2024年度规划科技进步奖三等奖 | 城市群交通多模态认知与自主决策云平台关键技术及应用

导读

2024年度中国城市规划学会科技进步奖共评选出授奖项目26项，其中一等奖4项、二等奖7项、三等奖15项。一批优质规划科创成果脱颖而出，充分彰显了行业前沿研究实力与实践创新水平。“中国城市规划”微信公众号将陆续推送各获奖项目的详细内容，全方位展示优秀成果，敬请持续关注！

本文字数：3744字

阅读时间：12分钟

主要完成人：林涛，邵源，丘建栋，刘恒，罗钧韶，唐易，丁霁，雷焕宇，邓远冬，黎旭成，游博雅，郑之帼，李月欢，黄笑犬，薛程

主要完成单位：深圳市城市交通规划设计研究中心股份有限公司

PART 01

一、项目背景

新型城镇化战略的深入推进加速了城市群协同发展进程，城市交通系统作为支撑区域经济一体化的重要基础设施，正面临数字化转型的严峻挑战。当前我国城市群交通系统普遍存在“数据孤岛”与“决策低效”双重困境：一方面，交通数据呈现多源异构特征，城市级路网日均产生超过10亿条动态轨迹数据，但传统ETL工具对TB级静态数据与百万级动态数据的融合效率不足60%；另一方面，城市群交通仿真严重依赖国外商业软件，在出行链预测精度、仿真规模等方面存在技术瓶颈，难以支撑超大规模城市路网的精细化建模。

更为严峻的是，多场景交通决策普遍采用“人工经验+静态模型”的被动响应模式，方案评估周期长达72小时以上，无法满足动态交通管控的时效性需求。据统计，我国70%以上城市群在高峰时段路网平均车速低于20km/h，年均因交通拥堵造成的经济损失超过3000亿元。

在此背景下，国家《交通强国建设纲要》明确提出“突破交通仿真软件卡脖子技术”“构建自主可控的智能决策体系”等战略要求。本项目依托国家重点研发计划等重大项目，聚焦“多模态认知大模型—自主可控云仿真—智能决策”三大核心技术领域，开展系统性攻关，旨在建立完全自主可控的交通数字孪生平台，为新型城镇化建设提供关键技术支撑。

图1 项目总体思路

PART 02

二、主要科技创新点

01

多模态交通大模型认知底座全链条治理技术

针对城市交通多模态数据跨域融合效率低、事件识别精度不足等难题，项目团队首创基于Transformer时空特征解耦的交通认知大模型。通过动态注意力机制实现TB级静态数据与百万级动态数据的高效特征迁移，构建“感知识别—特征提取—决策映射”全链条治理体系。

该技术实现了三项关键突破：一是创新设计智能环境语义定位模型，融合高精度地图与多源传感器数据，采用时空推理算法实现交通事件毫米级定位与趋势预测，全天候态势感知精度达97.3%；二是研发分布式存算一体弹性架构，实现亿级轨迹数据无损绑定与自主弹性伸缩，数据检索延迟小于1秒；三是建立仿真—孪生场景毫秒级无损交互机制，仿真—孪生转换效率较传统技术提升38.5%。

图2 分布式存算一体弹性架构

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云上分布式交通仿真计算与平台构建技术

为突破国外交通仿真软件的技术封锁，项目团队构建了全球首个“城市快速路—主干路—国省道—高速公路”四网融合出行链架构，研发68类智能体行为交互算法，实现“轨道交通+公交+慢行+网约车+共享单车+个性化接驳”全方式精准模拟，创新引入深度强化学习机制优化出行生成、目的地选择、路径决策等关键环节。

在工程验证中，出行链特征还原精度达93.6%，优于国外主流商业软件。针对大规模仿真需求，团队自主研发基于Kubernetes的分布式仿真引擎，突破需求矩阵切分与路径搜索分块算法，实现500平方公里路网、500万智能体超大规模并发推演，仿真收敛效率提升42%，计算密度达国际同类3.2倍。

此外，团队研发了国内首个基于B/S架构的云上出行链仿真决策支持平台，打破了国外同类技术产品的垄断地位，形成了具有完整自主知识产权的系统软件。

图3 基于B/S架构的云上仿真决策支持平台

03

大模型驱动的多目标交通自主决策技术

针对传统决策系统方案生成效率低、多目标协同能力弱等难题，项目团队研发了时空特征解耦的动态注意力机制，构建“交通状态—仿真推演—方案优化”端到端映射模型，实现了TB级数据到决策指令的毫秒级转化。创新设计自适应权重分配算法与帕累托前沿分析框架，攻克了通行效率、碳排放、安全风险等多维目标冲突下的最优解集快速收敛难题。

