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中国智能交通协会

智能交通融合系统平台—物联网+大数据助力宜居城市化发展

2017-07-20   来源:江苏金晓电子信息股份有限公司


    二十一世纪被称为“城市的世纪”,世界的城市化步伐日益加快,人口密度也在不断增加,而且预计这一趋势还将继续。大城市(人口超过1000万的城市)的数量也不断增加,据联合国的一份报告估计,到2050年大约70%的世界人口将居住在城市中。这一增长速度带来各个地区的汽车拥有量以及对交通旅行的需求也在提高,对各种类型的城市基础设施提出了更高的要求,包括交通设施。

    通过对发达和发展中国家的多个城市的调查结果表明,大多数城市领导者都致力于建设更清洁、交通更通畅的城市。对于交通系统,大多数城市更多地聚焦于智能交通系统(ITS)的开发和实施,从而加强交通供需管理。

    一个城市高效的交通成为吸引潜在投资人和雇员的重要因素。城市的增长为城市领导者带来了巨大的挑战和机遇。交通也是大多数城市目前面临的最严峻的问题之一。高效的交通是城市经济竞争力的核心,严重的拥堵会产生巨大的经济成本。同样重要的是,交通是一个城市中的所有居民共有的体验,并直接影响居民的幸福感。交通还是排放的一个重要源头,主管机构日益迫切地希望对此予以控制。而目前由于城市快速发展和布局的不平衡,道路上交通流量持续快速增长,城市的道路通行“高峰期”变得越来越长,导致市民上班通勤时间延长、燃油消耗增加,严重影响了对企业的吸引力和市民的生活品质。

    研究发现,当前许多ITS项目都是独立开发的,而非广泛的综合性ITS,也不是多模式交通规划的一部分。孤岛式的系统建设可能导致ITS在后期阶段难以发挥全部的潜在效率和联动优势。

    江苏金晓电子信息股份有限公司以南京大学为技术依托,以具有自主知识产权的产品为核心,与相关企业及科研院所一起打造合作共赢的智能交通产学研生态环境。为宜居型城市发展打造综合、统一的智能交通融合平台,底层利用先进的物联网技术多途径采集更多样、更准确地交通及相关数据;数据处理层利用数据挖掘技术实现数据清洗和整合,通过大数据分析算法更智能地分析和预测数据,做出综合性调控策略,通过与关联系统协调提升交通服务水平。实现智能信号控制、智能交通诱导、个人导航、交通监控、交通施工、交通应急处理等功能的有机整合和联动,发挥综合效果,充分发挥现有交通资源的潜力。

    多样的交通数据通过统一的数据融合和处理平台得到充分的挖掘处理,多个交通信息采集系统融合汇总获得的实时和计划性交通数据,经过数据融合和数据整合算法,形成实时交通信息的统一视图。保证得到数据的唯一性、一致性、可靠性、准确性和可用性。

    平台借助数据挖掘和大数据分析手段综合处理不同类型、不同领域、不同格式的交通数据。运用并行仿真模块模拟并不断逼近各类实际交通模型,如:交通流量模型、路口模型、驾驶遵循度模型、环境影响模型等。基于交通模型勾勒出城市交通网络的实时状态。对道路交通拥堵状况作出规范分类,包括常发性交谈拥堵、偶发性交通事件、地面合高架路上存在的交谈问题以及交谈事故等。并通过先进的灰色理论、深度学习等算法预测城市交通的变化趋势,对交通网络状态提供具有很高可信度的估计,并对各种交通控制预案作近期和中期交通流量预测。同时,在模型中加入突发交通事故、环境变化等干扰因素,用于确保仿真分配模型的结果和实际观测情况的一致性,并对系统的估计值作相应调整。

    同时,基于大数据分析,找出不同体系数据之间的联系和相互影响,为不同的上层应用实现更优化的管理和策略制定提供有利的支撑。如交通信号与交通诱导间的相互影响和作用,突发交通事故与城市路况间的相互作用,移动导航与交通诱导的综合方案等。

