吳會彩

（河北省交通規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，河北石家莊 050000）

0 引言

結(jié)合《交通強國建設(shè)綱要》和《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》，搭建數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的新型基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃平臺，是提高河北省現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)同管控效率的重要手段?，F(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃系統(tǒng)智能化水平較低、協(xié)同決策支持尚不完善，文章對基于數(shù)字化的交通運輸新型基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃平臺總體架構(gòu)進行探究，為交通強國戰(zhàn)略和綜合交通立體網(wǎng)絡建設(shè)規(guī)劃提供參考。

1 平臺架構(gòu)思路

由于河北省交通運輸新型基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃涉及多個管理部門，包含不同種類的數(shù)據(jù)，因此需要借助智能化平臺對交通數(shù)據(jù)、交通分析、虛擬仿真、分析評價、結(jié)果展示進行綜合交通數(shù)字化分析集成，借助綜合立體的交通網(wǎng)數(shù)字化與模型體系TIM，并通過“統(tǒng)一的數(shù)據(jù)、統(tǒng)一的模型、統(tǒng)一的軟件、共享的平臺”的架構(gòu)思路，實現(xiàn)綜合交通問題解決方案跨部門協(xié)同與系統(tǒng)優(yōu)化，具體實現(xiàn)思路如下[1]。

1.1 統(tǒng)一的數(shù)據(jù)

與綜合交通相關(guān)的各職能部門，都有服務于自身業(yè)務的數(shù)據(jù)庫，但只是局部數(shù)據(jù)庫。由于河北省綜合交通系統(tǒng)的開放性與復雜性，以及部門數(shù)據(jù)庫的局限性，各職能部門用各自的業(yè)務數(shù)據(jù)庫分析同一個交通問題時，往往會得出不同的結(jié)論。因此，構(gòu)建統(tǒng)一的、標準化的數(shù)據(jù)庫是實現(xiàn)河北省新型基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃平臺跨部門協(xié)同優(yōu)化的基礎(chǔ)。綜合立體交通網(wǎng)數(shù)字化與模型體系TIM 決定了綜合立體交通網(wǎng)數(shù)字化體系架構(gòu)的統(tǒng)一性。在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層面實現(xiàn)結(jié)構(gòu)統(tǒng)一且覆蓋公路、鐵路、航道、航線、城市道路及綜合交通樞紐的數(shù)字化架構(gòu)，能為后續(xù)的綜合立體模型提供標準化、可計算的數(shù)據(jù)輸入[2]。

1.2 統(tǒng)一的模型

綜合交通應用場景廣泛、復雜，相關(guān)綜合交通分析模型種類繁多，每一個模型都有特定的應用場景與參數(shù)要求，各職能部門采用不同模型分析同一個交通問題，會得出不同的結(jié)論。因此，構(gòu)建統(tǒng)一、能反映跨部門協(xié)同關(guān)系的交通分析模型體系是實現(xiàn)河北省新型基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃平臺跨部門協(xié)同優(yōu)化的關(guān)鍵。綜合立體交通網(wǎng)數(shù)字化與模型體系TIM 的核心就是交通分析模型。TIM 技術(shù)通過整合綜合交通領(lǐng)域多年來的模型思想，建立一整套面向綜合立體交通網(wǎng)多網(wǎng)融合的交通分析模型體系。

1.3 統(tǒng)一的軟件

該平臺需要構(gòu)建自己的軟件模塊，通過軟件功能模塊的形式對數(shù)據(jù)和算法進行集成整合，實現(xiàn)規(guī)劃流程中各獨立功能的模塊化運行，并形成軟件模塊之間的一體化銜接機制[3]。因此，構(gòu)建交通分析軟件模塊是實現(xiàn)河北省新型基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃平臺跨部門協(xié)同優(yōu)化的重要任務。

1.4 共享的平臺

由于綜合交通系統(tǒng)具有一定的開放性與關(guān)聯(lián)性，某個部門采取某一措施可能會引起其他部門相關(guān)策略的改變，如高速鐵路的規(guī)劃與建設(shè)會影響公路相關(guān)通道的客流量，因此需要建立可以共享的虛擬平臺，實現(xiàn)河北省新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃的跨部門協(xié)作。而綜合立體交通網(wǎng)數(shù)字化與模型體系TIM 技術(shù)能夠?qū)⒕C合立體交通網(wǎng)基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)進行全面集成，構(gòu)建面向綜合交通系統(tǒng)業(yè)務需求，跨部門、跨區(qū)域、全方式、全過程一體化的分析軟件與集成平臺。

2 平臺系統(tǒng)架構(gòu)

