智慧城市網
公司動態
智慧高速熱潮下的建設樣板
閱讀：746 發布時間：2021-2-21 2020年的交通領域不太平靜，開年的“黑天鵝”疫情令人猝不及防，給交通行業帶來了不可避免的沖擊與挑戰；疫情還未散去，“新基建”的鳴笛就已拉響，5G、AI、大數據等新技術加速向交通行業融合。這一年，在政策與技術的雙重驅動下，智慧高速建設按下了加速鍵。伴隨著“新基建”風口的來臨，智慧高速項目遍地開花，浙江、江蘇、廣東、四川、湖北等地的智慧高速建設均取得了階段性成果。在這輪建設熱潮中，各地智慧高速建設有何亮點？又存在什么樣的問題？在第二十二屆中國高速公路信息化大會上，多位與會專家對此進行了探討分析。本文選取浙江省滬杭甬智慧高速、江蘇省五峰山未來智慧高速、廣東省樂廣高速試點三個具有代表性的智慧高速建設樣板，對其建設情況及特點進行了梳理。
滬杭甬智慧高速
四大應用，十三種算法
滬杭甬高速智慧化提升改造承擔著浙江省智慧高速“先行先試”和“開拓創新”的使命，對推動長三角區域高質量一體化發展具有重要意義。據悉，滬杭甬高速分兩期開展了智慧提升改造工程，從建設來說主要有三部分，一是先行先試，智慧；二是積極探索“浙江做法”；三是努力實現“四省”，即省心、省時、省錢、省油。
浙江滬杭甬高速公路股份有限公司副總經理王炳炯對滬杭甬智慧高速的建設亮點進行了介紹。他表示，滬杭甬智慧高速通過智慧大腦與智慧算法實現了“雙重提升”。“智慧大腦”是浙江省高速公路云平臺，在數據匯聚、處理、查詢等方面具備強大的運算能力，數據查詢從10分鐘提升到秒級。“智慧算法”有十三種，包括交通態勢感知、交通事件預警分析、非標八車道智慧擴容算法、短時交通預測、行程時間預測、智能終端數據分析、節假日車流及擁堵路況預測、智能交通應急疏導、車流誘導、偷逃通行費行為分析等，實現了監測管理、客戶服務、道路管控、收費管理四方面應用。
具體而言，在監測管理應用方面，滬杭甬智慧高速可通過對交通態勢的有效監測，改變傳統視頻輪巡方式，從而提高交通事件主動發現、主動管控及預警能力，實現精細化感知、智能化管控。此應用主要包括非標八車道智慧擴容、交通態勢感知、交通事件預警分析。
在客戶服務應用方面，可通過多元誘導系統等方式為客戶提供的路網預測服務，包括短時交通預測、行程時間預測、節假日車流及擁堵路況預測、智能終端數據分析。
在輔助管控應用方面，一是通過輔助管控疏導，緩解收費站、主線的擁堵狀況，提升客戶的出行體驗感，同時創造更好的經濟效益；二是對兩客一危車輛進行實時跟蹤，保障道路安全性；三是對危險駕駛行為進行分析和管控。
在收費管理應用方面，主要包括兩點：一是偷逃通行費行為分析，即實施對收費通行數據以及全路網卡口車輛信息的分析，發現ETC車輛以及非ETC車輛中存在偷逃通行費的車輛；二是自由流下的應收不漏分析，即實施對收費通行數據以及全路網卡口車輛信息的分析，發現ETC車輛以及非ETC車輛中存在的偷逃通行費車輛。
滬杭甬智慧高速建設可以說并無先例可循，經過不斷探索和創新，取得了以下主要成果：管理化、管理高效化、管理智能化、交通誘導數字化、道路信息化、道路設施醒目化等。
管理化包括兩個層面，一方面為試驗路段事故秒級發現，即在30秒內通過視頻數據結構化、毫米波雷達分析出異常事件，通過監控大屏彈窗報警告知管理人員；另一方面為全路段交通態勢感知，即通過智慧算法計算全網交通態勢，3分鐘內可發現全路段的擁堵情況，并自動調出擁堵路段監控攝像畫面，管理人員快速知悉擁堵原因，并啟動應急措施。
管理高效化是指在試驗路段，當車流量大時，正常打開第四車道；當車流量小時，關閉第四車道作為應急車道。在發生交通事故時，可立即通過主動管控系統實行分車道控制，從而有效減少二次事故發生。
管理智能化是通過大數據平臺數據匯聚結合智慧算法，實現交通實時態勢分析、短時流量預測、通行費應收不漏和打偷分析，提升管理、收費和稽查效率。
