摘要 在工业4.0时代,国家大力推动“新基建”——新型基础设施建设,智慧交通作为智能技术与交通运输产业深度融合的产物,迎来了前所未有的发展机遇。首先,通过“新基建”及智能交通技术定义,理解“新基建”与智能交通的发展历程及范围;其次,伴随人工智能技术发展,智慧交通技术应运而生,了解其发展状况及如何与“新基建”融合;最后,介绍智慧交通技术在“新基建”背景下的应用,以及在未来交通强国建设中的展望。
关键词 新基建;智慧交通;技术应用;交通强国;共享
中图分类号 G641;U414 文献标识码 A 文章编号 2096-8949(2024)22-0185-03
0 引言
2018年12月,中央经济工作会议首次提出新型基础设施建设(简称:新基建),“新基建”主要包括5G基站、特高压、城际高速铁路和城市轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网等七大领域。“新基建”是集数字化、智能化、创新化的基础设施体系。近年来,“新基建”促进了各行各业的发展,交通行业的发展也离不开“新基建”的支持。
2019年9月,中共中央、国务院印发了《交通强国建设纲要》,提出到2035年基本建成现代化综合交通体系,提升智慧交通水平,确保交通领域可持续发展[1]。智慧交通理念,起源于20世纪80年代的智能交通运输系统(简称:ITS),ITS作为一种融合技术,将通信技术、传感技术、信息处理技术及计算机技术等深度融合,通过智能化交通运输服务管理、优化交通资源配置、提升交通运行效率等,实现缓解道路交通拥堵、减少碳排放、减轻环境污染等目标。随着智慧交通得到了广泛推广,可实现减少30%的燃油和26%的废气[2]。
1 “新基建”及智慧交通技术的关系
“新基建”是以科技驱动为基础的新型基础设施建设,它不仅是基础设计建设,也是一种新兴产业。与传统的基础设施建设相比,它有高科技的加持,其本质是信息化、数字化、智慧化的现代基础设施建设。建设交通强国是以习近平同志为核心的党中央立足国情、着眼全局、面向未来作出的重大战略决策,是建设现代化经济体系的先行领域,是全面建成社会主义现代化强国的重要支撑[1]。
“新基建”推动新交通运输设施更健全、信息获取及分析更便捷、智能化服务更完善,促进智慧交通的发展,详见表1所示[4]。智慧交通为“新基建”的发展提供了强大的技术保障,包括卫星定位、人工智能、云计算、无线感知等技术,推动交通运输行业向智能化、数字化转型,使人、路、车更加协同[3]。智慧交通技术应用也促进了“新基建”的发展完善,包括交通路网布局、智慧公路、智慧化路面监测、自动驾驶汽车、智能机器人等领域的一系列应用成果。“新基建”与智慧交通技术两者相辅相成,共同助力我国社会主义交通强国事业发展。
2 智慧交通技术
2.1 定位技术
随着航空、计算机等技术发展,定位技术已从军事应用向民用转变。在信息化、数字化、5G通信等推进过程中,各个行业在加速融合,而定位服务覆盖社会生活的方方面面,已构建成智慧化社会的重要基础能力。
目前,在智能交通中定位技术采用卫星网络之间相互融合的技术,该技术将卫星与网络进行融合,定位精度越来越高。当今,大部分汽车采用全球卫星导航定位系统(GPS)、北斗卫星导航定位系统(BDS)及格格纳斯导航系统(GLONASS)等卫星导航系统[5],利用卫星导航系统的定位技术,为驾驶员提供全方位的交互信息,实现实时监测车辆位置、行驶速度等功能。
2.2 交通要素标识及识别技术
交通要素标识主要由一系列不同的图像与文字组成,蕴藏着较为丰富的道路交通指示信息。智能识别和无线传感技术是智能交通建设基础。每一个物体具有独一的条形码、二维码等电子标签,包含物体唯一的特征、位置信息等,通过智能识别,这些信息将被智能化设备获取、传输到上层系统进行识别、处理和决策。无线传感技术,通过安装在目标监测区域内的微型传感器节点构成的多条自组织网络,通过无线方式在节点之间进行信息交换[6]。