团队进一步提出多目标遗传算法与GBDT梯度提升决策树混合架构，构建“宏观战略—中观策略—微观执行”三级决策模型，建立大模型与仿真系统的双向反馈通道，实时接收推演结果并优化决策参数，形成“数据治理—孪生建模—仿真推演—决策优化”全链条闭环。

该技术方案生成效率较传统NSGA-II算法提升3.8倍，推演结果与真实交通流吻合度达95.2%。在粤港澳大湾区骨干高速公路网主动管控中实现拥堵延误降低32%、碳排放削减18%的协同优化。

图4 大模型驱动的多目标交通自主决策技术

PART 03

三、与国内外同类技术比较

本项目核心技术指标与国际主流技术对比优势显著：

在数据治理层面，项目态势感知精度达97.3%，远超YOLOv8的71.7%；决策响应时延低于50毫秒，而国际同类技术超过500毫秒；支持TB级静态数据、百万级动态数据、亿级轨迹数据实时接入，国际同类平台仅支持千万级。

在仿真推演层面，项目出行链特征还原精度达93.6%，国外主流商业软件不超过90%；支持500万智能体、500平方公里路网超大规模仿真，现有国内外商业仿真软件支持的网络规模一般不超过100万智能体和2万条路段，且不支持并行仿真。

在自主决策层面，项目方案生成效率较传统NSGA-II算法提升3.8倍，推演结果与真实交通流吻合度达95.2%，国际同类技术不超过90%；在粤港澳大湾区应用中实现拥堵延误降低32%、碳排放削减18%的协同优化效果。

PART 04

四、推广应用情况

项目成果在粤港澳大湾区、粤闽浙沿海、关中平原等多个城市群推广应用，建模里程突破2.7万公里，覆盖深圳、成都、重庆、武汉、新加坡等国内外10余个地市，开展交通数字化平台项目超80个。

典型应用案例包括：在机荷高速公路立体复合改扩建工程中，研究成果评估比选了8套工程技术标准，完成了五轮次、72份互通设计方案图纸的迭代评估分析，五轮次前后方案运行效率提升19%，系统辨识了45个潜在安全隐患，将施工期通行能力下降控制在10%以内。

在福建省高速公路网交通运行数字孪生项目中，构建了福建省域6156公里高速公路实时在线仿真平台，实现省域全网全天超500万辆车、实时在网车辆超30万辆车的秒级运行推演，推演平均精度超过92%。

项目成果还被广泛应用于深圳大学、中山大学、深圳职业技术大学等高校的交通数字化实验平台，每年支撑培养通信类、智能工程类、地理信息类相关专业学生超过150名。

图5 全国推广应用情况

PART 05

五、经济社会效益

经济效益方面，项目研制出具有自主知识产权的城市交通数字化规划决策支持云平台，近三年新增销售额超3.3亿元，新增利润超6700万元。以深圳市机荷高速公路改扩建工程为例，通过项目关键技术的应用，每年通勤节约的时间价值成本超过5.1亿元。

社会效益方面，项目制定了《公路工程项目交通评估仿真技术应用指南》标准规范，创建了交通数字化仿真决策技术标准体系，为我国交通基础设施数字化转型提供了重要技术范式。项目成果有效避免了重大基建项目决策过程中的论证不足问题，降低了决策失误风险，使项目建设决策更加合理，提高了决策效率和管理水平。

生态环境效益方面，项目技术在粤港澳大湾区骨干高速公路网应用中实现碳排放削减18%，为城市群交通绿色低碳发展提供了可推广的技术路径。

PART 06

六、知识产权情况

及他人评价

项目累计获授权发明专利28项，登记软件著作权12项，发表论文15篇，发布标准规范1部，研制出具有完整知识产权的云上仿真决策平台。

2024年11月，广东省科技成果转化促进会组织召开科技成果评价会，以中国工程院院士李清泉、长安大学副校长王建伟等七位业内知名专家组成的评价委员会一致认为：项目成果总体达到了国际先进水平，其中城市干道与高速公路融合的交通态势预测技术达到了国际领先水平。

2022年6月，广东省公路学会组织科技成果评价，评价委员会一致认为项目首次提出了大数据驱动与驾驶模拟耦合的立体复合高速公路高可信仿真技术，总体达到了国际先进水平。

供稿人

林涛，学会城市交通规划专业委员会副主任委员，深城交科技集团股份有限公司董事长、教授级高工

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