一、引言
目前, 中国面临着快速城市化阶段, 城市人口涌入与汽车的大量增加导致交通拥堵不断加剧, 交通问题已经成为中国城市面临的普遍问题, 智慧交通作为解决城市交通问题的技术手段也应运而生。2012年中国成立智慧城市创建工作领导小组, 开启了智慧城市建设序幕, 智慧交通也成为建设的重要组成部分。2013年交通运输部长杨传堂在全国交通运输科技创新大会上提出了“综合交通、智慧交通、绿色交通、平安交通”的发展理念, 智慧交通建设成为了国家交通运输行业的重点战略任务之一, 交通部于2016年开展的“十三五”发展规划中要求各地积极开展智慧交通示范工程。
目前在国家支持下中国智慧交通的建设取得一些喜人成绩, 如北京建成交通运行监测调度系统 (TOCC) , 上海建成虹桥枢纽综合智能化系统, 中国铁路建成的铁路智能运输系统 (RITS) , 厦门建立的厦门市智能交通控制中心 (ITCC) , 此外一些高速公路建成的电子不停车收费系统 (ETC) 。但由于建设主体、管理区域、组织框架、运输方式等方面不同, 中国智慧交通的建设还存在诸多问题, 理解智慧交通的内涵, 明确中国智慧交通的发展目标和建设思路, 对中国城市交通发展具有重要意义。城市交通的进一步升级, 必须有完善的顶层设计, 只有明确智慧交通的发展方向, 才能紧密衔接各种运输方式, 推进智慧交通的快速、健康和可持续发展。文章以智慧交通作为研究选题, 希望能对中国智慧交通的发展和建设提供一些基础理论思考, 推动城市智慧交通不断进步。
二、智慧交通的概念与内涵
智慧交通源于智慧城市的概念, 也是从智能交通发展演变而来, 是构建智能城市的重要组成部分。随着智慧城市由概念到实践, 智慧交通也在实践建设中不断探索和发展。对智能交通和智慧交通的关注也要从工程和技术领域逐渐转移到理论研究。综合智慧交通的发展目标和技术特征, 智慧交通是将通信传感技术、大数据运算等集成运用于城市综合交通运输体系, 通过不断完善原有的交通基础设施的基础上, 广泛采用数字化技术来改进原有的交通基础设施、运输组织和运载工具、监管方式等, 通过科学决策为城市居民提供一体化综合运输解决方案, 在有限资源配置下以合理成本将人员和物质送到指定位置的智慧型综合交通运输与管理系统。
智慧交通的建设和发展也将使得城市的交通运输组织形式产生根本性变革, 有利于将社会分散的运输体系整合起来形成集成的、互相衔接的协同运输方式。智慧系统能够利用云计算和大数据分析等技术, 将整个城市交通运输的需求与供给协调起来, 实行数据共享、有效协作、服务一体化, 以较低的成本代价完成城市人员与物质的有序流通, 以快捷高效的决策方式达到交通资源的合理配置与有效利用。由于政府主导了智慧交通的建设, 目前的智能交通建设主要涵盖了两个部分的内容。一是政府部门为了履行行政监管职能, 从宏观交通组织与决策、运输市场监督、运输组织与管理、交通各类数据统计、公共交通服务等需求出发, 规划和建设各类交通综合子系统。二是支持或帮助运营和管理组织建设与交通运输生产密切相关的运营系统, 包括交通基础设施智慧化、运载工具的智慧化、运营组织与管理的智慧化、交通需求服务体系的智慧化等, 智慧系统的开发建设也由于使用对象的不同分为政府集中化建设和市场化机制开发建设。
三、中国智慧交通发展的目标
1.解决城市交通供需问题, 提升城市交通运行效率和服务水平。随着城市经济和社会的发展, 人们出行机动化水平越来越高, 城市交通拥堵问题日益突出, 对城市的交通出行水平提出了越来越高的要求, 城市交通成为广大群众关注的焦点。如何缓解交通的供需矛盾, 建立快捷高效的交通服务体系, 便成为智能交通系统建设的首要任务和目标。国发[2015]40号文件《国务院关于积极推进“互联网 ”行动的指导意见》明确要求“加快互联网与交通运输领域的深度融合, 通过基础设施、运输工具、运行信息等互联网化, 推进基于互联网平台的便捷化交通运输服务发展, 显着提高交通运输资源利用效率和管理精细化水平, 全面提升交通运输行业服务品质和科学治理能力”。智慧交通是以数据分析为基础, 加强供需平衡管理, 科学进行交通的决策和总体规划, 全面提升了运输的组织和管理水平, 对公众服务也更具有人性化、透明度和便捷化, 有助于城市交通的安全、有序、舒适、快捷运行, 最大程度发挥交通基础设施的效能, 从而提高城市交通运输的效率和服务水平。
2.强化城市交通科技发展水平, 提高城市交通竞争力。发展城市智慧交通也意味着拥抱和接受城市交通发展的各项最新科技技术和科技成果, 有助于提高城市的交通科技发展水平, 提升城市交通系统的管理和运营能力。交通的智慧化将物联网技术、通信传技术、信息网络技术、云存储和云计算、大数据分析和处理技术等现代科技发展的前沿有效集成于交通运输系统中, 整个交通系统的组织、运输、管理、监测、统计、决策、应急等被全面纳入智慧组织系统之中, 通过信息的有效传输, 加强人员、车辆、物质、交通基础设施等之间的联系, 使得整个城市交通信息具有实时性和透明性, 强化了城市交通的科技含量, 增强城市交通发展的竞争力。
