前沿熱點 | 從“治理”到“智理”—— 智慧道路開啟城市共建共享共治新格局

隨著城市的快速發展,傳統城市道路建設表現出日趨明顯的“無所適從”——設備布設凌亂,路面重復開挖,建設與運維成本高,觀感差;數據無法整合,存在信息孤島,缺乏統一部署和有效融合,導致道路治理措施單一;道路智能化水平不足,難以應對自動駕駛場景下的車路協同交互。以數字賦能道路建設已是大勢所趨,道路智慧化“正當時”!在此背景下,深圳市城市交通規劃設計研究中心(以下簡稱“深城交”)深入探索涵蓋路段、路口、路面的全空間智慧道路集成化解決方案,以城市治理效能和出行體驗雙提升為目標,構建數據驅動的未來城市治理模式,開創共建、共享、共治的城市治理新格局。

 

 

01“新基建”來襲 智慧交通建設“如虎添翼”

 

2020年4月20日,國家發改委首次明確“新基建”范圍,新一輪基建浪潮來臨,為智慧交通發展帶來新的機遇,城市道路作為城市公共空間信息采集、服務的基礎設施,是當前城市新基建的排頭兵。在此基礎上,在道路設施上加載物聯網、人工智能、車聯網、5G等新基建設施,促進新興產業在智慧照明、車路協同、公交優先等應用場景落地發展,有效推進新基建產業發展。

 

城市精細化治理需求驅動信息基礎設施轉型升級。傳統道路上,城市路側桿件各部門依托自身建設的桿件進行數據采集,數據煙囪、信息孤島和碎片化應用遍地開花,隨著城市精細化治理需求的深化,共建共享逐漸被認同和推廣,催生信息基礎設施的快速發展建設。

 

道路發展遲滯無法適應車輛的高度智能。智能網聯迎來車路協同、自動駕駛時代,交通信息的感知將由傳統的關注交通流信息的感知轉向面向基礎設施的環境感知、車輛行駛狀態的精細感知以及V2X的異構互聯通信交互。

 

“體驗經濟”對城市出行體驗提出更高要求。現況信息指引系統與出行者客觀需求仍存在差距,呈現碎片化、精度低、實效差等問題;營造“安心舒適、高效便捷、文明優序、智慧精明”的智行生態,是城市交通新時代交通精細化治理和高質量發展的典范,是實現“體驗經濟”時代下的智慧交通3.0階段演進。

 

 

02 智慧道路 構筑共建共享共治城市新格局

 

2016年,深城交首次提出智慧道路的定義:依托道路新基建,以數據與計算為新動能,實現完備要素全息聯合感知、“云-邊”協同計算與在線精準仿真推演,即時聯動垂直業務系統,實現城市治理效能提升以及業務流程再造,優化市民出行體驗和獲得感,達到共建、共享、共治的目標。

 
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智慧道路的內涵

 

智慧道路建設的主要目標,是通過引入多功能智能桿,智慧公交站臺、綜合數據倉等設計理念,對城市道路相關的所有道路基礎設施和城市服務功能,進行統一規劃,統一建設,統一運維,以及資源共享和信息融合,是支撐智慧城市、智能網聯汽車和車路協同發展的最重要的城市基礎設施。

 
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智慧道路共建共享共治模式

 

 

03 多維度升級治理 數字賦能城市建設

 

面向未來發展的重心將從設施生產力轉向數據要生產力,在設施建設和數據采集的基礎上,各業務管理部門利用感知數據和推演結果進行業務應用和協同治理,實現在交通治理、城市管理、公共安全、綠色生態、綜合治理、出行服務等領域的場景應用,推進協同治理,敏捷聯動,高效決策,共享共治。

 

交通治理精準化:構建道路全域感知體系,實現人-車-路-環境-事件道路全要素特征的提取,構建基于數據驅動的“全息感知-仿真推演-精準調控-全程服務”閉環治理模式,實現交通運行監測、交通擁堵治理、交通精細化調控和交通秩序改善等場景應用。

 

交通運行監測:融合視頻AI與車輛GPS數據,實現道路運行狀態的提取,支持交通治理的評估;

 

交通擁堵治理:面向常態化擁堵,通過運行監測、研判分析、交通改善、在線推演、效果評估,實現區域、局部路段的治理改善;面向非常態化擁堵,以精準識別-仿真推演-方案評估-方案下發實現突發狀態下的快速誘導,提升機動車通行效率,緩解擁堵。

 
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面向常態化的擁堵治理(福田中心區中心五路到中心四路采用“右進右出”策略,延誤降低24%)
 
