【城市智能交通创新发展论坛】新时代的广州智能交通系统创新发展与实践---张孜

广州市交通委员会科技信息处处长 张孜 高工

　　1.面向新时代的广州智能交通体系框架研究
　　目前中国特色社会主义进入了新时代，交通运输作为支持人民美好生活的先导性行业，需要立足新时代发展的需求，贯彻创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念。聚焦发展不平衡，不充分的领域，持续深化供给侧改革。面对这样的需求，新时代需要有新气象、有新作为，在此智能交通系统从1.0进入了2.0，急需构建新的体系框架，以创新驱动交通运输行业供给侧改革，广州的智能交通发展，始终坚持顶层设计创新引领，在实践过程中融入五大发展理念，推动智能交通2.0的发展。
　　面向新时代需求在充分总结和梳理前期成果和面向新的需求基础上，研究提出分四个层级的智能交通系统2.0体系框架，主要分为四个层次和四项保障。
　　四个层次分别是：
　　1）感知层，全方位感知交通系统，向分析层输送数据资源。
　　2）分析层，形成智能交通治理引擎，向应用层输送数据能力。
　　3）应用层，面向政府部门和企业，支撑业务协同、辅助管理决策。
　　4）服务层，面向社会公众，创新实时互联交通服务模式和新兴业态。
　　四项保障分别是：
　　1）技术标准是城市智能交通系统集成互通的基础；
　　2）安全保障是城市智能交通系统稳定运行的要求；
　　3）信息共享开放是城市智能交通行业智慧化的活力；
　　4）创新应用是城市智能交通行业可持续发展的驱动。
　　同时以技术标准、安全保障、信息共享和创新应用作为它的支撑和保障。在实践过程中广州按此框架体系搭建面向新时代的一个中心、三大平台智能交通的体系框架。其中一个中心是交通大数据的中心，三大平台分别是：智能感知平台、综合业务平台以及创新服务平台。整个体系框架融合了创新、协调、绿色、开放、共享的五大发展理念。创新引领构建了整体的框架，协调运行促进科学管理，共享融合提升数据能力，绿色节约夯实感知基础，开放合作共建行业生态。
　　“十二五”期间在社会各界的支持下，广州智能交通系统覆盖城市交通各个领域，物联网感知大数据挖掘新技术已进入实质性的阶段。在管理服务、提质增效方面越来越明显，基本形成了数据采集多模式，行业监管全覆盖，信息服务全方位的局面，城市交通总体的发展水平基于全国的前列。“十三五”期间致力于新建升级和扩建的96个系统和平台如图所示，加大力度开展城市交通系统的创新实践，推动城市的智能化和现代化的发展。
　　2.广州城市智能交通系统创新实践
　　在近两年的发展过程中，除了推进交通信息系统的建设，着力在三个方面大力创新发展智能系统。第一是数据集成及综合应用。第二新技术在智能交通系统的引入和创新引用。第三是发挥智能交通系统对传统交通管理和业务流程改造的作用。
首先是数据的集成综合分析和应用，目前国内各个城市都逐步实现了不同程度的交通数据采集和分析，但是较多的主要集中于某一类或者少量类别局限范围的数据分析，对多类数据集成的分析力度不足。近两年广州着力于数据集成综合的运用，在建设交通行业数据共享和分析平台的基础上，通过各种交通应用的场景，开展专题的数据集成综合分析和应用，通过平台向各个业务输送数据能力。
　　举两个案例，第一个广州交通行业数据共享分析交换平台，这个平台汇集了行业17个领域388类数据，接入交换的数据量达到250GB，实现259亿条数据的交换。为了妥善的汇集和存储有关数据，由于数据来源多，形式各异，动态性不同，所以标准化和快速存储的问题，成为必须解决的问题。
　　面对这些问题我们制定了相应的管理办法，并且搭建了数据标准的体系，包括数据源的标准规范，信息交换的标准规范，还有资源、目录以及分类、代码标准规范的建设。为了实现数据的快速存储和处理，平台采用混合数据库的模式，对传统的数据库采用存放，对特别大的数据和流失的数据我们采用存放，搭建数据服务的宗宪，并开发流失的管理平台，实现流失数据的快速共享，提供关联查询、核查比对、碰撞分析、数据统计等多种服务。通过并行的计算架构，实现大数据的处理和计算。
　　基于数据共享平台上面有很多典型运用，例如近两年正在不断开发和完善的综合客运的组织决策系统。在综合综合客运枢纽内各种交通方式汇集，人群大量汇集特别在春运、节假日的时候，大型的火车站、机场、高铁站等等，各种交通方式都在这里向汇集进行疏运。我们针对广州火车站、火车南站等几个重要的火车枢纽，集成公交、出租、地铁、公路客运、铁路、卡口、如约巴士、如约的士、如约城际，客流检测等数据分析建立了综合客运枢纽的分析、决策的系统，通过数据的集成、综合和预测，有效解决这个问题。
　　如图，系统主要对重要的客运枢纽实时人群的数量以及人群的来源，人群停止的时常以及人群的分布进行实时的监测，并且结合天气的情况进行短时和一段时间内的预测。图左上角的曲线就显示了人群变化的情况，右上角显示了人群的来源，下部分是停留的市场。

