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成都绕城高速:一双慧眼识坦途

智能交通技术 | 智能交通前沿科技 2021/10/15 00:03

编者按:

用旧地图无法找到新大陆,重新定义的云上智慧正在发生!成都绕城高速“智慧眼”,是阿里云联合达摩院与高德进行的全国首次智慧高速创新,凸显了“互联网+”与人工智能在智慧高速上的应用示范意义,形成了具有价值、可推广复制的解决方案。

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导语

1988年10月31日,中国内地第一条高速公路——全长18公里的沪嘉高速公路建成通车。

11年后的1999年年底,全国高速公路通车里程达到了1万公里;20年后的2019年年底,全国高速公路达到了15万公里,全国公路总里程达到了501万公里,双项居世界第一。

尽管我们的道路越铺越多,交通网越织越密,似乎仍然跟不上交通流量的增长需求。民众对交通,比如节假日出行、城市早晚高峰通勤的拥堵,仍然多有抱怨。

高速公路“上云”的时代已经来临,老基建和新基建正在加速融合。通过基础设施云化、路况信息数据化和服务智能化,高速出行在未来会有无限的想象空间。

01

快不起来的高速路

高速之痛:拥堵和安全

与普通公路不一样,高速公路堵车更容易招致不满。人们既然选择了付“过路费”从高速公路通行,图的就是快速和直达,以免穿行国道、省道绕路。结果,上了高速才发现根本快不起来,有时候还会陷入一眼望不见头尾的车流中,进退不得。

我国高速公路出行目前主要面临的痛点,一是拥堵,二是安全。 成都绕城高速则是两者皆有。

2018年1月8日,国家多部委联合召开全国春运电视电话会议,会上公布了“全国高速公路十大拥堵路段和易堵收费站”,成都绕城高速成彭收费站出现在名单里。

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成都绕城高速示意图

事实上,在被“全国点名”之前,成都民众对“在绕城高速跑不起来”的抱怨声,已在当地沸腾多时。

超负荷工作是堵车的原因之一。 成都绕城高速全长85公里,建成于2001年,设计流量是日均6万辆,而如今日均通行已接近18万辆。

此外,成都绕城高速全线有24个互通立交,路网结构复杂。 它不仅是四川省境内10多条高速公路汇集的转换纽带,也是进出成都市区的快速通道连接线。既是高速公路,又是城市环线,成都绕城高速顺理成章地成为四川省内拥堵率最高、车流量最大、管理问题最复杂的一段路。

2015年2月10日,公安部交通管理局公布了2014年“全国十大危险路段”,名单里出现了“成都绕城高速50公里至70公里”路段。根据当年的全国交通事故数据,这10个“危险路段”合计153公里,全年发生交通事故1203起,造成451人死亡, 平均每10公里发生事故78起、死亡30人

“智慧眼”开年见效

或许是当年的几起偶发事故,将10个路段推至危险排名的前列。一次上榜,并不代表这段路始终存在安全问题。但残酷数字的背后,对于所有高速公路而言,如何采取措施让高速出行更安全,都是一件迫切的事情。

为了解决由来已久的两个“痛点”,成都绕城高速的运营管理方——四川交投集团下属的四川高速公路建设开发集团有限公司(以下简称“川高公司”),在2018年年底主动找到了阿里云, 希望借助互联网公司的一些新技术和技术人员力量来缓解成都绕城高速的拥堵,通过数字化转型去解决复杂问题。

仅一个月之后的2019年1月21日, 川高公司联合阿里云推出的智慧眼视频智能分析与综合管控平台(以下简称“智慧眼”) 在成都绕城高速投入试运行。

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在2019年春运的40天试运行期间,“智慧眼”取得了初步成效。对比2018年春运,成都绕城高速拥堵天数从16天下降为6天,重点路段拥堵率平均下降了10个百分点,最严重路段“接待寺立交——机场高速外环”拥堵率下降29个百分点。

经过数个月的“学习”和升级,“智慧眼”在新中国成立70周年前正式投入运行。在这个举国欢庆的大长假,成都绕城高速的综合拥堵率下降了15.3个百分点。

川高公司的统计数据显示,成都绕城高速公路 2019年全年交通事故数减少了20%,年平均拥堵率下降15个百分点

02

“智慧”在何处

提升通行效率的同时降低交通事故数量,“智慧眼”是怎么做到的?

