舒采燾 袁飛 張孜

一、城市發(fā)展，交通先行

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，交通問題日益凸顯。為了確保城市交通合理、有序、可持續(xù)性發(fā)展，全國各大城市開展了智能交通管理體系的研究應(yīng)用，如在交通運(yùn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)方面，文獻(xiàn)[1-5]針對(duì)交通管理的不同層次需求，構(gòu)建了符合交通參與者認(rèn)知的城市道路交通狀態(tài)評(píng)價(jià)方法，為交通狀態(tài)評(píng)價(jià)提供了客觀標(biāo)準(zhǔn)和決策依據(jù)。文獻(xiàn)[6]將宏觀路網(wǎng)交通狀態(tài)評(píng)價(jià)與微觀交通狀態(tài)分析相結(jié)合，建立了路網(wǎng)交通狀態(tài)分析模型，并提出了一種全新的路網(wǎng)交通狀態(tài)分析方法。文獻(xiàn)[7]將宏觀路網(wǎng)交通狀態(tài)評(píng)價(jià)與微觀交通狀態(tài)分析相結(jié)合，建立了路網(wǎng)交通狀態(tài)分析模型并提出了路網(wǎng)交通狀態(tài)分析方法。在交通信息采集方面，文獻(xiàn)[8]通過結(jié)合交通管理問題，探討了車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。文獻(xiàn)[9-11]闡述了物聯(lián)網(wǎng)與智能交通之間的聯(lián)系，以及未來發(fā)展應(yīng)用前景。在數(shù)據(jù)處理技術(shù)上，文獻(xiàn)[12-13]探討了在大數(shù)據(jù)條件下，根據(jù)不同數(shù)據(jù)特點(diǎn)搭建分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)，闡述了海量數(shù)據(jù)的處理和優(yōu)化將是未來的重點(diǎn)研究領(lǐng)域。文獻(xiàn)[14]針對(duì)數(shù)據(jù)參數(shù)多樣、結(jié)構(gòu)迥異、采樣周期和精度不一等現(xiàn)狀，提出了建立多源異構(gòu)交通信息三層次的融合體系。在仿真應(yīng)用上，文獻(xiàn)[15]利用系統(tǒng)仿真技術(shù)和計(jì)算機(jī)處理技術(shù)，構(gòu)建自主可控的道路交通流仿真模型，為交通擁堵管理措施的制定和決策分析提供了支持。

綜上所述，目前，城市交通運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)價(jià)分析主要集中在道路交通流仿真、關(guān)鍵模型構(gòu)建與實(shí)現(xiàn)方法的研究上，在感知評(píng)價(jià)與管理應(yīng)用體系框架方面的研究應(yīng)用還比較少，亟需利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和新一代無線通信為導(dǎo)向等新興技術(shù)，研究如何實(shí)現(xiàn)對(duì)交通設(shè)施的全面感知、對(duì)交通態(tài)勢(shì)的透徹分析和對(duì)交通運(yùn)行的精細(xì)管理，以滿足城市道路交通運(yùn)行管理應(yīng)用的實(shí)際需求。

二、城市道路交通運(yùn)行感知與分析技術(shù)

（一）以RFID、傳感器、WSN自組網(wǎng)為代表的新興物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集傳輸技術(shù)

新興的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)在交通方面的應(yīng)用主要是通過RFID、傳感器、WSN自組網(wǎng)等信息傳感設(shè)備，獲取交通基礎(chǔ)設(shè)施與交通運(yùn)輸工具的各種信息，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)等進(jìn)行信息傳送與交互，提高感知能力。這一技術(shù)主要應(yīng)用于車輛定位感知、停車場(chǎng)感知、道路橋梁狀態(tài)感知、交通事件感知等方面。

（二）以大數(shù)據(jù)為代表的信息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析處理技術(shù)

目前，以Map Reduce和Hadoop為代表的非關(guān)系數(shù)據(jù)分析技術(shù)，在互聯(lián)網(wǎng)信息搜索和其他大數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展，已成為大數(shù)據(jù)分析的主流技術(shù)。大數(shù)據(jù)技術(shù)在交通方面的應(yīng)用主要在于對(duì)交通工具GPS地理位置、線圈、視頻、路網(wǎng)、基礎(chǔ)設(shè)施等結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與處理。

