智慧交通——具有實(shí)時(shí)分析功能的智能高速公路

智能高速公路是一種利用技術(shù)來(lái)改善交通流量和減少擁堵(RAC)的高速公路。其目的主要是通過(guò)使用可變速度限制和車(chē)道控制，以及經(jīng)常使用路肩作為附加車(chē)道來(lái)實(shí)現(xiàn)交通順暢并調(diào)節(jié)擁堵。智能高速公路是一個(gè)國(guó)家最先進(jìn)的“管理”道路。

然而，這些高速公路非常不受駕駛員的歡迎，并與許多悲慘事故有關(guān)。其不但不易于使用，而且有時(shí)令人困惑、緊張，甚至完全是誤導(dǎo)性的，且還有布滿道路的超速攝像頭。

誤導(dǎo)，或完全缺乏信息，是司機(jī)一大煩惱。許多人表示曾多次親眼目睹頭頂上突然閃現(xiàn)的限速標(biāo)志，隨后是一段空曠的道路，沒(méi)有進(jìn)一步的速度限制，也沒(méi)有任何危險(xiǎn)。駕駛員突然踩剎車(chē)，導(dǎo)致其他駕駛員措手不及，造成一些可怕的時(shí)刻。最糟糕的是系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商沒(méi)有任何解釋。

另一種時(shí)常會(huì)看到的情況是，顯示屏上寫(xiě)著“道路上有碎片”或“道路上有工作人員”，有速度/車(chē)道限制，但在任何地方都看不到工作人員或碎片。這對(duì)于這個(gè)信息豐富的時(shí)代而言，還不足夠好。

智能高速公路面臨的最大挑戰(zhàn)是，其遠(yuǎn)未充分發(fā)揮潛力，可能受到愿景、技術(shù)和財(cái)務(wù)的阻礙。這是一個(gè)偉大概念執(zhí)行不力的典型例子?，F(xiàn)在已經(jīng)到了智能高速公路的整個(gè)概念被拋到一邊的地步。

重新思考智能高速公路

智能高速公路能否發(fā)揮其潛力？其為何總是注定要失??？如果讓其“更智能”呢？讓我們考慮一下“智能”高速公路到底應(yīng)該是什么樣子。

智能高速公路是真正動(dòng)態(tài)的，并且“了解”其每一段路段所發(fā)生的情況。其為用戶提供有關(guān)前方和周?chē)l(fā)生的情況的實(shí)時(shí)信息，清楚地警告即將發(fā)生的危險(xiǎn)，并根據(jù)可靠的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)管理速度限制和車(chē)道限制。

至少，該系統(tǒng)應(yīng)實(shí)時(shí)結(jié)合來(lái)自衛(wèi)星、道路傳感器（雷達(dá)、激光、熱、運(yùn)動(dòng)等）、攝像頭、道路工程活動(dòng)、緊急服務(wù)、天氣和路邊服務(wù)的數(shù)據(jù)源，并通過(guò)人工智能運(yùn)行算法并向操作控制（OC）提供相關(guān)輸入。OC使用實(shí)時(shí)洞察和人工智能輔助數(shù)據(jù)模式解釋來(lái)動(dòng)態(tài)管理流量。此外，其最初主要使用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施，提前將信息傳遞給駕駛員。

這只是現(xiàn)今的基本功能，增強(qiáng)了實(shí)時(shí)分析功能，可以極大地提高道路信息的質(zhì)量，以及OC和高速公路用戶的決策質(zhì)量。在這個(gè)基礎(chǔ)階段，控制中心將能夠使用人工智能來(lái)解釋實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并提前更新車(chē)輛的實(shí)時(shí)交通狀況，從而大大提高衛(wèi)星導(dǎo)航和駕駛員眼睛所獲得的信息的質(zhì)量。

