雄安新區5G智慧交通建設路徑研究

翟麗娜,呂 欣

(河北軟件職業技術學院,河北 保定 071000)

0 引言

近年來,隨著5G、物聯網等技術的發展與應用,智慧交通與先進技術的融合創新正在不斷深化,持續地向智能化、智慧化方向發展。2021年交通運輸部下發的《數字交通“十四五”發展規劃》提出:到2025年,“交通設施數字化感知、信息網絡大范圍覆蓋、運輸服務方便快捷智能化、行業治理線上線下協同、技術應用主動創新、網絡安全保障強有力”的數字交通體系將深入推進?！笆奈濉币巹澇雠_后,5G通信運營商積極響應,發揮5G技術優勢賦能智慧交通產業發展。

5G技術由于具備超大帶寬、超低時延、超大連接特性,可以很好地支持車聯網場景下高移動性的汽車對低時延網絡性能的需求[1]。在智慧交通中引入5G技術,能夠提供可靠的交通數據信息,幫助解決交通擁堵、交通事故等問題,提升城市運行效率和交通服務質量。

1 智慧交通

智慧交通是在智能交通的基礎上,充分運用云計算、移動互聯網等新一代信息技術,對交通數據進行實時采集、傳輸、處理和分析,綜合感知人、車、路和環境4個要素,實現交通管理和交通服務的智能化和自動化。智慧交通包括智能交通管理、智能交通安全、智能交通出行和智能交通環保4個方面,可以應用于城市交通、公路交通、鐵路交通和航空交通等領域。

2 雄安新區智慧交通需求分析

雄安新區位于京津冀三角腹地,是全國第一個全域按照智慧交通建設布局的區域。作為一座引領未來的智能之城,雄安新區智慧交通體系的構建意義重大。2020年6月,交通運輸部批復河北雄安新區交通強國建設試點任務要點方案。智慧交通建設的內容之一是建成智慧出行服務平臺,實現交通信息整合,構建實時感知、瞬時響應、智能決策的新型城市智慧交通體系。

隨著人口規模逐步增長,雄安新區交通壓力也隨之上升。根據發展實際,雄安新區智慧交通聚焦城市交通治理和出行問題,著眼于建設數字化智能交通基礎設施,推廣應用5G通信、先進傳感、移動互聯等新技術,打造交通路網全域感知、車路協同精準公交、智慧出行、智能紅綠燈、多功能智慧燈桿等智能化場景,實現車車協同、車路協同和區域路網協同管理,準確掌握車輛流量狀況,滿足全天候快速通行需求。

3 雄安新區交通發展現狀

從2017年4月黨中央、國務院發布通知決定設立雄安新區到現在,雄安新區的對外交通逐步完善。目前,雄安新區已開通5G站點超600個,3縣主城區、京雄高鐵、白洋淀景區等區域5G網絡覆蓋良好?；?G網絡建設,從基礎設施建設到數字道路運營、從無人駕駛公交到車路協同系統,雄安新區智慧交通雛形已然顯現,在自動駕駛、智能網聯、車路協同等方面形成了一批技術示范應用成果和創新項目[2],成為未來城市智慧交通的樣板。

雄安新區在容東片區推進自動駕駛示范應用,自動駕駛車輛配裝了雷達、高清攝像頭等設備,構成的車輛視覺系統能實現車身360°全方位監測,240 m范圍內環境感知,確保自動駕駛車輛對外部路況信息的精確識別。數字道路的每一個燈桿都充滿“智慧”,綜合承載照明、城市監測、交通管理等多種設備,通過交通、信息、能源“三網合一”,提供多領域的智慧應用和公共服務,實現車車、車路智能協同。

雄安新區智慧交通的部分智能化場景已落地應用,但還未真正形成新型智慧交通體系,交通系統的智能化、智慧化程度還需進一步完善。目前,雄安新區正在著力建設立體化綜合交通網絡,逐步建成人、車、路、物實時互聯互通、實時感知、瞬時響應、智能決策的新型智慧交通體系。

4 建設雄安新區5G智慧交通體系

4.1 體系框架

基于5G技術的雄安新區智慧交通體系功能架構主要由6層組成,從下向上依次為感知層、網絡層、數據層、應用層、展示層和用戶層,智慧交通系統架構如圖1所示。

圖1 智慧交通系統架構

感知層:感知層主要接入智慧交通體系的硬件設施,包括車底掃描儀、燈桿、傳感器等。這些基礎設施可以通過紅外傳感、車載終端等技術,隨時隨地感知、捕獲信息,實現交通運行狀態的可視和可測。

網絡層:網絡層主要由交通運輸專網、4G/5G互聯網構成通信網絡。通過光纖、無線等傳輸媒介,將采集的數據通過交通系統內網或專網實時傳輸至數據層,實現快速、安全、高效的網絡連接。

