文 杭州交警支隊道路秩序處秩序科 張建文

隨著城市迅速發(fā)展，杭州機動車保有量逐年攀升，交通供需矛盾加大，警力不足矛盾日益突出。在此背景下，杭州提出城市數(shù)據(jù)大腦概念（以下簡稱“城市大腦”），主動運用“城市大腦”解決城市交通擁堵問題。運用“城市大腦”治堵實踐中，杭州交管部門做了哪些工作？效果如何？未來，“城市大腦”還能為城市交管做什么？

杭州城市交通發(fā)展變遷的四個階段

杭州跟世界各大城市一樣，在整個城市發(fā)展變遷中，經(jīng)過了以下幾個發(fā)展階段：

第一階段：交通設施標準化階段

前幾年，杭州交警根據(jù)公安部交管局關于“兩化”工作的部署（“兩化”工作是指城市道路交通信號燈配時智能化和交通標志標線標準化），對整個市區(qū)的交通標志標線、交通信號進行了整體梳理和提升，促進交通設施規(guī)范化、標準化。杭州交警落實“兩化”工作之前，也收到不少群眾關于交通設施不規(guī)范等問題的投訴，但是，經(jīng)過交通設施標準化建設后，相關問題大幅減少。

第二階段：交通組織渠化階段

交通設施標準化以后，杭州交警把一些車道分布不合理、信號配時不合理以及一些路段的出入口干擾的地方進行渠化。秉承精細化的管理理念，杭州交警開展了路口可變車道、左轉(zhuǎn)直行待行區(qū)、潮汐車道、微循環(huán)交通等一系列的交通組織優(yōu)化工作。

第三階段：交通秩序整治有序化階段

在做好交通設施標準化、交通組織優(yōu)化后，杭州交警還重點進行了交通秩序的整治。在交通管理工作實踐中，部分駕駛?cè)朔从潮容^突出的問題是，認為交通控制設置的不合理造成了駕駛?cè)诉`法。因此，把交通設施、交通組織做好，對執(zhí)法管理非常重要。杭州交警在交通秩序整治過程中，始終堅持“久久為功、依法治理”的法治思維，對交通秩序整治常抓不懈。特別是2017年，杭州交警認真貫徹全國公安交管工作會議精神，按照《城市道路交通文明暢通提升行動計劃（2017－2020）》要求，以“一創(chuàng)一治”（創(chuàng)文明交通、治秩序亂象）和“兩治一整”系列行動為載體，緊盯城市交通違法頑疾，2017年處罰了1400多萬起交通違法行為，連續(xù)6個月位列全國36個大城市首位。通過嚴管，道路交通秩序明顯改善，通行效率明顯提高。這正是建立在交通設施標準化、交通組織優(yōu)化基礎上所做的工作。

第四階段：大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能的智能化階段

隨著城市擴張及日新月異的變化，警力不足的矛盾日益突出。在這種背景下，杭州借助人工智能和機器智能更精準的盯緊城市交通每一個細節(jié)，更精準的調(diào)控城市交通每一個階段節(jié)點。預計2022年，杭州將建成快速路464公里，4年內(nèi)將新建281公里；軌道網(wǎng)里程446公里，4年內(nèi)將新建329公里。由于軌道網(wǎng)及快速路網(wǎng)的施工，交通管理將面臨更大難題，亟須利用現(xiàn)有的一些科技手段進行交通擁堵的治理工作。

城市發(fā)展亟須找到治堵新路徑 “城市大腦”應運而生

為解決城市交通治理難題，杭州提出了“城市大腦”概念?！俺鞘写竽X”不僅涵蓋交通，還有其他各個行業(yè)，交通只是一個切入點，先做深做透交通治堵項目，探索可以復制的經(jīng)驗，逐步拓展應用到城市管理的各個行業(yè)和各個方面。那么，探索“城市大腦”在城市治堵工作中的應用，杭州做了哪些工作？

搭建“城市大腦”組織領導框架

2016年12月，杭州市委、市政府專門成立了由省委常委、市委書記任組長，五位市委常委任副組長的“城市大腦”建設領導小組的組織框架結(jié)構(gòu)，匯聚政府、企業(yè)、公安，產(chǎn)學研各方力量，整合了建委、公安、財政等十個部門，形成合力。

