面向未来的智慧交通

史琳 黄汉 陈鑫鸣 张鑫博 章银银 沈敏强

摘  要：随着信息技术的快速发展，在国家政策引导下，智慧交通成为解决城市交通问题的有力工具。在智慧交通建设和探索过程中，当前已取得了初步成果，这极大的推动了道路建设和管理运维的快速转型。基于此，本文针对目前智慧交通存在的问题，深度分析智慧交通内涵，提出面向未来的智慧交通技术架构，强化智慧道路事件应用场景，为推动智慧交通长足发展提供思考。

关键词：智慧交通;信息技术;智慧照明;车路协同;智慧停车

中图分类号：F542  文献标识码：A     文章编号：2096-6903（2021）03-0000-00

0 前言*

交通是城市运行和城市经济发展的动脉，为实现城市交通的高效运转，加大城市能效发挥，智慧交通建设成为目前解决城市交通问题的重要技术手段。智慧交通是智慧城市建设的重要构成内容，党的十九大报告将建设“交通强国”作为强国战略目标之一，为此国务院、交通运输部等相关部门发布了一系列的政策来指导和规范智慧交通行业的发展。

国内在经历了数年的基建浪潮后，交通向数字化、自动化、智慧化转型成为了必然趋势。在新时代和面向未来的发展需求下，必须将新技术和道路、交通相结合，建立新时代下的智慧交通和运营治理体系，构建智慧交通出行场景，创造更加美好的生活场景。

1 智慧交通解析

1.1 智慧交通内涵

智慧交通是一种智能化的交通模式，将电子、通信、计算机、控制、传感和检测等先进技术应用于各种交通运输系统中，通过实时信息传输来提高交通的安全性、效率，改善交通状况，并将其运用于整个交通运输管理体系[1]。

目前，我国城市交通主要存在以下问题：（1）道路交通事故频发，危害公共和个人安全;（2）我国城市道路拥堵时间长，车辆行驶平均时速低;（3）市内道路停车难，停车泊位难找，待泊车辆低速行驶导致整体车流速度降低，甚至引发交通事故，加剧拥堵。诸如此类的交通问题，给管理者带来了较大压力。

针对以上问题，智慧交通以解决实际问题为出发点，并且以人为本，对城市交通进行管控，使得城市道路在保持美观的同时，可以有效提高资源的合理运用率，减少能源消耗、降低道路运营成本并且保障行人和车主的人身安全，解决了民生问题，构建了人民满意的交通环境。

1.2 智慧交通目前存在的问题

智慧交通是一个综合性系统，其信息量大，易形成信息孤岛，信息共享程度对于项目建设协同的影响较大。目前在智慧交通研究和建设运营过程中，主要存在以下问题：

1.2.1 缺乏统一性

在传统的公路设施智慧化建设中，道路建设与智慧化设备建设彼此分割，国内极度缺乏能够整合道路、交通、安防、景观等各领域各专业一体化系统设计的研究与实践经验。

1.2.2 缺乏适应性

国内智慧交通建设开发尚处于起步阶段，还未形成自有理论及方法。各地智慧交通规划设计明显处于模仿、照搬的阶段。对于如何结合国内智慧城市建设的整体要求，在生态城市、人本城市等方面创新发展，还未进行深入研究，无法适应现阶段中国特色城市发展的新方向。

1.2.3 缺乏经济性

当前国内智慧交通的建设多以广泛存在的路灯为载体，对路灯的杆体进行升级替换，堆砌了监控、广播、LED屏幕、充电桩、环境检测、通信基站等各类功能，虽然满足了当前道路交通的需求，但是路灯杆的升级成本过高，远远超出了绝大部分城市的承受力，制约了智慧交通的发展。

1.2.4 缺乏前瞻性

当前智慧交通的建设，以解决当前有明确需求的功能为主，这是符合产业经济利益诉求的必然方式，但是随着物联网技术、5G通讯技术、大数据及AI技术的飞速发展，社会对城市精细化管理的需求也必将与日俱增，因此必须将可持续发展作为根本要求，在这种情况下，智慧交通的規划设计，不能仅仅满足当下城市发展，还必须具有一定前瞻性，而目前智慧交通规划设计在此方面的研究还极度欠缺。

2 智慧交通技术架构

在智慧交通建设方面，推动道路感知网络与基础设施同步规划、同步建设，在重点路段实现全天候、多要素的状态感知，打造融合高效的智慧交通基础设施。

如上图1所示，智慧交通立足于道路基础设施，通过智慧化改造获取数据底盘，利用先进数据传输方式，获取智慧交通数据基础。通过人工智能、大数据、边缘计算、目标检测、物联网技术等先进技术，建设数据智能中心和智慧交通可视化平台，并以此为基础，在实际道路场景中应用，构建智慧出行场景和交通运营管理新模式。

