技术发展支持交通数字化转型

编者按：2022年12月，在赛文交通网举办、长安大学信息工程学院协办的“2022年智慧高速技术与应用跨年分享会（敢问智慧高速路在何方）”上，中交集团智能交通研发中心/自动驾驶技术交通运输行业研发中心主任助理孙昊以《基于全息感知的数字孪生公路解决方案》为主题，做了精彩的报告。

该报告回顾了在全息感知的数字孪生公路解决方案下，中交集团打造的新场景及新能力，以及相关科研成果转化为解决方案的具体路径。孙昊介绍了基于全息感知的数字孪生公路解决方案的研发背景、总体思路，以及它所形成的技术方案，最后介绍中交集团在实际项目中应用案例。

一、研发背景

政策驱动引领交通数字化转型。党的十九大立足新时代，提出了建设“交通强国”的重大决策部署。2021年2月，中共中央、国务院印发《国家综合立体交通网规划纲要》，要求提升智慧发展水平。加快提升交通运输科技创新能力，推进交通基础设施数字化、网联化。构建综合交通大数据中心体系，完善综合交通运输信息平台，基本实现国家综合立体交通网基础设施全要素全周期数字化。

2022年1月，《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》指出，要推动既有设施数字化改造升级，加强新建设施与感知网络同步规划建设。2022年3月，《“十四五”交通领域科技创新规划》提出，要推动互联网、大数据、人工智能、区块链等新技术与交通行业深度融合。

2022年10月，二十大也明确提出要建设现代化的产业体系，同时也提到了交通强国和数字中国，需要打造具有国际竞争力的数字产业集群，并且对基础设施进行优化布局结构功能和系统集成，最后要构建出现代化的基础设施的建设体系。

技术发展支撑交通数字化转型。近年来，随着云计算、5G技术、大数据、工业互联网、区块链以及人工智能等新技术的发展，交通业务实现了从信息化、一体化到数字化，最终到智能化的转变。

在政策及技术双向促进交通数字化转型的背景下，据公安部统计，在交通基础设施层面上，截至2021年底，我国高速公路里程已达16.91万公里，其中隧道和特长隧道已经有了7810处。

同时我国汽车的保有量已突破3亿辆，为10年前汽车保有量的1.76倍，道路供给与车辆需求之间存在一定的不匹配。在此种情况下，会存在运营隐患多、管理协同难以及服务品质低等业务痛点。

二、总体思路

根据当下交通系统中存在的业务痛点，通过内外部的数据的跨域连接贯通，实现规划设计建设运营维护服务全链条的数据连通、展示、赋能，打造数字化应用的新场景和新能力，通过算法模型的构建，孪生中枢的连线和多元数据的融合，实现了供给和需求的匹配。最终实现交通系统的高效运行保障、精准协同管控、便捷出行服务。

三、技术方案

整体方案以物联网、大数据、人工智能技术为核心，形成一套智能交通数字化解决方案，构建一个普适性、开放性、兼容性、模块化的架构体系，为行业提供自动驾驶、车路协同、交通治理、资产管理、智慧出行等服务，打造先进的交通信息的基础设施。

方案特色主要表现为两方面：孪生中台赋能数据源及孪生引擎提升应用效果。

首先，就孪生中台能数据源而言，采用了两大维度：场景维度及应用维度，这样在这些不同的场景当中，对数字孪生底层数据获取方式的设备以及布设的原则则不同。应用维度分为微观应用与宏观应用，若宏观应用面向传统精细化管控的数据源，则利用传统高清摄像机结合的交通模型，最终在微观应用中需要设置雷达和视频检测器来提供轨迹识别等微观价值行为，最终更好的支撑业务中台当中的算法。

其次，在孪生引擎提升应用效果中，从可视化操作模式，可交互执行模式、可评估反馈模式及可预演管控模式，最终提升整个孪生的效果以及管控的力度。

核心技术----数字孪生应用服务平台

数字孪生应用服务平台基于面向交通运行实时同步的动态交通三维可视化的引擎—checc3D为交通精准管控、交通运行效率提升提供数据支撑，进而通过基于数字孪生的公路综合智慧管控平台系统，最终实现生产效益目标及持续推广目标：降低产品交付成本及实现智慧化综合管控能力的可拓展性和自主可控性。

核心技术----数字孪生中枢

数字孪生中枢通过连线全链条数据的数据中台为智慧化改造提供支撑和依据，同时为其他工程的机电交安设计提供参考；通过面向道路交通行业的业务中台从整体战略、业务支撑、连接多源数据等方面驱动数字化创新；通过基于数据全生命周期管理的标准体系从根本上提高生产开发和数据管理的效率，并可通过多种方式进行灵活扩展和维护。

核心产品---基于数字孪生的运管服一体化综合系统

基于数字孪生的运管服一体化综合系统主要是为了解决平台数据源的时效性差，应用场景不突出的问题，进而形成了基于数字孪生的高速公路的智慧管理平台、基于数字孪生的隧道智慧管理平台、面向微观驾驶行为的车路协同信息发布。

其中面向微观驾驶行为的车路协同信息发布主要包括安全类、效率类以及信息服务类数据信息，同时针对驾驶过程中的“感知”、“决策”和“执行”三个阶段，进行全面的技术更新，构建“多层次协同决策体系”、“车辆与道路的互补感知体系”和“多维融合信息发布体系”。

面向微观驾驶行为的车路协同信息发布模式

针对分流区中主线与匝道车速不同，车辆汇出时变道、减速等行为易发生交通事故问题，可通过主线和匝道布设的摄像机、毫米波雷达等感知设备获取途径车辆运动轨迹与交通流信息，利用MEC进行感知融合和车辆轨迹预测，通过情报板、智能道钉为非网联车提供信息，通过RSU为网联车提供信息。

针对团雾多发路段，团雾出现引起突发性道路能见度降低，严重影响行车安全问题，通过团雾多发路段布设的交通感知设备和气象检测设备，获取气象信息与交通流信息，利用MEC进行管控方案生成与选择，通过情报板、智能道钉为非网联车提供信息，通过RSU为网联车提供信息。

四、应用案例——中交广连高速数字孪生智慧化提升

广连高速公路是广东省高速公路网规划中放射线（S1）的重要组成部分。该道路本全长231公里，双向6车道，全线隧道12座，桥隧比5..01%。具有路网复杂、桥隧比高、交通量大、服务设施密集的特点。基于此，提出广连高速数字孪生智慧化提升，以实现了便捷顺畅、安全可靠以及运营高效。

广连高速产业数字化试点建设以需求为导向，按照“1+1+1+3”系统框架进行产业数字化建设，即1套全息泛在物联感知体系、1套高效融合通讯网络、1个具有强大数据处理能力和场景处理能力的数字孪生中枢，3个智慧化数字化应用平台系统，通过数字孪生中枢实现应用平台间数据联通和共享。