智慧交通的应用从业务上可以划分为信息采集、数据的存储与处理, 信息服务三个部分。信息的采集是智能交通的首要基础工作, 也是智慧交通的应用的起点, 数据存储与处理是智慧交通系统的核心, 通过对各类数据的汇集、处理、存储和交换, 可以为各种不同的应用场景提高科学的决策依据, 从而保障交通运输体系的顺利运行。信息服务是通过网站、APP、专用终端等对对各类有效信息进行分类发布, 从而满足各类从业人员或出行人员信息需求, 为其行为或决策提供依据。
随着各种分析技术对对基础数据的精度和实时性要求越来越高, 也要求终端等数据采集技术和通信传输技术也不断更新换代, 客观上促使了各种物联网技术、即时通信技术等采集和传输技术和手段的不断进步, 数据采集与传输成本不断下降。而数据采集的有效性和数据种类的丰富性, 也为数据分析提供了更多的维度, 有助于分析技术和分析方法的不断改进和创新, 从而开发出更多的数据分析和应用与处理系统, 为交通监管和运营提供更多的服务内容, 保障城市交通的良好运行。
3.促进国家交通产业的经济发展, 加强交通科技人才队伍的建设。智慧交通的发展不仅与城市交通系统自身发展有关, 也是社会经济的重要组成部分, 智慧交通的开发和应用能够为中国的高新技术产业提供一个巨大的市场。根据前瞻产业研究院发布的《2018-2023年中国智能交通行业市场前瞻与投资战略规划研究报告》的数据, 中国智能交通系统投资额2017年为247亿元, 2014年投资达到837.69亿元。年复合增长率约为19%, 预计2018年市场将超过1 600亿元, 并且未来五年依旧有望保持20%左右的市场规模增速。目前中国智能交通在集成应用方面已经跻身国际先进水平, 但总体与欧美企业相比, 中国大部分企业规模较小, 在技术、资金、人才方面的投入尚有一些差距, 需要国家相关政策以予帮助和扶持, 以市场促进产业良性发展。
智慧交通产业发展不能一蹴而就, 需要国家和地方政府长期的政策支持和资金投入。中国对智慧交通产业的持续投入, 有助于吸引更多民间的资金投入到产业中, 形成良好的投融资环境, 也有助于促进国家交通产业的各项技术和产品的研发, 推动行业的不断发展。目前各地城市智慧交通的建设对终端设备产品和技术服务都有较大的需求, 推动了相关产业的不断发展和进步, 也将发展成一个高新产业群和新的经济增长点。
智慧交通产业对既懂交通技术也懂信息技术的复合型人才有较大需求, 发展智慧交通不仅有助于中国交通装备产业的发展, 也有助于打造复合型人才工作和成长的环境与条件, 形成交通人才的良好培养机制。信息技术是当前发达国家的科技和经济竞争的重要领域, 国家要借助于当前的经济发展产业技术升级的历史机遇, 在交通产业领域大力发展高新科技, 吸纳一批海内外专业人才, 组建一支能够引领智慧交通发展的一流科技队伍, 建立一套具有世界先进水平的技术标准和应用标准, 占领智慧交通产业发展的制高点。
四、中国城市智慧交通的建设思路
1.城市智慧交通建设的顶层规划。智慧交通的顶层设计关系到对各个子系统的资源和数据共享、原有系统的整合、系统整体效能的发挥, 系统功能对需求满足的程度和可持续性, 系统建设财务投入的控制等, 建设要不仅要考虑其先进性, 更要注重系统的实用性。建设智慧交通必须要以智慧城市的顶层设计为框架, 将城市交通需求和规划联系起来, 以智慧交通的需求和服务为核心, 制定周密的规划和建设方案, 从而确定建设项目和未来的建设和发展方向, 要按照各个子系统的分类, 分步逐渐试试, 以政策为导向, 以技术为核心, 在满足资金控制的情况下, 扎实妥善的推进规划的实施。
2.系统的用户对象和业务需求分析。目前智慧交通系统的用户主要分为三类:政府部门、企业运营组织、社会公众。政府部门主要履行其监管职能, 在业态上行政事务应用较多, 涉及到交通的运行监测、交通管理和服务职能、交通应急管理、交通的运行分析与政策制定等。企业运营组织涉及到企业运营服务的方方面面, 企业级别的应用较多, 比较复杂与繁杂。一般根据运营企业自身需求进行定向开发, 如调度系统、支付系统、货物物流信息与控制系统等, 设计到企业的日常运营监测、日常事务管理与异常处理、对运营策略和战略的科学决策与支持。社会公众是智慧交通的服务对象, 是发展智慧交通的根本所在, 包括公众出行的准入、公众出行的信息服务、出行基础设施、咨询投诉等。常见的如公交班次、出租电召、自行车服务系统、高速收费政策、相关服务的支付、咨询投诉系统等。在当前技术条件下, 政府部门更多精力用在重视信息数据的采集、企业比较注重信息数据分析工作对运营成本和绩效考核的贡献, 社会公众比较关注信息的有效性和实用性、便利性。
图1 城市智慧交通建设的总体框架图
