交通强国背景下智慧交通发展展望

许仕侣、叶俊宏、肖健、刘国辉

（1.云南省公路科学技术研究院，云南 昆明 650051；2.云南云路工程检测有限公司，云南 昆明 650217）

0 引言

交通智慧化是未来人工智能最有效的体现方式，也是最容易实现的智能领域。现代科学技术在交通领域最直接的体现，即智能交通系统。智能交通系统通过电子信息技术收集路况等基础信息，加以网络通信技术的数据传输，经智慧化终端系统对数据处理，最终数据由大数据处理平台分发利用，使各交通元素实现互联互通与智慧化协同，建立服务交通运输的综合管理系统。智能交通系统通过人、车、路的统筹调度与资源共享，实现高效率运输，以缓解交通阻塞，提高路网通过能力，降低能源消耗，减少环境污染。

1 智慧交通发展背景

2008 年，IBM 便提出了“智慧地 球”理念，随后演变出了“智慧城市”。发展“智慧城市”需要发展“智慧交通”，因而“智慧交通”理念也相继出现。就目前而言，智能交通系统已发展推进了多年，但因技术的限制，未能做到真正意义上的自主自控。随着科学技术的进步，智能交通系统已不能满足生活要求，智慧交通应运而生。智慧交通在已有智能交通系统的基础上，加以先进科学技术的应用，实现了交通智慧化，如物联网技术、大数据分析、云计算等，最终在人工智能技术的思考决断下，实现人、车、路、环境四要素的感知共享，信息互联互通，智能终端高效协同运行。智慧交通需要建立一个具备判断能力、创新学习能力、自主自控能力的智慧型综合交通运输系统[1]。智慧交通的目标是通过智慧交通网络系统，合理配置与利用资源，有效利用交通基础设施，保障交通安全，促使交通系统高效运行，为畅通出行和可持续发展服务[2]。智慧交通运输体系建设的本质是以人为本，一切建设都是围绕人的高效出行服务的，从长远来看，其建设更具有可持续发展的意义，既能有效利用资源，达到降低资源消耗的目的，又能有效解决各路段的通行能力。智慧交通运输体系是一个广泛的概念，包含交通运输的多个领域，如智能通行收费系统（ETC）、路况告知、事故报警、智能基础设施建设等。智慧交通运输体系建设将带动智慧化基础设施研发、智慧化运输服务提升、智慧化决策监管强化。在交通强国背景下，发展智慧交通大有可为。

2 中国智慧交通发展状况

2.1 智慧交通发展政策文件

为实现交通强国的目标，研发智能基础设施必不可少，在智能终端、物联网、大数据、云计算、人工智能等关键领域的政策支持力度也较大。中国政府在2015 年开始针对智慧交通领域出台措施，加快相关产业培育。近年来，交通运输部出台多项政策，继续大力推进智能交通发展。2021 年9 月，交通运输部下发《交通运输领域新型基础设施建设行动方案（2021—2025 年）》，2021 年12 月，再次下发《数字交通“十四五”发展规划》。经交通运输部多次发文指导，智慧交通发展目标清晰可见。2025 年将是智慧交通发展的关键节点，此后，智慧交通发展将会呈现爆发式增长，各领域应做好相应的技术储备，提前验证相关技术的可行性[3-4]。

2.2 智慧交通技术发展现状

近年来，随着人工智能的迅速发展，我国智慧交通方面的技术取得了一定的成果。据有关部门统计显示，相关智慧交通专利申请数量增速明显，由2012年的14 件增长至2021 年的800 余件。随着智能网联、云计算等技术不断演进，相关智慧交通专利申请量将会保持快速增长势头。

截至目前，我国的智慧交通已进入开发应用阶段，在智能辅助驾驶、交通管理、通行智能收费、事故处置与安全、智慧公路等方面进行相应技术研发和集成创新，在城市智慧公交系统、城市道路智慧停车、高速公路不停车收费、路网运行监管等领域已取得一定的成果。

得益于我国人工智能的发展，已有多个省市投身于智慧交通试点，智慧交通项目也在全国多个城市相继铺开，如北京经开区智慧路、江西5G 车联网及人车路协同智慧高速构建与示范项目等。