例如，如果前方十英里處即將發(fā)生局部惡劣天氣事件，人工智能可以在危險(xiǎn)出現(xiàn)之前向駕駛員發(fā)出警告。OC可以在通知駕駛員的同時(shí)動(dòng)態(tài)地引入速度限制、車(chē)道關(guān)閉或改道。這種方法可以實(shí)現(xiàn)所謂的動(dòng)態(tài)決策，高速公路控制中心和道路使用者能夠根據(jù)信息實(shí)時(shí)采取行動(dòng)。

實(shí)時(shí)是智能高速公路的關(guān)鍵

在操作環(huán)境中動(dòng)態(tài)決策的好處是相當(dāng)大的。試想一下，通過(guò)更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)危險(xiǎn)和擁堵，為駕駛員提供有關(guān)原因、持續(xù)時(shí)間，以及改道是否是一種更好的選擇，可以節(jié)省多少時(shí)間和金錢(qián)。通過(guò)使用實(shí)時(shí)交通信息，現(xiàn)在可以更精確地控制速度限制。

高速公路智能化的下一步將使道路和車(chē)輛自動(dòng)、實(shí)時(shí)“對(duì)話”。想想看，有了“智能”高速公路，有了“智能”汽車(chē)，但它們只是通過(guò)輪胎和駕駛員相互連接。兩者之間不存在自動(dòng)的信息交換，也不存在車(chē)對(duì)車(chē)之間的信息交換。駕駛員只能看到其附近的情況，再加上衛(wèi)星導(dǎo)航/收音機(jī)偶爾更新的交通信息，通常是在已經(jīng)陷入堵塞之后。OC只能通過(guò)攝像頭和偶爾的傳感器來(lái)評(píng)估交通狀況，根本不會(huì)發(fā)生車(chē)輛與車(chē)輛或車(chē)輛與基礎(chǔ)設(shè)施之間的數(shù)據(jù)交換。

汽車(chē)行業(yè)正朝著更智能的方向發(fā)展，以彌補(bǔ)基礎(chǔ)設(shè)施的不足，如半自動(dòng)駕駛、駕駛員輔助、警覺(jué)性監(jiān)控、衛(wèi)星導(dǎo)航、無(wú)線軟件更新、組件監(jiān)控、辦公功能等，并將它們包裝成復(fù)雜的技術(shù)。

盡管現(xiàn)代汽車(chē)非常智能，但距離無(wú)人駕駛還有一段距離。全自動(dòng)駕駛要復(fù)雜得多，需要一系列先進(jìn)的車(chē)載傳感器、無(wú)線數(shù)據(jù)源和強(qiáng)大的計(jì)算能力來(lái)做出即時(shí)決策。如果繼續(xù)沿著當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展道路前進(jìn)，汽車(chē)將需要變得更加“智能”，才能安全地在公共道路上行駛。

將流數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)相結(jié)合

但是，如果高速公路通過(guò)智能化基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)“滿足”汽車(chē)工業(yè)的要求會(huì)怎么樣呢？車(chē)輛可以很容易地將遙測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)降缆方邮掌魃?。其不必是全部?shù)據(jù)，只需車(chē)輛類(lèi)型、速度和行駛方向的核心（匿名）參數(shù)即可。由于流數(shù)據(jù)是本地化的，發(fā)射器和接收器可以低功耗，從而使其安裝和操作具有成本效益。

然后，這些流數(shù)據(jù)將與附近其他道路使用者的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)結(jié)合，并與上述外部來(lái)源相結(jié)合，以確定車(chē)輛在道路上的確切位置以及與其他車(chē)輛的關(guān)系。即使不能立即實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)駕駛，也可以通過(guò)減少每輛車(chē)必須執(zhí)行的車(chē)載傳感器和計(jì)算的數(shù)量來(lái)加速實(shí)現(xiàn)。

為了處理這種級(jí)別的數(shù)據(jù)交換，需要升級(jí)OC，以使其能夠以自動(dòng)化方式處理動(dòng)態(tài)信息。將有多個(gè)衛(wèi)星和自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)中心專(zhuān)注于高速公路的某些路段，以保持其成本效益。中央OC將在全系統(tǒng)級(jí)別上協(xié)調(diào)通信。

