数字孪生技术在智能交通行业中的应用
韩志跃
[摘 要]数字孪生技术是新时代发展下延伸出的一种新型技术，最开始这一技术被应用于工业制造中，如今该技术的运用变得越来越广泛，且朝着城市治理的方向拓展。该技术在智能交通领域的应用，促进了我国智能交通的进一步发展，在其中占有重要意义。文章就以此为背景，对数字孪生技术在该领域中的应用进行了研究，分析了该技术的具体应用现状。
[关键词]数字孪生技术;智能交通;具体应用
[中图分类号]U495 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2022）04–00–03
Discussion on the Application of Digital Twin Technology
in the Intelligent Transportation Industry
Han Zhi-yue
[Abstract]Digital twin technology is a new technology extended under the development of the new era. At the beginning， this technology was applied in industrial manufacturing， and now the application of this technology has becoming more and more extensive， and expanding towards the direction of urban governance.The application of this technology in the field of intelligent transportation promotes the further development of intelligent transportation in China， which has a great significance.In this paper， we study the application of digital twin technology in this field and analyze the specific application status of this technology.
[Keywords]digital twin technology; intelligent transportation; specific application
數字孪生这一概念最早是由美国国家航空航天局提出的，并应用于工业生产中。这一技术的应用推进了工业设计和生产的数字化进程之后，随着物联网以及大数据等各项技术的不断发展，数字孪生技术也在这一过程中与这些技术得到了融合，并随着时代的发展被应用于城市交通规划等各个领域。这一技术的应用对于我国交通体系的建设有着重要意义，意味着我国的智能交通领域已经迎来了数字孪生时代。这一技术的应用为我国的道路预警、应急救援等方面提供了新的思路和方向，使我国对于交通的管理更加便捷高效。
1 基于数字孪生技术的智能交通
基于数字孪生技术的智能交通在应用过程中借助各项先进的技术形成了较为完善的体系，实现了该体系的数字化，网络化以及智能化，而这些特点也使得数字孪生技术在智能交通中应用范围越来越广。通过数字孪生的采集、传输以及应用体系，能够构建其交通系统的映射模型，实现交通运输的可视化。同时通过对这一技术的利用，能够实现模型的推演，数据的分析等各项功能，能够实现现实交通系统与数字交通系统之间的共同运转和互动。数字孪生技术在智能交通领域的应用为我国的交通规划，管理以及服务等方面提供了全新的发展思路和方向[1]。
2 智能交通在我国的发展
2.1 起步阶段
智能交通在我国的发展历史不算太久，我国对这一技术的了解，最早是在20世纪90年代。经过数十年的发展，智能交通在我国得到了较为系统的应用。智能交通在我国的起步阶段为20世纪90年代一直到21世纪初。在这一阶段，我国开始尝试公路的信息化建设，但在这一过程中，所使用的多数设备是从国外进口的，我国也开始了对于智能交通系统的研究，这是我国对于智能交通这一理念的初步认识。
2.2 建设阶段
