交通强国建设视域下公路交通数字孪生体系架构、关键技术与实践案例
伍朝辉, 徐建达, 符志强, 蓝梓轩, 吕子一
交通运输研究 ›› 2023, Vol. 9 ›› Issue (4) : 104-124.
交通强国建设视域下公路交通数字孪生体系架构、关键技术与实践案例
System Architecture, Key Technologies, and Practical Cases of Highway Traffic Digital Twin from the Perspective of Building a Country with Strong Transportation Network
交通强国建设对公路数字化转型升级提出了更高要求。数字孪生连通物理世界与数字世界,为公路交通的数字化转型落地实施提供新的路径。针对目前公路交通数字孪生应用中存在的缺少基础理论研究、应用价值分析不足、体系架构与技术体系亟待深化、理论实践有待持续迭代等问题,围绕公路交通数字孪生基础理论与实践案例展开研究。在明确公路交通数字孪生内涵、外延、特征和定义等理论的基础上,分析公路典型应用场景、需求与价值,梳理适用的数字孪生平台架构和关键技术体系,对比分析典型应用案例,探讨数字孪生规模化应用面临的挑战与瓶颈,给出公路交通数字孪生可持续发展的建议。研究结果表明:公路交通数字孪生的实践应突破“物联感知”与“可视呈现”阶段,聚焦“降本增效提质”本质目标,提升“双向互动”和“模拟择优”能力,支持“人民满意、保障有力、世界前列”的交通强国建设。
The construction of a country with strong transportation network has put forward higher requirements for highway digital transformation and upgrading. Digital twin provides a new path for the implementation of the digital transformation of highway transportation as it connects the physical world and the digital world. The paper focused on the basic theory and practice case of digital twin in highway transportation, aiming at the problems of lack of basic theoretical research, insufficient analysis of application value, urgent deepening of system architecture and technical system, and continuous iteration of theoretical practice in the current applications. On the basis of clarifying the connotation, extension, characteristics, and definition of digital twin in highway transportation, the paper analyzed typical application scenarios, needs, and values of highways, sorted out applicable digital twin platform architectures and key technical systems, compared and analyzed typical application cases, explored the challenges and bottlenecks faced by the large-scale application of digital twin, and provided suggestions for the sustainable development of digital twin in highway transportation. The research results show that the application of digital twin technology in highway transportation should break through the current stages of "internet of things perception" and "visual presentation", focus on the essential goal of "cost reduction, efficiency enhancement, and quality improvement", enhance the ability of "two-way interaction" and "simulation and optimization", and support the construction of a country with strong transportation network that satisfies the people, effectively ensures security, and is at the forefront of the world.
交通强国建设 / 数字化转型 / 数字孪生 / 虚实映射 / 模拟择优 / 降本增效
building a country with strong transportation network / digital transformation / digital twin / virtual and real mapping / simulation based optimization / cost reduction and efficiency increase
| [1] |
中共中央, 国务院. 交通强国建设纲要[Z]. 北京: 中共中央,国务院, 2019.
|
| [2] |
中共中央, 国务院. 国家综合立体交通网规划纲要[Z]. 北京: 中共中央,国务院, 2021.
|
| [3] |
交通运输部. 关于印发《数字交通发展规划纲要》的通知(交规划发〔2019〕89 号)[Z]. 北京: 交通运输部, 2019.
|
| [4] |
交通运输部. 交通运输部关于印发《交通运输领域新型基础设施建设行动方案( 2021—2025年)》的通知(交规划发〔2021〕82 号)[Z]. 北京: 交通运输部,2021.
|
| [5] |
交通运输部. 数字交通“十四五”发展规划[Z]. 北京: 交通运输部, 2021.
|
| [6] |
伍朝辉, 武晓博, 王亮. 交通强国背景下智慧交通发展趋势展望[J]. 交通运输研究, 2019, 5(4):26-36.
