【城市智能交通創(chuàng)新發(fā)展論壇】新時代的廣州智能交通系統(tǒng)創(chuàng)新發(fā)展與實踐---張孜

廣州市交通委員會科技信息處處長 張孜 高工

　　1.面向新時代的廣州智能交通體系框架研究
　　目前中國特色社會主義進入了新時代，交通運輸作為支持人民美好生活的先導(dǎo)性行業(yè)，需要立足新時代發(fā)展的需求，貫徹創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的發(fā)展理念。聚焦發(fā)展不平衡，不充分的領(lǐng)域，持續(xù)深化供給側(cè)改革。面對這樣的需求，新時代需要有新氣象、有新作為，在此智能交通系統(tǒng)從1.0進入了2.0，急需構(gòu)建新的體系框架，以創(chuàng)新驅(qū)動交通運輸行業(yè)供給側(cè)改革，廣州的智能交通發(fā)展，始終堅持頂層設(shè)計創(chuàng)新引領(lǐng)，在實踐過程中融入五大發(fā)展理念，推動智能交通2.0的發(fā)展。
　　面向新時代需求在充分總結(jié)和梳理前期成果和面向新的需求基礎(chǔ)上，研究提出分四個層級的智能交通系統(tǒng)2.0體系框架，主要分為四個層次和四項保障。
　　四個層次分別是：
　　1）感知層，全方位感知交通系統(tǒng)，向分析層輸送數(shù)據(jù)資源。
　　2）分析層，形成智能交通治理引擎，向應(yīng)用層輸送數(shù)據(jù)能力。
　　3）應(yīng)用層，面向政府部門和企業(yè)，支撐業(yè)務(wù)協(xié)同、輔助管理決策。
　　4）服務(wù)層，面向社會公眾，創(chuàng)新實時互聯(lián)交通服務(wù)模式和新興業(yè)態(tài)。
　　四項保障分別是：
　　1）技術(shù)標準是城市智能交通系統(tǒng)集成互通的基礎(chǔ)；
　　2）安全保障是城市智能交通系統(tǒng)穩(wěn)定運行的要求；
　　3）信息共享開放是城市智能交通行業(yè)智慧化的活力；
　　4）創(chuàng)新應(yīng)用是城市智能交通行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的驅(qū)動。
　　同時以技術(shù)標準、安全保障、信息共享和創(chuàng)新應(yīng)用作為它的支撐和保障。在實踐過程中廣州按此框架體系搭建面向新時代的一個中心、三大平臺智能交通的體系框架。其中一個中心是交通大數(shù)據(jù)的中心，三大平臺分別是：智能感知平臺、綜合業(yè)務(wù)平臺以及創(chuàng)新服務(wù)平臺。整個體系框架融合了創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的五大發(fā)展理念。創(chuàng)新引領(lǐng)構(gòu)建了整體的框架，協(xié)調(diào)運行促進科學(xué)管理，共享融合提升數(shù)據(jù)能力，綠色節(jié)約夯實感知基礎(chǔ)，開放合作共建行業(yè)生態(tài)。
　　“十二五”期間在社會各界的支持下，廣州智能交通系統(tǒng)覆蓋城市交通各個領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)感知大數(shù)據(jù)挖掘新技術(shù)已進入實質(zhì)性的階段。在管理服務(wù)、提質(zhì)增效方面越來越明顯，基本形成了數(shù)據(jù)采集多模式，行業(yè)監(jiān)管全覆蓋，信息服務(wù)全方位的局面，城市交通總體的發(fā)展水平基于全國的前列?！笆濉逼陂g致力于新建升級和擴建的96個系統(tǒng)和平臺如圖所示，加大力度開展城市交通系統(tǒng)的創(chuàng)新實踐，推動城市的智能化和現(xiàn)代化的發(fā)展。
　　2.廣州城市智能交通系統(tǒng)創(chuàng)新實踐
