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“交通大腦”對提升交通控制技術的意義

“交通大腦”是大數據、實時通訊和互聯網人工智能發展到一定階段的產物。它既不是萬能的救世主，也不是冰冷的機械戰警，但對解決上文提到的四個突出痛點可發揮重要作用。下面，筆者僅就所了解的城市“交通大腦”來談談其對交通控制技術的意義。

• 交通大腦”在統一技術架構下，利用多種手段滿足交通管控的業務需求。

針對當前交通控制技術缺乏總體設計這一問題，“交通大腦”構建了“數據基礎與技術應用相融合”的統一業務架構。簡單說，“交通大腦”有三項主要功能，一是對海量的交通觀測數據進行全時、全量的感知，并在基于高精地圖的數據平臺上進行統一的可視化表達和統一的交通參數、指標輸出（如交通量、交通組成、車頭時距、轉向比、排隊長度、行程時間等）；二是基于以上更加準確的交通運行參數數據，依托云計算和AI技術準確研判路網交通運行狀態與需求，第一時間發現問題、診斷并生成優化策略；三是根據生成的優化策略，協調、聯動 “信號燈優化、交通組織優化、交通參與者誘導、交通管理資源調度”等多種手段，對交通進行精準管控，實現提升交通運行效率和出行安全的總體目標。其中，多源數據，特別是互聯網數據以及強大的計算、存儲能力是大腦的核心競爭力；計算平臺，如數據資源管理平臺以及算法服務平臺等構成了“交通大腦”的核心技術。

不同的技術應用基于統一的基礎數據，然后形成統籌的優化方案，在一個平臺上協調規劃、聯動各種交通控制設施并有效的誘導交通參與者，達到統籌交通管控的目的。

• “交通大腦”的“數據底盤”，可精準提供實時的交通運行狀態。

數據是進行交通管控工作的基礎，也是最大的掣肘。雖然目前安裝了一些交通調查設備，但受到監測范圍、設備完好度的影響，以往很多項目還需要人工穿著反光背心在路上數車、測車速，冒著較大風險，也僅能得到局部段落、有限時間的抽樣數據。“交通大腦”的底層是一個數據平臺，我們稱之為“數據底盤”。“數據底盤”的作用是匯聚各種感知數據，融合、生成反映真實交通運行狀態的各種交通參數和指標，也就是“交通大腦”的第一個主要功能。

首先，“數據底盤”融入了互聯網出行導航數據。利用海量的出行軌跡數據，可以提供行程速度、行程時間、OD數據等重要的基礎參數。此外，針對當前海量的城市視頻文件無法有效利用的問題，“交通大腦”通過視頻AI識別技術，對各種非結構化的視頻數據進行結構化處理，從海量的視頻圖像中解析出交通管控所需的排隊長度、車頭時距、轉向比等關鍵參數，將這些參數匯聚到“數據底盤”之中。這就像“交通大腦”的眼睛，凡是人眼所能觀察到的交通情況，都可以第一時間形成系統可以識別的結構化參數，而且覆蓋全時、全域。應該說，AI技術的應用實現了對現有數據的“增值”。如圖3所示。

圖3：基于視頻識別技術生成交通參數

另一方面，“數據底盤”將現有各種感知設備，如卡口交通監控系統、視頻車輛檢測器、線圈、微波雷達傳感器、地磁傳感器等的結構化數據也匯聚進來，最終利用不同數據源數據相互校驗、補位，形成真實、全面反映路網交通運行狀態的交通參數和指標，并精準地統一表達在高精地圖上。在“數據底盤”上，交通管理者、技術工程師可以根據需要，有效、精準的查詢實時交通運行狀態和歷史交通運行狀態，服務于交通管控的技術應用需求。“數據底盤”補充了以往沒有的互聯網數據、視頻解析結構化數據，融合了現有感知結構化數據，生成統一的技術參數，對彌補目前數據質量不高、交通支撐不足、道路使用者出行規劃數據少等問題具有重要的支撐。如圖4所示。