简单来说,“智慧眼”是一个对高速路况进行精确全量感知、自动解析事件、自动处置与预警联动的视频智能分析系统。 想进一步弄明白“智慧眼”究竟有哪些“智慧”,则要把它的工作原理一步步拆开来看。

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有一个前提条件需要了解,在不进行车流限制的情况下,降低高 速公路拥堵的核心,取决于发现事件的快慢,以及事件处置的快慢。

第一步是发现,这得靠“眼”。 成都绕城高速在2018年时对全路段的视频系统进行了升级:路中央每900米立1杆,每杆“背靠背”装2个摄像头,每个照射450米,交叉覆盖。这些摄像头犹如一只只“眼睛”,24小时紧盯,把全路段看得“清清楚楚、明明白白、真真切切”。

这是已具备的硬件基础。但有了眼睛,并不意味着可以快速发现。过去监控设备传回的实时路况靠人眼轮巡,然而成都绕城高速有接近1000路实时路况视频,用人眼去盯,根本盯不过来,很难及时发现情况,只能抽查。

于是第二步,“智慧眼”平台把接收到的实时路况视频,运用视觉识别技术和算法,全部进行秒级处理, 自动识别出交通事故、拥堵等异常事件

想象一个事故现场:就在此时,在成都绕城高速40公里+200米处,车牌为川P54321的卡车因为前轮爆胎发生侧翻,横躺在了行车道上。在川P54321侧翻倒地的几秒内,“智慧眼”便可自动发现这次事故。

接下来是第三步,同样只需几秒,川P54321的 事故现场图片会被截屏,显示在监控中心的实时路况云图上,连同具体坐标信息“加急标红” 。工作人员迅速确认后,可一键通知路巡队员和各相关部门,第一时间前往救援处置。

这三步,实现了高速公路事故“自动发现、自动流转、自动处 置”的联动闭环。 快速发现和快速处置,是“智慧眼”的核心能力。 经过一年多的验证,‘智慧眼’可减少50%的事故处置时间。

高速公路的事故处置,可以说是分秒必争。早发现、早处置1分钟,也许就会缩短1公里以上的拥堵长度,还可降低次生事故发生的概率;紧急救援人员早到达现场1分钟,不仅可多挽回一些财产损失,也许还能挽救生命。

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此外,“智慧眼”还具有事故预防的功能。发现川P54321发生侧翻后,系统将 实时自动生成警示信息,发布在事故路段后方的情报板(全路段42块)上,并且同步到高德地图App上,提示后方车辆 。而且,事故信息可精确到“车道级”,能给出“前方两公里右侧车道发生事故”的提醒信息,驾驶员可按提示减速变道,避免追尾。

如果事故造成拥堵,可实时测算出拥堵路段的位置和长度,提示后方车辆减速或者重新选择路线,避免添堵。

对穿行加塞、急加速急减速、货车占用超车道、应急车道停车等危险驾驶行为,“智慧眼”均可实时发现,锁定车辆进行车牌识别,将警示信息秒级发布在情报板上,提醒当事司机安全驾驶,起到震慑作用。

“智慧眼”的智慧之处在于,它是一个集成了阿里巴巴数字经济体多种“黑科技”的软件平台: 阿里云AI视觉识别技术、达摩院“城市大脑”团队30多套算法支持,以及高德的实时路况分析能力 。多方能力加持,构建起了路网态势监测、事件实时上报等关键能力,实现了拥堵预防和事故预防,提高了处置效率,进而提升了通行效率和道路安全。

03

数字化重塑高速公路

在“智慧眼”之前,监测实时路况信息,发现事件事故和通知上报,靠的是人眼和一部电话。

监控中心的工作人员24小时“三班倒”,每班次要把上千路的视频轮流看三四遍。有时候刚看完这一段,下一秒就出事故。即使发现了事故,还要分别通知和上报给19个部门,经常要打20多通电话才能把事故信息说清楚。“智慧眼”投入运行后,他们的 运营工作量下降了20%

人眼轮巡、人工上报在成都绕城高速已成为历史, 现在路况事件可以自动感知,联络处置可以“一键通报”,形成了联动闭环

如今,路巡、服务区、收费、养护等业务全部信息化、数据化,集中在一个云端,集成在一张图上,人员和业务全部可视化、结构化,通过“智慧眼”平台从全局视野去调度协同和综合管控,在改变高速出行体验的同时,提升了管理方的运营效率。