數據層:數據層是智慧交通體系的數據支撐。主要采集來自交通、公安、應急管理、民航等部門的交通數據信息,并完成數據的處理、融合分析和存儲,為政府和公眾提供高效的交通信息化服務。

應用層:應用層是智慧交通體系的操作系統。通過數據分析為用戶提供具體的應用服務。比如:基礎管理系統、交通地理信息系統、信息服務系統、執法系統等。

展示層:展示層是智慧交通體系的關鍵支撐。將基礎設施采集到的交通信息進行關聯分析,通過系統界面統一展示,包含交通基礎信息、動態分析、日常監管、應急處理、信息發布等功能。

用戶層:用戶層面向交通運輸管理人員、運維保障人員和指揮調度人員等,利用數據管理可視化、數據應用可視化、指揮調度可視化、安全監控可視化等技術手段,為使用者提供可視化和人機交互界面。

4.2 應用系統功能

4.2.1 基礎管理系統

基礎管理系統利用5G大容量數據接入的特點,將車輛及設備信息接入系統,對車輛、道路等基礎信息數據進行采集,配合高清地圖實現車輛感知、路況監測、數據分析等功能。以雄安新區交通狀況監測、交通日常管控、突發事件處置為核心業務,通過與交通信息數據中心對接交互,建立安全監測、預警、運維等一體化管理體系,為日常養護、運營管理、交通管制等提供依據,包含交通基礎信息、動態分析、日常監管、應急處理、信息發布等功能模塊。

(1)交通基礎信息模塊:提供交通基礎設施、視頻監控等交通基礎信息的查詢功能。

(2)動態分析模塊:提供交通數據預處理、數據挖掘、數據分析、數據結果展示等功能。

(3)日常監管模塊:結合動態分析模塊的相關指標,提供對公交、軌道交通等運行狀態的監管功能。

(4)應急處理模塊:提供應急預案、應急資源、應急事件等信息的查詢功能。

(5)信息發布模塊:提供交通出行信息的動態發布功能,如天氣、交通擁堵、交通管制等信息的發布。

4.2.2 交通地理信息系統

該系統配合基礎管理系統,以地理信息技術為支撐,借助5G網絡對交通高清視頻進行在線傳輸處理,為核心業務平臺提供基礎支撐,實現交通數據精細化、全面化采集[3]。對空間地理數據進行可視化展現及空間數據分析,包含地圖數據導入、交通信息處理、路線規劃、導航和遠程控制等功能模塊。

(1)地圖數據導入模塊:對地圖數據進行導入、分析、處理和存儲,以便用戶隨時獲取所需的地圖信息。

(2)交通信息處理模塊:包含數據采集和數據分析2部分。數據采集是對車輛及交通事件等地圖數據進行采集;數據分析是對采集的數據進行預處理、數字化等方式的分析,以便尋找有關交通事件的規律。

(3)路線規劃模塊:根據交通狀況的實時分析,為用戶提供最優的路線規劃和交通預警信息。

(4)導航和遠程控制模塊:為用戶提供導航和遙控駕駛功能,實現自動駕駛。

4.2.3 交通信息服務系統

該系統數據對接基礎管理系統的信息發布模塊,依托5G低時延的特點,實現交通信息實時上傳和在線處理,及時發布交通狀況,為公眾提供交通服務信息,加強與公眾的交互能力,提高交通運輸服務水平[4]。系統包含路況信息查詢、公交信息查詢、交通快訊等功能模塊。

(1)路況信息查詢模塊:提供公路、隧道等交通路況動態信息的實時查詢。

(2)公交信息查詢模塊:提供公交線路、途徑站點等信息的實時查詢。

(3)交通快訊模塊:實現交通動態、路況信息、公交快訊、交通氣象等信息的發布。

4.2.4 交通執法系統

該系統借助5G技術實時向數據中心傳輸重點道路路口的監控數據,結合智能視頻處理技術,精準判定酒駕、超速行駛、疲勞駕駛等違法行為[3],動態識別車輛異常行駛行為,并實時上傳車輛違法數據,大大提高了執法效率和準確性。同時,依托車牌識別、人臉抓拍等算法模型分析,創建嫌疑車輛電子線索庫,有效提高犯罪分子與交通肇事者追捕效率,有力推動交通執法的智能化進程。

5 結語

5G作為新一代移動通信技術,能夠滿足智能交通系統對時延、帶寬的更高要求。本文立足于雄安新區智慧交通建設現狀,基于5G技術搭建了智慧交通系統基礎框架,探索建立了包含基礎管理、交通地理信息、交通信息服務、交通執法等模塊的完整智慧交通系統,為我國其他城市智慧交通建設提供了經驗。然而,在智慧交通建設中仍然面臨數據安全、隱私保護和系統可靠性等挑戰,未來智慧交通的建設應加強頂層設計,深度融合云計算、大數據等新一代信息技術,有效提升交通系統的智慧化水平[5]。