大道至简 大脑治繁 济南交警构建以大数据支撑应用为核心的现代智慧交通生态纪实
经十路舜耕路路口。济南交通大脑。交通诱导屏。快速路态势分析。
升级后的“济南交通大脑”全维度实施大数据采集、融合、分析、研判。旅游路潮汐车道。
智慧赋能是实现城市交通治理能力现代化、实现现代警务机制迭代升级的必由之路。2020年12月，“济南交通大脑2.0”正式上线运行，而“就在路面，天天可见”的“智能交通诱导服务”正成为济南交警坚持以人民为中心的发展思想体现在交通管理各项工作中，全面提升大数据基础支撑能力和智能化应用水平，赋能警力资源配置优化和警务运行流程再造，积极构建以大数据支撑应用为核心的现代智慧交通生态的一个缩影。
4月7日上午10时，开车行驶到经十路纬一路路口，路边高高立起的电子诱导屏信息提示驾驶人，“预计13分钟到达燕山立交”……在泉城济南，无论行驶在经十路、旅游路、解放路等城市主次干道上，或是高架桥和快速路上，相信这样的场景您一定不会感到陌生。依托“济南交通大脑”数据融合支撑，济南交警通过路面上150余处交通诱导屏和“济南交警”微信小程序及公众号等途径，实时展示发布交通诱导信息，诱导车主选择最优的通行路线，帮助车主科学避开拥堵路段，并最终实现交通流在路网内各路段上的合理分配。一条条看似“简单”的交通诱导提示，背后折射出这座城市“大道至简”的工匠精神。
1创新推出全面、权威、精准的
交通诱导服务
“现在出门都看导航了，谁还关注路面上诱导屏的信息，也不知道准不准、靠不靠谱。”这是有着10多年驾龄的司机王先生所产生的疑问。
“我们不一样，真的不一样。济南是国内首个融合交通路况发布的城市，在交通路况出行诱导方面‘有一套’。”这是市公安局交警支队科研所民警杨海波给出的答案。
据悉，目前市民所使用的地图导航主要存在两个问题，一是体验感偏弱，基于手机本身，注重的是沉浸式体验，因为屏幕显示有限，全局和细节不能兼顾；二是不够精准。一些地图企业发布的城市交通数据都是基于浮动车抽样检测数据，是对城市路网交通状态的抽样检测，可以直接检测行程时间、速度等指标，空间连续性更好，但是数据质量直接受制于采样率，对交通态势的感知受限，比如拥堵长度的检测，受数据样本数量限制，很多时候容易出现偏差。为实现更加准确和细致的交通运行情况感知和计算，“济南交通大脑”围绕路段切分、数据融合、时间计算等3个方面，融合互联网企业浮动车轨迹数据和本地道路交通卡口数据，通过路面交通诱导屏向社会发布服务，济南市成为国内第一个融合交通路况发布的城市。
■优势一：路段的精细切分
在诱导信息上用颜色区分出长距离道路上各路段不同的拥堵状况，需要对这段道路底层的组成单元进行打散重新组装，并对组成单元根据采集的数据赋予不同的权值，这一功能的背后需要精细化的路网数据支撑。
“济南交通大脑2.0”在统一的GIS平台基础之上，精细化加工了统一的道路交通空间数据，定制了专属道路路网基础数据，优化基础路网描述不够细化问题，改为逢交叉口、标志性地标建筑等关键节点进行打断，为更加精细的交通管理和态势分析提供坚实基础。
交通大脑的研发工程师告诉记者，济南精细化交通路网的构建，依托专业的地图生产工具对地图图层进行重构来支撑路段表述，更符合市民认知及道路交通管理需要。对部分方向缺失路段进行回补以保证交通流连续性；根据道路等级、道路名称、道路限速、道路交汇、道路宽度变化等条件进行路段的打断、合并、重复路段删除等操作，以保证能够真实反映道路交通流的变化；对道路名称等描述进行统一规范的修订，排除到有重名、沿用改名之前的路名等现象的出现。
■优势二:数据的实时融合
