城市智能交通發展現狀和展望

史宇倩 溫永杰 屈 凱

（中國市政工程華北設計研究總院有限公司，天津300074）

改革開放以來，尤其是近二十幾年間，我國城鎮化建設取得了舉世矚目的成就，大規模交通基礎設施建設也趨于飽和，但是以智能交通系統為主的軟件設施建設還相對滯后，大大制約了交通基礎設施效能的發揮。進入新時期，交通行業需要進行轉型和升級，從傳統能力為主建設向效能提升為主轉變。目前，以“互聯網+”背景下的智能交通建設如火如荼，方興未艾。道路交通領域的新技術、新理念、新模式層出不窮，給道路交通規劃、設計、管理都提出了新挑戰，因此，提前開展“互聯網+”背景下道路交通新理論、新技術、新模式、新標準研究非常迫切，任重道遠。

1 城市智能交通系統

城市智能交通系統（Intelligent Transportation System，簡稱ITS）是我國未來城市交通管理智慧化、智能化、集約化、高效化發展的主要途徑。智能交通系統是將先進的信息技術、通信技術、傳感技術、控制技術及計算機處理技術等有效地集成運用于整個交通運輸系統，從而建立起一種在大范圍、全方位發揮作用的實時、準確、高效的綜合運輸管理系統[1]。

我國ITS 起源可追溯到20 世紀70 年代至80 年代的城市交通信號控制系統的研究，其在20 世紀90 年代中后期得到迅速發展[1]。“十五”期間，智能交通在關鍵技術上取得了一些突破，并建立起交通管理系統、電子收費系統等一些應用示范項目。從“十五”到“十二五”期間，國家投入在智能交通系統(ITS)的資金逐年加大，智能交通科技項目的實施，也對我國ITS 產業化發展起到了積極推動作用。但是，我國智能交通的技術和應用規模與發達國家尚有比較大的差距，同時，我國的城市智能交通管理設施還比較傳統，主要面向道路交通管理和出行誘導服務等方面,包括交通信號控制系統、交通信息采集系統、治安/監控系統、闖紅燈自動記錄系統、治安卡口系統、交通誘導系統、智能公交系統、智慧停車系統等（見圖1），而且，各子系統相互獨立，并未統籌融合，例如，交通信號控制系統與智能公交系統通常是兩個獨立的子系統[2]。

圖1 我國傳統城市智能交通系統

2 城市智能交通領域新技術、新模式

伴隨著5G 通訊網絡、物聯網、人工智能、大數據、云計算等新技術的快速發展，以及硬件感知設備成本的進一步下降，城市交通向智能化、網聯化的趨勢更加明顯，不遠的未來，交通領域里的新技術和新模式會給人們的出行帶來革命性的變革。

2.1 無人駕駛

無人駕駛技術是基于人工智能、計算機技術、視覺導航、自動控制、機械電子等技術，來完成車輛自動駕駛與控制[3]。汽車通過安裝在其上的各種傳感器實現與周圍環境的信息交互，并配備高精度衛星定位系統，通過車載電腦控制汽車完成啟停、轉向、加減速等一系列運動，并通過各類交通場景算法，完成行車路線規劃。自動駕駛及車聯網環境下，車頭時距顯著減小，最大限度減少了對道路空間的占用，同時，無人駕駛汽車可編隊行駛，在為小汽車保留私密性、舒適性和門到門服務的同時，又兼備了公共交通的運行特征，大大提高了道路運輸能力和通行效率。

2.2 自適應優化控制交叉口

自適應優化控制指通過路口實時車輛監測，利用系統優化算法和放行機制，自動、實時地調整信號燈周期、綠信比和相位差3 個控制參數，從而調控交叉口車輛運行，最大發揮交叉口的通行效率。隨著車聯網和無人駕駛技術的普及，未來基于車聯網的全自動駕駛汽車，每輛車都可以實時地獲取其他車輛的位置和行駛信息，同時也獲得動態分配的行駛指令，固定配時的信號燈系統將被自適應信號控制系統所取代，將避免出現沒有車輛和行人也要等紅燈的情況，大大提高了路口的通行效率。

