新基建背景下城市智慧交通系統設計與實現

文／谷曉鵬 王佳維 張紅 汪溁鶴

在國家加強新型基礎設施建設的背景下，智慧交通作為智慧城市的重要組成部分，將迎來快速發展的機遇。利用前沿技術，整合各類基礎資源，搭建戰略性交通管理平臺，對交通管理、交通運輸、公眾出行等進行全方位管控支撐，在區域范圍內具備感知、互聯、分析、預測、控制能力，打造智慧交通“中國模式”，前景光明，標桿效應及推廣價值巨大。

一、概述

2020年4月20日，國家發展和改革委員會正式對新基建范疇進行明確，提出“以新發展理念為引領，以技術創新為驅動，以信息網絡為基礎，面向高質量發展需要”的定義。同時指出，應用互聯網、大數據、人工智能等技術升級形成的融合基礎設施，其助推轉型升級的作用日益凸顯，智慧城市建設路徑更加清晰。在這一背景下，智慧城市的重要組成部分——智慧交通也將迎來新的發展機遇。基于車路協同、車輛定向誘導等新技術，以前端智能設備為基礎，以數據中心為樞紐，以智能應用為抓手，對交通管理、交通運輸、公眾出行等進行全方位管控支撐，在區域范圍內具備感知、互聯、分析、預測、控制能力，打造智慧交通“中國模式”，前景光明，標桿效應及推廣價值巨大。

二、背景與現狀

（一）國內城市交通發展狀況

交通發展與經濟發展速度密不可分。近年來，我國城市建設高速發展，城市規模不斷推進，城區人口持續增加，汽車保有量也在快速上升。

據公安部交管局統計，2019年全國新注冊登記機動車3214萬輛，機動車保有量達3.48億輛，其中新注冊登記汽車2578萬輛，汽車保有量達2.6億輛；機動車駕駛人達4.35億人，其中汽車駕駛人3.97億人。

同時，統計數據指出，截至2019年底，全國66個城市汽車保有量超過百萬輛，30個城市超200萬輛，其中，北京、成都、重慶、蘇州、上海、鄭州、深圳、西安、武漢、東莞、天津等11個城市超300萬輛。

汽車保有量的飛速增長，使得交通管理近些年也出現了一些發展不均衡、不充分等問題，城市道路交通量不斷增加，各種交通問題凸顯，城市交通壓力日漸增加。智慧交通作為時代發展中的新興產物，成為很多地方改善交通狀況的迫切需要。

圖1 城市智慧交通體系架構示意圖

（二）智慧交通發展現狀

2014年交通運輸部立足于服務“兩個百年目標”，提出了“四個交通”——綜合交通、智慧交通、綠色交通、平安交通，標志著智慧交通的起步。城市智慧交通距今已經走過了五年多的時間。這些年來，各地政府、企業等，以智慧交通為理念，開展了系統、數據、應用體系建設，搭建了多種的業務系統或者平臺，對智慧交通的發展起到了一定作用，但也存在著以下問題。

1. 軟件平臺相互獨立、數據不互通、業務結果不共享，成為信息孤島與業務“煙囪”；硬件系統缺乏彈性的可擴展能力，頻繁的硬件升級與更換，導致資源使用不均衡甚至浪費，增加了建設和維護的成本。

2.各類系統、設備相對封閉，接入協議參差不齊，對接困難、服務困難、運維困難，無法實現全網的統一運維與服務。

3.普遍缺乏對智慧交通理念的深刻認知，交通工作的方式依舊以被動滯后管理為主，尚未徹底向主動及時服務方向轉變，政、企、警、民之間缺乏信息交互。

三、設計思路

（一）總體目標

智慧交通涉及眾多部門和系統，需要運用信息技術的滲透性和聯通性，按照“分步建設、集中運維、信息共享、業務聯動”的原則，在充分借鑒國內外成熟經驗和采用先進技術產品的基礎上，打造智慧交通“中國模式”。

（二）具體目標

1.立體感知、技術引領的全息感知能力。綜合運用無感先進的智能感知手段，延伸信息感知末梢，形成覆蓋全域的立體化物聯感知體系，為智能交通提供數據基石。

2.全面匯聚、融合共享的數據傳輸能力。滿足異構網絡末端節點快速、安全接入，并以全局的視角，按照標準規范，將交通相關的海量多源異構數據進行統一匯聚接入和融合關聯，為各類應用提供豐富完善的數據支撐，實現全域覆蓋、高速傳輸的通信網絡，為全域感知、數據共享、業務互通、統一指揮提供全時、可靠、安全的通信保障。