交通誘導數字化包括三方面，一是通過遠程誘導標志牌，為客戶提供實時交通態勢，預測客戶到達時間，并提供路線參考建議；二是通過智能車載終端、智慧高速APP實時為客戶播報前方路況信息，亦可提供個性化服務；三是通過數字式高清晰誘導標志牌，進行夜間提示。
道路信息化主要包括路網預測、事故播報與氣象預測。
道路設施醒目化是通過反光標線改造等措施，減少夜間行車事故和提升車速。
滬杭甬高速智慧化提升改造工程已于2019年底完成一期建設。據王炳炯介紹，智慧化提升改造后，經過測算，試驗路段夜間平均車速提升9.51%，局部擁堵路段通行能力提升18.6%，道路擁堵時間降低10%，道路行車事故降12.9% ，救援時間縮短 10.4%，有效提升了車輛通行效率與車輛節能降碳。
五峰山未來智慧高速
二十九個場景，五項關鍵技術
五峰山過江通道項目是江蘇省“十五射六縱十橫”高速公路網中“縱四”組成部分，江蘇省重要的交通中軸通道，支撐長江經濟帶、長三角一體化城市群。據了解，五峰山過江通道項目具有交通流量大、重載貨車比例高、橋梁比例高、資源環境敏感等顯著特點，因此迫切需要智慧化和綜合性的解決方案來提升道路運營管理和服務能力。
江蘇省交通工程建設五峰山建設指揮部副指揮盧毅對五峰山未來智慧高速的總體框架和建設場景進行了介紹。
盧毅表示，五峰山未來智慧高速項目設計，以人為本，從駕乘者和管理者需求出發，并以此為核心，踐行平安、綠色、智慧理念。該項目圍繞全天候安全保障、出行服務、全數字運營養護、全壽命綠色建管四個方向，設計了二十九個典型應用場景。
在全天候安全保障方面，包括八個應用場景：車道級霧天行車誘導、消冰除雪、匝道分流誘導與合流警示、駕駛行為監測預警、交通事故智能車路協同、交通事件極速感知、 匝道流量管控。
在出行服務方面，包括八個應用場景：5G全覆蓋及應用、車道級精細化管控、雙模充電樁、智慧照明、智慧廁所、智慧餐廳、無人超市、未來高速展廳。
在全數字運營維護方面，包括五個應用場景：GIS+BIM全數字管養、BIM物聯網綜管平臺、4K+5G無人機、多維度主動感知瀝青路面、數據共享與數字孿生。
在全壽命綠色建管方面，包括八個應用場景：沿線環境文物保護、節約土地資源、橋面徑流收集、預制裝配結構、施工期綠色技術應用、新型新風除霾系統、太陽能光伏人行路面、海綿場區。
更值得關注的是，五峰山未來智慧高速設立了五項關鍵技術專題科研，為建設提供技術支撐，與建設同步實施內容的研究工作在2020年完成，部分研究將持續至運維階段。這五項關鍵技術包括車道級霧天行車誘導研究、車路協同技術研究及應用、基于無線探針的交通狀態識別研究、基于4K+5G的無人機數據采集與分析研究、多維度主動感知瀝青路面技術研究與應用。
關鍵技術之一：車道級霧天行車誘導
車道級霧天誘導是考慮在低能見度條件下保障行車安全，主要包括區域能見度檢測、車輛所處車道和速度感知、車道級安全誘導行駛、車輛后方形成拖曳紅色軌跡。
具體而言，車道級誘導將誘導燈設置在每個車道的邊緣線位置，并可以檢測每個車道的車輛占用情況，在車輛后方一段距離形成紅色拖拽軌跡，通過紅色誘導燈頻閃，向后方車輛提供警示信息，提醒駕乘人員與前車保持一定距離。
關鍵技術之二：車路協同技術研究及應用
該項目將搭建面向未來的高速公路開放環境下車路協同測試和示范應用場景，基于當前技術條件，提出廣義車路協同的概念，對配置V2X車載終端或持有手機專有APP的車輛，提供能見度、交通事故、交通擁堵、檢修維護等路域信息，以及安全駕駛建議信息。
關鍵技術之三、四：無線探針、4K+5G無人機
基于4G/5G的無線探針技術，可作為外場感知設備的補充。無人機4K高清視頻+5G傳輸在高速公路運營管理中進行試點應用，實現視頻監控盲區覆蓋，應急狀況下實現現場視頻獲取與語音誘導。
關鍵技術之五：多維度主動感知瀝青
多維度主動感知主要涉及材料與環境兩方面，其中材料感知包括熱力特性感知與電磁特性感知，環境感知包括環境溫度感知與地質狀態感知。
在五峰山的芒稻河大橋附近，將試點應用多維度感知瀝青，通過改變瀝青的熱力特性，加入鐵氧體復合材料，增強后期雷達檢測效果。
