智慧城市中智能交通建設的應用研究

張毅 ZHANG Yi

（中鐵二院工程集團有限責任公司，成都610031）

1 智能交通建設背景

近年來，我國城市交通建設的高速發展和機動車保有量的持續上升，人口和產業的聚集為城市的交通發展帶來了嚴峻挑戰，日益嚴重的交通擁堵和交通安全問題，造成了巨大的環境污染。在當前的大數據時代，在完善交通系統基礎設施的基礎上，信息化、智慧化的交通管控方式已成為實現交通系統可持續發展的一種重要手段，引起我國政府的高度重視。

結合城市交通體系發展現狀，以加快轉變社會管理方式、提高便民服務能力為核心，建設協調可持續發展的綜合交通體系，打造“暢通、便捷、綠色、安全”的交通環境，建設綜合智能交通系統工程，以大數據服務全鏈條，進一步促進城市交通體系的可持續發展[1-2]。

2 智能交通建設思路

城市智能交通旨在打造一體化智能交通，從服務、管理、決策等角度出發，實現道路交通管理、公共交通管理、貨運物流管理、綜合樞紐管理、停車管理、交通安全防控為一體的綜合智能交通應用。同時，基于交通基礎數據、交通業務數據和交通服務數據，利用大數據分析處理技術，構建大數據分析數據倉庫和分析模型，開展大數據挖掘分析，使交通大數據服務于智能交通管控全鏈條，進一步提升城市交通大數據的綜合處理能力與應用領域。智能交通系統建設工程建設完成后，能夠提升城市道路交通運行效率，緩解城市交通供給與需求矛盾，提高城市交通信息化管理水平，實現城市交通體系可持續發展[3]。具體實現的影響如下：

2.1 提高智慧化管理水平

利用智能交通技術，將分散的調控措施進行整合，實現基于動態交通數據整體調控交通需求結構和時空分布。充分吸收和借鑒國內外智能交通系統的先進理念，立足于交通管理的實際需求，采用先進成熟的技術和設備，建設基礎資源共享、接口標準規范、可擴展性良好、高度集成的智能化管理系統。

2.2 提升交通運行管控

能夠實現對道路交通信息的全面采集和綜合管理；能夠實現對道路交通狀況的實時監測和判別；能夠實現對道路交通擁堵的實時、準確、可靠預測，為后續主動式交通控制和指揮調度提供支撐；能夠進一步優化現階段道路交通信號控制系統，提升單點、干線及區域交叉口的交通需求通過能力；能夠提高交通指揮調度的效率，實現調度資源優化配置；能夠基于交通大數據的研判分析實現城市路網的交通安全防控。

2.3 提升交通監管能力

能夠實現公共交通企業的精細化管理，提高管理效率和水平；提高城市交通運輸行業相關數據的統計應用分析能力，提高政府科學決策的依據，提高政府的管理水平和城市形象；提高城市公共客運交通行業的整體規劃能力，優化資源配置；實現市民出行方便、快捷，常態化、動態化、智能化的公共交通服務體系。

2.4 緩解交通供需矛盾

在已進行或規劃的道路組織優化、基礎設施完善、交通流運行感知設備布設的基礎上，通過發布信息和控制交通等手段來引導交通，進一步提高現有道路網絡設施運營管理效率，引導城市交通流量時空均勻分布，實現城市道路、快速路交通運行的智能化管控，改善城市交通狀況。

3 智能交通建設內容

以“資源整合、信息共享、提高效率”為重點，以“一個共享平臺，七個應用領域”為智能交通系統建設的總體構架[4]，如圖1所示。

圖1 智能交通建設內容

3.1 智能交通管理與控制系統

交通指揮中心、綜合監測系統、信號區域控制系統和實時信息服務及誘導系統。

3.2 智能公共交通系統建設

對所有監控車輛和使用用戶進行實時監控、遠程操作的綜合管理平臺。

3.3 高速公路電子收費系統ETC

路段中心子系統、客服網電子系統、呼叫中心子系統，客服網站子系統、安全設施子系統及配套的聯網通信子系統等。

3.4 客貨管理與行業管理系統

省際長途綜合客運樞紐信息系統和交通運輸數據庫和綜合查詢分析系統。

3.5 交通綜合信息服務系統

交通網站、公交網、交通服務熱線、交通調頻廣播、電視媒體、動態車載導航儀、手機短信等多種交通信息發布媒介。

4 關鍵信息技術

4.1 物聯網技術

在智能交通領域中應用物聯網技術，基于射頻識別技術和傳感器網絡技術，將交通要素唯一化接入互聯網絡，實現交通要素的互聯互通，實時獲取交通要素的運行狀態和功能狀況[5]。

射頻識別技術能夠實現對數據的實時傳輸，當車輛行駛到某個特定的區域時，可以收集車輛的各種行駛信息，并且這些收集的數據信息會被快速的解讀并且傳輸到相關的平臺進行處理。