　　在近兩年的發(fā)展過程中，除了推進交通信息系統(tǒng)的建設(shè)，著力在三個方面大力創(chuàng)新發(fā)展智能系統(tǒng)。第一是數(shù)據(jù)集成及綜合應(yīng)用。第二新技術(shù)在智能交通系統(tǒng)的引入和創(chuàng)新引用。第三是發(fā)揮智能交通系統(tǒng)對傳統(tǒng)交通管理和業(yè)務(wù)流程改造的作用。
首先是數(shù)據(jù)的集成綜合分析和應(yīng)用，目前國內(nèi)各個城市都逐步實現(xiàn)了不同程度的交通數(shù)據(jù)采集和分析，但是較多的主要集中于某一類或者少量類別局限范圍的數(shù)據(jù)分析，對多類數(shù)據(jù)集成的分析力度不足。近兩年廣州著力于數(shù)據(jù)集成綜合的運用，在建設(shè)交通行業(yè)數(shù)據(jù)共享和分析平臺的基礎(chǔ)上，通過各種交通應(yīng)用的場景，開展專題的數(shù)據(jù)集成綜合分析和應(yīng)用，通過平臺向各個業(yè)務(wù)輸送數(shù)據(jù)能力。
　　舉兩個案例，第一個廣州交通行業(yè)數(shù)據(jù)共享分析交換平臺，這個平臺匯集了行業(yè)17個領(lǐng)域388類數(shù)據(jù)，接入交換的數(shù)據(jù)量達到250GB，實現(xiàn)259億條數(shù)據(jù)的交換。為了妥善的匯集和存儲有關(guān)數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)來源多，形式各異，動態(tài)性不同，所以標準化和快速存儲的問題，成為必須解決的問題。
　　面對這些問題我們制定了相應(yīng)的管理辦法，并且搭建了數(shù)據(jù)標準的體系，包括數(shù)據(jù)源的標準規(guī)范，信息交換的標準規(guī)范，還有資源、目錄以及分類、代碼標準規(guī)范的建設(shè)。為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速存儲和處理，平臺采用混合數(shù)據(jù)庫的模式，對傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫采用存放，對特別大的數(shù)據(jù)和流失的數(shù)據(jù)我們采用存放，搭建數(shù)據(jù)服務(wù)的宗憲，并開發(fā)流失的管理平臺，實現(xiàn)流失數(shù)據(jù)的快速共享，提供關(guān)聯(lián)查詢、核查比對、碰撞分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計等多種服務(wù)。通過并行的計算架構(gòu)，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)的處理和計算。
　　基于數(shù)據(jù)共享平臺上面有很多典型運用，例如近兩年正在不斷開發(fā)和完善的綜合客運的組織決策系統(tǒng)。在綜合綜合客運樞紐內(nèi)各種交通方式匯集，人群大量匯集特別在春運、節(jié)假日的時候，大型的火車站、機場、高鐵站等等，各種交通方式都在這里向匯集進行疏運。我們針對廣州火車站、火車南站等幾個重要的火車樞紐，集成公交、出租、地鐵、公路客運、鐵路、卡口、如約巴士、如約的士、如約城際，客流檢測等數(shù)據(jù)分析建立了綜合客運樞紐的分析、決策的系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)的集成、綜合和預(yù)測，有效解決這個問題。
　　如圖，系統(tǒng)主要對重要的客運樞紐實時人群的數(shù)量以及人群的來源，人群停止的時常以及人群的分布進行實時的監(jiān)測，并且結(jié)合天氣的情況進行短時和一段時間內(nèi)的預(yù)測。圖左上角的曲線就顯示了人群變化的情況，右上角顯示了人群的來源，下部分是停留的市場。

