數字孿生技術在智能交通行業中的應用

韓志躍

[摘? ? 要]數字孿生技術是新時代發展下延伸出的一種新型技術，最開始這一技術被應用于工業制造中，如今該技術的運用變得越來越廣泛，且朝著城市治理的方向拓展。該技術在智能交通領域的應用，促進了我國智能交通的進一步發展，在其中占有重要意義。文章就以此為背景，對數字孿生技術在該領域中的應用進行了研究，分析了該技術的具體應用現狀。

[關鍵詞]數字孿生技術;智能交通;具體應用

[中圖分類號]U495 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2022）04–00–03

Discussion on the Application of Digital Twin Technology

in the Intelligent Transportation Industry

Han Zhi-yue

[Abstract]Digital twin technology is a new technology extended under the development of the new era. At the beginning， this technology was applied in industrial manufacturing， and now the application of this technology has becoming more and more extensive， and expanding towards the direction of urban governance.The application of this technology in the field of intelligent transportation promotes the further development of intelligent transportation in China， which has a great significance.In this paper， we study the application of digital twin technology in this field and analyze the specific application status of this technology.

[Keywords]digital twin technology; intelligent transportation; specific application

數字孿生這一概念最早是由美國國家航空航天局提出的，并應用于工業生產中。這一技術的應用推進了工業設計和生產的數字化進程之后，隨著物聯網以及大數據等各項技術的不斷發展，數字孿生技術也在這一過程中與這些技術得到了融合，并隨著時代的發展被應用于城市交通規劃等各個領域。這一技術的應用對于我國交通體系的建設有著重要意義，意味著我國的智能交通領域已經迎來了數字孿生時代。這一技術的應用為我國的道路預警、應急救援等方面提供了新的思路和方向，使我國對于交通的管理更加便捷高效。

1 基于數字孿生技術的智能交通

基于數字孿生技術的智能交通在應用過程中借助各項先進的技術形成了較為完善的體系，實現了該體系的數字化，網絡化以及智能化，而這些特點也使得數字孿生技術在智能交通中應用范圍越來越廣。通過數字孿生的采集、傳輸以及應用體系，能夠構建其交通系統的映射模型，實現交通運輸的可視化。同時通過對這一技術的利用，能夠實現模型的推演，數據的分析等各項功能，能夠實現現實交通系統與數字交通系統之間的共同運轉和互動。數字孿生技術在智能交通領域的應用為我國的交通規劃，管理以及服務等方面提供了全新的發展思路和方向[1]。

2 智能交通在我國的發展

2.1 起步階段

智能交通在我國的發展歷史不算太久，我國對這一技術的了解，最早是在20世紀90年代。經過數十年的發展，智能交通在我國得到了較為系統的應用。智能交通在我國的起步階段為20世紀90年代一直到21世紀初。在這一階段，我國開始嘗試公路的信息化建設，但在這一過程中，所使用的多數設備是從國外進口的，我國也開始了對于智能交通系統的研究，這是我國對于智能交通這一理念的初步認識。

2.2 建設階段

21世紀初到2010年，是我國對于智能交通發展的建設階段，在這一過程中，我國的智能交通發展取得了較為顯著的成就。2002年，以北京、上海等城市為代表的十座城市在我國首次開展了智能交通的應用示范[2]。2006年，我國將國家綜合智能交通技術集成應用示范作為十一五的重大項目之一，由此可見，當時我國對于智能交通技術重視程度。2008年，我國又提出了智慧城市的理念，并將智能交通的發展作為智慧城市的主要內容，這吸引了大批的企業投入對智能交通技術的研發中，也由此出現了一大批新型的智能交通軟件和硬件，這使得我國的智能交通得到了進一步的發展，也為我國智能交通的高速發展階段奠定了良好的基礎。

2.3 高速發展階段

2010年后，我國就一直處于智能交通的高速發展階段。在這一過程中，我國智能交通的競爭力一直在不斷的提升，并且在這一過程中對于智能交通的研究也越來越完善，并發展出了多種創新體系，建設了一大批具有國際影響力的示范工程。目前，隨著科技的不斷發達，網約車，共享單車等新型的交通模式不斷涌現，交通大腦，數字孿生等新的理念也開始得到了廣泛應用，這些技術及理念的出現，促進了智能交通的數字化，網絡化和智能化發展。當今時代，這一技術已經得到了越來越多人的關注，許多專家學者認為，數字孿生技術在智能交通領域中的應用是未來社會發展的必然趨勢[3]。但如果要是這一技術在該領域中能夠發揮更加突出的功能，實現交通管理的虛實互動，同步可視等多項功能還需對其進行進一步研究。688114E1-4DE3-4D3A-A479-BDA8BF3674C7

