交通智慧化發展已經成為城市更新的重要趨勢,重復性建設和業務隔離的問題依然制約交通產業智能化發展。為了解決這一問題,智能基礎設施共享應運而生,通過降低城市更新難度,實現資源的優化配置。數字經濟應用實踐專家駱仁童博士表示,數字交通建設涉及多個業務系統,涵蓋上百類型感知、控制、服務設備,協調難度極高。因此,在一體化融合發展過程中,不同階段、不同專業之間的互聯互通十分重要,隨著智能化發普及。同時,也需要克服標準體系支持不足、統籌機制不清晰等問題,推動數字孿生技術在交通領域的廣泛應用。
趨勢一:交通系統體系從信息化往智慧化發展。
智能基礎設施共享將降低城市更新難度,各政府部門及企業將各類設備和基礎設施大量布設在城市的各處。目前,縱向業務線條管理為主的城市管理方式更加準確和高效,但是這些主體分別建立的設施、設備以及省后的數據不可避免地進行了重復性建設,產生了業務隔離。
由于建設資金日益緊張,可持續發展和綠色低碳、城市形象現代整潔等理念也在積極促進數字道鉻基礎設施按照統籌規劃、合理設計、其建共享的方式推進建設。
例如,雄安容東片區數字道路作為全國首個規模化區域級數字化道路,是全國里程最長、規模最大的數字道路,有效連接了區城內各種公共服務設施,實現了15分鐘生活服務。在道路設計中,全面實現物理工程設計團隊與智能化設計團隊的融合設計;在建設時序上,各類數字基礎設施與道路工程同步建設實施;在部署方式上,通過統籌需求,統一標準,實現了桿柱合桿建設和視頻攝像頭的集約掛載部署。相較于傳統建設方式,整體建設成本降低了30%以上。
趨勢二:數字孿生推動交通管理往生命周期一體化發展。
隨著數字孿生技術的發展,未來交通建設和管理將實現更高程度的一體化。數字孿生技術通過構建虛擬的數字模型,實現對現實世界中的道路、交通、設施等要素的實時監控和優化調控。這將有助于提高道路建設、管理、養護、運營的效率和安全性,降低運維成本,提升用戶體驗。
匯聚全要素數據的“一張圖”將成為數字造路的基礎底座。通過整合各類感知、控制、服務設備的數據,實現道路各環節的互聯互通,提高道路建設和管理的協同效應。例如,廣東交通集團發布的“高精度數字底圖”,利用遙感技術和地理信息系統,構建了覆蓋全省超過1.12萬公里高速公路的三維高精數字資產,為高速公路建設、管理、養護、運營提供統一的地圖和數據服務能力。
目前,眾多基于數字孿生的智慧化項目已經落地,如智基公路、智慧高速、全息路口等,初步提升了可視化效果,局部實現了交通運行狀態的實時監控。然而,實時優化調控、預警預測等功能仍有很大的發展空間。此外,由于標準體系支持不足、統籌機制不清晰、科學認知不一致等挑戰,設計、建設、運營多套方案并存的現象時有發生。
趨勢三:大模型將成為交通管理優化的核心顧問。
在大數據和人工智能快速發展的今天,交通管理將越來越不依賴經驗式的管理。隨著城鎮建設速度放緩,對現有交通進行精細化管理,制定有效的交通管理策略,是緩解交通擁堵、保障出行質量的重要途徑。
目前,在交通管理領域廣泛應用的經驗式管理,在應對簡單的交通管理政策制定、交通組織優化等方面發揮了不可替代的重要作用。然而,這類“依靠感覺”的經驗,越來越難以適應日益復雜的道路交通環境。一方面是交通管理部門對道路交通狀態的獲取方式相對單一,另一方面是缺乏令人信服的交通分析治理模式和方法。未來,結合專家經驗和領域知識,構建出一套數據和模型驅動的交通管理新體系,將推動城市交通更加高效。
例如,河北省滄州市位于河北省東南部,路網結構呈棋盤狀,市區范圍內居住區和辦公區散落分布,呈現出明顯的中小城市特點。在城市發展過程中,滄州市面臨著機動車數量激增、道路規劃不合理、交通秩序混亂等問題。