例如，在路網交通管控工作中，“數據底盤”產出的交通量、交通組成、轉向比、排隊長度、停車次數、交通延誤等參數，服務于單路口信號燈、交通組織設計的評價與優化；OD流量、停車次數、延誤、行程速度與行程時間服務于干道信號燈優化、動態交通組織優化；擁堵延時指數、平均速度、路網可靠度等指標服務于區域優化。基于視頻識別的行人和非機動車流量、過街密度等基礎參數，則為優化交通運行秩序，保障弱勢群體提供了支撐。

圖4：檢測設施、數據與底盤高精地圖的掛接

• 通過完整的算法規則和科學的量化研判體系，生成最優的交通管控策略。

道路交通是一個動態、復雜的網絡系統。有了全量本、比較優質的數據，我們可以對復雜的交通系統進行更為詳細和深入的解析。科研、技術人員可以更為方便地將復雜的交通運行系統與交通特征參數建立更多維、更全面、更精確的關系模型，正如中南大學余志教授提出的形象比喻“求解交通DNA”。在此基礎上，“交通大腦”基于經典交通模型，融合機器學習算法（比如研判交通運行狀態）、人工智能算法、神經網絡算法（比如生成最優的路網管控策略、優化子區劃分等）等形成一套算法體系，可以更多維、更準確地研判狀態、生成策略。此外，“交通大腦”的運行機制不是封閉的，支撐其持續發展的是科學研究能力、算法迭代能力。有了數據的支撐，通過與行業內管理單位、高校、科研機構、咨詢與設計單位的共同應用與不斷迭代，算法與研判能力會不斷提高，對交通運行狀態的控制也會更加科學和有效。

圖5：交通控制策略的生成

• 協調、聯動多種管控手段，整體提高交通運行效率，增強路網可靠性。

“交通大腦”是一個立體結構體系，“數據底盤”上掛接著交通管控的各種動態、靜態設施，比如動態可控的信號燈、可變信息標志（VMS）；靜態的交通標志和標線、交通隔離設施等。通過“交通大腦”的計算平臺，基于生成的最優化交通控制策略，自動化的協調、聯動調控相關管控設施，解決交通擁堵、處理交通事件等問題。比如，在交通高峰時段，通過對“數據底盤”生成的交通量、交通延誤、運行速度、飽和度、排隊長度等交通參數、指標的研判，及時調整信號燈的相位、周期、綠信比等參數；通過視頻解析，識別溢出事件，調整信號燈相位，提升路口的通行能力；同時，還可基于飽和度、車速與交通延誤預判擁堵區域范圍，調整擁堵區域外圍信號燈的周期與綠信比，控制進入擁堵區域的交通流率。除了信號燈調控外，“交通大腦”還可通過提升交通控制設施的智能性與協調性，實現對交通流的動態調控。比如，根據方向交通流的飽和度、交通延誤、方向不均勻系數及轉向比，動態調控車道功能、開放應急車道、調控潮汐車道，提升道路通行能力；關閉某快速路入口、禁止某方向通行，降低交通流率、擁堵事件，提升路網承載力。此外，動態交通調控是一個系統工程，在應用可變信息標志的同時，信號燈的相位也會相應進行改變。

除了上述道路交通管控措施之外，利用導航、可變信息標志（VMS）有效誘導交通流，可提升路網利用率與均衡性，實現不改變在途車輛數量的情況下，提升運行效率。以上綜合性的誘導措施，同時可賦能于交通管理的指揮、調度業務，滿足急救、消防等特殊出行需求，如杭州已實施的救護車一路護航服務，以及大型活動的交通組織服務等。

圖6：動態交通組織

此外，“交通大腦”對路網指路標志系統具有支撐作用。“交通大腦”的一個功能是OD分析與透出，該功能模塊可以基于導航中的海量出行規劃數據對路網中的信息進行指引需求量化分析，結合路網信息的行政等級、隸屬關系，得到路網中節點信息的指引需求度系數，從而對現有指路標志版面信息進行評價，分析指路標志指引信息的覆蓋度和系統性，并協調指路標志信息與導航信息，從而，改善交通誘導不直接、不系統的問題。（作者：交通言究社）