在智能交通系統中傳感器網絡技術的應用實現需要在道路的兩側或者是路面安裝傳感器。除此之外還需要有網絡信號來將這些傳感器進行連接，以此形成一個傳感網絡。通過傳感器安裝能夠對車輛信息進行收集還能對車輛的實時行駛速度進行監控。

4.2 大數據技術

對交通大數據的輔助決策，首先需要對交通數據資源整合和交通數據的綜合治理。通過對城市交通基礎設施、道路運輸的人車戶等基礎數據進行整合；融合區域出租車、公交車車載信息采集控制終端、視頻監控、車輛運行動態數據；接入城市道路布設的電子警察、視頻監控數據；通過精細化的交通流采集手段感知城市道路交通運行狀況以及信號控制數據，為大數據應用提供充分的數據條件[6-7]。

實現交通數據資源整合之后，對相關數據進行數據清洗和交換，建設一套數據服務管理系統和服務標準，形成交通綜合服務數據倉庫，從而為智能交通大數據的輔助決策提供數據保障。

通過交通大數據的輔助決策，實現交通狀況綜合監測預測、交通信號的自動優化控制、公交車和應急車輛的信號優先控制、模擬交通事故和加強交通執法體系等。

4.3 CIM技術

CIM城市信息模型，是BIM建筑信息模型概念在城市范圍內的擴展，是實現數字孿生城市的基礎和關鍵。CIM以三維的城市空間地理信息為基礎，疊加城市建筑、地上地下設施的BIM信息以及城市物聯網信息，構建起三維數字空間的城市信息模型，其主要應用流程如圖2所示。

圖2 CIM應用流程圖

基于GIS+BIM手段集成城市建設規劃和招標信息，并通過電子商務及融資平臺和公共應用平臺對外發布，讓項目承建方、合作伙伴、客戶及社會公眾及時了解相關信息，包括交通展示、旅游文化展示、綠化景觀展示、商鋪展示、服務區展示、車位分布等。打通“神經網絡”，形成現實城市的數字孿生，可以對城市進行全局實時分析，自動調配公共資源，修正城市運行中的缺陷，成為治理城市的超級人工智能。為現實城市中的設計規劃、建設施工和運維管理提供賦能實踐。

5 智慧城市的重要環節

智慧城市是在數字城市的基礎上，運用新一代信息技術，促進城市規劃、建設、管理和服務智慧化的新理念和新模式，是現代城市在推進產業和城市信息化進程中的探索實踐。在國家八部委聯合下發的《促進智慧城市健康發展的指導意見》（發改高技〔2014〕1770號）中明確指出，智慧城市建設，需依托新技術新業態，以科學頂層設計為指導，以網絡信息安全、組織管理制度為保障，通過對信息資源的整合共享與開發利用，實現公共服務便捷化、城市管理精細化、生活環境宜居化、基礎設施智能化、網絡安全長效化。可見，信息資源的整合共享與開發利用，仍是實現智慧城市的核心支撐。

智能交通作為智慧城市的重要組成部分，同時智能交通又應當作為構建智慧城市的首要任務。智能交通系統將與智慧城市其他應用平臺實現信息共享，實現智慧城市平臺間的數據協同[8]。未來借助BIM、GIS、物聯網、大數據等信息技術，通過感知化、物聯化、智能化的方式，可以將城市中的物理基礎設施、信息基礎設施、社會基礎設施和商業基礎設施連接起來，成為新一代的智慧化基礎設施。智慧城市如圖3所示。

圖3 智慧城市

智慧城市的價值主要體現在：

5.1 物聯網

智慧城市與物聯網緊密相連。物聯網是“物物相連的互聯網”，是在互聯網基礎上延伸和擴展的網絡，它將任何物理的實體都可以進行信息交換和通訊，實現了物物相連。而物聯的本質是圍繞人來打造的，基于人的數據來串聯其他物體，既擴充了物體的屬性信息，又得以保證物聯數據的鮮活性。

5.2 技術整合

智慧城市擁有海量數據，要真正實現“智慧”，城市需要擁有能夠采集和處理海量數據的能力，“云存儲、云計算”提供了很好的解決方案。大數據支撐采集端，打造多維感知前端，將社會數據應采盡采。通過整合各類高新技術，如傳感技術、物聯網技術、大數據分析技術、深度學習技術等，實現數據的流轉和分析，挖掘數據隱藏的真正價值。

5.3 智能應用

通過云端的計算能力，結合互聯網技術，智慧城市通過集中整合各類信息，并將處理后的各類信息通過網絡傳遞出去，實現資源共享，運轉到各類應用平臺，實現平臺間的信息交互，從而完成信息的增值作用。

6 結論

智能交通正是一個利用計算機技術、通信技術等對城市交通網絡實施系統性、整體性管理和監控的有效途徑。通過應用信息技術等手段，提升整個交通網絡的通行能力，提高交通資源的利用效率，保證城市交通體系的可持續發展，帶來可觀的經濟效益。智能交通是城市交通系統的未來發展方向，也是智慧城市建設的重要構成部分，為促進城市及周邊地區的社會經濟水平快速增長奠定基礎。