2023年,滄州市依托路口攝像頭、雷達等交通態勢感知設備,結合道路高精地圖POI點位、居民出行信息等多種數據,采用人工智能技術對市區近300個交叉口進行交通態勢感知與分析。通過識別診斷出市區內多個擁堵路口、路段和區域的擁堵原因,設計考慮效率、安全、舒適等在內的多維評價指標,對城市交通管理水平進行有效評價。同時,采用仿真推演等方法,實現擁堵路口、路段和區域的最優治理方案自動生成。這一舉措將傳統的“車等燈”變為“燈看車”,使得綠燈空放率、行程延誤、擁堵指數等多項指標均得到明顯下降。
趨勢四:智能車聯網將推動車路協同精細化發展。
智能網聯汽車將成為新的交通參與者,提高道路通行效率與安全性,改善居民出行體驗。如今,駕車已經成為人們生活中不可或缺的一部分。
有研究表明駕駛員人為因素是導致道路交通事故的主要原因之一,駕駛員未能預判道路狀況和分心駕駛行為是交通事故發生的潛在因素。在面臨交通事故風險的同時,駕駛員還需忍受交通擁堵帶來的折磨。此外,路況不明、車間距過小、道路視距不良等問題不斷消耗著駕駛員有限的精力。
正因如此,人們渴望采用新興技術來輔助或代替人類駕駛員,智能網聯便是其中一種重要的途徑方法。深圳市作為我國經濟發達城市,在智能網聯相關產業的探索上一直走在前列。2022年7月,深圳通過了《深圳經濟特區智能網聯汽車管理條例》,對智能網聯車輛的上路測試和示范應用作出了規定。
深圳坪山全域自動駕駛車路云網圖一體化項目是深圳迄今為止建設規模最大、應用場景最多、行業影響最廣的智能網聯項目。基于“智慧的路”,通過“聰明的車”,配合“靈活的網”,該示范區可開展無人出租、配送、環衛等多場景應用。同時,項目將進行車輛編隊、綠波車速引導、“鬼探頭”預警、道路狀況異常等功能測試,以真實評估智能網聯帶來的通行效率提升和安全風險降低效果。
趨勢五:自動駕駛訓練將提升交通安全性。
自動駕駛訓練將從物理場邁向仿真境,加速自動駕駛技術的落地。傳統的自動駕駛算法訓練通常是通過真實道路進行測試,但這種方式存在高昂的成本、危險和對環境的影響等問題,不利于自動駕駛技術的快速推進。而通過數字道路生成的仿真環境訓練自動駕駛算法則有效地解決了這些問題。
仿真場景訓練自動駕駛算法是通過使用基于數字道路所產生的雷達、激光雷達、視頻、高精度地圖等數據,生成計算機模擬的仿真交通環境,讓自動駕駛系統在仿真交通環境中運行和學習,以提高其安全性和可靠性。在實現仿真場景訓練自動駕駛算法時,需要考慮多個因素,例如車輛行駛路徑、車輛速度、車行道寬度、天氣、路面條件、交通標志和信號等。其中,要尤其重視車輛周圍的其他車輛和行人,因為這些因素對自動駕駛系統的判斷和決策會有很大的影響。
雄安新區容東數字道路以數字孿生的方式,生成了一個完美的自動駕駛仿真訓練環境。該道路的模擬場景可以高度還原城市道路的真實場景,能夠使車輛在該仿真環境中的感知和決策能力得以充分訓練和驗證,從而提高自動駕駛系統在實際道路上的安全性和可靠性。
雄安新區數字道路監測系統可以實時獲取并記錄車輛軌跡數據。這些數據不僅有助于有效監控道路交通狀況,同時還可以挖掘出大量可供車企用于訓練自動駕駛算法的仿真場景庫,模擬不同的交通狀況和復雜的駕駛場景。例如,在仿真環境中可以模擬高峰時段的交通擁堵、突發事故、交通信號的變化、行人和車輛的突然出現等。這些仿真場景能夠為車企提供更加全面、多樣化的訓練數據,讓自動駕駛算法更好地學習和適應各類復雜交通場景。
趨勢六:高速公路將成為數字交通優先落地的場景。
目前,中國高速公路已經形成了由7條首都放射線、11條北南縱線和18條東西橫線組成的主干線。然而,由于高速公路運營收費主要依賴于車輛通行費收入,缺乏多元化的收入來源,導致投資回報周期過長,給高速公路運營企業帶來了較大的資金壓力,影響了企業的可持續發展。
此外,突發事故和車輛緩行等異常事件無法得到快速有效的處理,導致擁堵范圍擴大,嚴重影響了高速公路的通行效率。高速公路機電工程涉及監控系統、收費系統、通信系統以及供配電系統,各業務系統的獨立建設導致了數據孤島和業務融合困難。在各省份陸續出臺的智慧高速建設方案中,車路協同的落地場景缺乏有效的實踐和商業閉環,導致其大規模部署進展緩慢。