有了如此高的內(nèi)置自動(dòng)化水平，可以進(jìn)一步深化這一概念。如果與目的地源的數(shù)據(jù)交換，交通管理系統(tǒng)可以自動(dòng)確定哪些駕駛員適合改道以及原因，從而減少擁堵區(qū)域的車(chē)輛數(shù)量。根據(jù)動(dòng)態(tài)共享的衛(wèi)星導(dǎo)航路線、實(shí)時(shí)交通的嚴(yán)重程度，甚至付費(fèi)的“高峰時(shí)間”通行令牌，允許車(chē)輛在高峰時(shí)段通行，可以更精確地控制高速公路擁堵。如果系統(tǒng)實(shí)時(shí)了解道路狀況，可以針對(duì)該地區(qū)的所有交通動(dòng)態(tài)做出優(yōu)化決策，并讓駕駛員了解最新信息。在無(wú)人駕駛汽車(chē)中，系統(tǒng)可以發(fā)出自動(dòng)轉(zhuǎn)向命令來(lái)引導(dǎo)其離開(kāi)。這些先進(jìn)的交通管制措施將緩解交通擁堵和當(dāng)?shù)匚廴尽?/p>

智能高速公路投入使用

現(xiàn)在，高速公路正在變得更加智能，甚至可以添加更多功能。由于OC實(shí)時(shí)處理交通和相關(guān)信息，并了解其控制區(qū)域內(nèi)所有車(chē)輛的實(shí)時(shí)位置，因此，可以通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)應(yīng)用預(yù)測(cè)分析來(lái)開(kāi)始減少事故數(shù)量。該系統(tǒng)可以識(shí)別不穩(wěn)定和危險(xiǎn)的駕駛模式，并向肇事者和附近的其他用戶發(fā)出警報(bào)。熱傳感器和運(yùn)動(dòng)傳感器可以識(shí)別動(dòng)物（人）入侵，并向該地區(qū)的所有道路使用者發(fā)送警報(bào)。

當(dāng)發(fā)生故障、事故或其他危險(xiǎn)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)立即向附近的所有駕駛員發(fā)出警報(bào)，并根據(jù)需要自動(dòng)調(diào)度緊急服務(wù)和救援卡車(chē)?？刂浦行目梢酝ㄟ^(guò)提前通知道路上的特定車(chē)輛來(lái)清理緊急車(chē)道，以便服務(wù)人員可以更快地到達(dá)那里。

智能高速公路有多有用？下面更進(jìn)一步探討這個(gè)概念。由于信息是實(shí)時(shí)的，該系統(tǒng)可以幫助執(zhí)法部門(mén)更快、更準(zhǔn)確、更安全地追蹤被盜車(chē)輛。其可以利用人工智能來(lái)分析卡車(chē)的軸載荷和車(chē)輛在行駛過(guò)程中的行為，從而確定卡車(chē)的載荷是否超過(guò)了允許的限制。其還會(huì)檢查車(chē)輛是否缺乏MoT和保險(xiǎn)，駕駛員是否使用手機(jī)，甚至亂扔垃圾——這是馬路上的一大禍害！

路面可以被密切監(jiān)控和更快地修復(fù)，將道路工程的中斷降到最低。高速公路收費(fèi)可以根據(jù)確切的行駛距離來(lái)實(shí)施，甚至可能取代如今支付的一些關(guān)稅。且隨著時(shí)間的推移，可以添加更多功能，包括創(chuàng)收服務(wù)。未來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)還可以擴(kuò)展以覆蓋A級(jí)公路和市中心。

在過(guò)去的半個(gè)世紀(jì)里，智能高速公路基礎(chǔ)設(shè)施幾乎沒(méi)有發(fā)展。雖說(shuō)有了控制中心、更好的攝像頭和車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)，但總體而言，其在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)與過(guò)去一樣——反應(yīng)緩慢、運(yùn)行成本昂貴，對(duì)道路使用者而言價(jià)值不高。且令人費(fèi)解的是，在過(guò)去的幾十年里，我們?cè)谧尭咚俟泛偷缆氛嬲悄芑矫孀龅煤苌佟?/p>