图1综合客运枢纽的分析、决策的系统

　　为了进一步的分析我们以广州站火车站为例，系统实时监测了候车大厅、广场、各个入口的聚集情况。如图显示火车站在当前检测的情况下总共有1.7万多人，候车厅有5199人，中广场的区域为6193人。候车厅和中广场是我们重点的检测区域，并且对总体的流入、流出，还有各个分区流入、流出的速度进行实时检测。例如候车厅每分钟各个路口总计人量54，出为15。并且对整个火车站区域客流交通方式的分配，公交多少、出租多少、客运多少，地铁多少、列车多少和私家车进行细分，并结合气象和路况进行区域、客流的短时、长时和特殊节假日的预测，右下角的图是各种交通方式分配的情况。

图2广州站火车站实时监测候车大厅、广场、各个入口情况

　　每一种人群聚集的情况都对应的相应的应急预案，例如在广州火车站一般来说达到5万人和6万人分别对应着5级和4级的方预案。每一种预案又对应着不同的管制措施和疏运的措施，系统的数据成为各种预案采取有效的支持。这些预案在实施前我们通过系统进行评估，在实施后通过系统对效果进行事后的复盘和评价。
　　如下图，采取措施前后人群的情况对比，汇聚速度和疏运的情况，红色的曲线是采取措施后的预测曲线，蓝色的曲线没有采取措施的曲线，这是事前的评估。还有事后方案的复盘，以及评价。在采取之后，可以对采取措施之后在此期间的运力投入、运量、分担比、枢纽、疏运客流的速度还有区域变化，进行详细的评估和分析。

图3采取措施前后人群的情况对比

　　在2017年春运的期间，我们用这个系统支持了2900万人次的旅客平安的疏运，实现大面积聚集的零发现，春运旅客的零滞留。这个系统除了能够用在客运枢纽以外，对于一些核心商圈重要景点等客流量聚集比较大的区域，也可以进行保障。
　　下图是2017年刚刚结束的广州国际灯光节花城广场的现场，左边是人最多的时候，右边是人群相对消散的时候。整个人群的聚焦和消散以及交通方式的分配，都可以用我们系统进行实时监测，并且通过视频监控进行实时的对比，能够从数据上掌握情况，并将地铁等重要的疏运方式的客流与人群聚集的情况进行关联分析，从而对人群的情况进行初步的预测。

