關(guān)于現(xiàn)有高速公路智慧化提升改造的幾點(diǎn)思考

          作者：李昂 | 河南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，河南交通運(yùn)輸戰(zhàn)略發(fā)展研究院

         近年來(lái)，隨著高速公路的不斷建設(shè)發(fā)展，我國(guó)已建成了全球規(guī)模最大的高速公路網(wǎng)，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展起到了至關(guān)重要的支撐作用。就河南省來(lái)說(shuō)，截止2020年底，全省高速公路網(wǎng)通車?yán)锍踢_(dá)7100公里，至2025年“十四五”末，高速公路通車?yán)锍虒⑿略?000公里，總里程達(dá)10000公里以上。高速公路“內(nèi)聯(lián)外通”骨架網(wǎng)絡(luò)基本形成，覆蓋廣度、通達(dá)深度、暢通程度及服務(wù)水平顯著提升。

          2018年2月，北京、河北、吉林、江蘇、浙江、福建、江西、河南、廣東等9省/市入選新一代國(guó)家交通控制網(wǎng)和智慧公路的試點(diǎn)地區(qū)，面向基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化、大數(shù)據(jù)應(yīng)用等六個(gè)方向開(kāi)展智慧高速試點(diǎn)建設(shè)，在全國(guó)掀起了智慧公路建設(shè)的高潮；2019年9月印發(fā)的《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》明確提出推動(dòng)新一代信息技術(shù)、人工智能、大數(shù)據(jù)等前沿科技與交通行業(yè)深度融合是智慧交通發(fā)展的方向；2020年8月，交通運(yùn)輸部印發(fā)《關(guān)于推動(dòng)交通運(yùn)輸領(lǐng)域新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》，明確了交通運(yùn)輸領(lǐng)域新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的主要內(nèi)容，提出打造包括智慧高速在內(nèi)融合高效的智慧交通設(shè)施，深化不停車收費(fèi)、車路協(xié)同、狀態(tài)感知等智慧公路技術(shù)應(yīng)用。

          放眼未來(lái)，智慧高速公路將是當(dāng)前和以后一段時(shí)間高速公路建設(shè)的重要方向，對(duì)現(xiàn)存高速公路進(jìn)行逐步遞進(jìn)的智慧化提升改造，是實(shí)現(xiàn)智慧高速的重要發(fā)展思路。那么，什么是智慧高速公路？如何提升現(xiàn)有高速公路智慧化水平？探索出切實(shí)可行的模式與技術(shù)路線，以支撐智慧高速公路更好更快建設(shè)發(fā)展，這些關(guān)鍵問(wèn)題亟需探索解決。

          一、智慧高速概念

          目前，智慧高速的概念并沒(méi)有統(tǒng)一，眾說(shuō)紛紜。但智慧高速“云邊端”的總體構(gòu)架基本成為共識(shí)。我們認(rèn)為，智慧交通應(yīng)該是應(yīng)用5G、北斗定位技術(shù)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新一代信息通信技術(shù)，全面感知、分析、整合和處理交通運(yùn)行各類信息，以數(shù)據(jù)資源驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新發(fā)展，提升交通規(guī)劃、建設(shè)、管理和服務(wù)智慧化的新理念和新模式。

          未來(lái)，“聰明的車+智慧的路”將成為智慧高速鮮明特征，這里“聰明的車”指具備信息交互能力的自動(dòng)駕駛汽車，“+”即車路協(xié)同技術(shù)，通過(guò)它們進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)高速公路更加安全、快速、綠色的運(yùn)行。

          二、智慧高速的應(yīng)用場(chǎng)景

          01基于數(shù)字孿生的全生命周期管理

          基于GIS+BIM技術(shù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控量測(cè)設(shè)施和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，通過(guò)數(shù)字模型實(shí)現(xiàn)道路狀態(tài)監(jiān)控、設(shè)備管理、場(chǎng)景仿真，為道路后續(xù)運(yùn)行、改進(jìn)和維護(hù)提供精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)、個(gè)性化的決策，實(shí)現(xiàn)道路系統(tǒng)全生命周期管理。

          02全天候通行

          霧天行車引導(dǎo)系統(tǒng)，通過(guò)控制車輛間距和行車速度保證霧天行車安全；采用特殊路面材料降低路面結(jié)冰點(diǎn)或配備自動(dòng)噴灑融雪劑裝置，解決冰雪天氣路面結(jié)冰問(wèn)題等。