為解決數(shù)據(jù)歸集資源統(tǒng)籌等問題，杭州市政府專門成立了市數(shù)據(jù)資源管理局，著力消除信息孤島、信息壁壘，真正發(fā)揮數(shù)據(jù)價值，為推進項目研發(fā)提供支撐和保障。同時，在政府與企業(yè)、社會之間，堅持需求引領技術(shù)，通過政府主導，主控主推，會同阿里等13家高新企業(yè)、浙大等高校組成工作專班，開展日常研發(fā)工作，規(guī)劃設計杭州治堵方案。

此外，杭州交警與各大企業(yè)合作建設了兩個實驗室，還掛牌成立了杭州交警城市大腦實踐基地，積極探索警務機制改革，全力推進試點項目的研發(fā)探索。

實施“三步走”戰(zhàn)略

杭州“城市大腦”組織框架結(jié)構(gòu)搭建好以后，為了用數(shù)據(jù)治堵，又提出了“三步走”戰(zhàn)略。第一階段，2017年建成了V1.0平臺；第二階段，2018年準備推出V2.0平臺；第三階段，2022年準備完善推出V3.0平臺。通過這三個階段，積極探索“用數(shù)據(jù)研判、用數(shù)據(jù)決策、用數(shù)據(jù)治理”的城市交通治理新模式。

圖3 “三步走”戰(zhàn)略

在城市交通治理中開展“城市大腦”試點工作

經(jīng)過半年多的努力，從無到有，杭州“城市大腦”交通V1.0平臺于2017年7月上線運行，在10月11日的云棲大會上正式對外發(fā)布。目前，“城市大腦”已在杭州兩個地方開展了試點。

試點一：中河-上塘高架和莫干山路

選取這兩條道路的主要原因是附近區(qū)域的出行主要以這兩條道路為主。2015年之前，中河-上塘高架曾經(jīng)被高德評為全國最擁堵、高峰時間時速最低的一條快速路。經(jīng)過“城市大腦”半年時間的實踐，中河-上塘高速平均延誤降低15.3%，出行時間節(jié)省了4.6分鐘。莫干山路平均延誤降低8.5%，出行時間節(jié)省了1分鐘。現(xiàn)在白天時段，整條快速路車速基本維持在40km/h到45km/h之間。

試點二：蕭山區(qū)5平方公里區(qū)域

在蕭山區(qū)5平方公里的試點范圍內(nèi)，平均通行速度提升超過15%，平均節(jié)省出行時間3分鐘，120、119、110等特種車通行速度最高提升超過50%、救援時間減少7分鐘以上。

據(jù)高德地圖統(tǒng)計的數(shù)據(jù)顯示，2017年杭州的擁堵排名由2016年第8位下降到第48位，擁堵緩解趨勢為全國第一，而且交通擁堵下拐態(tài)勢已經(jīng)形成。

圖4 杭州擁堵緩解趨勢全國第一

杭州“城市大腦”治堵實踐中突破了“四項工作”

杭州“城市大腦”在試點的過程中，主要圍繞以下“四項工作”展開：

總之，一體化教學場所的建設不應該搞“一刀切”。對于投入不多、占地不大，需要教室和實訓設備同放一處的專業(yè)，如計算機相關專業(yè)，可以把課桌換成電腦桌，無論是專業(yè)理論課還是專業(yè)實訓課，都可以隨時開展教學。而對于投入較多、變化較快、需要大型設備的專業(yè)，如汽車相關專業(yè)，就不適合設備和課桌椅同放一室，一體化教學場所建設的重點是建設好盡量仿真的實訓場地，或者本身就是企業(yè)的校內(nèi)實訓基地。

規(guī)劃四個路徑

在規(guī)劃路徑當中，根據(jù)杭州市委市政府提出的城市生命體理論，運用互聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代治理思想構(gòu)建平臺，推進大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等深度融合后，運用于城市治理之中，從而對整個城市的運行，實現(xiàn)生命體質(zhì)提升感知，實現(xiàn)預測預警，決策指揮公共資源配置。在強化原有系統(tǒng)、原有數(shù)據(jù)、效率以及橫向聯(lián)系的基礎上，設置四個實現(xiàn)路徑，即全面感知、戰(zhàn)略主導、智能模仿、反哺系統(tǒng)。

在戰(zhàn)略層面上：注重城市交通的戰(zhàn)略性、宏觀性管理，實現(xiàn)交通點、線、面特征轉(zhuǎn)向宏觀指標的展現(xiàn)，解決交通治理、安全防控的反復性、失調(diào)性問題，以系統(tǒng)論的方法來統(tǒng)籌面上交通和區(qū)域交通。