成宜高速公路作為四川省交通強國的重點項目之一,引入了智能感知、高精度定位、車道級導航、高精度氣象智能誘導管控等技術,建成了全要素、全覆蓋的智慧高速公路樣板。該高速公路項目采用車道級高精3D地圖建模和雷視融合軌跡數據實時拼接,實現了全域交通參與者的數字空間還原。同時,對慢行、事故等車輛異常事件和危險路況、極端天氣等告警信息進行實時采集分析,建立了可呈現車輛、設備、設施態勢感知的可視化全景,提供“上帝視角”的車輛跟隨及車路協同遠程虛擬駕駛的服務體驗。
高速公路運營商通過構建物聯網平臺對所有高速公路機電設備進行統一管理和控制,有效降低整體運營成本,并逐步加強高速公路數據的開發利用。他們建立了高速公路養護與隱患排查體系,探索數據驅動的高速公路運營新模式。
該高速公路項目以車路協同商業化落地為目標,構建了完善的高速公路網智能感知管控體系,實現車輛主動安全控制和交通協同管理。通過車道級定位與路端智能的結合,普通用戶只需通過手機即可享受到車路協同提供的超視距感知服務。這不僅實現了霧天不封路、行駛更安全、服務更精準的出行體驗,而且全線交通事故數量下降了約60%。
趨勢七:交通多元場景將加快業務能力的融合。
業務和數據融合的數字化交通管理是未來數字城市發展的必然方向,交管、交運、住建、城管等道路相關管理部門的能力融合可以通過建立跨部門的信息共享和溝通機制,整合各部門資源和技術手段,實現道路管理全面覆蓋和協同作戰。
受限于現有體制機制,多個管理部門存在數據壁壘,導致數據共亨不充分、數據融合難度大和資源共享困難等問題。例如交管數據大多還是單一的數據分析,服務于實際場景的模型較少,還停留在“可視化+人工輔助”的階段,主動決策能力相對欠缺。
2019年,工信部正式批復支持無錫創建全國第一個國家級車聯網先導區。在實施過程中,構建路側基礎設施,建設全系感知路口,打通公安交管信息遙道,提升路側設施物連和中心互聯能力,是車聯網落地的關鍵。
以車路協同場最為導向,推動公安交管信息開放,才能賦能智慧交通變革。秉承該理念,無錫公安交管部門首次最大限度開放40余項交管信息,包括車輛、駕駛人、交通管控、交通時間、交通管制、信號燈燈色,交通狀杰等數據。
無錫公安交管部門構建了面向車聯網的“公安交管信息開放平臺”,該平臺整合了各類交管中心系統的資源與數據,包括交通曾理綜合應用平臺、公安交通集成智慧平臺、道路交通信號控制系統、交通視頻監管系統、電警、卡口等,實現了平臺展面的交管信息開放服務。該信息開放平臺還針對不同行業用戶的需求,對接了行業部門的管理、服務中心平臺,為120、119急救車輛,公交車輛等提供了緊急救援車輛通行避讓通知、不同優先級交通信號優先等服務,實現了數據和業務的融合。
趨勢八:出行體驗優化成為交通基礎設施升級的目標。
人們對城市出行提出了更高的要求,包括安全、快速、舒適和低成本。傳統的交通方式,如公交車、私家車和地鐵,以及現有的交通一體化出行方式,已經無法滿足人們對自由出行的愿望和需求。以武漢為例,人們每天通勤平均消耗35.27分鐘,高峰時期公共交通和小汽車的行程速度比為71%。盡管國家已經大力發展公共交通并倡導綠色出行方式,但現有交通方式的組合仍然無法提供更好的出行體驗。
北京正在探索解決超大城市自由出行問題的方法,優化出行結構,促進交通融合,打造新型出行方式,以提高城市交通的可持續性、舒適性和效率性。北京在2023年6月發布了《北京MaaS2.0工作方案》,主旨是“讓綠色出行更美好,美好出行更綠色”。北京MaaS推出了綠色出行碳營惠激勵機制,市民采用公交、軌道、步行和騎行等方式出行可以獲得相應的碳減排量,積分可以兌換公交卡、代金券或捐贈給環保公益活動。截至2023年9月,北京MaaS用戶數量已超過3000萬,累計碳減排量超過50萬噸,用戶規模在全國范圍內領先。