3.智慧交通的系统开发与系统建设。智慧交通系统开发和建设的最终目的是为各类用户提供信息服务, 常见的提供信息和服务的对外接口包括网站、移动APP, 路测固定设施、呼叫中心、桌面客户端, 专用智能终端等。网站是较早的实现交通信息发布与查询的方式, 能够提供广泛的信息服务, 如不同交通的线路、班次、换乘点与换乘方式、货运配送网点、服务价格、服务质量评价等。移动APP需要依托不同的应用系统, 进行定制化开发, 能够针对特定用户, 提升服务效率。常见的如交通政务APP、企业管理APP、公众出行相关的如智慧公交APP、出租车APP、货运APP等。路测固定设施是是在交通枢纽重点区域等和路测设置专用的信息服务设置, 常见的如公交电子站牌、交通运输站场内的信息发布屏、信息查询终端等。呼叫中心一般是电话短信等方式实现信息发布与沟通, 桌面客户端一般是政府管理和企业管理人员专用的桌面客户端, 方便进行管理业务或运营组织监管工作, 专用智能终端设备一般是针对特定的交通工具和应用场景, 如公交车、出租车、自行车等车载专用设备, ETC专用收费系统等。
不同的信息服务方式一般也会要求不同的技术支撑, 涉及到网络、系统软硬件、专用设备、支撑平台、场地的建设和安装等。由于技术不断更新和发展, 交通系统的新型技术不断出现, 更新换代周期也大大缩短, 为了保障系统的使用周期, 一般来说, 系统的建设和开发方面要尽可能考虑先进实用性技术。智慧交通系统的服务涉及到多类用户, 集成度不断增强, 但是用户的能力和水平层参差不齐, 因此要系统不但要具备多元化服务的能力, 还得使系统服务具有易用性, 在用户界面上尽量友好, 操作简单, 力争能够服务到交通参与的每一个人。在系统平台的打造上, 还要保障系统的公用信息开放性、数据和信息的可靠性、系统运行的安全性、采集的个体信息的保密性等。
4.提升对关键核心技术的掌握和应用。智慧交通的应用的关键在于为社会公众提供快速而又便捷的交通出行和运输解决方案, 以及为支持这些活动衍生出来的监管、安全、应急、准入等政务活动和企业的组织运营活动等相关经营方案。因此系统建设的根本目的是通过数据挖掘和分析技术析, 找到公众的交通出行和运输的痛点和难点, 通过其“智慧”决策过程, 为用户提供可靠的信息服务和决策选择。在这一过程也会必然伴随着不断进步的各种分析技术和新的优化方案, 推动旧问题得到不断的改善或彻底解决, 然而伴随着中国城市化进程中人口的增长、社会经济条件的变动, 城市发展的导致的各种资源和环境约束问题的巨大变革, 肯定又会不断产生新的问题。因此智慧交通的建设和发展也是一个伴随着城市经济与社会发展而不断发展和完善的过程, 技术进步会推动交通资源利用效率的不断改善, 智慧交通的建设和发展也要不断提升对关键分析技术的掌握和应用, 从而不断推动智慧交通的系统建设。
五、结论
智慧交通的建设和发展要体现了以人为本的交通发展思路, 通过现代科技发展和信息技术发展, 将城市交通资源、城市环境、能耗等问题集合到以人为中心的系统中, 构筑城市交通一体化发展的系统, 更好的解决中国城市的交通问题, 提升城市交通资源的利用效率, 全面提高居民交通服务水平, 要以技术发展为核心动力, 通过智慧交通产业的发展, 促进国家智慧交通产业的发展, 为中国交通经济的发展和人才队伍建设提供可靠市场环境。
参考文献
[1] Debnath, A.K., et al., A methodological framework for benchmarking smart transport cities.Cities, 2014, 37 (2) :47-56.
[2] Hernandez, S.and A.Monzon, Key factors for defining an efficient urban transport interchange:Users'perceptions.Cities, 2016, (50) :158-167.
[3] Cooper, D.E., Intelligent transportation systems for smart cities:a progress review.Science China (Information Sciences) , 2012, 55 (12) :2908-2914.
[4] Zhang, J., et al., Data-Driven Intelligent Transportation Systems:A Survey. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 2011, 12 (4) :1624-1639.
[5] Patil, M.A.et al.Cloud Computing for Agent-based Traffic Management Systems, 2012.
[6] Vlahogianni, E.I., Computational Intelligence and Optimization for Transportation Big Data:Challenges and Opportunities, 2015:107-128.
[7] Li, Z.J., C.Chen and K.Wang, Cloud Computing for Agent-Based Urban Transportation Systems.IEEE Intelligent Systems, 2011, 26 (1) :73-79.