交通大脑对包括卡口、地磁等固定检测数据和以互联网浮动车为代表的移动检测数据进行了融合，融合后的数据准确性更高、覆盖度更广，生产出一份数据源最全面、更能准确反映道路交通运行状态的实时动态交通信息。数据融合是将多种信息源的数据和信息加以联合、相关及组合，获得更为精确的数据。“济南交通大脑”将出行服务提供商滴滴、地图服务提供商世纪高通等公司提供的移动检测数据实时接入本地，然后基于定制化的更精细的路网基础数据，对固定检测数据进行配对、提取、校验，实现两类数据规格一致，然后对这两类数据进行算法融合，生成覆盖范围广且精度高的路况数据。
目前，交通大脑对济南主城区的4300个卡口进行评估，筛选符合融合条件的1380个卡口进行配对匹配，计算分钟级过车流量生成与路况格式一致的数据进行融合。在融合后的690个路段中，随机抽取20条道路作为样本进行融合结果的准确性评估，对连续10天、同一时间段、融合前和融合后的道路通行速度计算值进行分析，并对数值差异较大的数据进行视频实况验证，发现未融合数据集中有10%在数据融合后得到了正确纠正。交
通大脑的城市交通路况服务能力得到有效提高，为
公众出行提供了更精准的数据支撑。
■优势三:时间的精准计算
交通大脑根据诱导屏的实际位置与前方路网结构，对每个硬件屏的显示内容进行专业的屏显内容模板设计，通过绘制路网和渲染路况，生成基于GIS地图的矢量化、网络化交通状况诱导信息，经过数据加密后，完成诱导信息的屏幕显示。同时，根据周边实时交通态势状况、信号灯周期、恶劣天气以及区域内交通时空预测状况,基于交通大数据获得的道路态势信息，并将途经的道路以标志性的交通节点进行精细化渲染红黄绿路况，输出ETA诱导时间，数据分钟级自动更新。
有了精细化的路网和精准的实时道路交通路况数据，借助交通大脑的AI智能路况预测算法，就能精准地计算和预测出到达前方关键交通节点的预计到达时间（ETA），缓解拥堵时车主的焦虑。2打造全生命周期精细化
交通管理典范
济南是国内首个建立“点-线-面”全生命周期精细化管理的城市。针对道路交通运行的最小单元路口和路段，济南交警依托交通大脑精细化融合算法和科技手段，打造了包含实时运行监测、实时问题诊断、服务水平评判、优化调整建议、改造效果评价等功能的济南交通大脑路口、路段“精细化监测分析研判平台”。进一步夯实城市交通管理的“精细化根基”，用科技手段对道路交通进行“科技革命”，全力打造道路交通全生命周期精细化管理典范。
亮点一：以路口精细化监测分析研判为例，该平台建立了城市道路交叉口全数字台账，明确全市交叉口数量、每个交叉口的方向数量、每个方向的车道数以及每个交叉口的流量、每个方向的流量、每条车道的流量，为交叉口规划设计提供数据依据；
亮点二：对道路交叉口服务水平指标进行实时扫描和查看，通过车辆延误、停车次数、过饱和及溢流等因素对路口交通运行状态的影响，定义交叉口服务水平PI指数将交叉口分为畅通、较畅通、稳定、拥挤和堵塞5个等级，可以快速查看路口服务水平分类及数量占比、报警路口分布和预警问题等信息，及时发现交叉口存在的溢流、过饱和等核心关键指标，实现对交叉口问题的实时诊断分析，进而为实时精细化调控指明方向；
亮点三：针对长期服务水平低下的交叉口，通过对各进口交通流量、停车次数等历史数据的统计分析，找出交通运行规律和问题症结，并通过神经网络等先进算法给出优化调整建议，为交通状态评估诊断优化提供强大数据支撑和分析依据；
亮点四：在城市道路交叉口每一次精细化改造和调控之后，平台能够及时自动捕捉，并自动进行改造前后的数据对比分析，为每次精细化改造和调控后的效果进行跟踪评价，进而形成全生命周期的精细化管理服务。
