劉揚 奚趙明

一、背景分析

大數(shù)據(jù)時代的到來，為智慧交通的發(fā)展提供了有力的支持，同時也帶來了巨大的變革。 針對常發(fā)擁堵點，分析擁堵原因，提出改進措施，向治堵平臺提供實時動態(tài)數(shù)據(jù)；深化智能化公共交通調(diào)度系統(tǒng)，完善行車和停車誘導(dǎo)系統(tǒng)；建立交通擁堵預(yù)報及反應(yīng)機制，形成擁堵事后評價體系；以公眾服務(wù)為導(dǎo)向，推進城市交通數(shù)據(jù)逐步開放，多種方式為公眾提供出行信息服務(wù)。

二、整體架構(gòu)

大數(shù)據(jù)+綜合治堵利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，將采集的多源異類海量交通傳感數(shù)據(jù)和交通業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行大數(shù)據(jù)處理和分析，實現(xiàn)客觀、準(zhǔn)確、實時的堵點定位、堵因分析、治堵措施建議及評估、擁堵預(yù)報和公眾服務(wù)，其架構(gòu)由數(shù)據(jù)接入層、數(shù)據(jù)處理層和應(yīng)用層三大部分組成。

（一）數(shù)據(jù)接入層

數(shù)據(jù)層主要采集部署在道路上的各類傳感器，包括GPS、微波、卡口、線圈、流量檢測儀等的傳感數(shù)據(jù)和各業(yè)務(wù)部門的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，將其接入處理層，為交通業(yè)務(wù)各環(huán)節(jié)提供數(shù)據(jù)支撐。其中，不同種類的主流傳感器具有不同的功能，如表1所示。

各部門根據(jù)其業(yè)務(wù)差別產(chǎn)生不同業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，如表2所示。

（二）數(shù)據(jù)處理層

數(shù)據(jù)處理層由大數(shù)據(jù)平臺組成，主要分為數(shù)據(jù)存儲中心和數(shù)據(jù)計算分析中心兩大部分。

1. 數(shù)據(jù)存儲中心

構(gòu)建數(shù)據(jù)存儲中心，對采集到的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化交通傳感數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行交換、清洗、整合、存儲、檢索、資源管理等一系列數(shù)據(jù)處理過程，最終在數(shù)據(jù)存儲中心進行統(tǒng)一管理，為后續(xù)的深度分析擔(dān)當(dāng)基礎(chǔ)。

2. 數(shù)據(jù)計算分析中心

在數(shù)據(jù)計算分析中心對存儲在資源中心的數(shù)據(jù)進行多維度、多層次、多模型分析處理，分析中心主要由算法模型、分析工具、數(shù)據(jù)可視化和應(yīng)用開發(fā)平臺四個模塊組成。其中，算法模型涵蓋特有的交通行業(yè)專業(yè)算法，包括多源交通數(shù)據(jù)融合、時空關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)挖掘、交通流數(shù)據(jù)多維統(tǒng)計和深度學(xué)習(xí)、基于規(guī)則集的智能推薦等。

（三）應(yīng)用層

上述交通大數(shù)據(jù)處理分析結(jié)果可有效應(yīng)用于構(gòu)建大數(shù)據(jù)緩堵綜合平臺。在平臺中，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用主要在以下五部分實現(xiàn)：

1. 堵點定位

建設(shè)城市交通擁堵態(tài)勢評估系統(tǒng)，通過分析多源異構(gòu)海量交通數(shù)據(jù)，綜合應(yīng)用交通狀態(tài)、交通流量、交通指數(shù)、交通流OD等多重指標(biāo)體系，對交叉口、路段和區(qū)域等不同對象評估堵態(tài)，從點、線、面多維度反映城市擁堵情況，準(zhǔn)確定位堵點。

2. 堵因分析

基于出行規(guī)律分析、路網(wǎng)空間結(jié)構(gòu)、車流跟蹤模型等技術(shù)構(gòu)建擁堵分析輔助決策系統(tǒng)，結(jié)合專家服務(wù)，從源頭分析擁堵成因。

3. 治堵措施建議及評估

基于數(shù)據(jù)分析結(jié)果，結(jié)合多學(xué)科背景的大數(shù)據(jù)治堵專家團隊，從交通規(guī)劃、交通管理、交通服務(wù)等方面研究治理交通擁堵的措施，形成基于大數(shù)據(jù)分析的城市治堵方案并設(shè)符合交通特點的治堵措施仿真評估系統(tǒng)。

