交通强国背景下借助新技术融合打造智慧交通*

董真 张真

河南交通职业技术学院 郑州 450000

0 引言

随着社会经济的发展，城市化进程不断加快，城市人口和汽车持有量激增，现有的交通基础设施已经满足不了日益增长的交通需求，交通事故、交通拥堵和环境污染等已经成为全世界面临的共同问题，智慧交通作为解决城市交通问题的手段应运而生。

2017 年，习近平总书记在十九大报告中提出建设“交通强国”发展战略，在2019 年全国交通运输工作会议上，交通运输部部长李小鹏提出：建设交通强国的价值取向是“构建安全、便携、高效、绿色的现代化交通体系”，基本目标是“打造一流的设施、一流的技术、一流的管理和一流的服务”，宗旨是“服务大局、创新引领、强化协同、深度融合”。交通强国的建设为发展智慧交通带来新的机遇和挑战。

2018 年的首届中国智慧交通大会、2019 年的《数字交通发展规划纲要》和《交通强国建设纲要》为智慧交通的发展指明方向，逐步细化了构建数字化、智能化、网络化应用体系的方式方法。2021年交通运输部印发《数字交通“十四五”发展规划》，提出要深入推进交通设施数字感知、信息网广泛覆盖、运输服务便携智能等数字交通体系，基本建成“一脑、五网、两体系”的发展格局。

1 智慧交通概述

1.1 智慧交通的内涵

交通是一个城市的核心动脉，也是智慧城市建设的重要组成部分。智慧交通作为一种新的服务体系，是在交通领域充分运用物联网、空间感知、云计算、移动互联网等新一代信息技术，对公众出行、交通运输、交通建设管理等交通领域全方面、全过程进行管控，使交通系统在城市内、城市间甚至更大领域具备互联、分析和控制等能力，从而充分保障交通安全，发挥基础设施效能，提升交通系统的运行效率，为公众出行提供便利[1]。

我国智慧交通已经从探索阶段逐步进入实际开发和应用阶段。从空间上，我国智慧交通可以划分为城市内部交通和城际交通；从应用领域来看，我国智慧交通的应用主要集中于交通信息化、城市道路交通信息化以及城市公交信息化领域，如图1 所示。

图1 智慧交通空间划分

1.2 智慧交通的特点

1）以数据的采集、处理、交换和分析利用为主线，为交通运输行业提供多样化服务。

2）融入传感器技术、人工智能技术、数据通信技术、云计算技术等先进的科学技术，对交通管控、运输及出行等进行全方位的管控支撑。

3）使交通系统具备在更大时空范围内的分析、预测和控制能力，充分保障交通安全，提高交通系统的运行时效。智慧城市建设的初衷是解决城市发展瓶颈，从智能基础设施建设入手，统筹规划，逐步落地。智慧交通被视为解决城市交通拥堵、构建综合交通体系、实现交通基础设施智能化的重要突破口。

2 智慧交通的关键技术

大数据、5G、区块链、人工智能以及VR 等技术的应用，极大地提升了智慧交通领域的信息感知和数据处理分析能力，体现智慧交通安全便捷、高效智能、以人为本、可视化可预测的效果特征。

2.1 大数据、数据挖掘和云计算技术

随着云时代的来临，大数据引起了越来越多的关注。大数据是一种规模大到在获取、存取、管理和分析方面都大大超出传统数据库工具容纳范围的数据集合，具有数据规模海量、数据类型多样、价值密度较低和数据流转快速的特点。掌握大量的数据信息并不是大数据的战略意义，关键在于对有意义的数据进行专业化处理，对海量数据进行分布式数据挖掘，同时，功能实现需要依托云计算的分布式处理、虚拟化技术和云存储技术。因此，大数据技术和数据挖掘、云计算技术联系紧密。

2.2 5G 技术

5G，即第五代移动通信技术，其主要优势是高速率、高可靠性、低延时和大连接。5G 通信设施是实现人机物互联的网络基础设施。

5G 网络的应用给陷入发展瓶颈的智慧交通带来曙光，极大地提高了交通管理部门对视频监控信息获取的实时性、覆盖率和清晰度，有助于实现智慧交通管控；推动车联网C-V2X 技术的实现，保证车辆在无人驾驶的同时兼顾安全和效率；实现车辆之间、车辆和道路设施之间的信息交互，从而优化行车路径，降低排放量，实现绿色出行；有助于构建涵盖交通网络运行状态的智能感知系统，使事故预防和交通意外时间预警成为可能。

2.3 区块链技术

区块链和大数据技术为智慧交通提供了良好的发展思路和路径。区块链是指分布式数据存储、共识机制、点对点传输等计算机技术的新型运用模式，能方便应用于交通、物联网、车联网等领域，以开放性、匿名性、自治性的特点，为政府监管、企业发展、市民出行提供极大的便利。目前，区块链已经应用于各类交通枢纽中，如航运、水路、铁路、公路运输及交通运输业的无纸化方面，通过分析各类交通产生的数据流，实现对各类数据的更优管控[2]。

