智慧交通在市政工程设计中的应用

黄家立

（遵义市黔北公路建设开发投资有限责任公司）

1 智慧交通的特点分析

1.1 智慧交通的概念

智慧交通是智慧城市的组成部分，近年来随着城市智慧化的发展，在城市道路工程中，实现交通智慧化也变得越来越重要。在传统的智能交通的基础上，充分运用大数据、云计算、互联网、人工智能及自动控制等技术，通过汇集分析各种交通信息，对交通管理、交通运输、公众出行等交通领域全方面以及道路运维管理全过程进行管控支撑，通过建设实时的动态信息服务体系，深度挖掘道路工程的服务能力，提高城市运行效率，方便公众交通出行，解决如今各大城市面临的交通拥堵等问题，推动道路交通更高效、更安全、更稳定的运行和发展[1，2]。智慧交通应用体系结构如图1所示。

1.2 智慧交通的现状分析

图1 智慧交通应用体系结构图

目前，城市交通的智慧化运用大多局限于交通运输，而城市交通设施的智慧化改造仍处于探讨及小部分试验阶段，交通拥堵问题亟待解决，而在交通设施智能化改造没有100%完成时，智慧城市的变革已经到来。

对智慧化道路没有系统和清晰的认识，会导致市政道路智慧化设计受到诸多影响和阻碍。若不改变观念，紧跟城市智慧化的步伐，未来仍将导致道路工程多次翻挖，马路拉链等问题得不到有效的解决，从而产生不良的社会影响[3]。

2 智慧交通在市政工程设计中的应用优势

2.1 市政道路工程覆盖面广

按照我国的城市规划规范，各等级市政道路网密度约7km/km2，市政道路资源分布延伸至城市的每个角落，道路资源是最具智慧化发展潜力的城市资源，智慧城市的建设与发展离不开市政道路工程的智慧化。

2.2 实施道路智慧化的可行性强

市政道路在传统意义上是作为车行、人行及各种管线通行的大通道，连续是其最大的特点，道路智慧化的各种设备有其建设的空间且社会影响相对较小，对一些传统意义的道路设施进行升级改造，就可以实现智慧化设施设备的应用。

2.3 市政道路有密集的路灯灯杆可以作为智慧交通的硬件设施

由于市政道路的覆盖面广，且市政道路每隔20～30m就会设置一盏路灯，路灯灯杆在承载智慧化设施硬件方面有数量多、覆盖广及不受阻断等优势。

3 智慧交通在市政工程设计中的具体应用

3.1 交通视频监控系统

传统的市政道路在不同的路段设置相关的视频监控系统，通过视频监控系统，能直观的展现道路摄像覆盖范围内的所有交通情况，然后交通规划和设计人员通过对路段摄像机摄像获得的图像进行全面的分析，有助于及时发现现行设计和建设的不足，从而采取有效的改进措施，使道路交通变得更加安全和通畅。但是，传统的监控系统仍然存在覆盖面不足、信息采集不够全面的现象，从而导致分析和解决问题的能力有限。此外，目前所采用的监控系统多为低照度彩色摄像机，在照明良好的情况下，其摄影效果较好，而在照明能力不足的情况下，其监控效果较为模糊，可靠性有待提高[4]。另一种低照度球形摄像机具有自动变倍变焦的镜头、防护罩、解码器及云台等，其不仅能实现彩色与黑白随光线的变化自动切换，还能获取正常的图像对比度，能自动化补偿背景，摄像机镜头可自动调节光圈和聚焦，以及能够自动增加空气循环和加热，以降低水雾等因素对透镜表面产生的影响，但其造价相对较高，且多雾的季节可靠性也大打折扣。

因此，应对城市道路路灯灯杆进行充分的利用。在每一盏路灯灯杆上安装视频监控设备，在大雾能见度不足20m的情况下，也不会影响监控系统的运行，且每个监控设备的分辨率不需要很高，有效摄像距离能达到单幅道路宽度（根据不同道路等级设置，一般10～30m）就可以实现有效监控，这样可以大大降低设备的制造成本，虽然在数量上会有所增加，但因其技术参数较低，总造价上也不会太高。