4. 擁堵預(yù)報

利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對歷史和實時交通數(shù)據(jù)進行分析，建設(shè)城市交通擁堵預(yù)報系統(tǒng)和交通流量預(yù)警系統(tǒng)。對時間、地點、天氣、特殊事件（交通管制、重大事故、熱點事件等）等不同因素影響交通擁堵的情況進行預(yù)報，協(xié)助交通管理部門提前制定有效的治堵措施。

5. 公眾服務(wù)

建設(shè)出行誘導(dǎo)系統(tǒng)和停車誘導(dǎo)系統(tǒng)，針對大數(shù)據(jù)分析得到的堵點、堵因、治堵措施和擁堵預(yù)報，結(jié)合基于路況的路徑推薦、實時出行誘導(dǎo)、擁堵報警、停車誘導(dǎo)等功能，通過網(wǎng)站、微信、APP、車載終端等方式協(xié)助出行者躲避擁堵，提高公眾出行效率，最終從全局上對整個城市的交通通行壓力進行均衡化緩解。

三、相關(guān)具體應(yīng)用

（一）堵點定位

堵點定位功能通過智慧交通運行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、智慧交通流量報警系統(tǒng)去實現(xiàn)城市擁堵點的監(jiān)測和挖掘，從不同角度實現(xiàn)互補完善，實現(xiàn)城市交通態(tài)勢的評估和擁堵點挖掘。智慧交通運行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)通過分析速度、占有率等數(shù)據(jù)實現(xiàn)對城市道路交通多指標(biāo)多維度的評價。智慧交通流量報警系統(tǒng)從道路交通流量的細(xì)化分析挖掘出城市道路交通流量的瓶頸點。

（二）堵因分析

堵因分析通過交通流量OD分析系統(tǒng)、信號燈輔助決策系統(tǒng)及城市擁堵報告實現(xiàn)對堵因多角度的全面分析。

交通流量OD分析系統(tǒng)通過對流量OD的微觀及宏觀分析挖掘流量通行瓶頸的主要原因。

信號燈輔助決策系統(tǒng)從交叉口紅綠燈配時、相位等情況分析得出不合理的紅綠燈配時設(shè)置。

城市擁堵報告結(jié)合數(shù)據(jù)分析結(jié)果，深度挖掘擁堵潛在內(nèi)因，提出具有本地化特征的擁堵成因和措施建議，最終生成城市交通擁堵報告。

（三）信號燈輔助決策

信號控制交叉口是城市道路網(wǎng)的重要組成部分，其主要功能是把道路連接起來，使其構(gòu)成道路網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)人流和物流的移動，因此交叉口的暢通與否對整個路網(wǎng)的行車速度和運行效率起關(guān)鍵作用。

交叉口服務(wù)水平這一指標(biāo)可用來評價信號控制交叉口的交通運行狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上挖掘常發(fā)擁堵交叉口，其國標(biāo)如表3所示。

信號燈輔助決策系統(tǒng)對道路流量及紅綠燈相位、配時及周期等進行分析，實現(xiàn)交叉口服務(wù)水平評價，挖掘不合理的配時和周期。

基于卡口的車輛數(shù)據(jù)，構(gòu)造所有車輛過車軌跡。疊加車輛過車軌跡，挖掘城市中車流量較大的路徑，為干線信號燈設(shè)置提供建議。

（四）城市擁堵報告

在交通擁堵態(tài)勢評估系統(tǒng)和擁堵分析輔助決策系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)據(jù)分析結(jié)果，專家組成員對當(dāng)?shù)厍闆r進行實地調(diào)研、論證，提出了結(jié)合城市本地化的擁堵成因和措施建議，最終生成城市交通擁堵報告。

（五）擁堵預(yù)報

交通擁堵經(jīng)常受特殊時間、天氣、特殊事件等不同因素影響，因此基于不同的影響因素預(yù)報其對交通帶來的影響，協(xié)助交通管理部門提前做好治堵措施，避免因交通擁堵造成的混亂及損失。而大型事件例如展會、演唱會、商場活動，作為群體策劃結(jié)果，其規(guī)模大小、參與人數(shù)、活動地點等因素均可在事前獲得，可進行大型事件對道路的影響范圍及程度的事前預(yù)報。

城市交通治堵是一項本地化、精準(zhǔn)化和應(yīng)用化工作。由于數(shù)據(jù)本身就具有本地化特征，因此數(shù)據(jù)+分析模型能夠準(zhǔn)確定位每個城市特有的擁堵點，挖掘每個城市特有的擁堵產(chǎn)生原因，預(yù)測擁堵范圍和程度，結(jié)合應(yīng)用，最終實現(xiàn)大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)治堵。