|
| [7] |
伍朝辉, 刘振正, 石可, 等. 交通场景数字孪生构建与虚实融合应用研究[J]. 系统仿真学报, 2021, 33(2):295-305.
|
| [8] |
Intelligent Transportation System Joint Program Office. Strategic plan 2020-2025[Z]. Washington D.C.: ITS JPO, 2020.
|
| [9] |
徐志刚, 李金龙, 赵祥模, 等. 智能公路发展现状与关键技术[J]. 中国公路学报, 2019, 32(8):1-24.
|
| [10] |
|
| [11] |
Centre for Digital Built Britain. The Gemini Principles[Z]. Cambridge, UK: Centre for Digital Built Britain, 2020.
|
| [12] |
赵光辉. 西方交通中数字孪生技术的应用现状[EB/OL] (2023-04-10)[2023-04-28]. https://mp.weixin.qq.com/s/sTMp0A0LKjFvMvggfEDNFw.
|
| [13] |
AIIAW. 智慧交通的八大关键技术和国外实践案例[EB/OL]. (2021-03-10)[2023-04-28]. https://www.aiiaw.com/6690.html.
|
| [14] |
王淼, 王润民. 数字孪生技术在智慧高速公路领域的应用展望[J]. 中国交通信息化, 2022(S1):34-35,43.
|
| [15] |
赵龙刚, 刘汉生, 张小平, 等. 基于数字孪生的车路协同虚拟仿真平台研究[J]. 移动通信, 2021, 45(6):7-12.
|
| [16] |
叶少槟, 梁恩云, 高琛, 等. 融合数字孪生的自动驾驶场景仿真模型构建研究综述[J]. 现代计算机, 2022, 28(2):1-11.
|
| [17] |
秦春伟, 王海珠, 向正松. BIM技术在成宜高速建设中的应用[J]. 中国公路, 2021(15):55-56.
|
| [18] |
吴承隆, 俞吉庆, 顾永鑫, 等. 杭州湾跨海大桥车道级主动交通管控系统[J]. 中国交通信息化, 2022(10):109-112.
|
| [19] |
伍朝辉, 常莹, 李青, 等. 基于三维视频融合的隧道运营管理创新应用研究[J]. 隧道建设(中英文), 2022, 42(1):154-161.
|
| [20] |
郭朝晖. 数字孪生概念的灵魂[EB/OL]. (2021-09-23)[2023-04-23]. http://www.360doc.com/content/12/0121/07/36705993_996017048.shtml.
|
| [21] |
傅一平. 研究了半天, 终于把数字孪生内涵搞清楚了[EB/OL]. (2021-08-04)[2023-04-28]. https://blog.csdn.net/fuyipingwml1976124/article/details/118315569.
|
| [22] |
中国电子信息产业发展研究院. 数字孪生白皮书( 2019)[Z]. 北京: 中国电子信息产业发展研究院,2019.
|
| [23] |
陶飞, 刘蔚然, 刘检华, 等. 数字孪生及其应用探索[J]. 计算机集成制造系统, 2018, 24(1):1-18.
|
| [24] |
安筱鹏. 数字孪生:通向零成本试错之路[J]. 今日制造与升级, 2020(1):78-79.
|
| [25] |
中国电子技术标准化研究院. 城市数字孪生标准化白皮书(2022版)[R]. 北京: 中国电子技术标准化研究院, 2022年.
|
| [26] |
中国信息通信研究院. 数字孪生城市白皮书(2022年)[R]. 北京: 中国信息通信研究院, 2022.
|
| [27] |
中国信息通信研究院. 数字孪生城市研究报告(2019年)[R]. 北京: 中国信息通信研究院, 2019.
|
| [28] |
中国电子技术标准化研究院. 数字孪生应用白皮书(2020版)[R]. 北京: 中国电子技术标准化研究院, 2020.
|
| [29] |
于泉. 究竟什么是交通数字孪生?[EB/OL]. (2021-07-13)[2023-04-28]. https://baijiahao.baidu.com/s?id=1746623427497415770&wfr=spider&for=pc.
