智慧交通——具有实时分析功能的智能高速公路

智能高速公路是一种利用技术来改善交通流量和减少拥堵(RAC)的高速公路。其目的主要是通过使用可变速度限制和车道控制，以及经常使用路肩作为附加车道来实现交通顺畅并调节拥堵。 智能高速公路是一个国家最先进的“管理”道路。

然而，这些高速公路非常不受驾驶员的欢迎，并与许多悲惨事故有关。其不但不易于使用，而且有时令人困惑、紧张，甚至完全是误导性的，且还有布满道路的超速摄像头。

智慧交通——具有实时分析功能的智能高速公路

误导，或完全缺乏信息，是司机一大烦恼。许多人表示曾多次亲眼目睹头顶上突然闪现的限速标志，随后是一段空旷的道路，没有进一步的速度限制，也没有任何危险。驾驶员突然踩刹车，导致其他驾驶员措手不及，造成一些可怕的时刻。最糟糕的是系统运营商没有任何解释。

另一种时常会看到的情况是，显示屏上写着“道路上有碎片”或“道路上有工作人员”，有速度/车道限制，但在任何地方都看不到工作人员或碎片。这对于这个信息丰富的时代而言，还不足够好。

智能高速公路面临的最大挑战是，其远未充分发挥潜力，可能受到愿景、技术和财务的阻碍。这是一个伟大概念执行不力的典型例子。现在已经到了智能高速公路的整个概念被抛到一边的地步。

重新思考智能高速公路


智能高速公路能否发挥其潜力？其为何总是注定要失败？如果让其“更智能”呢？让我们考虑一下“智能”高速公路到底应该是什么样子。

智能高速公路是真正动态的，并且“了解”其每一段路段所发生的情况。其为用户提供有关前方和周围发生的情况的实时信息，清楚地警告即将发生的危险，并根据可靠的实时数据动态管理速度限制和车道限制。

至少，该系统应实时结合来自卫星、道路传感器（雷达、激光、热、运动等）、摄像头、道路工程活动、紧急服务、天气和路边服务的数据源，并通过人工智能运行算法并向操作控制（OC）提供相关输入。OC使用实时洞察和人工智能辅助数据模式解释来动态管理流量。此外，其最初主要使用现有的基础设施，提前将信息传递给驾驶员。

这只是现今的基本功能，增强了实时分析功能，可以极大地提高道路信息的质量，以及OC和高速公路用户的决策质量。在这个基础阶段，控制中心将能够使用人工智能来解释实时数据，并提前更新车辆的实时交通状况，从而大大提高卫星导航和驾驶员眼睛所获得的信息的质量。

例如，如果前方十英里处即将发生局部恶劣天气事件，人工智能可以在危险出现之前向驾驶员发出警告。OC可以在通知驾驶员的同时动态地引入速度限制、车道关闭或改道。这种方法可以实现所谓的动态决策，高速公路控制中心和道路使用者能够根据信息实时采取行动。

实时是智能高速公路的关键


在操作环境中动态决策的好处是相当大的。试想一下，通过更准确地预测危险和拥堵，为驾驶员提供有关原因、持续时间，以及改道是否是一种更好的选择，可以节省多少时间和金钱。通过使用实时交通信息，现在可以更精确地控制速度限制。

高速公路智能化的下一步将使道路和车辆自动、实时“对话”。想想看，有了“智能”高速公路，有了“智能”汽车，但它们只是通过轮胎和驾驶员相互连接。两者之间不存在自动的信息交换，也不存在车对车之间的信息交换。驾驶员只能看到其附近的情况，再加上卫星导航/收音机偶尔更新的交通信息，通常是在已经陷入堵塞之后。OC只能通过摄像头和偶尔的传感器来评估交通状况，根本不会发生车辆与车辆或车辆与基础设施之间的数据交换。

汽车行业正朝着更智能的方向发展，以弥补基础设施的不足，如半自动驾驶、驾驶员辅助、警觉性监控、卫星导航、无线软件更新、组件监控、办公功能等，并将它们包装成复杂的技术。

尽管现代汽车非常智能，但距离无人驾驶还有一段距离。全自动驾驶要复杂得多，需要一系列先进的车载传感器、无线数据源和强大的计算能力来做出即时决策。如果继续沿着当前的技术发展道路前进，汽车将需要变得更加“智能”，才能安全地在公共道路上行驶。

将流数据与实时数据相结合


但是，如果高速公路通过智能化基础设施来“满足”汽车工业的要求会怎么样呢？车辆可以很容易地将遥测数据实时传输到道路接收器上。其不必是全部数据，只需车辆类型、速度和行驶方向的核心（匿名）参数即可。由于流数据是本地化的，发射器和接收器可以低功耗，从而使其安装和操作具有成本效益。

然后，这些流数据将与附近其他道路使用者的数据实时结合，并与上述外部来源相结合，以确定车辆在道路上的确切位置以及与其他车辆的关系。即使不能立即实现完全的自动驾驶，也可以通过减少每辆车必须执行的车载传感器和计算的数量来加速实现。