3.2 交通信号及标识系统

传统的交通信号和标志目前仍处在指示单一、智慧化程度不够高的阶段，实时调整和控制交通流量多处于手动控制的状态，且标识标牌多为固定的铝合金板面，智能显示屏的应用较少，给交通管理带来较大的人力、物力消耗且效率有待提高。目前，交通信号及交通标识仍然是单独建设，城市道路“杆之痛”在一定程度上影响着我国城市的外在形象。

利用3D投影技术将交通信号、分车道标识及交通指示等进行3D投影的方式呈现，可以通过后台大数据实时调控交通信号、各转向交通流量及提前引导车辆分流。同时，避免了交通信号、交通标识的反复改造等工作，总体上可以避免重复建设，节约工程投资。

3.3 城市应急管理信息收集和发布系统

城市应急联动系统就是综合各种城市应急服务资源，统一指挥、联合行动，为市民提供相应的紧急救援服务，为城市的公共安全提供强有力的保障。在发达国家的城市中，城市应急联动系统已经变成人们日常生活中一个不可或缺的组成部分，甚至成为显示城市管理水平的标志性工程[5]。

利用城市道路工程覆盖面广的优势，将公安、交通、通信、急救、电力、水利、地震、人民防空、地质灾害、环境污染以及市政管理等信息采集硬件设施和信息发送终端集成到路灯灯杆上，将在很大程度上提高处理城市特殊、突发、紧急事件，向公众提供预警和社会紧急救助服务的能力。

3.4 汽车自动驾驶系统

自动驾驶汽车又称无人驾驶汽车、电脑驾驶汽车或轮式移动机器人，是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车。传统的自动驾驶汽车依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作，让电脑可以在没有人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆。

目前，自动驾驶领域仍然有诸多的技术瓶颈没有得到突破，自动驾驶技术的使用仍不成熟。要实现道路智慧化支持汽车自动驾驶的功能，可以将自动驾驶汽车的某些补充和加强的功能性设备设置于道路路灯灯杆上，通过道路的智慧化系统和汽车互联共享解决汽车自动驾驶的难题。例如，汽车的探测系统，可以由安装在路灯灯杆上的视频监控或者雷达设备采集道路实时状况，分析存在的障碍是移动障碍还是固定障碍，通过互联网反馈到该道路的汽车控制中心，汽车就可在进入该道路的时候掌握到该道路的信息，提前采取规避措施。将汽车定位设备安装于路灯灯杆上，让汽车和路灯灯杆形成RTK测量技术中移动站和基站的关系，实时精准的定位汽车位置，摆脱GPS受信号限制的束缚，通过密集的定位装置和近距离的信号传输，可以把汽车定位技术提高到实用化的程度。

4 智慧交通存在的问题和解决办法

由于目前的城市交通系统、城市应急管理系统、汽车自动驾驶系统等分属不同的行政管理部门，要将如此多的系统集成到道路硬件设施（路灯灯杆）上，首先，需要解决的就是权责的问题，其次，道路路灯灯杆需要设计为可扩展且即插即用，最后，需要改变传统市政道路路灯的设计方法。

区分权责可以将路灯灯杆交由一个部门管理，其他部门需加入其智慧化的功能设备时只需与路灯管理部门进行一对一的对接和安装，路灯灯杆在设计时预留各种通信互联和供电接口。有政府职能部门的推动，路灯灯杆就可以整合采用集成化设计。在传统的市政道路路灯设计中应用网络通信和设备供电系统可以达到智慧化的目的。

5 结语

综上所述，在信息技术不断发展的今天，各种智慧化技术的应用层出不穷，不断刷新和改变着人们的生活方式，其不仅能实现道路交通的智慧化管理控制，还在一定程度上完善和促进智慧城市的建设和发展，因此，其对促进我国市政交通工程设计和控制管理效果的顺利实现具有重要的作用，相关设计人员还需积极探索智慧化道路的设计技术，才能使我国的市政交通工程达到更高的智慧化技术水平，同时，促进智慧城市的发展。