圖1綜合客運樞紐的分析、決策的系統(tǒng)

　　為了進一步的分析我們以廣州站火車站為例，系統(tǒng)實時監(jiān)測了候車大廳、廣場、各個入口的聚集情況。如圖顯示火車站在當前檢測的情況下總共有1.7萬多人，候車廳有5199人，中廣場的區(qū)域為6193人。候車廳和中廣場是我們重點的檢測區(qū)域，并且對總體的流入、流出，還有各個分區(qū)流入、流出的速度進行實時檢測。例如候車廳每分鐘各個路口總計人量54，出為15。并且對整個火車站區(qū)域客流交通方式的分配，公交多少、出租多少、客運多少，地鐵多少、列車多少和私家車進行細分，并結(jié)合氣象和路況進行區(qū)域、客流的短時、長時和特殊節(jié)假日的預(yù)測，右下角的圖是各種交通方式分配的情況。

圖2廣州站火車站實時監(jiān)測候車大廳、廣場、各個入口情況

　　每一種人群聚集的情況都對應(yīng)的相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，例如在廣州火車站一般來說達到5萬人和6萬人分別對應(yīng)著5級和4級的方預(yù)案。每一種預(yù)案又對應(yīng)著不同的管制措施和疏運的措施，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)成為各種預(yù)案采取有效的支持。這些預(yù)案在實施前我們通過系統(tǒng)進行評估，在實施后通過系統(tǒng)對效果進行事后的復(fù)盤和評價。
　　如下圖，采取措施前后人群的情況對比，匯聚速度和疏運的情況，紅色的曲線是采取措施后的預(yù)測曲線，藍色的曲線沒有采取措施的曲線，這是事前的評估。還有事后方案的復(fù)盤，以及評價。在采取之后，可以對采取措施之后在此期間的運力投入、運量、分擔比、樞紐、疏運客流的速度還有區(qū)域變化，進行詳細的評估和分析。

圖3采取措施前后人群的情況對比

　　在2017年春運的期間，我們用這個系統(tǒng)支持了2900萬人次的旅客平安的疏運，實現(xiàn)大面積聚集的零發(fā)現(xiàn)，春運旅客的零滯留。這個系統(tǒng)除了能夠用在客運樞紐以外，對于一些核心商圈重要景點等客流量聚集比較大的區(qū)域，也可以進行保障。
　　下圖是2017年剛剛結(jié)束的廣州國際燈光節(jié)花城廣場的現(xiàn)場，左邊是人最多的時候，右邊是人群相對消散的時候。整個人群的聚焦和消散以及交通方式的分配，都可以用我們系統(tǒng)進行實時監(jiān)測，并且通過視頻監(jiān)控進行實時的對比，能夠從數(shù)據(jù)上掌握情況，并將地鐵等重要的疏運方式的客流與人群聚集的情況進行關(guān)聯(lián)分析，從而對人群的情況進行初步的預(yù)測。