基于“統(tǒng)一的數(shù)據(jù)、統(tǒng)一的模型、統(tǒng)一的軟件、共享的平臺”的架構(gòu)思路，該平臺以河北省交通道路網(wǎng)絡為基礎(chǔ)，通過對河北省出行與貨物運輸需求、網(wǎng)絡運輸交通流、綜合交通網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)等現(xiàn)實交通系統(tǒng)參與對象進行數(shù)字化抽象，經(jīng)分析模型模擬現(xiàn)實交通系統(tǒng)的演化規(guī)律與供需平衡機理，從宏觀、中觀、微觀多層視角，對公路、鐵路、水運、航空、管道等多方式綜合交通運輸網(wǎng)絡及單一方式交通運輸網(wǎng)絡展開分析，解析客運及貨運交通需求分布規(guī)律，分析各方式運量分擔情況，展示不同階段系統(tǒng)演化趨勢，實現(xiàn)在數(shù)字設(shè)備中對現(xiàn)實綜合交通系統(tǒng)的虛擬化構(gòu)建與映射。

河北省新型基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃平臺虛擬交通系統(tǒng)架構(gòu)如圖1 所示。在虛擬交通系統(tǒng)基礎(chǔ)上，結(jié)合新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃需求，提出以基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)庫、交通分析模型庫、平臺軟件模塊庫和備選預案策略庫為基礎(chǔ)的框架結(jié)構(gòu)。該平臺規(guī)劃架構(gòu)的設(shè)計結(jié)合“交通優(yōu)化的思維”，基于國家發(fā)展目標與供需平衡的綜合交通網(wǎng)絡發(fā)展定位，能夠?qū)C合交通網(wǎng)絡建設(shè)規(guī)劃、綜合交通運輸組織、交通網(wǎng)絡運行管理、交通系統(tǒng)安全保障、交通政策法規(guī)制訂等方案對綜合交通系統(tǒng)產(chǎn)生的影響進行定量化、可視化的綜合評估與系統(tǒng)優(yōu)化，也可以對公路、鐵路、水運、航空、管道五大運輸方式及城市交通等跨部門跨行業(yè)協(xié)作及的政府決策方案進行論證分析，實現(xiàn)綜合交通系統(tǒng)跨部門協(xié)同和無縫銜接，提高政府的決策支持效率與管理水平[4]。

圖1 河北省新型基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃平臺虛擬交通系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

3 平臺框架體系

以大數(shù)據(jù)、人工智能和“互聯(lián)網(wǎng)+”等新一輪革命性技術(shù)為支撐，并結(jié)合虛擬仿真相關(guān)技術(shù)，構(gòu)建面向河北省新型基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃的虛擬綜合交通系統(tǒng)，能夠為河北省新型基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃與建設(shè)的決策、管理提供重要的參考；結(jié)合河北省新型基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃的實際需求，平臺功能可分為基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)庫、交通分析模型庫、系統(tǒng)軟件模塊庫和備選策略方案庫4 大部分，平臺功能框架體系如圖2 所示。

圖2 河北省新型基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃平臺功能框架體系圖

3.1 基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)庫

基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)庫是新型基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃平臺功能框架的基礎(chǔ)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)構(gòu)建、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)容災等4 大基本功能，可為后續(xù)交通量化分析提供必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐?；A(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)庫是通過對多源交通大數(shù)據(jù)進行提取、加工和融合形成的標準化數(shù)據(jù)庫，涵蓋所有服務于新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃的交通大數(shù)據(jù)，包括經(jīng)濟社會發(fā)展數(shù)據(jù)、綜合交通網(wǎng)絡數(shù)據(jù)、分方式交通網(wǎng)絡數(shù)據(jù)和重要通道與樞紐運輸量數(shù)據(jù)等。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建立能夠確保數(shù)據(jù)在融合、交互、協(xié)同過程中的完整性、有效性、安全性，確定標準化的數(shù)據(jù)格式?；A(chǔ)數(shù)據(jù)庫的應用能夠滿足復雜交通系統(tǒng)分析的實際需求，為服務于后續(xù)交通分析模型庫、系統(tǒng)軟件模塊庫和備選策略方案庫提供服務，并為定量化、可視化、精細化的河北省新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃與決策提供基礎(chǔ)支持。

3.2 交通分析基礎(chǔ)模型庫

交通分析基礎(chǔ)模型庫是新型基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃平臺功能框架的重要內(nèi)核。若缺少交通分析基礎(chǔ)模型，新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃就缺少了交通優(yōu)化思維能力[5]。交通分析基礎(chǔ)模型庫能夠運用科學、專業(yè)的交通分析模型，實現(xiàn)對河北省綜合交通運輸大量數(shù)據(jù)的計算分析，推進綜合交通設(shè)施、服務與通信網(wǎng)絡融合構(gòu)建及特征分析。基于完善的交通基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)庫，結(jié)合交通需求預測模型、綜合交通網(wǎng)絡分配模型和交通網(wǎng)絡效能評估模型等多樣化的交通分析基礎(chǔ)模型庫，能夠制訂出更加行之有效的交通規(guī)劃設(shè)計方案，滿足河北省新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、綜合交通運營管理、相關(guān)交通政策制訂和交通安全保障等交通分析業(yè)務的需求。