21世纪初到2010年，是我国对于智能交通发展的建设阶段，在这一过程中，我国的智能交通发展取得了较为显著的成就。2002年，以北京、上海等城市为代表的十座城市在我国首次开展了智能交通的应用示范[2]。2006年，我国将国家综合智能交通技术集成应用示范作为十一五的重大项目之一，由此可见，当时我国对于智能交通技术重视程度。2008年，我国又提出了智慧城市的理念，并将智能交通的发展作为智慧城市的主要内容，这吸引了大批的企业投入对智能交通技术的研发中，也由此出现了一大批新型的智能交通软件和硬件，这使得我国的智能交通得到了进一步的发展，也为我国智能交通的高速发展阶段奠定了良好的基础。
2.3 高速发展阶段
2010年后，我国就一直处于智能交通的高速发展阶段。在这一过程中，我国智能交通的竞争力一直在不断的提升，并且在这一过程中对于智能交通的研究也越来越完善，并发展出了多种创新体系，建设了一大批具有国际影响力的示范工程。目前，随着科技的不断发达，网约车，共享单车等新型的交通模式不断涌现，交通大脑，数字孪生等新的理念也开始得到了广泛应用，这些技术及理念的出现，促进了智能交通的数字化，网络化和智能化发展。当今时代，这一技术已经得到了越来越多人的关注，许多专家学者认为，数字孪生技术在智能交通领域中的应用是未来社会发展的必然趋势[3]。但如果要是这一技术在该领域中能够发挥更加突出的功能，实现交通管理的虚实互动，同步可视等多项功能还需对其进行进一步研究。688114E1-4DE3-4D3A-A479-BDA8BF3674C7
3 数字孪生技术在智能交通中的具体应用
数字孪生这一技术智能交通领域中的应用具有较多的优势，例如，可以在城市范围内实现感知体系的全覆盖，并且实现数据资源的共享，这些优势使得数字孪生技术在智能交通行业应用越来越广泛。并且，有利于城市的应急救援路线规划及道路预警，其具体的应用主要包括以下内容。
3.1 在数据驱动决策当中的应用
通过对这一技术的应用，在智能交通的发展中能够实现数据的实时采集和同步可视功能，为模型的推演提供了可靠的依据，有利于管理者作出更加合理的决策。在对于数据和信息的采集上，该技术主要是通过集约式的感应终端来对各项信息进行采集。例如，要对城市道路中公共区域的气象数据和相关的监控数据进行采集，就可以应用智能信息杆柱。在建设道路和桥梁的过程中安装传感器，能够采集到交通设施中的相关物理数据。而通过道路监控，传感器节点以及智能手机等设备，又能够对城市居民的出行以及运行车辆等相关数据进行收集[4]。在数据进行收集后，可以通过三维建模与语义化技术等技术实现数据的建模，在经过处理后，最终可以模型的推演上，这一技术也具有较为显著的优势，能够为政府部门制定相应的交通政策提供有利条件，降低试错成本。对于交通运输城市气象预测以及环境保护等方面都能够实现对理论模型的推演。同时该技术通过对交通数据的调查和分析，能够对交通需求进行预测，进而帮助城市更好地对交通进行合理的预测和规划。在道路通行的方面，借助这一技术，可以对车辆的信息位置和道路的运行速度进行动态化处理与分析，进而实现对道路拥堵的实时预警，为居民的出行提供更多的便利。
3.2 在应急救援护航方面的应用
当城市的道路资源紧张时，就会出现拥堵的情况，这不仅极大地耽误了城市居民的出行时间，更阻碍了应急车辆的正常通行，所以如何开辟应急车辆的绿色通道一直是城市管理者较为关注的一个话题。而数字孪生技术在这一领域的应用又为城市管理者提供了新的方案。通过对这一技术的应用，能够对人流、车流以及道路的特征进行准确的分析，在深度的学习后，该技术就能够在车辆到达下一个路口的时间进行精准的预测。根据对交通信号灯时长的分析，该技术能够找出通行道路中最短的信号灯方案。同时根据不同车辆的需求，还可以为车辆制定出行线路，仿真后还能够对车辆沿途的信号灯进行控制，这就为急救车辆节约了通行的时间，对处理应急事件，提升城市的安全性有着重要作用[5]。
3.3 在加速智能驾驶落地方面的应用
对于车主而言，车主非常重视车辆能否适应复杂多变的场景，能否保证行驶过程中的安全稳定性，这是车辆制造企业一直以来追求的一个目标。而在对数字孪生技术进行应用后，通过对各项数据的分析，该技术可以提供精确度较高的地图，而这些技术就能成为智能驾驶车辆的技术支撑，帮助车辆提高驾驶过程中的安全和稳定性。在对车辆的驾驶进行测试时，该技术还能提供非常完整的工具链仿真系统，对驾驶过程中的道路、交通标志，天气以及交通流等各项内容进行仿真，这样企业就可以通过对这些场景的仿真，基于真实的数据和案例，对车辆的智能驾驶进行测试，进而提高车辆智能驾驶的决策执行能力，提高车辆驾驶安全稳定性，使加速智能驾驶能够得到进一步的推广。
3.4 在治理拥堵方面的应用