          03自由流收費(fèi)

          在現(xiàn)有ETC門架全國(guó)聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合北斗、5G等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車輛行駛路徑精確識(shí)別，建立現(xiàn)有ETC收費(fèi)系統(tǒng)的逃票稽查系統(tǒng)，在不停車收費(fèi)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)不減速收費(fèi)，進(jìn)一步提升運(yùn)行效率。

          04主動(dòng)及時(shí)管控

          通過(guò)交通流監(jiān)控實(shí)現(xiàn)異常情況主動(dòng)、及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并通過(guò)信息服務(wù)系統(tǒng)或沿線交通信息指示牌及時(shí)通知上游車輛并合理引導(dǎo)，避免次生事故發(fā)生，保障運(yùn)輸安全，緩解交通擁堵。

          05快速精細(xì)救援

          提高事故發(fā)現(xiàn)速度，精確定位事故地點(diǎn)，結(jié)合沿線救援設(shè)施布局，快速高效實(shí)施救援，保障人民群眾安全和后續(xù)交通運(yùn)輸穩(wěn)健運(yùn)行。

          06伴隨式信息服務(wù)

          通過(guò)智能終端實(shí)現(xiàn)伴隨式信息服務(wù)，實(shí)時(shí)發(fā)布交通引導(dǎo)、管控措施方案，為車輛提供沿線服務(wù)區(qū)服務(wù)信息，提高管控措施實(shí)施效果、信息服務(wù)水平，引導(dǎo)車輛合理安排出行方案。

          07智慧服務(wù)區(qū)

          依托智慧高速數(shù)據(jù)采集和分析能力，深度挖掘用戶對(duì)服務(wù)區(qū)需求，打造智慧型服務(wù)區(qū)一體化的管理平臺(tái)，通過(guò)信息推送手段向公眾提供路況、預(yù)約、便捷服務(wù)等，滿足公眾出行服務(wù)需求；以服務(wù)區(qū)為高速公路樞紐節(jié)點(diǎn)，向高速公路客流運(yùn)行提供指揮、保障、緊急醫(yī)療救助等服務(wù)，為惡劣天氣、突發(fā)事件提供應(yīng)急指揮和緊急救助，滿足服務(wù)區(qū)運(yùn)營(yíng)監(jiān)管、應(yīng)急決策需要。

          08車路協(xié)同自動(dòng)駕駛

          自動(dòng)駕駛是近幾年車輛技術(shù)和交通行業(yè)的重點(diǎn)研究方向，在路段沿線配置智能感知設(shè)施和車路通信設(shè)施，協(xié)同開(kāi)展自動(dòng)駕駛，不僅能夠提高自動(dòng)駕駛車輛的安全性，還能提高道路運(yùn)輸效率。特別是對(duì)于長(zhǎng)途貨運(yùn)來(lái)說(shuō)，自動(dòng)駕駛技術(shù)能夠節(jié)約司機(jī)成本、降低交通事故率、提高行業(yè)運(yùn)營(yíng)效率。

          除以上列舉的應(yīng)用場(chǎng)景外，智慧高速公路應(yīng)用場(chǎng)景還有自動(dòng)駕駛貨車編隊(duì)、車道精準(zhǔn)管控、智慧隧道等等。

          三、現(xiàn)有高速公路智慧化提升改造的思考

          如此眾多的智慧高速應(yīng)用場(chǎng)景，在現(xiàn)有高速公路智慧化提升改造中都需要實(shí)現(xiàn)嗎？都適用嗎？是不是全部實(shí)現(xiàn)了才叫智慧高速？答案是否定的。我們認(rèn)為，現(xiàn)有高速公路智慧化提升改造要符合高速公路自身特點(diǎn)、功能定位，“因地制宜，量力而行”，分析研究不同類型高速公路智慧化提升思路。

          01城市通道

          從服務(wù)城市角度出發(fā)，連接主要城市間的智慧高速公路應(yīng)立足全線，圍繞“全要素實(shí)時(shí)運(yùn)行感知、全融合安全傳輸網(wǎng)絡(luò)、全環(huán)節(jié)數(shù)字云控平臺(tái)、全過(guò)程伴隨信息服務(wù)、全天候智能安全通行”等全方面開(kāi)展最高層規(guī)模建設(shè)。全線車道級(jí)管控，提升通行效率；突出通道誘導(dǎo)平衡交通，實(shí)現(xiàn)交通最優(yōu)運(yùn)行；實(shí)施5G覆蓋，開(kāi)展車路協(xié)同無(wú)人駕駛示范應(yīng)用，打造示范引領(lǐng)名片。