3.3 系統(tǒng)軟件模塊庫

系統(tǒng)軟件模塊庫是新型基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃平臺功能框架的重要支撐。系統(tǒng)軟件模塊庫是交通分析基礎(chǔ)模型庫的功能集成，也能為備選預案策略庫提供一體化集成服務[6]。河北省新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃需要結(jié)合實際可量化數(shù)據(jù)，以交通分析軟件為輔助，以河北省新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃需求實現(xiàn)為指引，構(gòu)建高度數(shù)字化、集成化的仿真軟件，提供切實、有效、可行的規(guī)劃方案?；谙到y(tǒng)軟件模塊庫，河北省新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃可結(jié)合基礎(chǔ)交通網(wǎng)絡及經(jīng)濟社會發(fā)展數(shù)據(jù)，進行交通網(wǎng)絡分析、交通需求預測及交通運行特征分析，并開展綜合效能評估，通過提供友好的人機交互，可靠的仿真功能，精確的評估指標、分析報告和動態(tài)直觀的可視化結(jié)果，為河北省新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相關(guān)人員提供切實有效的交通規(guī)劃方案與建議。

3.4 備選預案策略庫

備選預案策略庫是新型基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃平臺功能框架的保障，能夠為區(qū)域綜合交通系統(tǒng)高質(zhì)量發(fā)展提供各類交通問題解決方案模板與流程設(shè)計。綜合交通網(wǎng)絡規(guī)劃建設(shè)、管理控制、運輸組織、安全保障等方案的制訂，需要跨部門、跨行業(yè)的協(xié)同，方案需要經(jīng)過反復調(diào)整、評估和優(yōu)化[7]。備選預案策略庫能夠面向綜合交通運輸行業(yè)多部門，提供交通方案的“一鍵式”備選策略設(shè)計，滿足河北省不同部門、不同業(yè)務人員的工作要求，為綜合交通體系跨部門協(xié)作提供便利條件，保障新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃方案的落實與優(yōu)化。

基于交通仿真軟件庫，備選預案庫能夠為非專業(yè)人員提供面向業(yè)務策略的“一鍵式”仿真流程指引，幫助非專業(yè)人員完成某一項具體業(yè)務方案的交通仿真與分析評估，為不同部門的非專業(yè)人員提供便利。備選預案庫提供的多角度、個性化的備選策略，基本上能夠?qū)崿F(xiàn)綜合交通問題的全覆蓋，協(xié)助不同部門人員進行跨部門協(xié)作的交通方案制訂。針對河北省交通運輸新型基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃建設(shè)、交通管理控制、交通政策制訂等實際場景，整合交通分析功能模型，實現(xiàn)河北省全區(qū)域綜合交通組織協(xié)同、智能化交通管理控制，為河北省綜合交通體系發(fā)展、規(guī)劃、建設(shè)、管理等提供指導與建議。

4 平臺功能

4.1 規(guī)劃設(shè)計互聯(lián)互通

該平臺能夠基于國家發(fā)展目標與供需平衡的綜合交通發(fā)展定位，提供精準的決策支持，優(yōu)化綜合交通樞紐布局規(guī)劃，實現(xiàn)綜合交通運輸網(wǎng)絡體系的高效運行，實現(xiàn)河北省及與周圍省之間立體交通網(wǎng)絡的互聯(lián)互通。

4.2 規(guī)劃建設(shè)融合發(fā)展

交通規(guī)劃建設(shè)涉及多行業(yè)、多部門的協(xié)同合作，該平臺可實現(xiàn)公路、鐵路、水路、航空和城市交通等綜合交通網(wǎng)絡運輸方式的一體化融合發(fā)展，通過推動綜合交通體系與郵政快遞、現(xiàn)代物流、旅游開發(fā)和裝備制造等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的一體化融合，推動河北省新型基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃“三網(wǎng)一平臺一高地”建設(shè)。

4.3 規(guī)劃管理便捷高效

該平臺能夠完善綜合交通運輸應急保障體系，提高交通基礎(chǔ)設(shè)施安全水平，推進河北省交通運輸系統(tǒng)安全發(fā)展；加快既有交通設(shè)施智能化建設(shè)，提升綜合交通智慧發(fā)展水平；能夠?qū)C合交通環(huán)境與能耗等指標進行評價，推進綜合交通綠色發(fā)展，推動河北省綜合交通網(wǎng)絡安全、便捷、高效、綠色發(fā)展，促進經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展，推動綠色低碳及“碳中和”等戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)。

5 結(jié)語

河北省交通運輸新型基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃平臺基于“統(tǒng)一的數(shù)據(jù)、統(tǒng)一的模型、統(tǒng)一的軟件、共享的平臺”理念，主要由基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)庫、交通分析模型庫、系統(tǒng)軟件模塊庫和備選策略方案庫4 大模塊組成，能夠?qū)崿F(xiàn)跨部門協(xié)同與系統(tǒng)優(yōu)化，提升綜合交通運輸?shù)闹悄芑郊盎A(chǔ)設(shè)施協(xié)同管控效率，以期該構(gòu)建思路能為交通運輸新型基礎(chǔ)設(shè)施平臺建設(shè)提供一定參考。此外，未來需要進一步加強對技術(shù)創(chuàng)新、政策支持和管理機制等方面的深入研究，以推動此類智慧交通平臺的持續(xù)完善與發(fā)展，為交通行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供保障。