（三）ZigBee、3G/LET等新興無線通信技術(shù)

新興的無線通信技術(shù)主要有近距離通信和遠(yuǎn)距離通信。近距離通信技術(shù)主要有ZigBee、DSRC、WIFI等，遠(yuǎn)距離通信技術(shù)主要有3G、LTE、4G等。這些技術(shù)都具有容量大、成本低、傳輸速度快等特點(diǎn)。智能交通中的無線通信技術(shù)具有多節(jié)點(diǎn)交互功能，可實(shí)現(xiàn)快速、海量的傳輸圖像及視頻流等多媒體，為公眾提供高效、便捷的交通信息服務(wù)。

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)以及新興的無線通信等高新技術(shù)為城市道路交通信息化運(yùn)行管理創(chuàng)造了新技術(shù)條件，將引導(dǎo)ITS向更先進(jìn)、更智慧的方向發(fā)展，同時(shí)也為交通運(yùn)行感知評(píng)價(jià)和管理應(yīng)用體系的建立打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

三、城市道路交通運(yùn)行感知評(píng)價(jià)和管理應(yīng)用體系框架

在分析了智能交通管理應(yīng)用的新需求，以及新技術(shù)的發(fā)展為道路交通運(yùn)行管理創(chuàng)造條件的基礎(chǔ)上，本文提出城市道路交通運(yùn)行感知評(píng)價(jià)和管理應(yīng)用的體系框架。該框架以城市道路交通運(yùn)行感知體系為基礎(chǔ)，以基于大數(shù)據(jù)處理的城市道路交通運(yùn)行分析評(píng)價(jià)體系為核心，最終滿足城市道路交通運(yùn)行管理應(yīng)用的需求。同時(shí)，在此過程中融入閉環(huán)管理理念，在循環(huán)積累中不斷提高智能交通管理應(yīng)用和服務(wù)水平。

（一）城市道路交通運(yùn)行感知體系

城市道路交通運(yùn)行感知體系采用“移動(dòng)+固定”的采集手段采集“動(dòng)態(tài)+靜態(tài)”的交通信息，實(shí)現(xiàn)交通信息的“采集+共享”，為分析評(píng)價(jià)體系提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1.感知什么

感知城市道路交通資源及其運(yùn)行狀態(tài)，包括道路條件（長(zhǎng)度、車道數(shù)、通行能力、維護(hù)保養(yǎng)情況、通暢情況、替代道路情況、在路網(wǎng)中的地位、限行條件等）；車流（流量、流速、車型、停車場(chǎng)靜止態(tài)、身份、號(hào)牌受限條件等）；人流（日常客流、假日客流、公交客流、地鐵客流、出租車客流、步行客流等）；物流（貨物種類、通關(guān)狀態(tài)、倉儲(chǔ)狀態(tài)、運(yùn)輸狀態(tài)、應(yīng)急處置方法等）；事件（道路設(shè)施設(shè)備故障、交通事故、出行需求、場(chǎng)站客流集聚、惡劣天氣等）。

2.如何感知

靜態(tài)數(shù)據(jù)通過建設(shè)數(shù)據(jù)庫人工填充和維護(hù)（如道路長(zhǎng)度、維護(hù)保養(yǎng)情況等）；動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)即道路交通運(yùn)行狀態(tài)，應(yīng)用以RFID、傳感器、WSN自組網(wǎng)為代表的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集傳輸技術(shù)，通過GPS終端、視頻、傳感器、微波等采集方式，采集上述車流、人流、物流和事件信息。

（二）城市道路交通運(yùn)行分析評(píng)價(jià)體系

城市道路交通運(yùn)行分析評(píng)價(jià)體系利用感知體系采集的數(shù)據(jù)，應(yīng)用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)、融合、多維度挖掘等分析處理，在此基礎(chǔ)上對(duì)道路交通運(yùn)行狀態(tài)、擁堵情況和路網(wǎng)穩(wěn)定性進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，為城市道路交通運(yùn)行管理應(yīng)用體系提供支持。