圖4廣州國際燈光節(jié)花城廣場現(xiàn)場

　　除了數(shù)據(jù)的集成綜合分析運用，我們最近推進新技術(shù)在智能交通系統(tǒng)的引用和創(chuàng)新，新一代的創(chuàng)新技術(shù)，人工智能、區(qū)塊鏈推動智能交通系統(tǒng)在感知、存儲、共享、處理和交互等方面全面升級和創(chuàng)新。以采用新型的技術(shù)在公交CAN總線綜合管理分析、車輛防碰撞、橋梁健康安全及其防碰撞安全監(jiān)測等方面的案例為例子。
　　對于公交的CAN總線數(shù)據(jù)，我們主要是借助各個公交企業(yè)的CAN總線數(shù)據(jù)，從看CAN總線數(shù)據(jù)可以得到車輛的運行數(shù)據(jù)，例如車速、里程、轉(zhuǎn)速、擋位、水溫、氣壓、油門、燈光、電池、電壓、機動車等等。通過CAN總線數(shù)據(jù)可以非常直接的分析到。還有駕駛的行為數(shù)據(jù)，包括制動、變道、加減速等等，還有我們故障報警數(shù)據(jù)，包括油壓、水溫等有關(guān)的報警數(shù)據(jù)。目前我們已經(jīng)接入了2000輛公交車的數(shù)據(jù)，并且正在向全行業(yè)進行推廣。這是我們CAN總線綜合分析管理的主界面圖，這個系統(tǒng)可以實現(xiàn)駕駛員的安全評估，車輛的故障監(jiān)控，車輛運行監(jiān)控運行還有歷史分析等有關(guān)的作用和功能。
　　對于車輛安全駕駛監(jiān)管分析系統(tǒng)，主要分車內(nèi)和車外兩個部分。目前我們已經(jīng)在130營運車輛，包括公交車和客運車輛上試點安裝，正在1000臺公交車上進行推廣，并且計劃結(jié)合公交電動化改進的過程并在全行業(yè)進行推廣。
　　對于車外的防碰撞系統(tǒng)，這個主要用視頻的檢測技術(shù)，測量前方行人以及前方車輛與當前車輛的相對距離，以及相對速度來計算要碰撞可能發(fā)生的時間。當?shù)陀谝稽c的預(yù)制的時候，就像司機提出預(yù)警，同時檢測車道有關(guān)情況。當不打轉(zhuǎn)向燈發(fā)生轉(zhuǎn)向的情況下，對這種偏離車道進行預(yù)警，這個時候系統(tǒng)認為系統(tǒng)是不是睡著了或者打瞌睡了。
　　對于車內(nèi)的安全輔助駕駛系統(tǒng)，這個主要是用視頻的技術(shù)來分析司機是不是雙手不在方向盤，是不是有打手機等其他的不安全行為和情況。這個我們將結(jié)合電動化改造的過程逐步向全行業(yè)推廣。
　　橋梁健康監(jiān)測及碰撞安全檢測系統(tǒng)是我們感知技術(shù)的一個具體應(yīng)用。橋梁健康檢測，利用溫度傳感技術(shù)，對橋梁的溫度、位移變化進行實時的數(shù)據(jù)采集，分析并及時發(fā)覺結(jié)構(gòu)性退化或者突變的情況，為橋梁的健康運營、養(yǎng)護決策提供支持。碰撞風險的監(jiān)測，通過通航孔超高監(jiān)測器，以及橋墩的激光檢測器。橋梁容易被超高或偏航的船撞擊。通過這些監(jiān)測器對通航船只是否超過通航的界限，可能潛在的碰撞威脅進行安全的預(yù)警，大大減少了威脅。目前廣州洛溪大橋已經(jīng)部署有關(guān)的應(yīng)用，在廣州交委管轄的18座橋梁上進行應(yīng)用。
　　除了以上新技術(shù)的應(yīng)用，在我們智能交通建設(shè)和創(chuàng)新實踐中會遇到一個問題，到底是業(yè)務(wù)適應(yīng)技術(shù)，還是技術(shù)適應(yīng)業(yè)務(wù)，大多數(shù)選擇后者。在創(chuàng)新的實踐中，著力用智能交通改造傳統(tǒng)的管理和服務(wù)的流程，不光是技術(shù)去輔助業(yè)務(wù)，而且用技術(shù)改造管理和服務(wù)的流程，從而發(fā)揮智能交通技術(shù)創(chuàng)新在管理服務(wù)提升中的引領(lǐng)性的作用。我們簡要分析服務(wù)和管理的三個案例說明這一點。
　　第一個是公交一鍵叫車，說到公交都會想到定點、定線、定時發(fā)班的情況。但現(xiàn)在我們在廣州黃埔蘿崗地區(qū)開始了公交一鍵叫車的試點，在中心區(qū)高峰期車多、人多，公交的發(fā)班很密集不需要一鍵叫車。但是對于一些郊區(qū)的線路或者夜班車，以及需要重點保障的旅游線路，如何及時的捕捉和響應(yīng)乘客的需求就成為要解決的問題。
　　什么是一鍵叫車？簡而言之在公交車站按下叫車鍵，當達到一定人數(shù)的叫車需求，目前試點的是3-5人，就會派相應(yīng)的公交車，公交車也分大公交車和中小巴。這里需要解決一個問題就是如何區(qū)分無效的叫車需求。
