摘要：中国智慧城市大会自2001年开办以来，在历届组委会薪火传承、不忘初心的努力坚持下，至今已成功举办十七届。大会不但继承了“智慧基因”，更发扬了“创新精神”，力争给行业带来新颖的形式、共享的平台、便捷的组织、热点的话题、智慧的启迪。
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中国智慧城市大会.
中国智慧城市大会自2001年开办以来，在历届组委会薪火传承、不忘初心的努力坚持下，至今已成功举办十七届。大会不但继承了“智慧基因”，更发扬了“创新精神”，力争给行业带来新颖的形式、共享的平台、便捷的组织、热点的话题、智慧的启迪。
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鹤壁市城市出行应用场景
刘建 王凯宁 葛孝煊
鹤壁市行政审批和政务信息管理局
华为技术有限公司
一、建设背景
鹤壁市位于河南省北部，面积2182平方公里，人口160万，辖2县3区。其中，主城区（淇滨区）总面积335平方公里，人口近50万，人口密度较大（约1500人/平方公里）。近年来，随着机动车保有量快速增长（近20万辆），因淇滨区交通干线较少（东西2条、南北2条）、红绿灯路口较多（共336个）、路口红绿灯配时固定和路口信息化设备老旧（已超过10年）等原因，导致城市道路通行效率持续下降，群众出行体验不佳。具体问题表现在以下两个方面：
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主干道路拥堵严重
兴鹤大街、淇滨大道和黄河路等连接新城与老城主干道路潮汐现象明显，早/晚高峰期拥堵严重。兴鹤大街、华山路等南北向部分路段交通系统相对脆弱，承载能力有限，道路通行效率较低，导致鹤壁市市区早晚高峰缓行现象严重。同时，由于上下班跨行交通需求和组团之间的交通出行需求旺盛，加上道路承载力的不足，致使道路交通时空资源调配不均衡、关键道路及关键节点拥堵已成常态。
此外，由于信号放行方案比较单一，没有进行线路协调控制，导致车辆频繁停车、启动，造成了大量的停车延误。
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交通安全隐患增大
随着路口和路段的交通拥堵情况加剧，再加上前端感知设备老旧，存在设备掉线、黑屏、软件算法版本落后等问题，导致路口和路段出现感知盲区，无法很好的对机动车行驶规范性进行管理，存在较大的道路安全隐患。
二、建设内容
基于以上两个主要问题，鹤壁市建设城市出行应用场景，以“缓堵保畅”为总体业务需求，采用实用、适用、点线结合、重点突出的建设思路，基于“升级和新建结合、一般感知和精准感知结合”的原则，在充分利用现有城市道路上建设的电子警察、反向卡口、边缘机房和城市全光网的基础上，升级或新建前端感知设备、基础网络、算力平台、AI算法和分析平台等，对每一条路、每一条车道、每一个路口的交通对象及周边基础设施进行实时精准的数字化感知，生成以“实时、精准、精细、全面”的交通数据为基础的路网全息档案，构建层次清晰、覆盖全面、感知精准的城市交通数字化路网感知体系，科学评价路网的通行能力和健康度，看护道路的实时健康状况，实现路网的堵点、黑点、乱点的优化和治理，解决交通拥堵问题。
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应用场景简介
城市出行应用场景主要是通过高清摄像机、毫米波雷达和雷视一体机等前端设备，对路口、路段的机动车、非机动车和行人进行实时的感知和采集，利用雷视拟合技术在智能微边缘设备中进行流量和轨迹计算，分析整体路网（路口和路段）的详细交通状况，结合采集制作的高精度路网地图进行交通实况数字孪生，支撑红绿灯智能配时、绿波通行、道路组织优化、道路隐患治理和交通引导，提升道路通行效率和道路安全。第一，在红绿灯智能配时方面，通过将智能边缘设备计算的流量和拥堵数据与信号控制平台相结合，对路口红绿灯时长进行智能配置，解决因信号配时不合理引起的通行效率低下问题，实现从“车看灯”到“灯看车”的智慧化转变；第二，在绿波通行方面，通过绿波屏实时发布城市出行管理平台计算的绿波通行速度，减少机动车在行驶过程中的停车次数和延误时间，让市民充分感受“绿波”道路带来的通行便利；第三，在道路组织优化方面，通过对车道级的交通流量、拥堵长度和延误时间等指标的计算，发现道路组织架构存在的问题，并对道路组织方式提供优化方案；第四，在道路隐患治理方面，通过雷视拟合计算得出的交通对象轨迹，识别机动车和非机动车的逆行、超速、急加速、闯红灯和不按车道行驶等行为，评估路网安全隐患，为交通治理提供数据支撑；第五，在交通引导方面，通过交通引导屏实时发布城市出行管理平台分析得出的交通态势信息，引导车辆避开拥堵路段，辅助缓解交通拥堵。
