全息路口技术在城市交通中的应用

刘广磊，董芊里，杨梓桐，刘强

（华录易云科技有限公司，江苏南京 211800）

0 引言

全息交通（Pan-Information Transportation）是中国工程院钟志华院士在互联网、物联网飞速发展的大背景下于2011年首次提出的概念[1]，作为全息交通的一部分，全息路口技术也在智能交通行业内被提出并应用，但目前全息路口技术的应用更多停留在数据展示的“可看”阶段，建管并重、实用实效，如何使全息路口技术在城市交通中发挥作用，成为下一步探索的重点。

1 交通缓堵的主要内容

1.1 典型的交通拥堵问题

城市交通的拥堵形态多种多样，典型的交通问题共分为七大类：交通冲突导致的拥堵、交通组织不合理导致的拥堵、交通秩序混乱导致的拥堵、交通基础设施缺失导致的拥堵、交通控制不合理导致的拥堵、突发情况导致的拥堵、片区车流量过饱和导致的拥堵。

1.2 缓解交通拥堵的主要措施

交通缓堵是一项具有针对性的工作，在方案制定过程中，工程师需要对现场进行全面勘查，深度了解交叉口运行情况后，以解决问题为出发点，采取一切可行性措施，实现治乱缓堵的最终目标，主要的措施有优化交通组织、完善交通工程、强化交通控制、应用交通科技、规范停车管理、促进公交优先、健全慢行交通、推进综合管控。

2 交通缓堵业务需求

2.1 数据采集

对于交通缓堵，交通工程师勘查的准确性直接影响着方案制定的准确性与可行性，而进行全面细致的勘查通常占据方案制作所需时间的70%以上，因此对于交通数据的全面掌握是开展交通缓堵业务的重中之重。

2.2 效果对比

缓堵方案生成后，优化评价也是评判方案合理性的重要标准，以往工程师在方案制定前会采用录像视频采集的方式记录优化前交叉口现状，优化方案实施后，再采取录像视频采集的方式对优化前后进行对比。

2.3 持续监测

优化方案实施后，通常情况下工程师会持续进行现场观测，受时间、气候、视野影响，观测准确度会有所折扣，也导致了方案在微调的过程中有误差，并不能达到最优效果。

2.4 后续优化

完成优化后，工程师就会接手其他项目，无法对优化过的路口进行持续评估、优化、再评估，导致交通情况发生变化，产生后续拥堵，被动等待业主反馈，无法提供持续服务。

2.5 专家会诊

对于拥堵严重，缓堵难度大的路口，需进行专家会诊，以往进行专家会诊需发送路口基础数据、CAD图、流量数据、照片、视频等现场记录，往往数据不全面，仍需协调专家团队进行现场观测并解决问题，效率较低。

3 全息路口技术对于城市交通业务的支持

3.1 全息路口技术为交通缓堵提供数据支持

交通调研是一个复杂的过程，要对调研范围内所有道路进行观测，对道路数量、名称；道路类型（快速、主干、次干、支路）；道路长度（地图测距）；车道数（实景地图观察）；路口数量、类型（十字、丁字、过街、环岛、异形）；公交情况；地铁线路、站点、进出口位置；公交场站、所包含的线路名称；公交停靠站的数量、位置（与路口距离），每个公交停靠站的线路名称（分析是否线路过于集中），是否有停靠港湾（实景地图观测）；途经公交线路的行进路线、停靠点位（分析是否停靠过于频繁）；是否设置公交专用道，专用道的限制时间，起始点；交通吸引（吸引交通的因素包括政府机关、学校、交通枢纽、商圈、医院、旅游景点、写字楼、居民区等业态分布）；拥堵状态（拥堵的起止时间、起止点、拥堵长度、是否存在反溢现象）等进行调研。有全息路口的数据支撑，工程师可以直接读取数据，从而减少调研工作量，全息路口工作流程如图1所示。

图1 全息路口工作流程图

3.2 全息路口技术为交通缓堵提供效果对比

全息交通体系下的载运工具、交通基础设施和交通环境不再只是一个简单的对象，将人、车、路和环境所对应的交通要素通过传感器采集并进行融合，成为具有自主身份且具备信息交互功能的智能物体[2]。截取历史全息路口结构化数据及可视化视频数据，可以将历史交叉口运行情况与优化后配时情况进行对比，更加直观地从数据层面及可视化层面反映出交叉口优化效果，摆脱仅有数据没有可视化，或只有历史及优化后视频对比，缺少数据支撑的局面。对于可视化效果，全息路口远远好于目前仿真软件的可视化呈现，使用仿真软件实现仿真，需要对交叉口进行重新建模，其工作量巨大，且仿真效果不能达到实时高度匹配，目前常用的交通仿真软件是VISSIM，对于交叉口的仿真需要按照CAD底图进行路网构建，交通流量速度等参数需要进行手动输入，数据精度与实时性无法得到保障，全息路口历史数据与优化后数据进行比对，在准确度、精美度、匹配度、工作量上都具有明显优势。

3.3 全息路口技术为交通缓堵提供持续监测

全息路口可以完全对现实路口的实际情况进行仿真模拟，对于路口的监测无须受到视野、天气、时间、距离的影响，可通过上帝视角一次监控多个路口，对于路口的问题及时发现，可深度剖析问题，提出解决方案[3]。同时全息路口可以提供7×24h的数据全纪录，可回溯由于瞬时交通拥堵导致的相邻路口拥堵，寻找拥堵源，从根本上缓解拥堵问题。

3.4 全息路口技术为交通缓堵提供后续优化数据支撑

交通缓堵并不是一次性工作，优化后的路口由于变得通畅而导致的交通流吸引，可能会在一定时间后使更多车辆从该交叉口通行，交叉口流量变大会形成后续交通拥堵，持续优化就需要分析流量变化，优化信号配时，或对车辆进行路径引导，往往交通工程师在观察一段时间，交通流趋于稳定后停止观测与优化，这就导致后续持续优化的缺失，全息路口可以通过数据的收集分析，由工程师设定相应阈值，流量或某种交通参数达到阈值时，自动生成报警，提示交通工程师进行二次优化，从被动发现问题变为主动发现问题。

3.5 全息路口技术为交通缓堵提供全面准确的数据

全息路口可以为专家会诊提供相应数据支撑，可以解决由于数据量缺失，数据不准导致的方案偏差。其次，交通数据调研是一项非常专业且需要细心的工作，不同工程师专业水平和对工作的细致程度不同，调研数据质量无法做到统一且准确，也使得专家会诊的难度有所提升，全息路口可以提供统一标准的准确数据，降低了工程师的调研难度，提高了会诊效率。

4 结语

随着全息路口技术在城市交通中的广泛应用，可以针对目前交通工程师的痛点进行一一解决，本文的探索只是针对数据采集、效果对比、持续监测、后续优化、专家会诊几个角度进行论证，将全息路口技术服务于城市交通，后续的探索可以结合车路协同技术、自动驾驶技术进行综合考虑，使全息路口技术有更广泛的应用价值。