图4广州国际灯光节花城广场现场

　　除了数据的集成综合分析运用，我们最近推进新技术在智能交通系统的引用和创新，新一代的创新技术，人工智能、区块链推动智能交通系统在感知、存储、共享、处理和交互等方面全面升级和创新。以采用新型的技术在公交CAN总线综合管理分析、车辆防碰撞、桥梁健康安全及其防碰撞安全监测等方面的案例为例子。
　　对于公交的CAN总线数据，我们主要是借助各个公交企业的CAN总线数据，从看CAN总线数据可以得到车辆的运行数据，例如车速、里程、转速、挡位、水温、气压、油门、灯光、电池、电压、机动车等等。通过CAN总线数据可以非常直接的分析到。还有驾驶的行为数据，包括制动、变道、加减速等等，还有我们故障报警数据，包括油压、水温等有关的报警数据。目前我们已经接入了2000辆公交车的数据，并且正在向全行业进行推广。这是我们CAN总线综合分析管理的主界面图，这个系统可以实现驾驶员的安全评估，车辆的故障监控，车辆运行监控运行还有历史分析等有关的作用和功能。
　　对于车辆安全驾驶监管分析系统，主要分车内和车外两个部分。目前我们已经在130营运车辆，包括公交车和客运车辆上试点安装，正在1000台公交车上进行推广，并且计划结合公交电动化改进的过程并在全行业进行推广。
　　对于车外的防碰撞系统，这个主要用视频的检测技术，测量前方行人以及前方车辆与当前车辆的相对距离，以及相对速度来计算要碰撞可能发生的时间。当低于一点的预制的时候，就像司机提出预警，同时检测车道有关情况。当不打转向灯发生转向的情况下，对这种偏离车道进行预警，这个时候系统认为系统是不是睡着了或者打瞌睡了。
　　对于车内的安全辅助驾驶系统，这个主要是用视频的技术来分析司机是不是双手不在方向盘，是不是有打手机等其他的不安全行为和情况。这个我们将结合电动化改造的过程逐步向全行业推广。
　　桥梁健康监测及碰撞安全检测系统是我们感知技术的一个具体应用。桥梁健康检测，利用温度传感技术，对桥梁的温度、位移变化进行实时的数据采集，分析并及时发觉结构性退化或者突变的情况，为桥梁的健康运营、养护决策提供支持。碰撞风险的监测，通过通航孔超高监测器，以及桥墩的激光检测器。桥梁容易被超高或偏航的船撞击。通过这些监测器对通航船只是否超过通航的界限，可能潜在的碰撞威胁进行安全的预警，大大减少了威胁。目前广州洛溪大桥已经部署有关的应用，在广州交委管辖的18座桥梁上进行应用。
　　除了以上新技术的应用，在我们智能交通建设和创新实践中会遇到一个问题，到底是业务适应技术，还是技术适应业务，大多数选择后者。在创新的实践中，着力用智能交通改造传统的管理和服务的流程，不光是技术去辅助业务，而且用技术改造管理和服务的流程，从而发挥智能交通技术创新在管理服务提升中的引领性的作用。我们简要分析服务和管理的三个案例说明这一点。
　　第一个是公交一键叫车，说到公交都会想到定点、定线、定时发班的情况。但现在我们在广州黄埔萝岗地区开始了公交一键叫车的试点，在中心区高峰期车多、人多，公交的发班很密集不需要一键叫车。但是对于一些郊区的线路或者夜班车，以及需要重点保障的旅游线路，如何及时的捕捉和响应乘客的需求就成为要解决的问题。
　　什么是一键叫车？简而言之在公交车站按下叫车键，当达到一定人数的叫车需求，目前试点的是3-5人，就会派相应的公交车，公交车也分大公交车和中小巴。这里需要解决一个问题就是如何区分无效的叫车需求。
　　我们采取了两种方式：第一在已经投入的黄埔区一键叫车试点，通过刷公交一卡通来实现，叫车不是通过按键而是刷卡。刷一次卡是当做一个人，一张卡刷多次是重复需求，从而有效的解决了无效叫车筛选的情况。黄埔区试点投入应用了以后，信息时报、新浪、网易也进行了报道，当叫车需求达到了3-5人的时候，在小屏上会显示，已经有公交车响应，以及预计到达时间。第二是珠江新城旅游环线。我们在叫车键的旁边安装了一个人脸识别的摄像机。当按下叫车键的时候，系统会对叫车人进行识别，识别同一个人反复按键，是一次叫车需求，从而有效的解决叫车的问题。
　　另外服务方面的创新。一般而言学车者往往处于一种弱势，往往一次性付费然后学车。这样导致在学的过程中质量没有保障，进而引起一系列的纠纷。近两年来，广州市交通委员会引导有关的驾校和企业建立了如约学车的平台，通过互联网的技术解决了这个问题，可以实现先学车后付费。在网络平台上很方便的能够选择驾校选择自己的司机进行学车，关键可以按照学时进行收费，每两个学时付费一次。这样的话就有效的解决了在学车过程中的培训驾校语学员之间的矛盾，实现了先学后付的模式。这两年推广以来签约的学员已经达到7.9万名，毕业的学员已经超过1万名，得到了良好的效果。
　　第三个案例是出租车管理方面，主要是出租车防伪稽察系统。原来出租车防伪稽察主要是通过稽察人员在现场一台台车去查。如今我们综合运用卡口视频车牌的识别技术，通过智能顶灯等方式提高稽察执法的效率，改变流程。
　　第一个是卡口的抓拍系统，目前出租车的防伪稽察卡口在广州市范围内有92套，共享公安局的卡口暂时在进一步的调试当中，自建的92套能够实现对出租车车型的识别。当识别到某个路段根据它的顶灯车颜色识别到出租车，就向车牌信息以及后台GPS定位进行比对，当信息完全符合，则识别为一辆合法的出租车。当车牌信息不符合或者位置信息不符合，它疑似是一辆非法的出租车或者是克隆车。通过大量数据的比对，可以分析当前存在非法出租车的情况，出现规律和分布情况，对有条件的路段还可以设卡进行拦截。
　　除此以外，还可以通过智能顶灯进行稽查。这个顶灯层面呈如鱼型，寓意着如鱼得水，俯瞰成T型，寓意着Taxi出租车。平时可以通过灯光的状态知道载客的情况，亮绿色为空车，LED熄灭为载客中。当需要执法稽察的时候，执法人员可以通过手持的PDA或者后台系统，对某辆出租车或者一定范围的出租车改变顶灯的颜色和闪烁的方式，在这个方位内所有按此变化颜色的出租车即为合法的出租车。如果不按有关的颜色进行变化或者闪烁频率的出租车，则可能是非法出租车，可以进行重点的稽察。
　　目前出租车的顶灯在广州已经推广到了5000辆，计划在明年实现全覆盖。同时由于顶灯的造型和色彩的搭配也成为了广州夜晚的一道亮底的风景线。
　　3.广州城市智能交通系统发展展望
　　未来城市智能交通将更加关注智能、效率、安全、生态环保、交互体验等多目标的协同。我们将围绕新时代的新需求，贯彻新发展理念，发挥创新引领发展的第一动力作用。以交通运输行业供给侧改革为主线，推动交通发展的质量变革、效率变革、动力变革，进一步推动了数据集成的应用，新技术的融合，管理服务的创新，不断开创新的发展局面。
　　新时代为智能交通提供了一个更加广阔的发展空间，新科技也我们智能交通提供了创新的引擎。新交通将在新的交互融合中产生更多的新模式和新业态。希望各位领导、各位专家还有各位同仁，一如既往的关心、指导、支持和帮助广州智能交通系统的发展。