 
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面向非常態化的擁堵治理(佛山三龍灣大道)
 

交通信號調控:建立面向不同出行類型制定繡花式精準調控策略;面向小汽車出行,在安全前提下保證效率,實施綠波、感應/半感應、安全讓行等控制策略;面向慢行出行,通過紅綠燈智能調控方式提升行人過街效率,實現以人為本的信號智能優化;面向公交出行,開展公交優先信號調控,提升運行效率。

 
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福田中心區-益田路自適應綠波(平均行程延誤減少10%)
 
 
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僑香路自適應綠波(平均在途時間縮短8%)
 
 
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行人綠波
 
 
 
公交優先信號調控

 

 

交通秩序改善:通過視頻AI實現交通違法事件精準識別,聯動相關設備,實現及時響應,提高執法效率,改善交通秩序。

 
 
 
行人橫穿馬路識別
 
 
 
站臺違停識別

 

 

城市管理高效化:開展基于“掌上道路”的城市綜合執法,實現巡檢事件上報、事件分撥、事件處置、事件確認的閉環管控,實現園林綠化管理、道路環境衛生管理、作業車輛運行監管、市政設施管理?;?NB-IoT 的智慧照明系統實現照明設施的精細化調控,全面提效城市管理。

 
 
照明智能調節
 
 
 
井蓋設施管理

 

設施管養一體化:基礎設施“一物一碼”,同步形成一套基于設施二維碼的全面養護作業標準化管理。建立精細化資產臺賬,實現資產“創建-監測-告警-處置-遷移-核銷”全生命周期管理,并支持預防性維護計劃的制定,以數字化賦能城市設施管養一體化。

 
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道路設施管養流程

 

安全保障精細化:基于視頻AI實現風險事件的快速識別,預警事件實現聲光電現場聯動,保障道路運行安全;基于視頻AI識別的車輛、行人特征,用戶可以快速搜索、定位、追蹤目標車輛、行人。

 
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道路遺撒識別與處置
 
 
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車輛拋錨識別與處置

 

生態環境綠色化:空氣質量、氣象環境網格化監測,道路積水智能識別與治理評估,設備智能調節與能耗異??焖偬幹?,共筑綠色健康城市。

 

綜合治理協同化:建立多部門統一協作的道路綜合治理業務,包括海岸線綜合治理、占道施工綜合治理、特殊天氣應急管理、大型活動應急疏散等應用場景。建立交通、公安、海防、城管等部門快速聯動機制,實現精準識別、全面分析、快速聯動、處置評估的綜合治理體系。

 

出行服務優質化:通過道路路側聲、光、電設施和出行者移動終端設施提供多種出行方式的全程服務,形成面向道路出行者的全程服務,打造極致出行關懷體驗。

 

面向小汽車出行:利用視頻AI+大數據+互聯網技術融合,通過圖商導航、短信、誘導屏等多種渠道,提供交通事件等信息,讓駕駛員第一時間知曉并做出及時選擇。

 
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擁堵信息多渠道推送
 

面向公共交通出行:打造智慧化候車站點,提供精準的公共交通候車、乘車信息服務。出行前,提示周邊公交車輛的動態位置與舒適度,減少上車乘客等候焦慮;出行中,實施車路協同,確保公交車能夠享受暢通、連續、一路放行。出行后,提供周邊的主要目的地指引及步行預估時間,方便下車乘客接駁與疏散,將對乘客的貼心服務延伸至下車后的最后一公里。

 
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公交站點信息服務
 
 
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地鐵站點信息服務
 

面向慢行出行:建立清晰連續的慢行指引系統,實現連貫信息導航;設置對角過街、行人綠波等,提高慢行出行便捷度?;诳勺冃畔⑵?、消息廣播、無線AP等智慧化設施提供可視、可聽、可觸出行服務,打造安心舒適的慢行體驗。

 
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對角過街(福田中心區)
 
 
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應急信息發布(僑香路)

 

 

04 六大核心能力 深化智慧城市建設

 

 

“四位一體”道路新型邊緣計算設施

 

深城交在智慧道路的探索中,研發了深研系列邊緣計算網關——以邊緣計算為核心,在靠近設備或數據源頭的網絡邊緣側,設計出多功能智能桿邊緣計算網關,融合網絡、計算、存儲、應用核心能力的開放平臺,與智慧道路管理平臺構成“云+邊+端”的整體方案。

 

邊緣計算網關可實現不同類型感知設施快速接入,具備萬能適配的能力,在數據接入后進行邊緣端處理,包括可以進行視頻結構化數據的處理,提升城市基礎設備智能化水平,構建安全信息通路與交換渠道,滿足設施全生命周期管理要求。