          02繞城高速

          基于繞城高速公路具有緩解城市交通壓力，分流車輛，承載一定規(guī)模的同城不同區(qū)域間的交通轉(zhuǎn)換，智慧高速公路建設(shè)側(cè)重對(duì)交通運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)感知，通過(guò)共享交換城市快速路等城市交通信息，大數(shù)據(jù)分析未來(lái)一段時(shí)間路網(wǎng)級(jí)交通態(tài)勢(shì)，借助互聯(lián)網(wǎng)媒介、信息發(fā)布屏、交通廣播以及智能車載終端等途徑為公眾提供伴隨式信息服務(wù)。

          03物流通道

          基于物流通道的交通組成中重載交通占比較高，智慧高速公路建設(shè)側(cè)重對(duì)貨運(yùn)車輛的在途管控、基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)以及智慧化養(yǎng)護(hù)等內(nèi)容。一方面通過(guò)統(tǒng)計(jì)所有駛?cè)肼范蔚能嚺啤④囆?、軸載、進(jìn)出時(shí)間、行駛區(qū)間等信息，形成一車一檔的數(shù)據(jù)檔案，并同步采集路面損傷和橋梁等重要結(jié)構(gòu)的健康信息數(shù)據(jù)，分析重載交通對(duì)路面和橋梁結(jié)構(gòu)的影響，科學(xué)指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)計(jì)劃；另一方面對(duì)貨車開(kāi)展在途管控，加強(qiáng)對(duì)貨車長(zhǎng)期占用超車道、超速、異常低速等不規(guī)范駕駛行為的監(jiān)管和警示，綜合提升物流通道的通行效率，保障行車安全。

          04旅游高速

          針對(duì)沿線景區(qū)資源豐富的高速公路，側(cè)重公眾出行服務(wù)，改善出行體驗(yàn)方面。加強(qiáng)與旅游景區(qū)、相關(guān)干線公路的數(shù)據(jù)交換共享，協(xié)調(diào)統(tǒng)籌高速公路收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)資源；借助互聯(lián)網(wǎng)媒介、全彩信息發(fā)布屏、交通廣播以及智能車載終端等途徑為公眾提供伴隨式信息服務(wù)，發(fā)布周邊景區(qū)客流信息；開(kāi)展智慧服務(wù)區(qū)建設(shè)，配套建設(shè)智能停車、智能衛(wèi)生間等設(shè)施提升服務(wù)品質(zhì)，試點(diǎn)建設(shè)景區(qū)全息講解設(shè)施，改善公眾出行體驗(yàn)，帶動(dòng)地方旅游經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

          05山嶺重丘區(qū)高速

          山嶺重丘區(qū)高速公路的橋隧比較高，且一般地處偏遠(yuǎn)，其氣象環(huán)境易受周邊地理環(huán)境影響，出現(xiàn)團(tuán)霧、黑冰、橫風(fēng)等惡劣氣象條件的可能性較大，對(duì)交通運(yùn)行造成一定的風(fēng)險(xiǎn)隱患。智慧高速公路建設(shè)應(yīng)以實(shí)現(xiàn)全天候安全通行為目標(biāo)，通過(guò)開(kāi)展不良環(huán)境的全要素實(shí)時(shí)感知，建立匹配路段實(shí)際情況的氣象環(huán)境預(yù)測(cè)模型，精確預(yù)測(cè)惡劣氣象環(huán)境發(fā)生區(qū)段和時(shí)間等，及時(shí)采取安全保障措施，并利用霧天行車誘導(dǎo)設(shè)施、路面智能除冰融雪設(shè)施、橫風(fēng)預(yù)警發(fā)布設(shè)施，保障車輛安全通行。

          結(jié)語(yǔ)

          智慧高速建設(shè)并不僅僅是高速公路“信息化”建設(shè)的延續(xù)，而是高速公路高質(zhì)量發(fā)展必然的一個(gè)階段。目前智慧高速公路尚無(wú)完善的架構(gòu)體系和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，直接將新建高速公路建設(shè)為完善的智慧高速公路難度較大。因此，對(duì)現(xiàn)有高速公路進(jìn)行符合自身特點(diǎn)、功能定位的專項(xiàng)智慧化提升改造，將成為未來(lái)一定時(shí)期智慧高速公路建設(shè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。