交通要素标识及识别技术通过对道路上的交通标志进行实时识别,为驾驶员提供准确、实时的道路信息和交通规则,从而提高道路交通的安全性和效率,对预防因司机不明道路状况而发生交通事故,以及对交通标识进行检测与识别来辅助司机驾驶车辆至关重要[7]。
2.3 交通云技术
随着计算机技术发展,拟处理的数据日益增长,依靠单个机器处理能力不能满足用户需求,多核处理器虽然解决了硬件需求,但计算资源仍然不足。为提高服务器的利用率,解决用户的数据处理问题,云技术应运而生。云技术利用虚拟化技术、网络技术及分布式计算,为用户提供了充足的存储空间,实现软硬件资源的动态配置和扩展。
交通云技术综合运用云计算技术、大数据技术、物联网技术等,为交通行业提供智能化管理和服务。合理运用交通云技术,可以避免交通要素之间信息孤立、数据难以相互传递、数据资源浪费等一系列问题。交通云技术是面向交通服务整个行业,云计算具有大存储、信息安全、资源统一处理等优点,将云计算技术应用到交通管理上,为实现交通领域的数据共享和高效通行提供了崭新路径[8]。
2.4 LED智能路灯
道路上所采用的传统路灯主要实现基本照明功能,采用人工控制开关,不仅会消耗大量电能,还会增加人力成本。2015年,美国率先推出真正意义上的智能路灯,标志着LED智能路灯进入快速发展期。LED智能路灯是一种结合现代信息技术和LED照明技术的新型照明设施,具有发光效率高、耗电量少、使用寿命长等优点,更重要的是实现了智能化控制和管理。
LED智能路灯配备多种传感器和通信模块,可以根据人车流量、声音、环境光线等因素动态调节亮度,按需照明。同时,通过远程监控系统,管理人员可以实时掌握每盏路灯的状态,大大提高了维护效率。这些特性使得LED智能路灯成为现代城市及公路照明的重要选择,节约了碳排放量,也逐步实现了道路照明的智能化转型。
3 智慧交通技术应用
3.1 在高速公路中的应用
高速公路项目从前期的勘察设计阶段,中间的施工阶段,到后期的养护检测及运营服务全过程中,都有智能交通技术的应用场景。勘察设计阶段的遥感大数据智能处理、三维BIM设计、可视化校审等;施工阶段的编码管理,利用虚拟仿真技术,对施工进度进行实时监管,保证施工安全及质量;养护检测阶段则通过传感器对路基路面、交通安全及高边坡等进行实时监控,做到及时发现并解决问题,保障高速公路平安快速通行;运营服务阶段对公路全要素进行感知,建设智慧服务区等,实现人车路的协同。
人们身边的自动缴费功能,通过物联网技术建立车辆与高速公路ETC站点/收费站之间的联系,对车辆信息进行动态采集、实时传输和自动处理等,减少了人工缴费,不仅提升了高速公路的通行效率,而且节约了管理成本,实现降本增效。在车辆行驶过程中,人们可以接收到实时的路况信息,通过高速公路上的传感器对行驶车辆信息及天气等进行实时采集、及时处理,而高速公路管理者、使用者则可以及时了解高速公路路况、天气等信息,确保车辆行驶在最安全、最快捷的道路上。此外,通过交通云技术,可以将前方高速公路交通信息、天气信息等推送给后方驾驶员,实现信息共享[9]。
3.2 在汽车自动驾驶中的应用
自动驾驶就是人们常说的无人驾驶,自动驾驶汽车通过计算机将智能交通技术应用到汽车中,实现智能汽车的无人驾驶。汽车自动驾驶由智能路线规划、360°视觉、精准定位等一系列智能交通技术组合而成,将汽车通过计算机在无人驾驶的场景下实现自动驾驶,保证车辆行驶的安全、高效。自动驾驶汽车可分为半自动驾驶汽车与全自动驾驶汽车,半自动驾驶汽车部分需要驾驶员进行辅助驾驶,部分利用自动驾驶功能,包括自动停车、定速巡航等;全自动驾驶汽车则完全不需要驾驶员,全部利用自动操作,在确保车辆功能开启的前提下,可避免人为操作错误及不合理判断而导致的安全事故。
智慧交通技术在汽车自动驾驶控制中的应用,是未来汽车行业发展的重要方向。随着人工智能技术的不断进步,汽车自动驾驶技术将会更加智能化和成熟化,为人类出行带来更加便利和安全的保障[10]。
3.3 在交通指挥及监控中的应用