3 智慧交通未来发展

未来智慧交通应具有思考能力，建设具有理解力、沟通力、协同力的智能化交通系统，着力解决交通运力、交通标准、交通安全、道路舒适性等一系列问题。

智慧交通发展要以交通信息的广泛应用与服务作为出发点，提高既有交通设施的运行效率作为着力点。一方面，中国的道路普遍存在道路拥堵、交通供需不平衡、人口与交通二者之间的矛盾日益凸显等很多难题，为智能交通系统建设发展提供了土壤。解决这些问题的最好方式就是大力发展智慧交通，使当前的道路交通面貌得到改善，发展取得良性循环。另一方面，依靠人工智能、云计算、物联网等新技术创新和突破，给众多交通类企业提供了产品研发方向，借助高新技术的优势，将交通软硬件设施往智能化方向不断推进，使行业整体处于成长期，智能交通的需求增长明确且空间广阔。再者，政府为推动智能交通系统建设发挥积极的推动作用，《交通强国建设纲要》文件的出台就是实现智慧交通的政策保障[5-6]。

智慧交通的有效组成部分为人、车、路，研发“聪明的车、智能的路、强大的人工智能云协调”是智慧交通的必由之路。就车与路两方面的建设提出个人观点及见解，以助力智慧交通发展。

3.1 人工智能（AI）助力汽车智能驾驶

智能汽车是智慧交通的重要组成部分，担负智慧交通前端信息收集、后端信息利用的职责，因此，智能汽车研发不可或缺。智能驾驶是AI 的有效载体，AI是智能驾驶的核心。汽车智能驾驶技术可由自带视频摄像头、雷达传感器、激光测距器判断周围的交通状况，然后经由一个智能系统处理，对汽车发出各种指令，指导汽车平稳安全行驶，指令需由数据中心来实现。在传统的“人—车—路”闭环控制方式中，90%以上的交通事故是人为因素造成的，交通堵塞与驾驶员的操控密切相关。智能驾驶通过给汽车装备智能软件和多种感应设备，如车载传感器、雷达、定位系统以及摄像头等，将智能设备所感知获得的路况信息、汽车的行驶信息、障碍物的位置信息交由人工智能平台处理，及时传输到相应路段的智能汽车终端，用以控制汽车转向和速度、路线规划等，最终实现汽车智能安全驾驶及高效率通行。智能驾驶的成功实现将会从根本上改变传统的“人—车—路”闭环控制方式，形成“车—路”的闭环，进而增强交通安全，缓解交通拥堵。

至此，人工智能可以说是智能驾驶的中枢神经，负责数据收集处理、感知外部环境、自主自控组织各智能终端的平稳高效运行。智慧交通运行必须实现各个智能终端的协同合作，智能终端除了能对外界进行认知外，还要能够进行学习。例如，通过深度学习使汽车可以识别道路、行人、障碍物等信息，并将收集到的图形及光电等信息转换为可用的数据，进一步利用深度学习算法实现智能驾驶，达到快速应对的效果。同时，将收集到基础的信息上传大数据平台，经人工智能平台的数据筛选处理，以供该区域内其他终端分享使用[7]。

3.2 软件赋予汽车自主思考能力

汽车是智慧交通的重要组成部分，负责了一部分前端数据的收集功能，更是最终数据的使用者，所以汽车智能与否直接影响智能交通系统运行。软件定义了汽车，汽车定义了交通。人工智能系统是智能驾驶的调度中心，汽车各模块是智能驾驶的感知中心，每个模块分工协作，共同完成数据采集与外部环境感知，最终达到智能驾驶的目的。汽车各模块均有各自软件与传感器支撑，软件的编写质量直接影响各模块的感知能力与反应能力。

3.3 感知系统是智能驾驶发展重点

智慧交通离不开“聪明的车”，聪明的车须有智能的感知系统，感知系统需依靠高灵敏度的各类传感器实现。车载感知系统主要包括三大部分：环境感知、车身感知与网联感知。其中，环境感知主要负责汽车从外界获取信息，包括车载摄像头及雷达。车身感知主要负责汽车对自身状态的感知，如位置、行驶速度、姿态方位等，依靠高精度地图实现。网联感知主要负责实现汽车与外界的网联通信，获得道路信息及环境信息等，包括各类路侧设备、车载终端以及V2X 云平台等。硬件传感器是智能驾驶汽车的眼睛，是环境感知的关键。采集、处理与分析环境信息和车内信息，是实现智能驾驶的基础和前提。

