杭州城市数据大脑治堵新实践

2018-05-04 10:13:27 来源：122交通网作者：张建评论：人

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随着城市迅速发展，杭州机动车保有量逐年攀升，交通供需矛盾加大，警力不足矛盾日益突出。在此背景下，杭州提出城市数据大脑概念（以下简称“城市大脑”），主动运用“城市大脑”解决城市交通拥堵问题。运用“城市大脑”治堵实践中，杭州交管部门做了哪些工作？效果如何？未来，“城市大脑”还能为城市交管做什么？请看杭州交警支队道路秩序处秩序科科长张建文在“江西智能交通论坛（第四期）”上的介绍。

杭州城市交通发展变迁的四个阶段

杭州跟世界各大城市一样，在整个城市发展变迁中，经过了以下几个发展阶段：

第一阶段：交通设施标准化阶段

前几年，杭州交警根据公安部交管局关于“两化”工作的部署（“两化”工作是指城市道路交通信号灯配时智能化和交通标志标线标准化），对整个市区的交通标志标线、交通信号进行了整体梳理和提升，促进交通设施规范化、标准化。杭州交警落实“两化”工作之前，也收到不少群众关于交通设施不规范等问题的投诉，但是，经过交通设施标准化建设后，相关问题大幅减少。

第二阶段：交通组织渠化阶段

交通设施标准化以后，杭州交警把一些车道分布不合理、信号配时不合理以及一些路段的出入口干扰的地方进行渠化。秉承精细化的管理理念，杭州交警开展了路口可变车道、左转直行待行区、潮汐车道、微循环交通等一系列的交通组织优化工作。

第三阶段：交通秩序整治有序化阶段

在做好交通设施标准化、交通组织优化后，杭州交警还重点进行了交通秩序的整治。在交通管理工作实践中，部分驾驶人反映比较突出的问题是，认为交通控制设置的不合理造成了驾驶人违法。因此，把交通设施、交通组织做好，对执法管理非常重要。杭州交警在交通秩序整治过程中，始终坚持“久久为功、依法治理”的法治思维，对交通秩序整治常抓不懈。特别是2017年，杭州交警认真贯彻全国公安交管工作会议精神，按照《城市道路交通文明畅通提升行动计划（2017－2020）》要求，以“一创一治”（创文明交通、治秩序乱象）和“两治一整”系列行动为载体，紧盯城市交通违法顽疾，2017年处罚了1400多万起交通违法行为，连续6个月位列全国36个大城市首位。通过严管，道路交通秩序明显改善，通行效率明显提高。这正是建立在交通设施标准化、交通组织优化基础上所做的工作。

第四阶段：大数据、云计算、人工智能的智能化阶段

随着城市扩张及日新月异的变化，警力不足的矛盾日益突出。在这种背景下，杭州借助人工智能和机器智能更精准的盯紧城市交通每一个细节，更精准的调控城市交通每一个阶段节点。预计2022年，杭州将建成快速路464公里，4年内将新建281公里；轨道网里程446公里，4年内将新建329公里。由于轨道网及快速路网的施工，交通管理将面临更大难题，亟须利用现有的一些科技手段进行交通拥堵的治理工作。

城市发展亟须找到治堵新路径，“城市大脑”应运而生

为解决城市交通治理难题，杭州提出了“城市大脑”概念。“城市大脑”不仅涵盖交通，还有其他各个行业，交通只是一个切入点，先做深做透交通治堵项目，探索可以复制的经验，逐步拓展应用到城市管理的各个行业和各个方面。那么，探索“城市大脑”在城市治堵工作中的应用，杭州做了哪些工作？

搭建“城市大脑”组织领导框架

2016年12月，杭州市委、市政府专门成立了由省委常委、市委书记任组长，五位市委常委任副组长的“城市大脑”建设领导小组的组织框架结构，汇聚政府、企业、公安，产学研各方力量，整合了建委、公安、财政等十个部门，形成合力。

为解决数据归集资源统筹等问题，杭州市政府专门成立了市数据资源管理局，着力消除信息孤岛、信息壁垒，真正发挥数据价值，为推进项目研发提供支撑和保障。同时，在政府与企业、社会之间，坚持需求引领技术，通过政府主导，主控主推，会同阿里等13家高新企业、浙大等高校组成工作专班，开展日常研发工作，规划设计杭州治堵方案。