3 數字孿生技術在智能交通中的具體應用

數字孿生這一技術智能交通領域中的應用具有較多的優勢，例如，可以在城市范圍內實現感知體系的全覆蓋，并且實現數據資源的共享，這些優勢使得數字孿生技術在智能交通行業應用越來越廣泛。并且，有利于城市的應急救援路線規劃及道路預警，其具體的應用主要包括以下內容。

3.1 在數據驅動決策當中的應用

通過對這一技術的應用，在智能交通的發展中能夠實現數據的實時采集和同步可視功能，為模型的推演提供了可靠的依據，有利于管理者作出更加合理的決策。在對于數據和信息的采集上，該技術主要是通過集約式的感應終端來對各項信息進行采集。例如，要對城市道路中公共區域的氣象數據和相關的監控數據進行采集，就可以應用智能信息桿柱。在建設道路和橋梁的過程中安裝傳感器，能夠采集到交通設施中的相關物理數據。而通過道路監控，傳感器節點以及智能手機等設備，又能夠對城市居民的出行以及運行車輛等相關數據進行收集[4]。在數據進行收集后，可以通過三維建模與語義化技術等技術實現數據的建模，在經過處理后，最終可以模型的推演上，這一技術也具有較為顯著的優勢，能夠為政府部門制定相應的交通政策提供有利條件，降低試錯成本。對于交通運輸城市氣象預測以及環境保護等方面都能夠實現對理論模型的推演。同時該技術通過對交通數據的調查和分析，能夠對交通需求進行預測，進而幫助城市更好地對交通進行合理的預測和規劃。在道路通行的方面，借助這一技術，可以對車輛的信息位置和道路的運行速度進行動態化處理與分析，進而實現對道路擁堵的實時預警，為居民的出行提供更多的便利。

3.2 在應急救援護航方面的應用

當城市的道路資源緊張時，就會出現擁堵的情況，這不僅極大地耽誤了城市居民的出行時間，更阻礙了應急車輛的正常通行，所以如何開辟應急車輛的綠色通道一直是城市管理者較為關注的一個話題。而數字孿生技術在這一領域的應用又為城市管理者提供了新的方案。通過對這一技術的應用，能夠對人流、車流以及道路的特征進行準確的分析，在深度的學習后，該技術就能夠在車輛到達下一個路口的時間進行精準的預測。根據對交通信號燈時長的分析，該技術能夠找出通行道路中最短的信號燈方案。同時根據不同車輛的需求，還可以為車輛制定出行線路，仿真后還能夠對車輛沿途的信號燈進行控制，這就為急救車輛節約了通行的時間，對處理應急事件，提升城市的安全性有著重要作用[5]。

3.3 在加速智能駕駛落地方面的應用

對于車主而言，車主非常重視車輛能否適應復雜多變的場景，能否保證行駛過程中的安全穩定性，這是車輛制造企業一直以來追求的一個目標。而在對數字孿生技術進行應用后，通過對各項數據的分析，該技術可以提供精確度較高的地圖，而這些技術就能成為智能駕駛車輛的技術支撐，幫助車輛提高駕駛過程中的安全和穩定性。在對車輛的駕駛進行測試時，該技術還能提供非常完整的工具鏈仿真系統，對駕駛過程中的道路、交通標志，天氣以及交通流等各項內容進行仿真，這樣企業就可以通過對這些場景的仿真，基于真實的數據和案例，對車輛的智能駕駛進行測試，進而提高車輛智能駕駛的決策執行能力，提高車輛駕駛安全穩定性，使加速智能駕駛能夠得到進一步的推廣。