從基礎(chǔ)設(shè)施的角度來(lái)看，智能高速公路應(yīng)該是政府議程的首要任務(wù)，特別是考慮到老化狀況的鐵路網(wǎng)絡(luò)。只要有在陸地上行駛的公路車(chē)輛，就會(huì)使用高速公路。隨著汽車(chē)、卡車(chē)、公共汽車(chē)等變得越來(lái)越復(fù)雜，道路也必須如此。

人們總是認(rèn)為，建設(shè)和升級(jí)高速公路基礎(chǔ)設(shè)施耗資巨大。如果這是作為大爆炸項(xiàng)目來(lái)完成，涵蓋升級(jí)的每一個(gè)小方面。那么，我們應(yīng)該重用大量現(xiàn)有的點(diǎn)系統(tǒng)，并用最新的傳感器、通信、云和人工智能分析技術(shù)來(lái)增強(qiáng)它們，所有這些技術(shù)都以先進(jìn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)集成解決方案為基礎(chǔ)。

一旦完成初始設(shè)置并進(jìn)行測(cè)試，就可以增強(qiáng)系統(tǒng)，并逐步淘汰傳統(tǒng)技術(shù)。整體架構(gòu)需要正確設(shè)計(jì)，但實(shí)施應(yīng)該建立在模塊化、敏捷的基礎(chǔ)上。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)

從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)集成的角度來(lái)看，必須構(gòu)建動(dòng)態(tài)、低延遲、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)功能，這些功能可以跨解決方案空間工作，并提供實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)決策。要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，數(shù)據(jù)需要從一開(kāi)始就是生產(chǎn)級(jí)的，并且可以互操作。由于數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)流動(dòng)的，因此需要能夠信任其從源到目的地的流程。決策是實(shí)時(shí)做出的——數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可靠性毋庸置疑。

這意味著必須對(duì)流數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)應(yīng)用多個(gè)質(zhì)量保證流程，例如記錄級(jí)別的數(shù)據(jù)沿襲、錯(cuò)誤檢查、模式漂移管理以及延遲到達(dá)數(shù)據(jù)的自動(dòng)處理。集成必須能夠解決傳輸間隙、延遲到達(dá)的數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)漂移的問(wèn)題。最重要的是，還需要從其他數(shù)據(jù)源（流和批處理）執(zhí)行復(fù)雜的轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)擴(kuò)充。

在這類(lèi)型項(xiàng)目中，將有成千上萬(wàn)的數(shù)據(jù)管道，連接各種點(diǎn)系統(tǒng)、傳感器、車(chē)輛數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)湖、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和應(yīng)用。所有都必須符合生產(chǎn)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

如今，我們擁有了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)框架，可以實(shí)時(shí)創(chuàng)建和管理高效的數(shù)據(jù)流。復(fù)雜的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)集成現(xiàn)已成為現(xiàn)實(shí)，并且可以以經(jīng)濟(jì)高效的方式交付。這是智能高速公路升級(jí)項(xiàng)目的一大勝利。硬件將不斷發(fā)展，新的應(yīng)用將被開(kāi)發(fā)，新的數(shù)字功能將脫穎而出，而精心設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)集成解決方案也將在未來(lái)幾年無(wú)縫適應(yīng)這些進(jìn)步。

智能高速公路提供了一個(gè)完美的環(huán)境，匯集了一系列創(chuàng)新的想法及企業(yè)，創(chuàng)造出真正特別的東西。該計(jì)劃將提供多年的技術(shù)就業(yè)機(jī)會(huì)，并使科技行業(yè)發(fā)展得更快。一旦成功部署了智能高速公路，就可以向其他國(guó)家出口技術(shù)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)。這于國(guó)家而言也是一個(gè)巨大的勝利?，F(xiàn)所需要的只是去做這件事的意愿！

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