此外，杭州交警与各大企业合作建设了两个实验室，还挂牌成立了杭州交警城市大脑实践基地，积极探索警务机制改革，全力推进试点项目的研发探索。

▲图：搭建“城市大脑”组织领导框架，形成部门合力

▲图：杭州交警城市大脑实践基地

实施“三步走”战略

杭州“城市大脑”组织框架结构搭建好以后，为了用数据治堵，又提出了“三步走”战略。第一阶段，2017年建成了V1.0平台；第二阶段，2018年准备推出V2.0平台；第三阶段，2022年准备完善推出V3.0平台。通过这三个阶段，积极探索“用数据研判、用数据决策、用数据治理”的城市交通治理新模式。

▲图：“三步走”战略

在城市交通治理中，开展“城市大脑”试点工作

经过半年多的努力，从无到有，杭州“城市大脑”交通V1.0平台于2017年7月上线运行，在10月11日的云栖大会上正式对外发布。目前，“城市大脑”已在杭州两个地方开展了试点。

试点一：中河-上塘高架和莫干山路

选取这两条道路的主要原因是附近区域的出行主要以这两条道路为主。2015年之前，中河-上塘高架曾经被高德评为全国最拥堵、高峰时间时速最低的一条快速路。经过“城市大脑”半年时间的实践，中河-上塘高速平均延误降低15.3%，出行时间节省了4.6分钟。莫干山路平均延误降低8.5%，出行时间节省了1分钟。现在白天时段，整条快速路车速基本维持在40km/h到45km/h之间。

试点二：萧山区5平方公里区域

在萧山区5平方公里的试点范围内，平均通行速度提升超过15%，平均节省出行时间3分钟，120、119、110等特种车通行速度最高提升超过50%、救援时间减少7分钟以上。

据高德地图统计的数据显示，2017年杭州的拥堵排名由2016年第8位下降到第48位，拥堵缓解趋势为全国第一，而且交通拥堵下拐态势已经形成。

▲图：杭州拥堵缓解趋势全国第一

杭州“城市大脑”治堵实践中，突破了“四项工作”

杭州“城市大脑”在试点的过程中，主要围绕以下“四项工作”展开：

第一，规划四个路径

在规划路径当中，根据杭州市委市政府提出的城市生命体理论，运用互联网+现代治理思想构建平台，推进大数据、云计算、人工智能等深度融合后，运用于城市治理之中，从而对整个城市的运行，实现生命体质提升感知，实现预测预警，决策指挥公共资源配置。在强化原有系统、原有数据、效率以及横向联系的基础上，设置四个实现路径，即全面感知、战略主导、智能模仿、反哺系统。

在战略层面上：注重城市交通的战略性、宏观性管理，实现交通点、线、面特征转向宏观指标的展现，解决交通治理、安全防控的反复性、失调性问题，以系统论的方法来统筹面上交通和区域交通。

在战术层面上：以数据技术为支撑，找出交通管理的影响因子、非直接关系的关联因子，并立足视频、信号、匝道、断面等检测技术，分门别类建立交通特性分析模块，以规律性、反复性、周期性的统计科学，预判交通流、拥堵、安全风险等趋势，实现城市交通管理的预警、预判、预决。

▲图：在战略层面，实现交通点、线、面特征转向宏观指标的展现

第二，城市交通实时生命体征检测

如果将交通研究者看作医生，城市就是生命体，道路是城市的血脉，车辆就是流动的血液，信号灯就是经络，经络不通，就会堵塞。城市交通拥堵和人生病一样，一般要通过检验、化验、CT等技术手段检测身体指标，这就需要全面感知掌握整个城市交通运行的状况。

城市交通归结起来有五个生命体征，即交通流量、拥堵指数、延误指数、主干道车速、快速路车速。这些生命体征是交通管理工作的目标，也是“城市大脑”的首要任务。前三个生命体征大家比较熟悉，我们为什么把主干道车速、快速路车速也作为生命体征呢？举个例子，之前在管理高架路当中一直有两种不同的声音，即高架路优先还是地面道路优先？一种说法是高架堵不要紧，因为在警力缺失的情况下，高架堵可以不上警力，地面堵要上警力。从交通管理、警力方面考虑，这个说法有一定道理。另一种说法是高架是城市主动脉，高架通畅城市才会通畅。这两种观点都是按照原来的理论或实践的说法，没有数据支撑。

通过数据分析，现在整个杭州市区日交通流量接近175万左右，全市的交通道路里程1913公里，而整个高架体系占交通流量的50%左右，高架的公里数也仅有183公里，这说明高架占的道路里程少，但承担的交通功能多，因此应该坚持高架优先。那么，怎么让高架优先呢？那就是数据融合。