據悉，2020年10月，五峰山未來智慧高速示范工程《基于4K+5G的無人機數據采集及分析平臺》和《基于無線探針的交通狀態識別研究》兩項科研中間成果及落地工程施工圖設計，通過了江蘇省交通工程建設組織的專家評審，課題成果將為五峰山未來智慧高速示范工程的綜合管控平臺建設提供高質量的數據支撐。
樂廣高速試點
一個中心，五個應用
廣東省的智慧高速試點示范工程主要內容是“一中心、五應用”，實現高速公路基礎設施數字化、路運一體化車路協同、北斗高精度應急指揮調度與收費、“互聯網+”服務、基于大數據的路網綜合分析決策等業務應用，有效提升粵港澳大灣區路網營運、服務公眾的水平，并為探索車路協同以及未來自動駕駛奠定基礎。
為了達到智慧高速的“一中心、五應用”，廣東省提出了基于“云-網-節-端”的智慧公路全新體系架構及建設理念，由端到云，實現智感、智控、智聯、智決，主要思路包括三個方面：
一，按級分層的算力體系。該體系分為中心計算、節點計算、路側計算、車載計算，可以將計算資源均衡化、全局化、顆粒化，從而實現各類業務應用的精細控制。
第二，業務系統與設施物理性無關，即不再需要按業務鏈條重復部署硬件，同一設備可同時服務于各種業務應用，減少重復投入。
第三，系統高度解耦，應用服務、傳輸服務、感知設備分層解耦。各層級相互獨立，系統擾動少，部署靈活、擴展性強。
樂廣高速是大灣區向泛大灣區輻射的重要通道，示范路段里程28公里。廣東省高速公路有限公司副總經理辛鏡坤對樂廣高速公路試點的建設情況進行了介紹。
他表示，樂廣高速公路試點由“區域級—路段級”構成路運一體化車路協同系統，基于基礎設施數字化及高精度公路地理信息系統，在樂廣高速示范段構建車路協同交通控制網，依托高速公路骨干通信網，新建交通控制網路側智能站系統，新建北斗地面增強站，部署車路協同車載終端，構建車路協同一張交通控制網，終實現以下效果：
一張圖：基礎設施數字化資產管理系統；
全感知：建成全面感知的智能交通基礎設施；
精定位：高精度地圖與高精度定位設施；
智慧云：智慧公路控制與服務云數據中心；
享先知：基于大數據的路網決策分析及應用；
優服務：應急救援服務、互聯網+服務。
辛鏡坤按照廣東省智慧高速試點示范工程“五個應用”的維度，即高速公路基礎設施數字化、路運一體化車路協同、北斗高精度應急指揮調度與收費、基于大數據的路網綜合分析決策、“互聯網+”服務，對樂廣高速公路試點的建設特點進行了介紹。
在基礎設施數字化應用方面，通過基礎設施的數字化，終呈現3D數字高精度地圖。
在路運一體化車路協同方面，實現了二十一個場景。二十一個應用場景涉及智能路側基站、車載終端、出行服務、運營管理與服務、交通控制與管理、交通環境感知服務、路運一體化車路協同平臺。其中，智能路側基站可實現環境監測、交通狀態檢測、交通事件檢測、信息采集與記錄、邊緣計算、信息上傳與發布；車載終端可實現定位車輛狀態信息采集、車輛環境感知、車輛通信、車內信息發布、智能輔助駕駛；出行服務可實現擁堵疏導、服務區引導；運營管理與服務可實現駕駛安全信息播報、隧道深度監控、超時監測、交通擁堵狀態監測、營運車輛監管；交通控制與管理可實現交通事件預警、實時交通信息發布；交通環境感知服務可實現災害頻發路段的監控與預警、交通事故監測與信息提醒；路運一體化車路協同平臺可實現一體化救援服務、一體化出行服務。
在北斗高精度定位綜合應用方面，實現快速通行、收費、應急救援等。
在基于大數據的路網綜合管理方面，建設基于大數據的路網“省級—區域級—路段級”三級系統，實現與救援、運輸、養護等多個業務數據互通，實現跨板塊，跨部門的數據研判與分析決策。
在“互聯網+”路網綜合服務方面，給公眾出行提供地理位置、收費與救援服務等多項路網綜合服務。
下一步樂廣高速試點將通過全路網泛在感知、全要素精確實時受控、業務無監督智能處理，終達到人、車、路、環境的和諧統一，從而打造高效、安全、綠色的交通。