|
| [30] |
陈彬. 面向数字孪生城市的软件定义物联网架构[J]. 数字技术与应用, 2022, 40(2):120-123.
|
| [31] |
梅宏, 黄罡, 曹东刚, 等. 从软件研究者的视角认识“软件定义”[J]. 中国计算机学会通讯, 2015, 11(1):68-72.
|
| [32] |
|
| [33] |
|
| [34] |
韩青原, 杜学强, 方淑洁. 集装箱码头堆场管控数字孪生架构体系[J]. 港口科技, 2021(11):28-31.
|
| [35] |
林述涛. 面向多源数据融合的交通基础设施数字化架构研究[J]. 公路交通科技, 2018, 35(9):122-127,145.
|
| [36] |
唐学用, 姚俊荣, 万会江, 等. 区域多能源系统数字孪生应用平台构建[J]. 电子技术应用, 2022, 48(1):59-66.
|
| [37] |
张侨禹, 宋汉江, 李良才, 等. 基于数字孪生的舰船动力系统智能运维技术[J]. 中国舰船研究, 2022(S1):73-80.
|
| [38] |
扬子晚报. 腾讯与江苏交控签署合作协议共建收费站数字孪生实验室[EB/OL]. (2021-09-26)[2023-04-28]. https://baijiahao.baidu.com/s?id=1711950813972414830&wfr=spider&for=pc.
|
| [39] |
中国日报中文网. 夯实数字底座实时孪生加持腾讯如何助力江苏公路智慧升级?[EB/OL]. (2022-07-21)[2023-04-28]. http://cn.chinadaily.com.cn/a/202207/21/WS62d9148aa3101c3ee7ae02e2.html.
|
| [40] |
华设设计集团. 新形势下如何以数字孪生赋能智慧公路[EB/OL]. (2022-07-26)[2023-04-28]. https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5OTk0Nzg5MQ==&mid=2659654000&idx=1&sn=103567c7d97a418c243dc54a653cdf4e&chksm=bc40026c8b378b7a2b82b3724189530db716ec6e150b105eeb61bd8211a0a72bd06b5610a04c&scene=27.
|
| [41] |
CSUS智慧城市领航. 数字孪生城市建设案例:成宜智慧高速数字孪生应用[EB/OL]. (2022-05-09)[2023-04-28]. https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI1MzExMzM5Mg==&mid=2654196146&idx=2&sn=0fafc2e9abff83d05ed2f80c0cb8f1c6&chksm=f21e14edc5699dfbd6ea9a35206f2f4a85a74df5a6cb64a8a9282267520fa9f1965907f4f7bc&scene=27.
|
| [42] |
华为技术有限公司. 携手华为联合攻坚,诸暨开启智慧交通新征程[EB/OL]. (2022-06-27)[2023-04-28]. http://news.sohu.com/a/561532701_615309.
|
| [43] |
嘉兴市政务数据办. 嘉善县上线“公路数字孪生建养”应用场景助力320国道改扩建全过程全周期管理[EB/OL]. (2021-09-24)[2023-04-28]. https://www.jiaxing.gov.cn/art/2021/9/24/art_1556088_59408821.html.
|
| [44] |
石磊. 京德高速交通流时空特性数字孪生系统[J]. 中国交通信息化, 2022(5):92-94,115.
|
| [45] |
山东高速集团有限公司. 山东高速零碳服务区白皮书[R]. 济南: 山东高速集团有限公司, 2022.
|
| [46] |
刘大同, 郭凯, 王本宽, 等. 数字孪生技术综述与展望[J]. 仪器仪表学报, 2018, 39(11):1-10.
|
| [47] |
张超, 周光辉, 李晶晶, 等. 新一代信息技术赋能的数字孪生制造单元系统关键技术及应用研究[J]. 机械工程学报, 2022(16):329-343.
|
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