1.城市道路交通運(yùn)行數(shù)據(jù)構(gòu)成分析

隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，數(shù)以千計(jì)的交通數(shù)據(jù)類別每天以TB級(jí)別增長(zhǎng)，海量、動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)是其重要特征。結(jié)合交通系統(tǒng)的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)基于Hadoop計(jì)算集群、非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理技術(shù)等主流大數(shù)據(jù)處理技術(shù)的模型體系，按照數(shù)據(jù)流向依次進(jìn)行數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上研究、驗(yàn)證綜合交通大數(shù)據(jù)的接入、融合、處理、挖掘、管理技術(shù)，最終成為交通數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析、管理中心。

2.城市道路交通運(yùn)行評(píng)價(jià)

立足于城市道路交通運(yùn)行管理應(yīng)用的需求，建立多維度、多層次的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)模型，對(duì)道路交通的“線-區(qū)域-全市”進(jìn)行實(shí)時(shí)分析、趨勢(shì)分析、預(yù)警分析和措施分析，從而增強(qiáng)對(duì)城市總體、重點(diǎn)區(qū)域、主干道交通運(yùn)行的超前研判，為城市道路交通運(yùn)行的調(diào)整優(yōu)化、輔助決策和信息服務(wù)提供支持。

（三）城市道路交通運(yùn)行管理應(yīng)用體系

城市道路交通運(yùn)行管理應(yīng)用體系主要是利用道路交通運(yùn)行評(píng)價(jià)體系的評(píng)價(jià)結(jié)果，進(jìn)行道路交通運(yùn)行調(diào)控優(yōu)化、決策支持以及公眾出行信息服務(wù)等管理應(yīng)用。

1.城市道路交通運(yùn)行調(diào)控優(yōu)化

道路交通運(yùn)行調(diào)控優(yōu)化主要是對(duì)城市道路交通運(yùn)行過程中的狀態(tài)進(jìn)行有針對(duì)性的調(diào)控優(yōu)化，例如占道施工管理優(yōu)化、停車場(chǎng)管理優(yōu)化、中小型客車總量調(diào)控優(yōu)化等。

2.城市交通規(guī)劃管理決策支持

城市交通規(guī)劃管理決策支持主要是對(duì)采集的交通大數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合、宏觀的分析評(píng)價(jià)后，為城市交通的需求管理、交通治理措施制定、交通管理控制等宏觀層面提供支持；為公交地鐵線網(wǎng)規(guī)劃、交通樞紐規(guī)劃、道路網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、交通影響評(píng)估提供支持；為錯(cuò)峰出行、擁堵收費(fèi)、限外等政策制定、優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。

3.城市道路交通綜合信息服務(wù)

物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代感知體系采集了更加全面的數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)對(duì)交通數(shù)據(jù)進(jìn)行更加深入的挖掘處理，可以使交通信息服務(wù)的內(nèi)容更加全面。同時(shí)，無線通信技術(shù)使交通信息的服務(wù)手段更加豐富多樣，服務(wù)質(zhì)量更高，以多樣的發(fā)布渠道、豐富的服務(wù)內(nèi)容、全方位的公眾信息互動(dòng)為代表的新型交通綜合信息服務(wù)將逐漸成為現(xiàn)實(shí)。

（四）基于閉環(huán)理念的流程化管理

以物聯(lián)網(wǎng)為代表的城市道路交通泛在感知和以大數(shù)據(jù)為代表的智能數(shù)據(jù)處理在技術(shù)層面上有效解決了智能交通的底層瓶頸。盡管如此，在管理應(yīng)用層面還必須建立起配套機(jī)制，以滿足智能交通發(fā)展的需求?；陂]環(huán)理念的流程化管理，在數(shù)據(jù)采集與狀態(tài)感知-分析評(píng)價(jià)-管理應(yīng)用等環(huán)節(jié)加強(qiáng)管理，并通過外部反饋機(jī)制（交通調(diào)控措施的反饋、交通信息服務(wù)質(zhì)量的反饋），進(jìn)一步優(yōu)化交通運(yùn)行狀態(tài)感知內(nèi)容和手段，優(yōu)化分析評(píng)價(jià)方式，最終全面提升管理應(yīng)用水平。