熱潮下的冷思考
三個關鍵，四點建議
總體來看，當前已經完成或者正在建設中的智慧高速涉及10余個省份，包括30余個項目，主要的智慧亮點包括基礎設施數字化、車路協同創新應用、服務區智慧管理與服務、基于大數據路網綜合管理與服務、便捷的信息發布、北斗高精度定位應用、新能源及無線充電等。
智慧高速建設是發展的必然選擇，也面臨著很大壓力。路的智慧化，本質上是新技術與傳統技術設施的融合，新技術是不斷迭代的，基礎設施卻具有長生命和耐久性，二者生命周期并不相同，如何才能更好地融合？智慧高速在建設時，如何為新技術預留條件？智慧高速建成后，又該如何解決運營與養護壓力？
交通運輸部路網監測與應急處置中心技術與網絡安全處處長陳智宏認為，要實現高速的數字化和智慧化升級，有三個關鍵動作要做：
一，技術架構體系的統一。從架構上給出約束與建議，各業主、設備供應商、集成商按照統一架構進行建設，避免將來出現混亂，這樣各路段與各運營主體之間就可以正常對接，未來的業務升級就可以平滑進行。
第二，產業發展和商業發展要融合，以商業促產業，以產業育商業。商業運營主體、建設主體、設備供應商、汽車制造商、各標準組織等，要形成一個產業共同體，要做到以商業促產業，以產業育商業。
第三點，推進產業標準統一，促產業良性發展。智慧交通的發展非常復雜，涉及到交通、通信、汽車等多個行業。標準統一，各個子系統才能對接，整個系統才能保證穩定，整個產業才能健康發展。
面對如火如荼的智慧高速建設熱潮，中國公路工程咨詢集團有限公司機電板塊總工程師李太芳也提出了四點思考：
1、鞏固基礎、面向未來
一批智慧公路試點省份已有部分路段投入測試和使用，其中包含已建道路和新建道路的智慧化建設。今后重點圍繞智慧公路建設，廣泛覆蓋道路智慧化程度。對于已建道路和新建道路，應采取不同措施。
對于已建道路，應該因地制宜，充分調研；總結痛點，針對提升；貫通資源，提質增效；基礎鞏固，節源開流。對于新建道路，應該進行頂層規劃、設計；明確功能定位；面向產業需求布局；探索示范與助力未來。
2、分期建設、先行先試、成熟推廣
智慧高速以信息采集、處理、發布、分析為主線，利用信息、通信等技術進行高速公路建設與管理，加強車輛、道路和使用者之間的，從而形成一種安全、高效的運輸系統。智慧公路是一個全新的概念，它包含了新興技術產業的推廣示范與探索應用，如5G、車路協同、自動駕駛、數字孿生等，目前處在研究測試階段，產品還尚未成熟，為保障系統平穩運行，減少資源浪費和資金重復建設，需要重點關注建設時機。因此，建議開展分期建設、部分試點、成熟應用后再推廣。
3、科學謀劃、推動標準規范出臺
智慧高速理念已植入道路基礎建設根基，高速迅猛的發展離不開標準規范的指導，只有成體系的標準規范指導，才能保證工程的品質、安全與適用。為此，要依托智慧高速公路示范工程的建設和測試效果，結合智慧高速車路協同、封閉式測試場地等關注的重點需求，展開深入研究分析。因此需要建立成體系的智慧公路建設標準，從而使智慧公路具有大范圍的可復制性與可推廣性。
4、打通數據壁壘、實現聯動
“數據”是智慧高速公路的核心，目前數據的碎片化形成的分割，以及部門、單位、企業之間的壁壘等，造成“孤島”現象，因此需要打破行業內的“信息孤島”，推動跨部門、單位間的有效聯通，促進綜合交通運輸服務的改革發展。通過挖掘交通出行大數據，打造智慧、高效的現代綜合交通運輸體系，為重大交通基礎設施規劃布局提供服務與助力。 打通數據壁壘，管理上實現一路多方聯動，服務上實現數據交換共享。
結語
回首2020年，在新基建的加持下，智慧高速建設項目如雨后春筍般涌現。它們依據自身情況各具特色，比如滬杭甬智慧高速的十三種智慧算法、五峰山未來智慧高速的二十九個場景、樂廣高速試點的五個應用……這一年，交通領域逐步開展了一場新的變革，傳統交通正在被重塑，以智慧高速為代表的交通設施智能化成為重頭戲。可以預見的是，在新基建風口之下，出行更智慧、更便捷的未來時代翹首可待。