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基于数字孪生的高速公路综合管控
数字孪生是现有或将有的物理实体对象的数字模型，通过实测、仿真和数据分析来实时感知、诊断、预测物理实体对象的状态，通过优化和指令来调控物理实体对象的行为，通过相关数字模型间的相互学习来进化自身，同时改进利益相关方的物理实体对象生命周期内的决策。
随着信息化水平的不断提高，很多之前必须在现实世界试错的工作逐渐向虚拟世界转移，最终达到数字化或者说数字孪生交通管控阶段，绝大部分交通管控策略均在虚拟世界制定和试错，只在管控策略下发时进入真实世界，极大提升了真实世界的交通管控效率。
以基于数字孪生的高速公路综合管控平台架构为例，平台架构由外部采集终端和基础支撑、数字孪生中台以及应用系统三部分组成。
其中数字孪生中台为平台架构的核心，包括业务中台和数据中台两部分，数据中台提供基础数据清洗筛选工作，业务中台提供具备业务属性的基础数据分析工作。
作为基于数字孪生的高速公路综合管控平台架构基础，全息实时交通运行状态感知是一切的源头，考虑不同采集设备的优势和不足，目前我们采取的技术路线是对于隧道等有遮挡的场景，采取视频模式识别车辆运行状态，其中包括了隧道内的事件全息感知和隧道内的安全风险实时评估；针对隧道外开放场景，为了弥补视频夜间光线问题，采取雷视融合的技术路线识别车辆运行状态。
同时基于现阶段智慧高速建设的现状，不可能全线密布感知设备，针对高速公路的全息交通运行状态感知盲区，也通过雷视融合方式，在典型场景布设，完成信息补差工作。
有了高速公路全息感知数据，就可以通过一系列分析算法识别车辆的风险驾驶行为并进行分类统计分析，利用自研的基于边缘计算的交通运行风险识别算法对交通运行风险进行聚类分析，识别其中的高风险行为和高风险断面、高风险车道，为下一步风险评估和管控策略制定提供数据支撑。
基于数字孪生的高速公路交通安全风险评估流程分为数据处理模块、场景分类模块、实时计算评价模块、风险规律分析模块、风险管控模块和数据更新模块六部分组成，通过各模块的协作分工，实现从基础裸感知数据到车道级精准管控策略的生成。整体的技术路线即为数据处理——风险场景分类——实时风险计算——风险综合评价——风险管控策略生成。
基于风险评估结果可以建立评估结果和管控策略库之间的匹配关系，从道路管理者端建立管控策略库到道路管理者生成管控策略，再到道路使用端侧收到管控策略，最终实现道路使用者执行管控策略，形成有策略、组策略、知策略到用策略的最终目标。
因为交通运行安全风险是基于实时车辆轨迹的，得出的风险评估是车道级的，不同车道可以得出不同的风险等级，从而支撑车道级主动式交通管控，何为车道级，就是相对于粗放型管控措施，精细到车道级，不同车道根据特点制定不同的管控措施；何为主动式，因为识别的是行车风险，事件尚未发生，相对于事后（拥堵、事故等交通事件）的被动响应，针对事前交通状况采取提前预测及管控部署。相较于传统的管控手段，基于数字孪生的高速公路管控可以将交通状态实时再现，针对不同交通事件和交通风险生成有针对性的管控策略，大幅度降低交通事故发生概率，提升道路通行效率。当然，车道级管控策略需要各种智慧化设施设备、算法支撑，其中包括外场感知设备、边缘计算设备，数字孪生中台、管控平台、策略库以及智库、配套政策。
通过以上技术实现了车道级主动式交通管控，提供全生命周期的服务，其中包括一套交通风险识别算法、一套管控策略集、一套支撑配套政策、多种管控方案。
——中国公路工程咨询集团 孟虎博士
基于数字孪生的智慧交通管理
数字孪生技术是通过数据采集、多维建模，根据不同任务要求高度还原物理世界的物质和事件细节等，实现需要精度的可视化渲染，通过数字化的手段在虚拟世界中搭建一个完全与任务要求一致的对应模型，实现对物理世界目标对象的动态及时仿真、监测、分析和控制，即将物理世界克隆为数字世界的技术和方法。通过对物理世界进行数据（含历史数据）采集，综合多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真技术，在虚拟空间中完成数字映射，从而反映相对应实体的全生命周期过程。其中仿真、建模、分析和辅助决策是重点，侧重的是物理世界对象在数据世界的重现、分析、决策及反馈（控制）。
智慧交通信息化建设是数字孪生技术的天然沃土，充分利用数字孪生技术的特性搭建数字孪生智慧交通管理系统是智慧交通信息化建设的有效途径。基于数字孪生技术的闭环智慧交通管理系统主要由以下几方面构成。
1.前端感知系统
前段感知系统由监控摄像机、门架卡口、雷达视频一体机、气象检测器、情报板等传感器组成，完成实际物理系统到数字空间的基础数据转化。
2.数据融合系统
数据融合系统的作用是将前端感知系统采集到的数据经通信系统（交通专网/公网/云）统一传输到数字孪生系统，在统一的标准坐标系和结构化数据下，实现空间上、逻辑上的关联，实现目标信息互补，完成实际物理空间目标向数字空间虚拟目标的映射。
数据融合系统即数字孪生系统的数据中台。在具体的业务部门和技术之间搭建起一个灵活度高、效率高、可复用的组件化平台，既可面向不同业务部门，快速提供数据服务支持，调取所需数据高效完成数据分析挖掘，辅助业务部门针对性了解问题、解决问题，又可在不影响后台运转的前提下协调前台与后台，使其更灵活、更高效，提高系统效率和服务水平质量并节约资源与成本。
3.交通仿真系统
交通仿真系统是数字孪生系统的核心。在虚拟空间推演各种可能的控制方案，从中选择最优的结果，对于交通控制系统，实时交通仿真就是虚拟空间推演的核心工具。根据仿真对象的范围、精度不同，根据任务目标要求不同、工具选择不同分别达到微观仿真、中观仿真和宏观仿真的效果。通过不同工具的结合使用，特别是人工智能辅助决策方法、深度学习算法的引用，实现对事件的影响范围、趋势、程度等的有效响应，从而达到可计算、可优选的目标。同时也可通过模拟路网管控措施的落地，对事后交通事件进行后评价，使方案更趋于优选。
4.交通业务控制及发布系统
交通业务控制及发布系统包含交通业务控制平台和交通信息发布系统。交通业务控制平台是系统操作人员、用户和整套数字孪生系统的交互手段，是一个集成各种业务应用场景的综合管控平台，目前典型的应用功能包括：高精度GIS及地图呈现、交通流量、AR监控展示、交通控制、交通态势分析、交通事件管理、系统管理与运维等。
交通信息发布系统是实现交通管控的辅助手段，通常包括可变情报板、交通诱导屏、停车诱导信息屏、广播、公众号、精准信息推送等，其目的是将数字孪生系统的输出“成果”信息有效及时地传递到交通管理者和使用者（包括车辆、设备），并按照相关信息内容执行各自任务。
——贵州中南交通科技有限公司 詹全
[2] https://mp.weixin.qq.com/s/am5qd6zVFtzvSGfLH3vcKA
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