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“算法”优化接入“大脑” 信号灯变醒目

2018-09-03 18:26 来源:大洋网

城市交通大智慧系列报道

开篇语

如今,全球大城市都在加快智慧城市的投入与建设,出行、经济、环境、生活、教育和安防是这些未来的“超级智能城市”的六大板块。而拥有了“大脑”的智慧交通,会让市民的出行更方便、安全、省时、绿色,也令我们的城市变得更加开放、融合,并且有助于促进可持续发展的生态圈建设。

本系列,我们将从信号灯开始的智慧调度、智慧支付、新能源智慧出行三大方向,为大家揭开广州等城市智慧交通背后的高科技“密码”。

大洋网讯 随着城市交通高速发展,道路纷繁复杂——人流、车辆能“各行其道”,其中包括各种的城市信号灯起到调节作用。随着物联网、云计算、算法、大数据、人工智能等新一代信息技术发展,“小小”的信号灯也拥有了“大智慧”。日前,由广州交警联合国内互联网企业、科技企业举行的智慧信号灯“广州城市算法挑战赛”,为越秀区22个路口的红绿灯设计“算法”。数据显示,经过“算法”优化后,路口优化率有所提升。

然而,“算法”优化信号灯是互联网+交通的一个分支,是城市实现智慧交通的“入口”。全球大城市都在积极推进和探究智能城市、智慧交通,我们已在日常生活中感知到交通智能化所带来的便捷,不过,这只是开端。业界专家表示,智慧交通体系建设的终局是城市交通将随着“大脑”的进化实现“无人”之境。

广州:用“算法”优化信号灯

改善老城区交通状况

交通出行与市民生活息息相关,智慧信号灯属于智慧交通中重要的一部分。从去年开始,互联网+信号灯更成为国内众多城市在智慧交通上的探索方向。

日前,智慧信号灯“广州城市算法挑战赛”中,来自同济大学交通工程学院的两支“算法”队伍,利用其核心“算法”,结合广州交警提供的实际路况信息,交通信号灯等多重数据,通过精密“计算”,提供选定区域的“最优交通信号灯配时方案”。

其中,冠军团队的方案对德政路、文明路、沿江路等路段交通提升明显。据数据显示,路口信号灯利用“算法”进行优化后,在文明路—越秀南路口,延误时间整体从原来的56.82秒降低到51.85秒,优化率达到10%。而亚军团队是对文德路、北京路等路段交通进行提升,结果显示,在文德—珠光路口,整体延误时间从原来的30.3秒,降低到应用其“算法”后的27.1秒,优化率为11.8%。

据解释,交通信号灯优化“算法”,是一套良好的计算程序,以各进口道车流量等集计型数据和车辆轨迹等非集计型数据及其提取的特征参数为输入,并输出信号控制交叉口周期、相位差和绿信比等关键参数,以实现交通系统整体运行效率最优化。

本次大赛冠军团队队长、来自同济大学交通运输工程学院的博士研究生王一喆表示,老城区非机动车和行人出行需求相对较大,所以信号灯优化最大的难度在于非机动车和行人对于机动车运行的干扰。因非机动车和行人的影响,在挤占机动车通行空间的同时,由于担心事故的发生,机动车不得不降低行驶速度来保障安全,这就会使干线协调控制(俗称“绿波带”)失去原有的效果。因此,设计算法的过程中根据这一现实状况进行了“容错性设计”,适当调整交叉口间的相位差和绿波带速度,尽可能降低行人和非机动车带来的影响。

早在去年,广州交警支队已联合国内某互联网企业就“互联网数据”应用展开合作,其中最典型是天河北片区。经过两次优化调整,天河北片区晚高峰东往西方向平均通行速度提升42.36%。2017年至2018年,广州共计完成路口信号方案优化1097次,新增绿波带10条,共计维护56条绿波带。

路口信号灯优化是疏导城市交通,推进智慧交通建设的新思路。未来,广州交警将根据实际情况完善选手们的优化算法成果,持续推进智慧信号灯的创新。

信号灯“大脑” 城市通行速度提升

使用“算法”优化交通信号灯仅是智慧交通的开端,在新一代信息技术高速发展的当下,整个智慧出行是城市交通大脑在“精密”运行的结果,包括大数据、云计算、物联网、各类前端应用和服务……共同“协力”。

据全媒体记者了解,从2016年开始,包括阿里巴巴、百度等国内互联网巨头与全国各地不同城市联手,打造“城市大脑”。日前,出行服务提供商高德地图在中山市打造了智慧红绿灯的基础设施,中山市市区143个路口的红绿灯已接入“城市大脑”,令红绿灯“活了”起来。怎么“活”起来?例如,道路南北向路上有五个红绿灯,其中,中间路口等待的车辆最多。“大脑”通过摄像头、红绿灯全局感知到该路口易拥堵,测算出了拥堵时长、拥堵长度,再按照全局调节制定一套配时优化策略,使拥堵路口的通行效率提升。

据数据显示,2018年一季度当地通行速度环比提升了5.7%,行车过程中停车次数下降了8%。高德地图副总裁董振宁表示,“信号灯的优化分点和面的结构,有路口的优化——进行信号灯的配置,还有最重要的整个区域的信号优化。”

据了解,相比以往单点信号灯优化,如今接入到“大脑”当中的信号灯系统其智能化进一步升级。首先,从局域网到互联网。信号灯连接到“大脑”后,接入海量的数据源,对整个城市交通有了更全局的感知。其二是从单路口优化到区域优化。每调节其中一个红绿灯的配时,周边其他红绿灯也跟着一起动,以保证全局最优。其三是从模仿人工到AI智能调节。智慧红绿灯可比作是人工智能机器人“阿尔法狗”,它会先模仿交警此前的调度经验,然后依靠学习能力,逐渐变得越来越智能。