同時,北京宣布在亦莊建設全球首個網聯云控高級別自動駕駛示范區,實現車網融合和車路協同,加快L4及以上的高級別自動駕駛的安全和規模化運行。并且,北京充分利用城市交通資源,發揮既有公交電車的優勢,建立了4條快速公交(BRT)線網。BRT是北京市政府全面貫徹和落實“公交優先”政策的體現,傳達出“群眾優先、以互聯互通社區人為本,和諧交通”的理念。
趨勢九:數字交通運行體系將助力實現綠色“雙碳”目標。
數字交通是實現交通運輸行業“雙碳”戰略的關鍵路徑。交通運輸是國民經濟發展中的先導性和基礎性行業,截至2023年9月,我國超過3500公里的公路已完成智能化改造,基礎設施數字化程度不斷提升。據國際能源署(EA)統計數據顯示,我國交通部門的碳排放在國家總排放中的比重已超過10%,其中公路運輸碳排放約占中國交通碳排放的85%,而公路基礎設施建設和養護生命周期二氧化碳排放占公路交通運輸碳排放總量的10%至20%。傳統交通支撐的交通運輸體系存在碳排放量高、效率低下等問題,而基于數字交通的無人駕駛、編隊行駛等創新場景能夠有效地減少碳排放10%以上。
"潛泉至明水綠色數字專用公路”項目位于河西走廊腹地,是酒泉市輻射至礦產資源豐富的新疆天山北坡經濟帶和蒙古國的高科技智慧低碳干線物流運輸走廊。數字專用公路包含一個數字化基礎設施系統和以氫能的生產、運輸、加注、使用為一體的能源自洽系統,兩個系統共同承載并支撐自動駕駛、智能運維、智慧物流等應用子系統,并通過數字孿生總線技術將各系統融合為一個統一的運營平臺,是公路基礎設施、5G數字化設施、智能控制設備、新能源、數字孿生等多領域的深度融合。
"酒泉至明水綠色數字專用公路”項目打破了傳統交通運輸業態模式,充分利用酒泉地區豐富的風能、光能、電能和綠氯等綠色清潔能源,采用發電和電解水制氫技術,為運輸系統提供清潔的能源保障。作為“交通+能源”和“交通+數字”的全球第一個商用級示范工程,“酒泉至明水綠色數字專用公路”能夠提高道路運輸安全、實現交通運輸綠色“零碳排放”、降低貨物運輸成本、提高道路運輸效率,為促進我國新舊動能轉換零碳排放和創新發展構建出一個重要的交通運輸服務載體,是踐行國家綠色、低碳、數字化發展戰略的典型示范項目。
趨勢十:數字交通運營商將逐漸占據產業中心地位。
隨著車聯網、人工智能等技術的迅猛發展,為城市管理、物流交通等領域提供了全新的技術應用可能性,在數字中國宏觀建設的背景下,數據要素的生產地位和經濟價值逐漸凸顯,使得“數字交通運營商”這一產業形態成為關注的焦點。
隨著各種應用場景的發展,中國的數字交通市場正在迅速壯大。然而,現有的政府管理體系和組織機制調整速度已經無法滿足中國數字交通產業的發展需求。因此,數字交通產業需要大量具備科技背景的管理型和實干型人才進入現有的交通管理體系,以充分利用數字交通的建設成果,更有效地為城市和交通提供服務。
在現有政府創新體制試點中,許多項目以數字交通為主題進行試點,通過公私合營、運營極權等方式引入專業型公司力量。例如,EPC模式可以在設計建設階段充分引入專業公司力量;停車類PPP項目可以解決單一停車場景的運營問題等。然而,由于項目周期、項目權限、商業可行性等多種因素,數字交通領域仍需探索全量、全周期的新型投資運營模式。
隨著數字孿生、大數據、云計算等數字技術的發展,交通建設和管理將實現更高程度的一體化。數字孿生技術通過構建虛擬的數字模型,實現對現實世界中的道路、交通、設施等要素的實時監控和優化調控;大模型將成為交通管理優化的核心,制定有效的交通管理策略,保障出行質量。智能網聯汽車將成為新的交通參與者,提高道路通行效率與安全性,改善居民出行體驗。未來,數字經濟應用實踐專家駱仁童博士表示,數字交通運行體系將助力綠色低碳目標、車路協同商業化實踐,實現交通運輸行業的可持續發展,政府、企業等各方合作共同推動數字中國建設和發展。