据悉，该平台实现了问题的自动发现、规律的自动分析、措施的优化建议以及实施后的跟踪评估，较以往传统的交通组织优化改造有三大优势：一是解决了费时费力费钱的实施难题；二是实现路口、路段多维度评价指标自动评估，并通过GIS地图实现可视化效果展示，为交管部门等用户提供强大的工具和平台，大大提高城市信号调优和组织优化的效率；三是建立数据评判机制，实现对交叉口和路段运行效果常态化的自动跟踪评价，为交管部门提供客观、准确的评价结果，提供有效可行的辅助决策依据。依托这一平台优势，济南交警先后推出来多项便民保畅的举措，如潮汐车道、信号绿波带协调控制、快速路智能匝道控制等。3 建立潮汐交通检测管理
“济南样本”
众说周知，济南是典型的东西狭长的带状城市，交通运行呈现明显的潮汐现象。济南交警通过首创道路失衡指数(DII)，表征道路潮汐失衡现象，基于海量数据在全国率先使用速度和TTI失衡指数对全城路网进行扫描，分析全路网层面的交通潮汐现象状况，为交通管理及道路规划提供潮汐分析及数据监测，以便通过有效的手段对道路进行潮汐改造，缓解交通拥堵。
目前全市共有5条在用潮汐车道，济南交警对潮汐车道的运行状态进行实时监控，以便及时进行调整。现在已经可以实现对已建潮汐车道提供实时数据监测，对运行状态进行分析并对异常情况进行报警；自动识别出全市路网中存在潮汐现象较为显著的路段，提供潮汐解决方案，并对潮汐车道的改造进行科学评估。
据悉，全市共实现688处路口区域自适应控制，1305处路口绿波带协调控制，1319处路口远程调控。一旦发现拥堵严重的交叉口，通常改造成本小、见效更快的是路口的信号调控，在对地磁、卡口数据及互联网数据深度融合的基础上，根据道路交通状况空间性、时间性变化特征，建设具有反馈机制的分时段信号控制优化方案，研发了多源数据融合信号优化平台，能够自动适应交通状态变化，进而实现更加精准的交通管控。平台以海量的滴滴浮动车数据为基础，结合人工智能算法和交通工程需求，以2分钟频率的数据刷新，实现对交通流状态的实时监控预警，以过饱和、溢流、失衡等指标对路口问题进行流向级分析和诊断，以时段划分、绿信比优化、干线协调等不同层次生成多种优化方案，同时可对路口、干线、区域不同维度的优化效果进行评价并自动生成报告，助力城市交通管理者更科学地发现问题、更高效地优化处置、更合理地验证评估，达成“诊断-优化-评估”的业务闭环。
此外，随着全市全域贯通、高快一体化快速路网络建设的快速发展，选择快速路出行已经成为不少市民的首选，快速路的交通聚集效应愈发明显，快速路的拥堵状态呈现常态化趋势，从开始的高峰期拥堵，发展到部分路段平峰期常规拥堵。近期，济南交警计划实行快速路智能控制与诱导系统的建设，来缓解快速路的拥堵状况。交通大脑首先以构建的精细化路网模型为基础，明确快速路路网的拓扑关系，构建精准实时态势感知能力，对城市快速路发生的交通拥堵、事故等事件进行实时精准感知；通过多源交通数据的融合，提高快速路交通问题分析能力，强化了交通拥堵成因、OD、变化规律、匝道交通流量规律的数据支撑；提高快速路控制和诱导能力。依托“济南交通大脑”数据融合和计算能力，研发各类交通智能算法和模型，实时调控各上下匝道的交通信号，提前告知驾驶人各匝道的通行状态，同步协调地面路口的交通信号，避免因匝道调控造成路面交通的拥堵加剧，做到“密而不堵、慢而不停”的交通状态；建立闭环评估机制，针对调控措施实施事前评估和事后跟踪，定期对城市快速路的运行状态进行定期评估，不断优化提升各类快速路拥堵治理和应急处置能力。
自“济南交通大脑2.0”发布以来，济南交警在不断完善交通大脑自身进化和发展的基础上，进一步拓宽和延伸交通大脑的触角，为市民出行提供更加便捷、快速、高效和有序的出行服务，真正成为市民出行的“智慧大脑”。 （文/图本报记者杨晨通讯员云廷进）
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