科创中国

基于个体出行推演的城市交通精细化治理评估关键技术——主要科学技术内容

一、总体思路
面向城市交通治理科学量化分析需求，针对大规模个体出行活动规律精准认知、城市级复杂交通系统可靠推演、城市交通精细化治理科学评估三大难题，本项目融合了交通工程、环境工程、大数据、人工智能等技术，以“精准感知-可靠推演-综合评估”为主线，突破了三大创新点六项关键技术，研发形成了面向城市交通治理的个体出行活动链模型和大规模路网实时在线推演模型，建立了城市交通大数据综合评估体系，推动交通治理量化分析技术从“小样本+集计经验模型+单维静态评估”向“大数据+个体出行链模型+多维动态评估”的变革，支撑城市交通治理科学量化分析和评估。
二、关键技术、创新点及先进性
1.融合多源大数据的个体出行行为辨识技术【专利13项（授权发明5项）；论文34篇】
（1）基于锚点理论的出行活动链重构技术：提出了基于锚点理论的个体惯常性出行模式的辨识方法和基于手机信令、支付、定点采集等多源社交数据融合的个体出行目的识别和活动链重构方法，通过基于核密度估计的出行目的识别技术、基于聚类和时空阈值的出行链条划分，实现了个体出行活动链重构。停留点识别精准度达到90%以上，通勤职住地识别精度超过90%。国外主要关注单日出行行为，缺乏长期惯常行为分析研究，只能完成出行划分、方式识别、目的识别和日出行链重构的部分内容，此关键技术达到国际领先水平。
（2）基于多源位置数据聚类分析的出行路径和方式识别技术：突破了基于手机定位数据与手机信令数据融合的个体定位修正与轨迹匹配技术，攻克了基于手机信令数据与互联网地图导航数据时空匹配的出行方式识别技术，实现个体出行路径和出行方式的精准识别。出行距离3km以上的方式识别精度超过90%，整体精度超过70%。国内外以基于手机信令的出行轨迹匹配为主，精度低于50%，此关键技术达到国际先进水平。
2.基于人-车个体的城市交通态势推演技术【专利9项（授权发明5项）；论文23篇】
（1）基于个体行为学习的出行链模型构建及动态校核技术：研发构建了基于个体出行活动链的交通模型，突破了基于个体用户画像的出行模式学习及出行链动态分配校核技术，实现了100%基于多源交通大数据的模型标定，模型精度相较于传统调查数据标定结果提升20%。国内外个体出行链模型以调查数据为主，缺少基于大数据的动态校核机制，人工维护成本高，无法进行精细化分析，国外模型精度一般在60%~70%，此关键技术达到国际先进水平。
（2）基于可靠约束的大规模路网车道级实时在线推演技术：研发了基于深度学习的关键路段流量和车速的短时预测技术，以关键路段的可靠预测结果为约束条件，攻克了基于拉格朗日松弛算法的高精度动态OD估计与校核技术，突破了基于大规模路网并行计算策略的实时在线滚动推演技术，支撑了城市交通全路网的动态评估。关键路段流量和车速短时预测精度达到95%以上，城市级路网交通状态在线智能研判准确率大于85%，推演时间小于5秒。国外是路段级别，覆盖全路网流量预测精度低于80%，此关键技术达到国际领先水平。
3.城市交通精细化治理多维动态评估技术【专利18项（授权发明11项）；论文27篇】
（1）面向基础设施建设与政策调控的多维评估技术：分别在基于城市个体交通移动源的本地化道路交通碳排放与扩散评估、城市交通三维噪声地图与敏感区域动态评估、基于海量车辆轨迹数据的安全驾驶风险评估等技术实现了重大突破，并创造性地提出了基于改进熵值法和序关系分析法的指标权重方法，建立了“土地-交通-环境-安全-经济”多维评估体系。使得基于多维评估的决策准确度提升50%以上。国内外各个维度评估比较独立，未形成多维度评估体系，此关键技术达到国际领先水平。
（2）面向路网多层次组织管理的动态评估技术：基于大规模路网实时在线动态推演模型，突破了面向交通路网组织管理的“区域-走廊-节点”多层次策略动态评估技术，建立了“区域-走廊-节点”的运行潜力指数模型，量化评价交通组织管理水平与可提升潜力。动态评估耗时从小时级提升至秒级。国内外运行潜力评估未见报道，动态评估时间至少5分钟以上，此关键技术达到国际先进水平。
三、实施效果
本项目申请专利40项，授权25项，发表论文84篇，组建2个国家级载体，获20项国家级、省市级项目支持，直接服务深圳市10余个政府部门，项目推广至成都、重庆、苏州、湛江、南昌、长春、兰州等近100座城市。相关技术应用超过1000个项目，应用项目总金额超6.8亿元，税收1.1亿元。
1.提升基础设施建设与政策调控评估效率及科学性
（1）重大基建评估：支撑了道路交通基建建设、轨道交通建设、路网改造、交通枢纽站点优化布局等重大基建类项目。深圳市近五年支持的规模达到近万亿元，支撑了全国第一条立体复合高速公路机荷高速的精细化评估，经过5轮动态评估，优化立交节点设计，消除了全线拥堵点。支撑了深圳市高速公路政府回购，投资超过300亿元的价值权益评估，预测误差维持在3%。
（2）重大政策评估：基于交通、土地、环境、安全、经济等多维度核心算法模型，形成“诊断评估-约束评估-综合评估”分级推进的政策评估工具包。对小汽车限行、公交优先、停车收费等重大政策是否实施、实施范围、政策影响及实施效果等进行决策评估。以深圳停车收费大幅提高为例，政策实施前后，交通运行提升13%，交通碳排放降低7%，万车死亡率持续下降。
2.有效支撑“区域-走廊-节点”多层次组织管理的动态评估
（3）路网组织管理评估：支撑交通拥堵治理、交通拥堵排查、关键走廊优化、交通安全管理政策、交通组织改善、优化信号配时等工作，率先开展借道左转、移位左转、潮汐车道、可变车道、排阵式通行等交通“微创新”手段，交通整体运行效率提升5%以上。以深圳市光侨路为例，构建了12个路口的最长绿波带，玉塘至华夏二双向行程时间降幅43%以上。