通过在道路交口设置交通管理的智能机器人,利用智能交通技术对重要道路交口进行实时监控、数据传输、计算、发送指令等处理,可实现对道路交口的交通指挥管理。将智能机器人与路口交通信号灯系统进行匹配,利用智能机器人对周边交通状况采集分析,对交通信号灯进行动态调整。智能机器人不但可以通过灯光颜色、语音播报等提醒功能告知行人及驾驶员遵守交通规则,事前、事中增强行人及驾驶员安全意识,减少交通警察工作量,还可以利用图像识别技术,对行人、驾驶员的交通行为实时监测,记录其违反交通规则的各种行为,通过电话或短信告知行人、驾驶员违法行为及处罚结果,事后进一步增强行人及驾驶员的交通安全意识。
运用互联网将计算机与道路摄像头进行连接,通过图像监测技术、智能识别技术分析道路的交通情况,使得交通管理部门可以实时了解道路的车流量大小、车速快慢、交通信号灯运行等方面情况,实现对信号灯时长、车道变换、交叉道口出入等的智能化管理,科学化引导交通量,以达成智能化交通管理和科学化引导的目的,减轻交通压力,提高通行效率,保障交通运输安全、高效[11]。
3.4 在智慧照明中的应用
智慧照明利用现代通信技术、物联网、云计算等多元化应用,实现对城市照明系统的智能化控制。该智能交通技术应用能够实现对照明设备的远程控制、调光、检测等基本功能,还能够根据环境变化和用户需求自动调节照明,以达到节能减排和提升城市智能化水平的目标。智慧照明系统主要由智能照明控制模块、终端控制器、数据通信链、远程处理中心等关键部分组成,能够实现回路控制、场景设置、能源管理等多种功能,主要表现形式为LED智能路灯[12]。
在公路交通照明中,智慧照明可以通过传感器检测行人流量和车辆行驶情况,自动调节路灯的亮度和开关时间,从而实现节能效果。在家庭和商业空间中,智慧照明可以通过智能手机应用或语音助手进行控制,提供个性化的照明体验。LED智能路灯作为“新基建”的重要组成部分,正通过技术创新不断提升性能和应用场景,未来的照明将会更加智能化、节能化和环保化。
4 总结与展望
“新基建”是国家经济发展的方向,它不仅推动了经济增长,还促进了技术创新和产业升级。智慧交通是交通发展的新模式,通过先进技术实现交通管理的智能化、信息化,提高交通系统的运行效率和安全性。
针对交通运输行业,智能交通技术应用于“新基建”项目建设的全过程:
(1)前期勘察设计阶段。智能交通技术应用于基于雷达的深层地质探测、遥感大数据智能翻译、三维建模设计、可视化校审和碰撞检测等方面。
(2)施工建造阶段。智能交通技术应用于数字化管理、虚拟施工和数字孪生等方面。
(3)养护阶段。智能交通技术应用于智能检测,动态感知,桥梁、隧道及重大灾害隐患点实时监测等方面。
(4)运维阶段。智能交通技术应用于公路全要素感知、人车路协同、智慧服务区和交通综合管控平台等方面。
展望“十五五”,国家将继续加大对智能交通技术的推广应用,智能交通技术将在公路交通、水运交通、空运交通、城市建设等领域得到更深度的融合应用,实现城市之间、机动车与非机动车之间、公路与铁路之间、公路与航运之间等的共享,将更多、更好的智慧交通技术应用到交通强国“新基建”中,未来交通强国将给我们的生活带来更大的便捷。
参考文献
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[12]李立.智能技术在城市道路照明配电设计中的应用[J].智慧中国,2024(4):92-94.
收稿日期:2024-08-22
作者简介:武余波(1987— ),男,硕士研究生,高级工程师,主要从事路桥设计、教学研究工作。
基金项目:2024年安徽教育厅高校自然科学类科研项目“基于全寿命周期大跨径PC梁桥挠度智能控制技术研究”(2024AH050277);2023年交通运输职业教育教学指导委员会路桥工程专业委员会教研项目“基于智慧交通技术应用在路桥工程专业发展中的教学实践研究”(LQZWH202301);2022年安徽省教育厅质量工程项目“桥涵工程试验检测技术”(项目编号:2022kcsz062);2023年安徽省职业与成人教育学会课题“高职《桥涵工程试验检测技术》课程思政的探索与实践”(AZCJ2023150);2024年安徽省职业与成人教育学会课题“产教融合背景下高职院校人才培养模式与体制机制改革的探索”(AZCJ2024097)。