3 智慧交通应用场景

3.1 智慧化照明

智慧化基础设施是智慧交通建设的基石，在传统城市道路设施基础上，融合物联网感知数据，整合信息数据，对原有基础设施进行数字化抽象[2]。

智慧路灯是智慧交通的主要载体，是道路智能化感知数据的主要来源。智慧路灯集成石墨烯大功率照明模组、高清摄像头（球机和枪机）、环境监测设备、广播设备、无线网络（wifi）、信息交互LED屏幕、物联网中继设备、SOS呼叫器、太阳能板、充电桩等，对所有设备进行统一规划与管理，对搭载件进行模块化设计，并预留相应扩展接口，实现智慧道路杆件的快速拆装、增减、维护等，适应智慧道路杆件在不同道路环境和场景下的使用需求。

通过智慧路灯智能化感知，建立路灯亮度和方向与周围环境之间的映射关系，实现亮度和方向的智能调节，实现路灯精益化和节能化控制。

3.2 路面设施运维

道路是智慧交通的重要承载基础，因此维护路面本体健康和道路设施健康是智慧交通建设的重要内容，其能保证交通正常运行。

采用视频分析、图像处理与深度学习目标检测技术，结合道路管理系统异常场景信息（如车辆绕行信息）等，对照明异常、路面病害、井盖异常、路面标线异常、道路积水、护栏损毁、标牌标识损毁、单车乱停乱放等问题实现智能感知，智能监测和评估道路路面设施健康状况，引导城市道路路面设施远程智能化管理和运维，指导相关部门及时对道路病害进行精准化修复等，实现路面设施运维体系的信息化、标准化、精细化、动态化建设。

3.3 智慧交通管理與控制

联动道路中智能感知设备，结合多模态信息融合关键技术，通过视频监控、移动设备接入量等关键信息，建立智慧道路交通管理系统。感知道路交通流量信息、人流量信息、拥堵程度信息等，实现交通信号灯、潮汐车道的智能控制，及时在道路杆件交通诱导屏上发布交通信息，结合大数据分析技术，实现道路交通信息及时预警与研判[3]。

3.4 路侧停车管理

从服务城市监管角度出发，提升道路路侧停车智慧管控能力，以高低位智能监控和物联网为基础， 充分利用道路路侧智能感知设备，可建立道路路侧停车场无感出入、无感支付、无人值守系统，提升道路路侧资源管控能力。借助跨摄像头下多镜头融合视频图像处理技术，通过融合多镜头、聚合多算法，在多重深度学习算法的基础上，实现路侧泊位多目标智能监测、违章停车检测、车牌智能识别、以及车辆停靠状态智能识别、泊位违法占用等。通过潮汐规律、停车导流预测等数据分析，为城市静态停车资源管理运营提供依据，有效提高城市车位周转率，缓解因停车问题引发的交通拥堵。规范统一的API接口对接智能感知设备，以采集道路内外停车数据，打破传统车场信息“孤岛”，实现一个平台管理城市所有道路路侧停车场。

3.5 车路协同

以智慧灯杆和智慧公交站候车厅为载体，可实现道路交通要素和公交行驶状态要素的直接交互，对公交路线、速度等进行精细化调整，实现智能公交报站及到站时间预测等重要功能。采用先进的无线通信和互联网等技术，整合智慧道路中所有关键要素，提供技术接口，能够实现自动驾驶汽车和智慧交通中各交通要素的直接交互[4]，为自动驾驶提供关键辅助信息，为未来自动驾驶的应用提供有力支撑和技术支持。

4 结语

随着云计算、大数据、物联网、移动应用、人工智能等新一代技术的快速发展，道路携带的数据资源进一步增加，“连接一切、跨界融合”将持续催生道路运输新模式、新业态，这要求智慧交通强化互联网思维，搭建政企合作平台，大力推动新技术与智慧道路融合创新发展。

智慧交通是新时代下社会发展和国家政策支持出现的必然产物，是新基建背景下的必需品。智慧交通必须面向未来，因此智慧交通必须以目标为核心，依据功能和需求设计智慧交通体系，完善顶层设计和规划，系统性解决目前交通问题，满足现代化社会发展和人民出行需求。

参考文献

[1] 黄建德，田浩洋.新基建背景下智慧道路内涵与应用场景研究[J].交通与运输，2020，33（S2）：185-189.

[2] 谭童.基于环境及道路状态的智慧照明控制策略研究[D].重庆：重庆邮电大学，2019.

[3] 罗文慧.智慧交通背景下道路交叉口交通流控制模型与算法研究[D].北京：北京交通大学，2019.

[4] 任大凯，廖振松.5G车路协同自动驾驶应用研究[J].电信工程技术与标准化，2020，33（9）：68-74.

收稿日期：2021-02-01

作者简介：史琳（1988—），女，北京人，硕士研究生，工程师，从事新基建相关工作。

Abstract： With the rapid development of information technology， under the guidance of national policies， intelligent transportation has become a powerful tool to solve urban traffic problems.In the process of intelligent transportation construction and exploration， preliminary achievements have been made， which greatly promotes the rapid transformation of road construction and management operation and maintenance.Based on this， this paper deeply analyzes the connotation of intelligent transportation in view of the existing problems of intelligent transportation， puts forward the technology framework of intelligent transportation for the future， and strengthens the application scenarios of intelligent road events， so as to provide thinking for promoting the long-term development of intelligent transportation.

Keywords：intelligent transportation; information technology; intelligent lighting; Vehicle-road collaborative system; Intelligent Parking