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城市交通大脑—技术驱动的交通治理数字化创新与变革

来源:智能交通所   发布时间: 2020-05-18 15:11:36

经过近20年的交通智能化建设,北京市在交通综合治理、出行服务等方面卓有成效。但智能交通系统发展到当今阶段,一方面,智能驾驶、共享出行等新型出行模式和前沿科技的进步,推动智能交通向智慧型管理模式迈进;另一方面,传统交通治理模式发展到特定阶段,诸多问题难以突破,需积极寻求系统性、精细化的整合方式和模式创新,都迫使传统交通治理模式向更为精细化、智慧化的方向转变。在这种背景下国内外纷纷探索智能交通系统发展的新路径,国内互联网企业着眼于移动互联网与交通的融合发展,提出“城市交通大脑”的概念。

被炒的火热的“城市交通大脑”在行业内褒贬不一。那么,城市交通大脑究竟是什么?是“旧瓶装新酒”,还是智能交通系统的一场革命?笔者认为,城市交通大脑起源于互联网技术的蓬勃发展,推动了智能交通系统的进步,但若想引发智能交通系统的全面革新,还需要对其进行科学、系统和规范的界定与顶层设计。


1. 城市交通大脑起源与发展

国内以阿里、百度、腾讯、滴滴、华为等为代表的互联网企业,利用其“大数据”、“云计算”、“人工智能”、“无人驾驶”、“即时通信”等方面技术优势,积极研发城市交通大脑产品,在全国各地开展城市交通大脑的探索和试点建设。

·2016年3月阿里开始启动“城市大脑”,并陆续在杭州、萧山、苏州等城市开展建设试点;“城市大脑”由概念走向了实践。

·易华录在2017年发布“易慧-城市交通大脑”和“易策交通管理晴雨表”两款产品;

·2017年,深圳交警与华为共同打造智慧交通实验室,构建城市交通大脑;

·滴滴在2018智慧交通峰会上正式发布了智慧交通战略产品“滴滴交通大脑”,携手交管部门,运用AI的决策能力解决交通工具与承载系统之间的协调问题;

·2018年,百度携手大连交警,在交通台式监测、智慧信号系统、交通事件信息等开展全面合作;

·2018年,高德宣布同阿里一起致力于打造城市大脑智慧交通体系;

·2019年,腾讯公司与广州地铁联合推出全国首个轨道交通智慧大脑。

总体来看,目前各个企业提出的“交通大脑”在相同的外衣下有着不同的内核,主要是围绕公安交警的交通管控业务展开,有的着力于智能信号控制,有的则侧重于高清视频监测,可以说大部分的“大脑”都只是实现了“大脑”的部分功能,并未明确给出城市交通大脑的内涵,也还没有真正系统的开展交通大脑的全面建设。



2.城市交通大脑内涵与特征

      城市交通大脑是传统智能交通体系的衍生与进化。通过搭建人、车、路、环境,全量、全景数据资源池,实现对全量个体用户画像式需求细分、数据集成与融合处理,形成“个体触觉”与“需求全景”。以全局最优、系统协同、个体智能为目标,基于深度学习与反馈的迭代更新,对交通网络进行实时智能化运算与模拟,并对未来趋势进行前瞻性预判,依托“数字平行交通系统”进行交通系统时空资源调配,实时提出精准、个性化的系统解决方案,实现供需适配、系统最优的智慧、高效交通系统。以一体化需求响应、出行预约的全新交通服务模式,建设零拥堵、零延误、零等待的有序交通系统,实现平等多样、体验最佳的人性化交通系统。

