《大数据驱动的城市交通拥堵控制技术创新体系及产业化》

城市交通拥堵是全国性的重大难题,各方都在努力探索有效控制拥堵的方法。交通信号控制作为缓解交通拥堵的有效手段之一,已无法满足城市交通快速发展的需要,面临交通问题诊断难、策略制定难、高峰缓堵难等难题,成为缓解城市交通拥堵的方法瓶颈。近年来,大数据理论与技术的日趋完善,为解决城市交通拥堵难题提供了新思路和新方法。项目瞄准交通控制发展前沿,以城市交通信号拥堵控制技术为突破口,攻克重点关键技术,突破行业技术难题,基于多源数据实现交通流的参数提取方面的质变,精确定位并解析交通信号控制问题,自动推荐信号控制策略,并从多策略干线协调优化控制技术、拥堵区域多级联动控制技术两个角度实现网络交通流均衡控制。项目将多源数据融合与人工智能技术应用于信号控制领域,打造了可适应各种交通场景的自适应信号控制系统,切实提高路网通行效率,实现控制效果落地,为提升路网运行效率、缓解交通拥堵和推动产业发展提供技术支撑。

项目的主要核心技术及创新性包括:

1.基于大数据挖掘的全景交通流参数提取技术。基于多源交通大数据,扩充了交通流参数获取的宽度与精度,实现了指标种类的量变和指标类型的质变,挖掘了宏观、中观、微观三个层面的交通流参数之间的关联规则,解析了交通流参数的演变模式及内在机理,搭建了多尺度预测模型。

2.问题导向的控制策略动态关联技术。应用机器学习和智能交通知识图谱实现了交通信号控制问题的精确定位与解析,创建了以实际应用场景为导向的信号控制策略库,提出了基于路网拓扑关系和实时拥堵状态的子区动态划分技术及控制子区与控制策略的自动匹配技术。

3.拥堵干线多策略协调优化控制技术。基于实时获取的排队长度、行程时间、停车次数等交通状态信息,动态精准计算干线协调相位差,实现优化、实施、反馈的闭环控制,达到多饱和态下不同控制目标的最优实现。

4.数据驱动的拥堵区域多级联动控制技术。通过对车辆出行轨迹和出行规律的深入挖掘,采取对区域多级控制路口进行合理节流、加放的实时联动控制方式,达到精准均衡路段交通需求、快速疏散拥堵的缓堵效果。

该项目参与制定国家及行业标准2项;授权发明专利8项;获得软件著作权2项,发表论文5篇。基于以上关键技术研发了HiCON信号控制系统、城市分析系统、策略支持系统等系列产品,实现从宏观到中观最后到微观的全过程城市交通拥堵分析和控制,项目成果先后在青岛、贵阳、西宁、长沙、济南、武汉、佛山、南昌、威海等多个大中型城市应用,实现信号配时问题发现率超过80%,准确率超过90%;策略推荐准确率超过80%,推荐采纳率达到70%;高峰期行程时间下降15%以上。项目应用经济效果显著,助力济南、青岛、西宁、烟台、石家庄五大城市跻身2018年全国拥堵同比下降TOP10榜单,并占据前四名。2016至2018年底,该项目技术带动信号机出货量10532台,系统软件售出30套以上,实现销售额92405.45万元,利润21033.1万元,税收9946.92万元。该项目获得2018年青岛市科学技术进步奖一等奖、第五届智能交通杯“先进技术奖”。

成果说明

该项目通过海信在城市交通管控、信号调优等方面的技术积累,突破了多个瓶颈和制约因素,研发了准确识别城市交通问题、调优策略自动推荐、高峰期协调优化、多级瓶颈联动控制的技术,技术效果应用显著,极大地缓解了城市交通拥堵,尤其是高峰期的优化效果明显,减轻了因此带来的经济损失和环境污染。基于该项目所研发的关键技术,海信开发了基于大数据的智能交通信号控制系统,包括了城市分析系统、策略支持系统、信号控制系统三大子系统以及系列软硬件产品,先后应用到青岛、贵阳、西宁、长沙、济南、武汉、佛山、南昌、威海等多个大中型城市,应用效

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