在戰(zhàn)術(shù)層面上：以數(shù)據(jù)技術(shù)為支撐，找出交通管理的影響因子、非直接關系的關聯(lián)因子，并立足視頻、信號、匝道、斷面等檢測技術(shù)，分門別類建立交通特性分析模塊，以規(guī)律性、反復性、周期性的統(tǒng)計科學，預判交通流、擁堵、安全風險等趨勢，實現(xiàn)城市交通管理的預警、預判、預決。

圖5 在戰(zhàn)略層面，實現(xiàn)交通點、線、面特征轉(zhuǎn)向宏觀指標的展現(xiàn)

城市交通實時生命體征檢測

如果將交通研究者看作醫(yī)生，城市就是生命體，道路是城市的血脈，車輛就是流動的血液，信號燈就是經(jīng)絡，經(jīng)絡不通，就會堵塞。城市交通擁堵和人生病一樣，一般要通過檢驗、化驗、CT等技術(shù)手段檢測身體指標，這就需要全面感知掌握整個城市交通運行的狀況。

城市交通歸結(jié)起來有五個生命體征，即交通流量、擁堵指數(shù)、延誤指數(shù)、主干道車速、快速路車速。這些生命體征是交通管理工作的目標，也是“城市大腦”的首要任務。前三個生命體征大家比較熟悉，我們?yōu)槭裁窗阎鞲傻儡囁佟⒖焖俾奋囁僖沧鳛樯w征呢？舉個例子，之前在管理高架路當中一直有兩種不同的聲音，即高架路優(yōu)先還是地面道路優(yōu)先？一種說法是高架堵不要緊，因為在警力缺失的情況下，高架堵可以不上警力，地面堵要上警力。從交通管理、警力方面考慮，這個說法有一定道理。另一種說法是高架是城市主動脈，高架通暢城市才會通暢。這兩種觀點都是按照原來的理論或?qū)嵺`的說法，沒有數(shù)據(jù)支撐。

圖6 這五項生命體征是交通管理工作的目標，也是城市數(shù)據(jù)大腦首要任務

通過數(shù)據(jù)分析，現(xiàn)在整個杭州市區(qū)日交通流量接近175萬左右，全市的交通道路里程1913公里，而整個高架體系占交通流量的50%左右，高架的公里數(shù)也僅有183公里，這說明高架占的道路里程少，但承擔的交通功能多，因此應該堅持高架優(yōu)先。那么，怎么讓高架優(yōu)先呢？那就是數(shù)據(jù)融合。

數(shù)據(jù)融合找交通堵點和亂點

一是對堵點進行分析。通過對交通流理論和交通特性進行分析，融合外部數(shù)據(jù)以及交警內(nèi)部資源后，建立交通堵點算法，通過數(shù)差失衡度、延誤率等16項參數(shù)指標，全面感知檢測，對交叉路口、快速路、匝道以及道路斷面每兩分鐘進行一次類似CT切片的檢測，再通過與歷史數(shù)據(jù)進行對比，發(fā)現(xiàn)城市交通堵點。例如，在高架道路試點當中，對所有的匝道進行切片式的檢測，與歷史數(shù)據(jù)對比，再決定哪個匝道該封掉，哪個匝道該用信號燈。

由于道路規(guī)劃源頭上的問題，大部分快速路從高架下來，一兩百米就是主要路口，下面直接是信號燈路口，因此要采用下匝道優(yōu)先，只要保證從高架下去的信號燈優(yōu)先就可以。雖然簡單，但由于高架和地面交通流量等不同特點，在保障地面通行時，導致下匝道優(yōu)先理論在原來實施中并不暢通。但在經(jīng)過全面感知檢測后，這個問題得到了解決。

圖7 浙江省新華醫(yī)院門口一天規(guī)律性報警最高達63次

圖8 浙江省人民醫(yī)院門口一天規(guī)律性報警最高達156次

提取人工經(jīng)驗 實施機器智能

多年以來，公安交警部門在工作中積累了豐富的經(jīng)驗，形成了師傅帶徒弟的工作傳承，但是缺乏系統(tǒng)性、連貫性的經(jīng)驗總結(jié)固化。在“城市大腦”建設中，通過提取師傅們的經(jīng)驗特征，形成算法和場景，實現(xiàn)機器智能。