　　我們采取了兩種方式：第一在已經(jīng)投入的黃埔區(qū)一鍵叫車試點，通過刷公交一卡通來實現(xiàn)，叫車不是通過按鍵而是刷卡。刷一次卡是當做一個人，一張卡刷多次是重復(fù)需求，從而有效的解決了無效叫車篩選的情況。黃埔區(qū)試點投入應(yīng)用了以后，信息時報、新浪、網(wǎng)易也進行了報道，當叫車需求達到了3-5人的時候，在小屏上會顯示，已經(jīng)有公交車響應(yīng)，以及預(yù)計到達時間。第二是珠江新城旅游環(huán)線。我們在叫車鍵的旁邊安裝了一個人臉識別的攝像機。當按下叫車鍵的時候，系統(tǒng)會對叫車人進行識別，識別同一個人反復(fù)按鍵，是一次叫車需求，從而有效的解決叫車的問題。
　　另外服務(wù)方面的創(chuàng)新。一般而言學(xué)車者往往處于一種弱勢，往往一次性付費然后學(xué)車。這樣導(dǎo)致在學(xué)的過程中質(zhì)量沒有保障，進而引起一系列的糾紛。近兩年來，廣州市交通委員會引導(dǎo)有關(guān)的駕校和企業(yè)建立了如約學(xué)車的平臺，通過互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)解決了這個問題，可以實現(xiàn)先學(xué)車后付費。在網(wǎng)絡(luò)平臺上很方便的能夠選擇駕校選擇自己的司機進行學(xué)車，關(guān)鍵可以按照學(xué)時進行收費，每兩個學(xué)時付費一次。這樣的話就有效的解決了在學(xué)車過程中的培訓(xùn)駕校語學(xué)員之間的矛盾，實現(xiàn)了先學(xué)后付的模式。這兩年推廣以來簽約的學(xué)員已經(jīng)達到7.9萬名，畢業(yè)的學(xué)員已經(jīng)超過1萬名，得到了良好的效果。
　　第三個案例是出租車管理方面，主要是出租車防偽稽察系統(tǒng)。原來出租車防偽稽察主要是通過稽察人員在現(xiàn)場一臺臺車去查。如今我們綜合運用卡口視頻車牌的識別技術(shù)，通過智能頂燈等方式提高稽察執(zhí)法的效率，改變流程。
　　第一個是卡口的抓拍系統(tǒng)，目前出租車的防偽稽察卡口在廣州市范圍內(nèi)有92套，共享公安局的卡口暫時在進一步的調(diào)試當中，自建的92套能夠?qū)崿F(xiàn)對出租車車型的識別。當識別到某個路段根據(jù)它的頂燈車顏色識別到出租車，就向車牌信息以及后臺GPS定位進行比對，當信息完全符合，則識別為一輛合法的出租車。當車牌信息不符合或者位置信息不符合，它疑似是一輛非法的出租車或者是克隆車。通過大量數(shù)據(jù)的比對，可以分析當前存在非法出租車的情況，出現(xiàn)規(guī)律和分布情況，對有條件的路段還可以設(shè)卡進行攔截。
　　除此以外，還可以通過智能頂燈進行稽查。這個頂燈層面呈如魚型，寓意著如魚得水，俯瞰成T型，寓意著Taxi出租車。平時可以通過燈光的狀態(tài)知道載客的情況，亮綠色為空車，LED熄滅為載客中。當需要執(zhí)法稽察的時候，執(zhí)法人員可以通過手持的PDA或者后臺系統(tǒng)，對某輛出租車或者一定范圍的出租車改變頂燈的顏色和閃爍的方式，在這個方位內(nèi)所有按此變化顏色的出租車即為合法的出租車。如果不按有關(guān)的顏色進行變化或者閃爍頻率的出租車，則可能是非法出租車，可以進行重點的稽察。
　　目前出租車的頂燈在廣州已經(jīng)推廣到了5000輛，計劃在明年實現(xiàn)全覆蓋。同時由于頂燈的造型和色彩的搭配也成為了廣州夜晚的一道亮底的風景線。
　　3.廣州城市智能交通系統(tǒng)發(fā)展展望
　　未來城市智能交通將更加關(guān)注智能、效率、安全、生態(tài)環(huán)保、交互體驗等多目標的協(xié)同。我們將圍繞新時代的新需求，貫徹新發(fā)展理念，發(fā)揮創(chuàng)新引領(lǐng)發(fā)展的第一動力作用。以交通運輸行業(yè)供給側(cè)改革為主線，推動交通發(fā)展的質(zhì)量變革、效率變革、動力變革，進一步推動了數(shù)據(jù)集成的應(yīng)用，新技術(shù)的融合，管理服務(wù)的創(chuàng)新，不斷開創(chuàng)新的發(fā)展局面。
　　新時代為智能交通提供了一個更加廣闊的發(fā)展空間，新科技也我們智能交通提供了創(chuàng)新的引擎。新交通將在新的交互融合中產(chǎn)生更多的新模式和新業(yè)態(tài)。希望各位領(lǐng)導(dǎo)、各位專家還有各位同仁，一如既往的關(guān)心、指導(dǎo)、支持和幫助廣州智能交通系統(tǒng)的發(fā)展。