▲图：这五项生命体征是交通管理工作的目标，也是城市数据大脑首要任务

第三，数据融合找交通堵点和乱点

一是对堵点进行分析。通过对交通流理论和交通特性进行分析，融合外部数据以及交警内部资源后，建立交通堵点算法，通过数差失衡度、延误率等16项参数指标，全面感知检测，对交叉路口、快速路、匝道以及道路断面每两分钟进行一次类似CT切片的检测，再通过与历史数据进行对比，发现城市交通堵点。例如，在高架道路试点当中，对所有的匝道进行切片式的检测，与历史数据对比，再决定哪个匝道该封掉，哪个匝道该用信号灯。

由于道路规划源头上的问题，大部分快速路从高架下来，一两百米就是主要路口，下面直接是信号灯路口，因此要采用下匝道优先，只要保证从高架下去的信号灯优先就可以。虽然简单，但由于高架和地面交通流量等不同特点，在保障地面通行时，导致下匝道优先理论在原来实施中并不畅通。但在经过全面感知检测后，这个问题得到了解决。

二是视频检测乱点。将144个监控纳入数据分析，监控点会自动报警。在原来的交通组织中，治理乱点堵点，进行交通优化，要亲自到路口现场查看，然后分析出现的问题、原因，也可能是通过群众投诉举报或者民警发现问题才会去治理，导致不能实时发现、实时治理。通过视频检测自动报警，可以更有针对性、更高效的治理堵点乱点。

▲图：浙江省新华医院门口一天规律性报警最高达63次

▲图：浙江省人民医院门口一天规律性报警最高达156次

第四，提取人工经验，实施机器智能

多年以来，公安交警部门在工作中积累了丰富的经验，形成了师傅带徒弟的工作传承，但是缺乏系统性、连贯性的经验总结固化。在“城市大脑”建设中，通过提取师傅们的经验特征，形成算法和场景，实现机器智能。

用球机监控替代交警路面巡查来发现各类交通事件，诸如交通事故、车辆抛锚、违法停车等。杭州道路里程1900多公里，信号灯路口有1700多个，路面交警不到1000人。按照现在三班次的勤务安排，高峰时间最多也只能巡查260个路口左右，还有1500多个路口处于失控状态。因此，通过监控替代人员去路面自动巡查，准确判断每起事件的不同属性，进而对交通堵点、乱点以及涵盖交通事故、交通拥堵等交通事件自动报警。目前，杭州市区有3400多个监控，如果全部实现自动巡查，整个视频监控就会产生5万多起报警数据，平均每天200多起。

▲图：视频监控自动巡查试运行以来，自动发现事件50000起

对卡口设备的应用进行创新。原来卡口设备主要运用于治安事故的车辆轨迹、人脸查寻，现在通过“城市大脑”将卡口应用升级成非现场执法，包括驾驶人开车打手机、未使用安全带、重点车辆报警等等，这些数据都可以从卡口系统里抽取。这种通过抽取卡口数据进行非现场执法的方式，可以在很大程度上解放有限的警力，让民警去快速处置事故和抛锚车辆，快速管理行人和机动车。

运用城市大数据对警务进行创新。把原来传统的路口民警定点为主的勤务模式，创新升级为现在的路口智能监管，路段滚动快处理的模式，为此配套成立交警机动队，快速处置“城市大脑”报警发现的各类事件。例如，在高峰时间按照260个警力计算，全部作为交警机动队，杭州市平均每个民警可以辐射七公里的范围，也就是说每个民警最远到达3.5公里的地方，按照摩托车快速反应，只要3到4分钟就可以到达现场，对各类事件进行快速处置。在工作日期间，最忙的高架道路成立交警机动队，在双休日，最忙的景区也成立了交警机动队，下一步还会在全市铺开。

▲图：创新警务新模式

▲图：成立交警机动队（TPTU），快速处置“城市大脑”报警发现的各类事件

建立“城市大脑”交通信号配时中心，由专家和专业人士专门研究调整信号配时，让系统学习和模仿人工配时的经验，并配以大数据算法，用结果衡量，找到适合本土混合交通模式的最佳配时方案，实现信号灯的集中统一独立调控。交通信号配时中心作为“城市大脑”数据最灵敏的双手，在监控实现堵点自动报警后，通过信号灯实时配时优化，消红变绿。