2.3 公共交通領域的變革

未來，基于交通大數據和云計算等手段，需求響應型公交系統將大行其道。根據乘車人在線提交的動態出行需求，智能公交車根據出行人數、出行類別和路線匹配，按最優路徑，實時自動生成公交線路，依次將出行者送達目的地，實現“門到門”服務，有效縮短全出行鏈出行時間。同時，各條固定線路的公交車輛也可根據出行需求智能調度車輛，根據需求形成最合理的運力搭配，或基于對公交出行需求的感知、匯聚與迭代計算，自動匹配公交出行路線,實現全域公交車輛調度方案的實時優化。

2.4 基于VRGIS 的交通仿真技術

基于虛擬現實（VR）和GIS 技術的交通仿真技術將為城市交通規劃方案優化提供更準確、更直觀的技術手段。未來的交通仿真將在大數據云平臺上進行，基于交通大數據的實時采集，依托分布式海量大數據處理平臺能夠實現交通大數據的高效率計算，從數據庫中提取實時數據讀入GIS 進行在線仿真測試，利用VR 技術實現交通仿真的三維可視化，從多視角、多畫面、動態、實時地描述城市交通的運行狀態，更真實模擬現實情況,為規劃和交通管理部門提供更好的決策支持。

2.5 MaaS 一站式服務

MaaS 一站式服務，是一種門對門之間不同交通模式高度整合的出行服務模式，是構建基于物聯感應、移動互聯、大數據與人工智能等技術的一體化智能交通云控平臺，將多種交通模式全部整合在統一平臺下，充分利用大數據決策，調配最優資源，滿足出行者多層次、個性化、全鏈條出行需求。該種交通服務模式打破了各種交通方式之間的壁壘，實現了多種交通方式的順暢換乘和無縫銜接，讓人們的出行更便捷，更低碳環保。

2.6 實現交通管理的“防患于未然”

隨著交通流信息采集技術的進步，海量高精度實時交通流數據的獲取不再困難，運用云計算技術，挖掘交通大數據背后的含義，應用先進數據分析方法，分析交通運行狀態并預測其演化趨勢，結合電子信息發布、動態限速控制等手段對可能誘發交通擁堵或交通事故的危險交通狀態進行干預，進而實現對交通流的主動干預和智能控制，達到減少擁堵和交通事故發生的目的，可真正實現交通管理的“防患于未然”。

3 智能交通對道路交通工程的影響

“互聯網+”背景下道路交通學將發生深刻變革，駕駛人員很大一部分將被機器人取代，駕駛人員、汽車及道路的交通特性將發生很大的變化，交通流特征參數如速度差、交通流密度、停車視距、車頭時距、反應時間等將發生改變。交通流模型中的跟馳模型和換道模型等也發生了變化，智能汽車在車輛控制、換道、插隊等時機選擇也給交通參數的標定帶來了新課題。

傳統的城市交通規劃方法存在一定的局限性。以前只能通過交通調查或者傳統交通分析方法去評估交通政策和規劃的實施效果，不但實時性差，結果也不準確[2]。應用大數據技術通過新型交通仿真系統檢驗交通政策和規劃的實施效果，并對政策和規劃的執行效果做出有針對性的反饋意見，將反饋結果再次輸入到系統進行評估，如此往復滾動修正直至最終完善。屆時，傳統的四階段模型逐漸被大數據模型取代，數據、算法將成為交通規劃師的必備技能。

未來，城市道路也可能需要重新規劃設計，以形成支撐車路協同的智能交通基礎設施。道路沿線需建設能夠提供實時的、多層級、高精度定位服務的北斗地基增強系統。構建路基固定傳感網絡，形成和空基、車基移動傳感網絡融合互校的一體化協同感知系統。建設動態高精度地圖系統，提供智能駕駛汽車能夠識別的地圖數據。

4 未來展望

未來新型智能交通系統應突破以集成子系統為思路的傳統智能交通系統構建方法，以數據流程整合為核心，以場景設計為目標，充分利用大數據、云計算、移動互聯、物聯網、人工智能等新一代信息技術，以全面感知、泛在互聯、普適計算、集成應用為支撐，構建全面感知、深度融合、瞬時響應、智能決策的新型智能交通系統。

未來，以“無人駕駛”、“車路協同”為主要特征的交通領域必將發生一場新的革命，不僅對人類出行帶來巨大變革，也對傳統的交通基礎理論、交通規劃設計方法、建設及管理決策體系帶來重要影響，因此，提前開展“互聯網+”背景下道路交通新理論、新技術、新模式、新標準研究，探索相應的基礎理論、規劃設計、運營管理等方面的變革創新，具有很強的現實意義。