3.4 在治理擁堵方面的應用

由于城市的路網結構非常復雜，而交通的流量又在實時的發生變化，如何精準全面地量化城市的交通動態特征一直是城市交通管理的一大難題，而數字孿生技術也在該領域有著較為廣泛的應用。首先是在數據的收集上，通過這一技術，對于城市交通動態特征量化過程中所需要的所有數據都能夠精準獲取，進而抓住城市的體征對其進行畫像，這就能夠有效實現交通動態體征的新洞察。與此同時，這一技術還能夠從全局出發，將城市pb級數據作為訓練集，并且利用人工智能技術輔助決策，提高決策的精準性，更能夠幫助城市持續優化交通供給側能力。通過對這一技術的利用，可優化城市內的路網結構，提升道路的承載能力，同時還能優化公共交通車輛的規模和路線，從而保證規劃的合理性。從交通需求的角度出發，通過對這一技術的利用，能夠實現對車輛的實時交通以及出行播報等各項功能，為居民的出行提供更加有效的路線規劃，避免城市道路的大規模擁堵，在極大程度上提升城市區域內的總體交通通行率[6]。

4 孿生技術在智能交通行業發展中的建議

現階段，我國的智能交通依舊屬于發展的高速階段，在這一過程中，我國在治理道路擁堵、城市應急救援以及智能駕駛落地的各項內容中，都取得了較為顯著的成就，而數字孿生技術在其中的貢獻是非常突出的，相信這一技術在未來還將得到更加廣泛的應用。隨著未來社會物聯網、大數據等各項先進技術的不斷發展和深入，我國的交通運輸發展也必將發生一定的改變。在對問題的解決方面也從單一的問題解決轉向全面提升能效，如此才能進一步優化我國的交通運輸資源配置，提升我國的交通運輸效能，但在未來的發展中還需要注意以下幾個方面的問題。

4.1 完善標準體系，確保數據安全

未來在對數字孿生技術的應用中，要進一步加快對于交通基本設施的建設，就需要完善相應的建設標準，在現有的交通運輸信息化標準體系以上，對其進行改良和完善，推動信息和交通基礎設施之間的同步設計、同步規劃[7]。為了確保數據的安全性，還需要對數據保護的影響力進行事先的評估。同時對于國家利益，公共安全以及居民出行隱私等各項重要的數據進行保護，加強對于數據安全的防范工作。

4.2 建立起健全的機制

在未來的進一步建設和發展中，要借助社會資本的力量，對我國的數字交通基礎設施進行升級和改造。政府部門要積極推動政企合作，開放相應的數據資源，打造真正意義上的數字交通運營服務商，讓更多的社會資本能夠參與到對基礎設施的建設中，才能夠推動我國數字交通的長效、持續發展。這對于我國數字交通的進一步完善有著重要意義。

4.3 積極開展技術創新688114E1-4DE3-4D3A-A479-BDA8BF3674C7

社會要進步，就必須推動科技的創新。所以在未來數字孿生技術的發展中，要積極鼓勵企業及個人開發新的產品和技術，并對其進行推廣，進一步推動數字孿生這一理念在交通領域中的應用。可以選取一些較為典型的案例開展示范應用，并支持企業將數字孿生這一技術應用于示范區形成有示范和推廣作用的交通行業解決方案，這樣能夠推動數字孿生這一技術的規模化應用，使其得到更好的發展[8]。

5 結語

數字孿生這一技術在智能交通領域的應用能夠促進智能交通的進一步發展。如今這一技術在該領域中已經取得了較為顯著的成就，但還需對其進行深入的研究和分析，這樣才能使數字孿生技術在未來更好地推動智能交通領域的發展。現階段，我國正處于智能交通的高速發展時期，在這一過程中，通過對各項先進技術的應用，得益于數字孿生技術各項優勢，我國智能交通在各個方面都得到了較好的發展。城市管理者在對城市的交通線路進行規劃時能夠借助這一技術收集相關數據，并根據對數據的分析進行模擬仿真，降低試錯的概率，這對進一步提高城市交通管理的合理性有著重要意義。但是數字孿生這一技術在智能交通領域中的應用還處于初步階段，在未來的發展中還需要不斷對這一技術進行研究，大膽創新，并健全相關的體制和標準，才能夠使這一技術得到更好的發展，進而推動數字孿生技術在智能交通領域的規模化應用。

參考文獻

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[8] 橫河電機收購創新型生物過程數字孿生技術開發商Insilico Biotechnology[J].化工裝備技術，2021，42（6）：38.688114E1-4DE3-4D3A-A479-BDA8BF3674C7