2.4 人工智能技术

人工智能的一个主要目标是使机器能够胜任需要人类智能才能完成的复杂工作，是研究用于模拟、延伸和扩充人的智能的方法、理论及应用系统的新技术科学，极富挑战性。过去20 年，由于互联网产生海量交通数据的可用性，人工智能技术在全球得到广泛关注。基于此项技术的决策、交通管理、路径规划、网络服务及其他移动优化工具的安全集成能够实现高效交通管理的目标。支持运输的人工智能方法包括遗传算法、神经网络、蚁群优化等，其主要目的是缓解拥堵，使用户的出行时间更加可靠，从而提高整个交通系统的经济性和生产力。

2.5 VR 技术

VR 即虚拟现实，是多媒体技术的应用形式，是计算机软硬件技术、人工智能、传感技术等多学科飞速发展的结晶。人们带上数据手套、手表或立体眼镜等特制传感设备，通过三维建模，就能体验一种集视觉、听觉、触觉、嗅觉于一体的感觉世界，并且能进行信息交互。

在交通领域，经过智能VR 仿真技术、VR 终端实时渲染技术及全息影像等一系列前沿技术，打造模拟实际道路出行、驾驶等交通场景，使用声音、光学、振动、视频等人体感知系统，让体验者在虚拟场景中全身心地体验交通运输、交通安全、交通管理等整个工程中的各项操作，从而拓展体验者的认知领域和认知手段。

3 智慧交通中关键技术的融合应用

智慧交通涉及智慧枢纽、智慧车辆、智慧路网、智慧仓储、智慧服务、智慧管理等，需要应用传感器技术、大数据技术、数据挖掘、数据预测等新兴技术。车路协同、智能网联、云计算等技术的不断演进能够极大地提升智慧交通领域的信息感知与数据分析方面的能力，转变交通发展方式，推进智慧交通各系统间的数据融合共享[3]。

比如，在改善交通安全方面，构建智慧化车路协同系统可以使事故发生率下降50%左右，我国机动车的持有量占世界的15%，交通事故却占世界的25%。该系统以人工智能、深度学习为核心技术，优化各类交通场景中的人、物、车及事件轨迹，自动检测并且预警机动车不礼让行人、逆行、事故、违停、实线变道等异常行为，帮助交管部门更全面地监控交通道路以及驾驶行为，最大限度降低安全事故风险。

在最为司空见惯的智能红绿灯方面，通过在路口安装雷达装置，可以实时监控行车数量、车速、车距及排队长度等，并对行人数量及天气状况等进行深度分析，动态调整红绿灯信号，提高车辆通行率，有效缓解城市交通拥堵。在高速路口，通过摄像头自动识别车牌信息，根据行驶里程，自动通过车牌所绑定的微信或支付宝收取费用，实现高速无感收费，有效缩短车辆等候时间。

在解决停车问题上，要充分挖掘停车位资源，将商场、小区等停车位纳入城市停车管理调控系统，通过安装摄像头、地磁感应等装置，实现车牌识别、车位预定及查找，实时调整停车位状态，以就近停车为原则，节约社会资源。

在车辆通行方面，利用RFID、先进的传感器、机器视觉、模式识别及智能控制等技术，采集车辆周围的环境和车体自身的信息，将数据传输到车载系统，实时监控车辆运行状态，实现无人驾驶。在智能公交方面，实时掌握公交车的运行状态，通过智能调度系统，对车辆、线路进行规划调度，实现智能排班；高速路口，通过精准的识别技术，实现无感收费，提高通行效率；高速公路上实现分车道精细化控制，支持无人驾驶车辆和有人驾驶车辆的混合出行策略；在服务区，对便利店、卫生间、维修站、加油站、餐厅等服务场所的运行状态进行自动采集，在线检测，初步实现数字化、网络化一体化发展，通过不断推广应用云计算技术、5G 技术，使智慧服务区实现广覆盖、高可靠、低时延、高服务品质的目标，为公众提供更加便捷的出行体验。

4 智慧交通的前景

智能交通是新一代信息技术在整个交通领域的应用，综合运用交通科学、数据挖掘、人工智能等理论和工具，以全面感知、深度整合、主动服务、科学决策为目标，通过构建实时动态信息服务系统，深度挖掘交通相关数据，实现行业资源的优化配置，提高公共服务能力，使交通运输朝着更安全、更高效、更方便、更经济、更环保、更舒适的方向发展，从而推动交通运输产业转型升级[4]。

预计2035 年，我国基本建成交通强国，交通基础设施网、服务网和信息网融合发展，交通运输大数据应用能力大幅增强，人工智能与公共服务深度融合，无人驾驶技术不断完善，应用范围不断扩大，交通事故逐步减少，城市交通拥堵基本解决，物流信息全过程跟踪，出行信息服务全覆盖，人民群众满意度显著增强[5]。