由于城市的路网结构非常复杂，而交通的流量又在实时的发生变化，如何精准全面地量化城市的交通动态特征一直是城市交通管理的一大难题，而数字孪生技术也在该领域有着较为广泛的应用。首先是在数据的收集上，通过这一技术，对于城市交通动态特征量化过程中所需要的所有数据都能够精准获取，进而抓住城市的体征对其进行画像，这就能够有效实现交通动态体征的新洞察。与此同时，这一技术还能够从全局出发，将城市pb级数据作为训练集，并且利用人工智能技术辅助决策，提高决策的精准性，更能够帮助城市持续优化交通供给侧能力。通过对这一技术的利用，可优化城市内的路网结构，提升道路的承载能力，同时还能优化公共交通车辆的规模和路线，从而保证规划的合理性。从交通需求的角度出发，通过对这一技术的利用，能够实现对车辆的实时交通以及出行播报等各项功能，为居民的出行提供更加有效的路线规划，避免城市道路的大规模拥堵，在极大程度上提升城市区域内的总体交通通行率[6]。
4 孪生技术在智能交通行业发展中的建议
现阶段，我国的智能交通依旧属于发展的高速阶段，在这一过程中，我国在治理道路拥堵、城市应急救援以及智能驾驶落地的各项内容中，都取得了较为显著的成就，而数字孪生技术在其中的贡献是非常突出的，相信这一技术在未来还将得到更加广泛的应用。随着未来社会物联网、大数据等各项先进技术的不断发展和深入，我国的交通运输发展也必将发生一定的改變。在对问题的解决方面也从单一的问题解决转向全面提升能效，如此才能进一步优化我国的交通运输资源配置，提升我国的交通运输效能，但在未来的发展中还需要注意以下几个方面的问题。
4.1 完善标准体系，确保数据安全
未来在对数字孪生技术的应用中，要进一步加快对于交通基本设施的建设，就需要完善相应的建设标准，在现有的交通运输信息化标准体系以上，对其进行改良和完善，推动信息和交通基础设施之间的同步设计、同步规划[7]。为了确保数据的安全性，还需要对数据保护的影响力进行事先的评估。同时对于国家利益，公共安全以及居民出行隐私等各项重要的数据进行保护，加强对于数据安全的防范工作。
4.2 建立起健全的机制
在未来的进一步建设和发展中，要借助社会资本的力量，对我国的数字交通基础设施进行升级和改造。政府部门要积极推动政企合作，开放相应的数据资源，打造真正意义上的数字交通运营服务商，让更多的社会资本能够参与到对基础设施的建设中，才能够推动我国数字交通的长效、持续发展。这对于我国数字交通的进一步完善有着重要意义。
4.3 积极开展技术创新688114E1-4DE3-4D3A-A479-BDA8BF3674C7
社会要进步，就必须推动科技的创新。所以在未来数字孪生技术的发展中，要积极鼓励企业及个人开发新的产品和技术，并对其进行推广，进一步推动数字孪生这一理念在交通领域中的应用。可以选取一些较为典型的案例开展示范应用，并支持企业将数字孪生这一技术应用于示范区形成有示范和推广作用的交通行业解决方案，这样能够推动数字孪生这一技术的规模化应用，使其得到更好的发展[8]。
5 结语
数字孪生这一技术在智能交通领域的应用能够促进智能交通的进一步发展。如今这一技术在该领域中已经取得了较为显著的成就，但还需对其进行深入的研究和分析，这样才能使数字孪生技术在未来更好地推动智能交通领域的发展。现阶段，我国正处于智能交通的高速发展时期，在这一过程中，通过对各项先进技术的应用，得益于数字孪生技术各项优势，我国智能交通在各个方面都得到了较好的发展。城市管理者在对城市的交通线路进行规划时能够借助这一技术收集相关数据，并根据对数据的分析进行模拟仿真，降低试错的概率，这对进一步提高城市交通管理的合理性有着重要意义。但是数字孪生这一技术在智能交通领域中的应用还处于初步阶段，在未来的发展中还需要不断对这一技术进行研究，大膽创新，并健全相关的体制和标准，才能够使这一技术得到更好的发展，进而推动数字孪生技术在智能交通领域的规模化应用。
参考文献
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[2] 徐飞，徐志斌，叶晗，等.数字孪生技术在智慧高速资产管理中的应用[J].中国交通信息化，2021（12）：93-96.
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[7] 黄文德，张晓飞，庞湘萍，等.基于北斗与数字孪生技术的智能电网运维平台研究[J].电子测量技术，2021，44（21）：31-35.
[8] 横河电机收购创新型生物过程数字孪生技术开发商Insilico Biotechnology[J].化工装备技术，2021，42（6）：38.688114E1-4DE3-4D3A-A479-BDA8BF3674C7
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