董振宁表示,构建完整的“城市大脑”,信号灯只是一部分,此外还有交通优化、交通诱导、智慧调度等,是大量的人工智能+云计算。

数据底盘+应用组件 “玩乐高积木”式解决问题

全局感知、人工智能、全局协同是“城市大脑”的三个关键词。据了解,“城市大脑”中的智慧交通架构主要包括两层,下层是数据底盘,上层是应用组件。而数据底盘是“大脑”的基础,应用组件则包括人工智能AI开放平台和应用服务平台。

大数据是“城市大脑”的血液和养分。据介绍,数据底盘是“大脑”中极具突破性的创新,是新一代交通感知系统,主要具备三大核心特点。第一是数据全量接入。数据主要来源于多方面,大数据平台积累的互联网出行数据、交警数据,另外还有视频数据、气象数据、路政数据等。

拥有了数据后,系统就进入第二个环节:数据融合治理。大数据平台通过对数据进行融合处理和质量评估,确保了数据的完整性、唯一性、时效性、准确性和一致性,为后续的数据应用提供了基础。事实上,这也是关键一环,物联网专家表示,只有进行筛选、分析的数据才称之为大数据。智慧交通系统当中的一个重点就是对多种信息综合、叠加、分析,从而进行整个交通状况的预判。

第三是数据统一表达。交通大数据最直观的价值体现在对城市交通运行状态的评价上,而“数据底盘”就是利用一套标准化的参数对城市交通进行评价。经过了“大脑”下层的运算后,上层的应用组件,就能像“玩乐高积木”一样,通过不同的方式拼接,形成不同的方案,解决不同城市的交通问题。

今年6月举行的世界交通运输大会上,中国交通运输部服务司副司长蔡团结提到,要推动智慧决策,城市交通运行积累了大量的出行信息和视频数据,要加强公众出行规律和客流特征分析,加大对相关数据的挖掘分析和评估应用,推进基于大数据实施城市交通的综合决策、项目的优化。

高德集团总裁刘振飞认为,智慧交通体系建设的终局是城市交通将随着“大脑”的进化实现“无人”之境:城市车辆大多无人驾驶,交通管理系统基本无人操作,交通资源利用达到极致。这一切都由城市大脑指挥调度,但这时人们感觉不到“大脑”的存在,就如同感觉不到拥堵的存在。

交通服务信息化

移动平台为出行护航

除了利用大数据、人工智能、物联网等新一代信息化手段让市民出行更加省时、绿色,在出行的安全保障上,相关部门亦利用这些高科技手段令市民出行安心。

日前,网约顺风车事件受到外界高度关注,也引起了大家对乘坐网约车安全问题的关心。针对群众乘坐网约车、出租车出行,广州天河警方公众号推出“微护航”服务。广州市民可利用手机微信关注公众号后,使用该护航服务,每60秒会自动向警方公众号发送定位,遇到紧急情况可以一键报警。

据了解,在全市任何一个地方打车,都能使用“微护航”的提示音和自动上传位置功能,但如果发生危难警情报警,只适用于天河辖区,如果是跨区的警情,作为案件线索,天河警方会上报市公安局协调其他分局进行处置。

在杭州,交警部门与国内互联网企业联手打造“一路护航”的服务,该应用是让120、119、110等车辆在出现紧急情况时,在手机App端一键启动“一路护航”模式,保证车辆通行一路绿灯,为市民开辟一条“绿色生命通道”。它主要是利用了云端整体调度,手机地图会对被保障车辆实时定位回传给后台,并沿途广播提醒周边车主注意让行。后台会对车辆到达下一个路口的时间实现秒级精准预测,“零时差”调控红绿灯保证车辆通行一路绿灯。

据德勤研究显示,未来智慧交通管控,包括了内置于交通基础设施以及车辆中的传感器通过收集实时、精确的交通流量,并将数据上传至智慧交通管控系统中,以帮助系统调整交通信号灯或其他交通标志使交通状况最优化。

同时,智慧交通管控系统可以用于处理紧急情况下的交通,通过规划最快通行路线、封闭路桥以及调整信号灯方式帮助救护车快速通过。

记者观察:

智慧交通听起来很科幻,然而,它离大众生活却很近,因为我们已无时无刻地在享受着交通智能化的便利,比如广州的私家车主已能通过手机微信上广州交警公众号,线上办理多种业务,最近更正式推出了“一键办理六年免检业务”,车辆保险信息与车辆免检业务实现了无缝对接。

然而,这只是智慧交通众多前端服务应用的一部分。相比十年前,提出智慧交通概念,在物联网、5G、人工智能、大数据等技术“加持”下,智慧交通在不断升“呢”,智能化的便民服务成为常态的同时,城市的大交通会变得更依靠智慧化的“大脑”运行,利用人工智能与数据,更加依赖于智能决策,减少人工干预,在不同领域能够更开放更融合,并实现规模化。

对于智慧交通的未来,王一喆告诉记者,随着5G、LTE-V和DSRC技术的不断兴起和应用,车路联网与协同技术将得到进一步发展,这也是城市交通控制突破的关键所在。在车路联网环境下,可以提前将信号灯信息传输给车辆,并且通过计算给驾驶员相应的提示信息,实现“控制方”与“被控制方”的智能交互。

当然,车路联网要真正成熟仍有一段较长时间,但是我们已看到前进的步伐。

文/广报全媒体记者文静

图/广报全媒体记者苏俊杰 实习生陈炳恒

图表/广报全媒体记者文静

[ 编辑: 郭夏凡 ]
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