    上层应用层基于SOA的架构构建柔性灵活的交通管理集成平台。通过不同的应用模块组合提供定制化的业务服务,并便于灵活扩展功能。通过有效地整合交通相关各类应用,打通信息孤岛,保证交通管理、应急、服务等各项业务的协同整合,并能够灵活应对管理需求的变化。通过GIS-T平台提供直观的信息展示和便捷的人机交互。基于平台融合后的交通传感数据,通过综合交通流、路况、停车位、天气等因素,提升交通模型对各类交通参数预测的准确性;结合实时交通数据,改善交通信号配时优化效果,提高诱导信息的时机指导价值,结合互联网技术优化个人导航服务,为应对重大突发事件提供交通应急预案支撑。通过多领域多手段实现整体交通基础设施能力的最充分发挥,提升城市通行环境,降低污染。并为交通管理部门对交通事故等各种意外事件的处理预案提供决策支持。

交通信号融合控制

    目前交通信号控制包括固定配时、绿波或自适应算法,根据统计经验或不同时段道路车辆占用率来调节信号配时,以减少车辆在路口的等待时间。智能信号控制主要依据线圈、地磁、微波等传感器采集到的进入路口道路 的车辆实时数据或统计数据,预测交通流变化趋势来调节,缺少对其他影响因素的考虑,如诱导信息、突发事故、停车场占用数据。只能在相关要素对道路交通流产生明显变化后,才开始应对,造成对外部影响因素响应滞后,控制效果易受外部因素影响。

    智能交通融合系统平台打通不同业务系统,实现数据共享、综合分析,提前将导致交通变化的相关因素加入信号优化算法,提高信号控制系统的控制效果。

    对于交通事故的主动响应,通过智能交通监控系统及时感知突发交通事件,并做出影响评估,调用融合平台的交通模型模块提供的不同模型,预测受影响的路段和交通流量受阻变化。智能交通信号控制模块调用交通模型和智能信号控制算法,输入实时和预测交通流数据,及时准确地优化信号配时。

    应对诱导信息带来的交通变化,融合平台结合道路行车诱导信息和驾驶者对诱导的遵循度模型,评估诱导信息对交通的分流效果,结合路段传感器流量数据,预测进入相关路段的流量变化。智能信号控制模块结合实时流量数据和预测流量变化数据,通过智能信号控制算法,合理优化信号配时。

    对于商贸和企业聚集区,停车是影响交通流量变化的重要因素,融合平台通过停车诱导系统检测有效停车位变化数据,预估停车场带来的路段汇流和分流变化,将变化数据加入路口流量变化模型,提高路口流量模型的准确性,提高信号配时的优化效果。

    通过多种技术手段联动,尽可能地降低整体在途时间,使各个路口的总体交通流量最大化,即使区域整体流通率尽可能处于最优水平。
交通融合诱导

目前交通诱导系统包括行车诱导和停车诱导。停车诱导系统根据不同停车场的车位变化情况,将空余车位信息发布到对应的诱导信息屏。行车诱导系统借助浮动车、传感器检测等技术手段获得实时路况信息,并将道路路况信息发布到诱导信息屏,人工给出行车建议。

融合行车诱导

    目前行车诱导多为单纯的显示道路拥堵信息,由驾驶者自行选择具体的行驶路径。经常出现车辆避开临时拥堵路段,而选择信息发布时畅通的路段,大量车辆涌入反而造成驶入路段拥堵。这种情况的经常发生会造成驾驶者的诱导遵循度下降,行车诱导单纯成为信息发布参考,只能由驾驶者自己博弈,诱导作用有限。

    基于平台多数据融合的基础,智能行车诱导系统通过共享交通信号控制系统的信号配时信息,提前预测路口信号配时对路段交通流量的影响,变被动为主动,提前调整路况变化信息,提高诱导信息的指导作用和实效性,提升驾驶者的满意度和遵循度,进一步提高交通预测的准确性和交谈控制的优化效果,实现良性循环。