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场景建设范围
该场景建设范围为鹤壁市淇滨区全区，现已完成“启动区”范围内“六横三纵”相关道路的建设（北至淇滨大道、南至湘江路、东至嵩山路、西至兴鹤大街范围内道路），城区其他道路正在建设中（北至淇河路、东至泰山路、南至南海路、西至华山路）。具体范围如下图1所示：
图1 鹤壁市城市出行建设范围
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场景技术方案
3.1 总体建设方案
城市出行场景通过行业最新的传感器技术、高精度地图技术、AI算法、大算力芯片和边缘计算技术来构建路网的“智慧+”感知能力。首先，利用路口、路段部署的雷达和摄像机组合或雷视一体机等传感器进行实时的交通态势感知和数据采集，摄像机负责采集视频流数据，雷达负责交通目标速度、位置、航向角等信息的采集；其次，通过智能边缘设备进行雷达和摄像机数据的拟合，计算多方向的每个机动车、非机动车和行人的五维元数据（位置、速度、车牌、姿态、属性），实现道路进出口、进口方向和车道的三层认知，实时掌握车辆轨迹、车道流量、车道饱和度、延误停车次数、排队长度等重要交通管理数据，结合采集制作的高精地图数据进行路网的分米级数字孪生。场景架构如下图2所示：
图2 鹤壁市城市出行方案架构
3.2 前端感知设备建设
在前端感知设备的部署方面，鹤壁市城市出行场景根据鹤壁市十字路口、T字路口、Y字路口和圆形路口的特点，以及立杆、树木等实际情况，基于基本组网方案，有针对性的进行设计和设备挂载，以达到最佳的感知效果。组网方案如下图3所示：
图3 鹤壁市城市出行前端感知设备组网方案
3.3 后端应用平台建设
在城市出行场景后端平台建设方面，采用中屏与大屏结合的方式，对整个路网的交通情况进行计算和分析。
首先，通过中屏PC端业务平台（鹤壁市城市出行管理平台）对路网中的路口和路段的车辆位置、车辆轨迹、车速、平均车速、车流量、车道占有率、车辆排队长度、行人、非机动车信息、交通事件信息等指标进行计算，结合路网地图和AI算法对道路实时数据、拥堵情况、延误时间、停车次数、路口冲突点、交通事件、交通流量、交通组织等进行分析，将分析结果与信号控制系统相结合进行路口红绿灯智能配时，并通过路测挂载的绿波屏实时发布动态绿波速度，优化道路时空资源配置，提升道路通行效率。业务平台如下图4所示：
图4 鹤壁市城市出行管理平台
其次，在鹤壁城市运行中心的大屏中，以鹤壁市CIM数据为基础进行高精三维建模，接入业务平台相关数据，利用可视化平台进行整个路网的数字孪生，对感知的道路安全事件实时告警，并基于事件进行道路交通安全态势分析，支撑事件的快速处置和交通安全隐患治理。大屏端如下图5所示：
图5 鹤壁市交通数字孪生
三、创新应用
鹤壁市城市出行场景采用先进的雷视拟合技术，通过使用毫米波雷达和摄像机传感器构成元搭配，以获得维度全面、时间空间连续的交通状态，从而对交通目标和事件进行精准感知。为了提升检测准确率，鹤壁市城市出行场景通过算法逐帧对雷达和摄像机传感器的数据进行分析，并选择最优数据进行全域、全时的逐帧融合，以此解决对低速、静止交通目标检测不准确、目标分裂多检等问题。
该场景所使用的雷视拟合技术主要实现以下两方面的能力：（1）基于雷视拟合的车辆状态监测。雷达和视频都可实现行驶车辆的识别和精准定位，视觉、雷达在图像抓拍、轨迹跟踪等各有优势，从而实现对车辆行为的监测，包括车辆的图像记录、车牌识别、车身颜色识别等，以及对车辆轨迹的监测，包括实时运行轨迹的跟踪、速度测定、超速记录及历史运行数据等；（2）基于雷视拟合的交通状态监测。交通状态监测包括交通流监测及交通事件监测：首先，在交通流量监测方面，凭借雷视拟合技术对车辆目标、特征和状态的精准感知，实现车道交通量、车辆平均速度、车道时间占有率等的数据采集和计算，达到对交通流状态实时监测的目的。其次，在交通事件监测方面，通过雷视拟合技术对车辆、机动车、非机动车及行人等交通参与方的目标、特征、状态和轨迹的连续感知、分析和识别，实现对道路上突发的动态交通异常事件进行实时监测和发现的目标。
四、推广价值
面对复杂的城市交通，实现红绿灯智能配时、动态绿波和道路组织优化来更加有效的提升道路通行效率是一个难度较高的系统工程，需要考虑颇多因素，如本地交通规则、市民行车习惯、车流量等。鹤壁市通过“启动区”的城市出行场景建设，长期、深入的分析各方因素，摸索出一套行之有效的、可复制的提升城市道路通行效率的方案。
城市出行场景的建设主要依靠前端感知和后端孪生的技术，对于前端感知，以利旧电子警察和反向卡口为基础，对不满足要求的设备进行适当的更替和增补，并增加雷达设备。在后端孪生方面，通过接入雷视拟合技术计算出来的分析结果数据，结合本地CIM、BIM、CAD、三维模型等数据，在可视化平台进行数字孪生。
来源：澎湃新闻客户端