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成都绕城高速已成为全国智慧高速的事实标杆,至今已有60余批次同行前来考察学习。

“智慧眼”平台用数字化的手段,实现了流程优化、标准化和自动化 ,在员工数量不足全省平均水平三分之一的情况下,成都绕城高速东段实现了运营效率和经济效益双提高,创造了一个低成本、高效率、可持续、可复制的智慧高速样本。

此前,四川交投和川高公司主动探索,联合阿里云共同打造“智慧眼”,除了实现缓堵保畅、安全通行,还有更深层次的诉求:四川交投近年提出数字化转型的战略目标,川高公司则提出了由传统高速公路投资建设营运企业向高速公路生活方式服务企业转型的目标。

“智慧眼”在成都绕城高速试点成功,为四川交投和川高公司拥抱人工智能与数字化、探索智慧高速服务转型的新经济模式,起到了引领示范作用。

2019年6月,阿里云与四川交投旗下“高路信息”共同成立“智慧交通联合实验室”,致力于道路基础设施智能化产品的研发及新商业模式的探索。2020年3月,“智慧眼”上线阿里云产品库,实现了联创 产品的商业化。目前,“智慧眼”已在云南成功复制,接下来将在全国推广。

04

老基建和新基建融合

团雾因为突发性和难以预测,至今仍被称作高速公路的“白色幽灵”和“移动杀手”;应急车道停车及因其堵塞造成的救援困难,也是导致高速公路事故的重要因素。

2010年12月13日上午8点40分,成都绕城高速文家场至双流路段因为团雾(小范围突发浓雾)发生了137辆车连环追尾。所幸这次事故没有造成人员死亡,但事故车辆的数量之多,到现在也还在纪录榜前列。

2018年的中秋节,一名保洁工在家吃过团圆饭,让女儿开着私家车把她送到高速公路工作。发现路中间有散落的障碍物,女儿将车停在应急车道,母亲去道路中间清理障碍物。女儿眼睁睁看着自己的母亲被一辆大货车撞飞30多米。建成通车以来,已经有18名保洁工倒在了成都绕城高速路上。

如今,“ 智慧眼”通过视觉AI算法可以实时识别能见度和应急车道异常,并且实时给出预警和警示。

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以往如果想要提高10%的通行效率,要么斥巨资新修一条路,要么在路侧增加一条车道,把路扩宽。估算一下,征地、拆迁加施工,所需资金数以亿计。而类似“智慧眼”这样的软件系统平台,投资金额可能不及新修或扩路的10%,就可以实现通行效率的提升。

成都绕城高速途经7个区12个县,在拓宽道路几乎不可能的情况下,用一个软件平台就实现了通行扩容。吴凯认为, 在汽车通行量增加10%的情况下,绕城高速的通行效率实现了10%以上的提升 ,而且是安全的通行效率,成效特别明显,性价比十分高。

这是阿里云探索出的一个与众不同的智慧模式——硬件普适,而不是硬件堆砌。从数据和软件上发力,通过云计算和人工智能建立路网、车流数据的充分连接,实现路况感知与处置自动联动闭环,从而提升通行效率,提升道路安全。

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结语

“智慧眼”在成都绕城高速取得成效,展示了一个鲜明的信号:云计算、人工智能、物联网代表的新基建体系与物理世界中的交通体系相融合,通过数字化、智慧化的模式,可以给交通资源利用率带来新的发展。

交通是物理世界的网络,网络是数字世界的交通。我们的道路越铺越多,交通网越织越密,但传统的“铁公机”基础设施建设终究会慢下来。在这种情况下,用数字技术加强对传统交通体系的渗透和赋能,就成了可以最大化提升交通效率、提升出行体验的主要选择。

我们是交通大国,但不是交通强国。作为新基建模式下的基础设施,智慧交通建设的全面铺开,将使我们向“人悦其行,物畅其流”的交通强国加速迈进。

回头看去,我们曾经是丝路上的中国、驿道上的中国、自行车上的中国、铁轨上的中国。那么在未来可期的时间周期内,也许不用等到21世纪中叶,我们就将成为智慧交通网络上的中国。

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