融合停车诱导

    虽然流动的车辆是交通管理的重点,但在交通体系中高效的停车管理对整体交通情况有着重要的影响。现有的停车诱导系统单纯发布空余车位信息,对于停车场附近的车辆诱导作用较为有效,但对于外围车辆的停车,没有考虑到达停车场的路况信息(如由于道路拥堵、进出不便造成空余车位无法有效利用),此时空余车位信息引导大量车辆涌向此停车场,反而进一步加剧道路拥堵。加重在途损耗和环境污染。导致停车场资源利用失衡,间接带来交通拥堵问题以及空气污染问题。

    融合平台通过准确地对进出停车场的系统/非系统车辆的数据进行识别、采集和记录。通过区域交通流量模型,综合停车场车位信息、路段流量数据、天气影响等因素,预测车辆实际到达有效停车位的时间。引导车辆最快速有效地到达停车位,减少车辆无效旅行时间,避免对已经拥堵的车辆带来本可以避免的额外负担,减少环境污染。

融合定制导航

    目前常见的移动导航系统主要根据已有的地图信息,根据OD算法计算得出导航路径。对于驾车出行,虽然有的系统也在逐步加入路段拥堵因素的影响,但由于缺少与其他系统的融合,主要是基于历史统计数据,对于路况变化和突发事故无法响应,影响导航效果,对于乘坐公共交通出行,只是单纯的给出换乘建议,存在在途时间和换乘等待时间估计不足等缺点,未能有效利用公共交通运行监控数据,出行导航服务效果有限。

    对于驾车出行,如何平台通过如何实时交通流量数据 、突发事故因素和天气变化影响,对路况变化提供准确的预测,根据路况变化趋势,及时调整导航策略,将导航由单纯的地图指示,变为定制化的引导服务。

    对于公共交通出行,如何平台通过融合公共交通运行监控数据和天气变化对出行方式选择的影响,通过移动终端给用户提供更加贴合的出行指导,提高出行效率。

    融合平台还可以为用户提供进一步的定制化出行服务,根据用户多种出行目的,结合沿途商贸、教育、医疗、公共设施等的分布,为用户规划规划安排合理的出行计划服务,提升用户出行效率和生活品质。同时,改善交通秩序、提高通行效率、提升城市品质。
交通环境融合调控

    在一定程度上,城市交通拥堵是对城市环境污染的一个重要影响因素,不少城市已经在开展拥堵收费机制的探索。但一般都是当区域环境污染已经达到一定严重程度后采取的被动措施。融合平台通过综合分析污染区域城市布局、污染时段、交通流类型、交通流量变化记录,建立区域污染变化与交通流模型,提前通过智能诱导系统疏导过境车辆,通过停车诱导系统引导外围停车换乘,主动减少环境污染。

    同时,天气等自然环境是影响交通的一个重要因素,如恶劣天气(暴雨、冰冻),敏感路段(低洼、桥隧)。融合平台通过物联网技术采集相关路段天气数据,通过分析和建模仿真,评估天气对环境的影响程度,通过诱导系统、信号系统、个人导航实现综合交通调控和预警,减少交通事故成因,实现交通的安全畅行。

    通过智能交通如何平台实现多数据、多系统的融合和综合优化,能够减少重复投资,充分发挥现有交通资源的潜在能力,减少孤立建设ITS系统间的制约影响。同时,通过开放、灵活的架构为未来功能扩展和与其他系统对接提供了良好的平台。通过与新兴互联网产业的有机配合联动,不断扩展业务服务领域。通过开放对接实现与其他城市、地区和政府机构的连接。为智慧城市圈的建设提供有机融合的交通解决方案,通过平台的大数据分析功能为绿色宜居城市及都市圈的建设规划通过合理的数据支撑和规划建议。

    江苏金晓电子信息股份有限公司通过产学研合作打造智能交通融合平台,本着开放合作共赢得理念与业内研究、生产、集成等伙伴建立合作共赢的智能交通生态产业链,共同推动智能交通发展,助力宜居城市建设。公司于2016年1月成功挂牌新三板,将利用这个切入资本市场的契机,融资金、融智慧、融资源,在合作共赢中助力企业健康成长,继续坚持科技创新,不断扩展智能交通服务领域。

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