 
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“深研”邊緣計算網關

 

 

多合一智慧電源

 

以智慧電源為核心,為多功能智能桿量身打造,具備智能數采、多路計量、電源轉換、狀態監測、負荷控制和安全分析等功能。采用IP66高防護等級,支持多路輸出,創新多功能智能桿供電方式,提升設備倉空間利用率,滿足多種業務實體用電需求;支持邊端過壓、欠壓、過流、短路等多種故障類型的診斷,異常時可觸發保護裝置,保障用電安全。同時,支持能耗、用電量的多路計量分析,高效支撐運營業務。

 
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“深研”智慧電源

 

 

AI精準感知識別

 

針對復雜場景下視頻的多目標、跨域追蹤難題,建立比對特征識別數據庫,攻克深度神經網絡模型分析技術,采用多態融合算法,實現不同攝像頭下同一行人/車輛的識別,并構建其行動軌跡。

 
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行人ReID

 

 

大數據智能計算平臺

 

面向大數據存儲、計算與通訊需求,兼顧性能要求和經濟性,針對百萬路視頻結構化的分析技術瓶頸,構建“云-邊-端”分布式存儲及協同調度的交通大數據智能計算平臺架構,支持TB級別數據的秒級計算,在車路協同場景下能保證數據計算時延在毫秒級別。

 
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大數據智能計算平臺

 

 

車道級實時在線仿真推演技術

 

通過智慧道路管理平臺和邊端智能設備的實時采集的全息數據,與在線仿真進行實時交互,實現道路運行環境的實時還原和精準預測。研發了基于可靠約束的城市級路網短時預測技術,關鍵路段流量和車速 1 小時短時預測精度達到 95%以上,全路網短時預測準確率達到90%以上。

 
 
深圳市實時在線仿真平臺

 

 

車路協同應用技術

 

以多功能智能桿中邊緣計算網關為中心節點,在“邊”側實現設備萬物互聯,打通網關-設備、網關-網關、網關-信號機、網關-平臺、網關-車載設備的雙向互聯,實現全覆蓋、低時延、廣連接的建設目標,形成信息快速感知、分析和流轉。

 
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“深研”車路協同系統

 

05應用案例

 

近年來,深城交在深圳福田中心區、深圳僑香路、佛山三龍灣大道、東莞濱海灣新區等多地實現了智慧道路的規?;瘧?,在全國范圍內共建設5122根智慧燈桿,構建數據驅動治理的新模式,推進與智慧城市協同發展。

 
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SUTPC智慧道路一覽圖

 

 

全球智慧街區樣板——深圳福田中心區

 

福田中心區是深圳的金融商貿中心、行政文化中心和交通樞紐中心。作為全球標桿城市的門戶地區,福田中心區正從中央商務區(CBD)向中央活力區(CAZ)轉變,福田中心區以“安心、高效、文明、精明”四大“體驗的革命”為主題,推動福田中心的城市生活和政府治理雙雙邁入“體驗時代”。

 

一是“安全舒心”的慢行體驗,通過車輛動態限速管理、慢行安全主動預警、行人過街信號優先等措施,實現快慢有序,人車分離。

 

二是“高效便捷”的共享體驗,提供定制巴士、需求響應巴士、電動汽車分時租賃等多元化服務。

 

三是“文明優序”的在途體驗,超前部署車路協同路側終端、視頻 AI 監控等數字化的基礎設施,同時在每個燈桿上預留了 5G 微基站安裝接口,在各路段預留了智慧城市建設所需的管道資源,建成可調節、可對話、可服務的智慧道路。

 

四是“智慧精明”的治城體驗,構建“全息感知-仿真推演-精準調控-全程服務”閉環管控體系,為行業管理、交通管控、區域綜治等業務的開展注入全新的活力。

 
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福田中心區新基建設施
 
 
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福田中心區智慧交通主駕駛艙

 

 
結語
 

推進治理體系和治理能力現代化已上升為國家戰略,運用大數據等前沿技術推動實現交通治理現代化是落實國家戰略的應有之義。在國家推動新基建的戰略環境下,深城交深入探索智慧道路集成化之路,構建了從政策-標準-設計-落地實施的閉環管控體系,先后負責光明馬拉松、僑香路、福田中心區、佛山三龍灣大道等多個智慧道路項目的建設,為城市治理現代化體系的構建探索有益路徑。

 

 

交通信息與模型院

撰寫:王夢迪

審核:莊立堅

審定:丘建棟

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