城市交通大脑具备现阶段智能交通系统的全部功能,但相比于传统智能交通系统,城市交通大脑在数据汇聚、平台计算、智慧性、协同性、全局性、实时性上均有质的飞跃,其突出特征表现在7方面:①大数据汇聚全景感知,强调全方位数据的运用和细化到出行个体的海量时空轨迹数据感知;②云平台超级计算,具备海量数据实时计算的超级处理能力,能够瞬时完成数据的运算、分析,完成交通系统反馈闭环;③机器学习人工智慧,充分运用机器学习、人工智能、知识工程等前沿技术,通过自学习、自组织的方式实现交通系统的智慧化运行;④泛在互联系统协同,强调人、车、路、环境的泛在互联、信息在交通要素间有序交互、流动与反馈,各个子系统能够协同运行;⑤全局视野系统最优,以全局视角进行系统整体供需平衡,对交通设施、运力资源进行配置,以达到全局最优的目的;⑥实时反馈闭环控制,构建“数字平行交通系统”,以“零延迟”完成交通系统数据信息接收与反馈闭环;⑦个体智慧一体服务,强调基于出行者个体的个性化、一体化、智慧化服务。

图2 城市交通大脑核心特征


3.城市交通大脑建设框架

       以全局最优为目标的城市交通大脑建设不是一蹴而就,须通过技术的逐步积累、计算能力的逐层突破来实现,提出城市交通大脑初级、中级、超级三个建设阶段。

初级大脑是具备感知能力、计算能力的大脑,在现有智能交通系统建设的基础上,进一步完善人、车、路传统信息采集感知系统,同时更重要的是充分利用新兴大数据资源,提升交通感知的质量、广度、精度、细度,构建数据标准体系,实现交通全要素、全周期的数字化提升。中级大脑是具备自主学习反馈、协同互联能力的大脑,已经具备全面感知能力和系统之间的互联互通,初步具备自省、决策与自反馈能力,能够主动判断交通运行中存在的问题和网络可优化的潜力,在未来的交通问题中持续迭代自省优化。级大脑是具备交通平行计算、实时调配供需资源能力,实现出行预约的大脑,建立“数字平行交通系统”,对交通系统进行实时智能化计算与模拟,对未来趋势进行前瞻性预判,对交通系统时空资源调配,让城市交通中相互影响的有限理性行为个体在时空中有序流动,实现以预约为主的出行模式,达到综合交通体系的最优化。

系统的城市交通大脑建设可以从基础平台层、数据汇聚层、超级计算层、解决方案层四个层次来开展。基础平台层是“大脑”建设的物理基础,提供基础存储与计算云平台;数据汇聚层完成海量多源数据的全方位汇聚,实现交通系统的泛在感知;超级计算层是“大脑”的核心中枢,基于人工智能、机器学习等智能技术,对数据进行实时智能化运算;解决方案层是“大脑”的行动层,基于中枢计算结果,以全局优化为目的,进行交通系统时空资源调配,实现交通系统的智慧自反馈与主动防控。

4.结语

“城市交通大脑”概念的提出带来的是技术爆炸之下AI和交通学科的一次深度融合,但这只是刚刚开始,随之而来的是“大脑”建设带动的一轮又一轮交通治理的变革与创新。2020年3月,习近平总书记考察杭州城市大脑,指出“让城市更聪明一些,更智慧一些,是推动城市治理体系和治理能力现代化的必由之路,前景广阔”,与此同时,杭州拟为“城市大脑”立法,起草了《杭州城市大脑数字赋能城市治理促进条例》,为城市交通大脑的建设提供了制度保障和良好的发展环境,标志着城市大脑建设将向着更为规模化、规范化、体系化的方向持续发展。但是城市交通大脑是复杂的巨系统,很多技术层面的问题远没有解决,例如交通流系统调控的问题,如何完成全网交通流最优化调节与控制?一站式运输调度问题,如何编制全网出行时刻表,实现出行需求的系统化配置?交通与城市的协同互动问题,如何实现交通与城市发展的全面协同与互动反馈?这些技术难题的攻关和突破才将带来一个城市真正意义的“交通大脑”。


注:部分内容引用论文《城市交通大脑的内涵与顶层设计》雷方舒,温慧敏,齐智,张东,孙建平,徐春玲,郭继孚.交通工程.

 

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