3.4 智慧公路是智慧交通的基础

智慧公路是一个系统的概念，依靠高速网络传输、物联网、Al 等技术，由路网环境感知、道路信息收集、网络通信、数据处理应用、数据资源决策和利用以及服务提供等系统构成的公路系统。通过道路信息采集、人工智能平台分析决策，达到全面及准确掌握每段路、车、结构物的状况，协助智能汽车实现环境感知和运动行为控制，最终实现交通安全、高效通行，高水平服务的目的。公路基础设施智能化建设是智慧交通最底层的数据来源，覆盖面较广，工程量大，投资金额巨大，维护成本高，是智慧交通建设的重点与难点。具体到智慧公路建设，需借助云计算、大数据、人工智能等新一代技术，按照需求导向、问题导向的原则，使公路具备可知、可测、可控、可决策的能力，实现路网安全有效运行、舒适便捷的公众出行、科学智能的交通管理、绿色经济的公路运营。在理念上，智慧公路建设应该回归公路运营的本质，服务于公路的使用者和管理者，围绕安全、效率、体验、管理做文章，打通公路行业的痛点、堵点。根据项目的特点，结合项目需求，科学选择智慧公路建设内容，如基础设施数字化、气象监测及预警、行车安全诱导、智能消冰除雪、车道级主动管控、重点营运车辆安全管控、应急指挥调度、伴随式信息服务、智慧服务区、智慧照明、云控中心、车路协同等。智慧公路建设首先考虑利用相对成熟的技术，充分发挥机电设施的作用，将机电设施与智能软件充分融合，重点面向可实施落地的应用场景，解决诸如局部拥堵、隧道应急救援、服务区停车等公路运营管理中的痛点问题，实现公路智慧和绿色发展。

3.5 高精矢量地图是智慧交通的保障

高精矢量地图是智慧交通高效运行的神经网络，也是行驶数据的基础来源。高精矢量地图能为决策规划、轨迹预测、环境感知提供重要的高层级语义信息，是智能交通系统中不可或缺的部分。高精矢量地图的未来发展需在高精度地图的基础上深层次开发。一般的高精度地图是指精度更高、数据维度更多的电子地图。精度更高体现在绝对精度和相对精度都在厘米级别。数据维度更多体现在相关的道路信息以及与交通相关的周边静态信息。高精度地图可以将大量的行车辅助信息存储为结构化数据，包括道路数据和车道周边的固定对象信息，此类信息是智慧交通的必要基础信息，同时高精矢量地图需要有思考判断能力，在高精度地图的基础上赋予联想、解读能力，实现地图智能化的目的。

3.6 互联互通是智慧交通的关键

智慧交通平台需要实时数据交换，未来必定走向基于大数据的服务与管理。每辆行驶在公路上的汽车都是大数据平台的一个传感器。每辆智能汽车将收集的数据依照统一制定的标准整理成数据资源，并上传云端储存，通过物联网建立互联互通信息、数据共享交换平台，打通“路—标准物”“路—车”“车—车”闭塞环节，实现最终的互联互通。随着科学技术的发展，以及物联网、云计算、大数据的应用和普及，先进技术在智慧交通领域的创新融合逐渐深入。同时，伴随智慧交通的快速发展，要组织协调好不同部门的信息互联共享，做好标准化、规范化的信息系统建设，打破关联职能部门间的信息壁垒，发挥智慧交通在产业带动方面的驱动作用。将来跨区域、跨部门的管理模式也是智慧交通发展的必然趋势。

3.7 大数据安全是智慧交通的重点

“大数据”这一概念出现于近些年，没有明确的定义或概念，本文所述“大数据”泛指智慧交通平台运行所需的数据集合，涵盖道路信息、车辆信息、环境信息、交通信息等。大数据区别于传统数据，体现在数据来源广泛、体量大、蕴含的信息丰富，需要一种更先进的处理模式加以数据整合。

大数据安全与否直接关系到智慧交通能否安全平稳运行，包括信息资源安全及错误信息查找纠正。信息资源安全可从大数据信息的发布、存储、收集以及使用四个方面全方位监控，做好信息资源加密、云数据平台安全隔离等技术措施。信息资源库中错误信息查找与纠正，需依靠人工智能与现场核查等方式及时完成。

4 结语

智慧交通建设是未来交通强国的必要保障，人工智能、大数据、互联网云平台、人—车—路信息交互系统等关键技术都是未来发展的重点。我国的智慧交通建设已初见成效，全国在智慧交通方面进行了多次试点，在道路基础设施智能化、汽车智能化、管理服务智慧化水平方面已有明显提高，加之国家出台相应政策文件，为智慧交通发展保驾护航，至此智慧交通将进入快速发展阶段。高新智能技术研发迫在眉睫，只有各行各业做好技术支撑，政府部门做好资源统筹，才能快速有效实现智慧交通的宏伟蓝图。