3.全域覆蓋、智慧統領的信息處理能力。將信息置于智慧交通工作的統領性、基礎性地位，充分運用云計算、大數據、人工智能、物聯網等先進技術，不斷深化信息主導戰略，著力打造集強大計算能力、海量數據資源、高度信息共享、深度智能應用、嚴密安全保障為一體的智慧交通信息網。

4.統一高效、權威專業的決策指揮能力。探索智能預案、分級響應、聯合運作指揮機制，實行整體上歸口指揮、橫向上聯合指揮、縱向上扁平指揮，構建與動態交通治理相適應的決策指揮體系。

（三）建設原則

1.統一數據空間。通過適時匯聚、處理、存儲、分發、供給和管理社會管理工作中產生的各種數據及信息，形成物理分散、邏輯統一的大數據資源池，提供最及時、最全面、最立體的數據信息，實現數據的動態供給和回流，從而為各個業務部門“輸血”，支撐數據高效流轉和各業務流程的精確運行。

2.一個智慧中樞。在各類數據的采集匯聚和實時顯示基礎上，利用大數據、人工智能等先進技術，通過智能分析、綜合研判，形成針對交通相關要素、微觀目標、宏觀態勢的信息知識，構建專業信息和聯合情報一體化的智慧交通中樞。

3.指揮調度一張圖。基于多維交通要素信息集合，疊加出行執法、稽查布控、出行誘導、運維監管、指揮調度、態勢監控等功能，構建統一的智慧交通應用平臺；建立高度自治的指揮節點，探索開放式、扁平化的新一代指揮調度機制，提供無中心、自流程的指揮調度能力，從而實現“政企警民”的高效聯動，形成智能支撐、快速反應、高效協同的交通指揮調度模式。

（四）體系架構

1.感知網。建設全域覆蓋的物聯感知網絡，廣泛部署各類無感智能采集設備，構建大集中、大關聯、大共享的立體感知網，通過匯聚人、車、路等各類交通要素的多維度屬性與全時空狀態信息，快速、靈敏、無感地洞察微觀目標及宏觀態勢變化，為智慧交通提供基礎數據支撐。

2.資源池。以跨域共享交換模型為核心，通過全面匯聚相關部門已有靜態數據及實時鮮活數據，構建“全面匯聚融合、安全可控訪問、全域邏輯一體”的智慧交通資源池，以數據融合共享促進各項業務工作協同化、合成化、體系化，最大化挖掘數據價值，提升交通治理效能。

3.智慧腦。運用大數據、人工智能等技術對海量異構多源數據進行多維碰撞、深度挖掘，構建大規模網絡分析、時空大數據分析、異常發現等智能算法模型，從海量的數據流中及時發現有價值的信息，提升對交通異常情況、未來趨勢的預測預知能力。

4.開放端。基于互聯網思維，搭建開放、互動、參與、融合的互聯網+交通工作模式，以互聯網為載體，加快推動互聯網與“政企警民”四位一體智慧交通業務的深度融合，擴大各類數據獲取渠道，以移動終端應用為著力點，推動傳統交通數據獲取模式升級與轉型；同時，整合完善包括交通監測、交通管理、道路調控、信息服務、指揮應急、管理決策支撐等六大類N個應用系統，推動交通業務數字化，實現流程再造，賦能智慧交通。

5.指揮倉。打造統一高效、跨域聯合的一體化指揮調度體系，輔以融合通信、態勢“一張圖”、智能預案生成等技術手段，實現跨部門協同任務的快速分派和資源的協同調度，達到交通治理業務整體上歸口指揮、橫向上聯合指揮、縱向上扁平指揮的目的。

四、總結

當前，智慧城市正由數字城市向新型智慧城市轉變，智慧交通其背后的技術和需求也正跨入到新的發展形態。應當抓住新基建的機遇，充分利用物聯網、空間感知、云計算、移動互聯網、大數據、增強現實、虛擬現實、人工智能等新一代信息技術，綜合交通科學、系統方法、人工智能、知識挖掘等理論與工具。應當以全面感知、深度融合、主動服務、科學決策為目標，通過建設實時的動態信息服務體系，實現行業資源配置優化能力、公共決策能力、行業管理能力、公眾服務能力的提升，推動交通運輸更安全、更高效、更便捷、更經濟、更環保、更舒適的運行和發展，帶動交通運輸相關產業轉型、升級，步向更大規模、更加完善的體系化發展，以“中國模式”引領智能交通發展的世界潮流。