用球機監(jiān)控替代交警路面巡查來發(fā)現(xiàn)各類交通事件，諸如交通事故、車輛拋錨、違法停車等。杭州道路里程1900多公里，信號燈路口有1700多個，路面交警不到1000人。按照現(xiàn)在三班次的勤務安排，高峰時間最多也只能巡查260個路口左右，還有1500多個路口處于失控狀態(tài)。因此，通過監(jiān)控替代人員去路面自動巡查，準確判斷每起事件的不同屬性，進而對交通堵點、亂點以及涵蓋交通事故、交通擁堵等交通事件自動報警。目前，杭州市區(qū)有3400多個監(jiān)控，如果全部實現(xiàn)自動巡查，整個視頻監(jiān)控就會產(chǎn)生5萬多起報警數(shù)據(jù)，平均每天200多起。

圖9 視頻監(jiān)控自動巡查試運行以來，自動發(fā)現(xiàn)事件50000起

對卡口設備的應用進行創(chuàng)新。原來卡口設備主要運用于治安事故的車輛軌跡、人臉查尋，現(xiàn)在通過“城市大腦”將卡口應用升級成非現(xiàn)場執(zhí)法，包括駕駛?cè)碎_車打手機、未使用安全帶、重點車輛報警等等，這些數(shù)據(jù)都可以從卡口系統(tǒng)里抽取。這種通過抽取卡口數(shù)據(jù)進行非現(xiàn)場執(zhí)法的方式，可以在很大程度上解放有限的警力，讓民警去快速處置事故和拋錨車輛，快速管理行人和機動車。

運用城市大數(shù)據(jù)對警務進行創(chuàng)新。把原來傳統(tǒng)的路口民警定點為主的勤務模式，創(chuàng)新升級為現(xiàn)在的路口智能監(jiān)管，路段滾動快處理的模式，為此配套成立交警機動隊，快速處置“城市大腦”報警發(fā)現(xiàn)的各類事件。例如，在高峰時間按照260個警力計算，全部作為交警機動隊，杭州市平均每個民警可以輻射七公里的范圍，也就是說每個民警最遠到達3.5公里的地方，按照摩托車快速反應，只要3到4分鐘就可以到達現(xiàn)場，對各類事件進行快速處置。在工作日期間，最忙的高架道路成立交警機動隊，在雙休日，最忙的景區(qū)也成立了交警機動隊，下一步還會在全市鋪開。

圖10 創(chuàng)新警務新模式

圖11 成立交警機動隊（TPTU），快速處置“城市大腦”報警發(fā)現(xiàn)的各類事件

圖12 建立“城市大腦”交通信號配時中心

建立“城市大腦”交通信號配時中心，由專家和專業(yè)人士專門研究調(diào)整信號配時，讓系統(tǒng)學習和模仿人工配時的經(jīng)驗，并配以大數(shù)據(jù)算法，用結(jié)果衡量，找到適合本土混合交通模式的最佳配時方案，實現(xiàn)信號燈的集中統(tǒng)一獨立調(diào)控。交通信號配時中心作為“城市大腦”數(shù)據(jù)最靈敏的雙手，在監(jiān)控實現(xiàn)堵點自動報警后，通過信號燈實時配時優(yōu)化，消紅變綠。

結(jié)語

杭州“城市大腦”作為最強大腦，交警機動隊是最快雙腿，監(jiān)控設備是最亮眼睛，指揮中心是最靈敏雙手，它們共同應用在解決城市交通管理難題上。未來，杭州運用“城市大腦”，還將對交通量 、交通流、擁堵指數(shù)等14個模塊百余項指標進行細化，對交通安全預測預防以及城市交通關聯(lián)因子方面進一步深入研究。

鏈接：城市數(shù)據(jù)大腦

城市數(shù)據(jù)大腦最終的目標就是讓城市能夠自主、智慧地運營，從而幫助到其中居民。其中最重要一點就是交通出行。

杭州5萬多個攝像頭背后數(shù)以百億計的城市交通管理數(shù)據(jù)、公共服務數(shù)據(jù)、運營商數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)會被集中輸入杭州城市數(shù)據(jù)大腦。這些數(shù)據(jù)成為城市數(shù)據(jù)大腦智慧的源泉。

城市大腦是全球唯一能夠?qū)θ且曨l進行實時分析的人工智能系統(tǒng)。阿里云ET的視頻識別算法，使城市大腦能夠感知復雜道路下車輛的運行軌跡，準確率達99%以上。這些視頻如果由交警三班倒地去看，需要15萬個交警，而通過算法，城市大腦可以在短時間內(nèi)把這些視頻都看完，數(shù)清楚有多少輛車往哪個方向走了。