为了处理这种级别的数据交换，需要升级OC，以使其能够以自动化方式处理动态信息。将有多个卫星和自动化运营中心专注于高速公路的某些路段，以保持其成本效益。中央OC将在全系统级别上协调通信。

有了如此高的内置自动化水平，可以进一步深化这一概念。如果与目的地源的数据交换，交通管理系统可以自动确定哪些驾驶员适合改道以及原因，从而减少拥堵区域的车辆数量。根据动态共享的卫星导航路线、实时交通的严重程度，甚至付费的“高峰时间”通行令牌，允许车辆在高峰时段通行，可以更精确地控制高速公路拥堵。如果系统实时了解道路状况，可以针对该地区的所有交通动态做出优化决策，并让驾驶员了解最新信息。在无人驾驶汽车中，系统可以发出自动转向命令来引导其离开。这些先进的交通管制措施将缓解交通拥堵和当地污染。

智能高速公路投入使用


现在，高速公路正在变得更加智能，甚至可以添加更多功能。由于OC实时处理交通和相关信息，并了解其控制区域内所有车辆的实时位置，因此，可以通过对实时数据应用预测分析来开始减少事故数量。该系统可以识别不稳定和危险的驾驶模式，并向肇事者和附近的其他用户发出警报。热传感器和运动传感器可以识别动物（人）入侵，并向该地区的所有道路使用者发送警报。

当发生故障、事故或其他危险时，系统会立即向附近的所有驾驶员发出警报，并根据需要自动调度紧急服务和救援卡车。控制中心可以通过提前通知道路上的特定车辆来清理紧急车道，以便服务人员可以更快地到达那里。

智能高速公路有多有用？下面更进一步探讨这个概念。由于信息是实时的，该系统可以帮助执法部门更快、更准确、更安全地追踪被盗车辆。其可以利用人工智能来分析卡车的轴载荷和车辆在行驶过程中的行为，从而确定卡车的载荷是否超过了允许的限制。其还会检查车辆是否缺乏MoT和保险，驾驶员是否使用手机，甚至乱扔垃圾——这是马路上的一大祸害！

路面可以被密切监控和更快地修复，将道路工程的中断降到最低。高速公路收费可以根据确切的行驶距离来实施，甚至可能取代如今支付的一些关税。且随着时间的推移，可以添加更多功能，包括创收服务。未来，这项技术还可以扩展以覆盖A级公路和市中心。

在过去的半个世纪里，智能高速公路基础设施几乎没有发展。虽说有了控制中心、更好的摄像头和车牌识别系统，但总体而言，其在很长一段时间内与过去一样——反应缓慢、运行成本昂贵，对道路使用者而言价值不高。且令人费解的是，在过去的几十年里，我们在让高速公路和道路真正智能化方面做得很少。

从基础设施的角度来看，智能高速公路应该是政府议程的首要任务，特别是考虑到老化状况的铁路网络。只要有在陆地上行驶的公路车辆，就会使用高速公路。随着汽车、卡车、公共汽车等变得越来越复杂，道路也必须如此。

人们总是认为，建设和升级高速公路基础设施耗资巨大。如果这是作为大爆炸项目来完成，涵盖升级的每一个小方面。那么，我们应该重用大量现有的点系统，并用最新的传感器、通信、云和人工智能分析技术来增强它们，所有这些技术都以先进的实时数据集成解决方案为基础。

一旦完成初始设置并进行测试，就可以增强系统，并逐步淘汰传统技术。整体架构需要正确设计，但实施应该建立在模块化、敏捷的基础上。

实时数据挑战


从实时数据集成的角度来看，必须构建动态、低延迟、统一的数据功能，这些功能可以跨解决方案空间工作，并提供实时动态决策。要实现这一点，数据需要从一开始就是生产级的，并且可以互操作。由于数据是实时流动的，因此需要能够信任其从源到目的地的流程。决策是实时做出的——数据的质量和可靠性毋庸置疑。

这意味着必须对流数据实时应用多个质量保证流程，例如记录级别的数据沿袭、错误检查、模式漂移管理以及延迟到达数据的自动处理。集成必须能够解决传输间隙、延迟到达的数据和动态数据漂移的问题。最重要的是，还需要从其他数据源（流和批处理）执行复杂的转换和数据扩充。

在这类型项目中，将有成千上万的数据管道，连接各种点系统、传感器、车辆数据、数据湖、数据仓库和应用。所有都必须符合生产级标准。

如今，我们拥有了强大的数据框架，可以实时创建和管理高效的数据流。复杂的实时数据集成现已成为现实，并且可以以经济高效的方式交付。这是智能高速公路升级项目的一大胜利。硬件将不断发展，新的应用将被开发，新的数字功能将脱颖而出，而精心设计的数据集成解决方案也将在未来几年无缝适应这些进步。

智能高速公路提供了一个完美的环境，汇集了一系列创新的想法及企业，创造出真正特别的东西。该计划将提供多年的技术就业机会，并使科技行业发展得更快。一旦成功部署了智能高速公路，就可以向其他国家出口技术和专业知识。这于国家而言也是一个巨大的胜利。现所需要的只是去做这件事的意愿！