加綠色、美好、和諧。

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2015-11-25

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