1.應(yīng)用實(shí)踐

城市道路交通運(yùn)行管理應(yīng)用體系評(píng)價(jià)與管理應(yīng)用體系已在廣州市智能交通運(yùn)行管理上成功得到應(yīng)用，信息化已滲入到了交通行業(yè)的各個(gè)層面，覆蓋了公共交通、客貨運(yùn)輸、道路及公路養(yǎng)護(hù)、交通執(zhí)法、交通治理等領(lǐng)域，成為交通行業(yè)管理、企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、市民出行服務(wù)的重要支撐。

2.城市道路交通運(yùn)行狀態(tài)感知手段豐富

在數(shù)據(jù)采集方面已實(shí)現(xiàn)海量的綜合交通數(shù)據(jù)采集，每年采集的總數(shù)據(jù)量超過4000 TB，平均每天的數(shù)據(jù)量超過10TB，平均每天采集的數(shù)據(jù)條目數(shù)超過6億條。在數(shù)據(jù)共享方面建成了交通信息資源整合系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了交管、鐵路、航空、電信、移動(dòng)、聯(lián)通、各高快速路運(yùn)營(yíng)單位等多個(gè)相關(guān)部門交通信息數(shù)據(jù)資源的有效整合。

3.以大數(shù)據(jù)處理技術(shù)為支撐，城市道路交通運(yùn)行數(shù)據(jù)分析技術(shù)領(lǐng)先

在大數(shù)據(jù)處理技術(shù)的支撐下，深入開展多元異構(gòu)的海量數(shù)據(jù)分析處理工作，每天利用大約4500萬條浮動(dòng)車數(shù)據(jù)，進(jìn)行道路交通運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)分析、趨勢(shì)分析，為交通行業(yè)日常管理提供決策支持。此外，基于公交客流分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)每天處理2200萬條數(shù)據(jù)，分析公交客流規(guī)律、客流與運(yùn)能匹配情況等，為公交企業(yè)及交通主管部門提供現(xiàn)代化的管理手段和輔助決策支持。

4.以地方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為依據(jù)，城市道路交通運(yùn)行評(píng)價(jià)規(guī)范準(zhǔn)確

在海量數(shù)據(jù)的采集、分析和預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，廣州市交通部門制定了統(tǒng)一、科學(xué)的《城市道路交通運(yùn)行評(píng)價(jià)體系》地方標(biāo)準(zhǔn)。廣州市交通部門還將起草停車場(chǎng)系統(tǒng)接入、客運(yùn)站場(chǎng)聯(lián)網(wǎng)售票系統(tǒng)等地方標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)智能交通系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)規(guī)范的建設(shè)工作。

5.以交通管理和信息服務(wù)為導(dǎo)向，城市道路交通管理應(yīng)用成效凸顯

在交通決策支持方面，廣州市交通部門建立了交通仿真系統(tǒng)，通過利用微觀仿真模型，對(duì)交通組織方案、緩解交通擁堵措施等進(jìn)行仿真評(píng)估，為交通治理提供輔助決策依據(jù)；建成廣州市公交線網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)，為公交線路設(shè)置和調(diào)整提供直觀的圖形和數(shù)據(jù)支持，為公交線網(wǎng)的規(guī)劃提供決策依據(jù)。在交通運(yùn)行調(diào)控方面，建成廣州市停車場(chǎng)行業(yè)管理系統(tǒng)及停車差異化監(jiān)管系統(tǒng)，完成全市10萬多個(gè)停車位數(shù)據(jù)接入，可實(shí)時(shí)掌控全市停車場(chǎng)分布及運(yùn)營(yíng)狀況。在交通信息服務(wù)方面，構(gòu)建了以多樣的方式選擇、豐富的服務(wù)內(nèi)容、拓寬的信息發(fā)布渠道、全方位的公眾信息互動(dòng)為代表的新型交通綜合信息服務(wù)體系。

四、研究結(jié)論

本文基于城市交通運(yùn)行管理的實(shí)際需求，提出了城市道路交通運(yùn)行感知評(píng)價(jià)和管理應(yīng)用的體系框架，并成功地應(yīng)用于廣州市智能交通管理。實(shí)踐表明，該評(píng)價(jià)與管理應(yīng)用體系可以有效提高城市智能交通管理應(yīng)用和服務(wù)水平，在城市交通運(yùn)行管理中發(fā)揮高效、有序、安全的重要作用，具有良好的推廣應(yīng)用前景。

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（責(zé)任編輯：李靜敏）