關于現(xiàn)有高速公路智慧化提升改造的幾點思考

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

         近年來，隨著高速公路的不斷建設發(fā)展，我國已建成了全球規(guī)模最大的高速公路網(wǎng)，對經(jīng)濟社會發(fā)展起到了至關重要的支撐作用。就河南省來說，截止2020年底，全省高速公路網(wǎng)通車里程達7100公里，至2025年“十四五”末，高速公路通車里程將新增3000公里，總里程達10000公里以上。高速公路“內(nèi)聯(lián)外通”骨架網(wǎng)絡基本形成，覆蓋廣度、通達深度、暢通程度及服務水平顯著提升。

          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/市入選新一代國家交通控制網(wǎng)和智慧公路的試點地區(qū)，面向基礎設施數(shù)字化、大數(shù)據(jù)應用等六個方向開展智慧高速試點建設，在全國掀起了智慧公路建設的高潮；2019年9月印發(fā)的《交通強國建設綱要》明確提出推動新一代信息技術、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，交通運輸部印發(fā)《關于推動交通運輸領域新型基礎設施建設的指導意見》，明確了交通運輸領域新型基礎設施建設的主要內(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施，深化不停車收費、車路協(xié)同、狀態(tài)感知等智慧公路技術應用。

          放眼未來，智慧高速公路將是當前和以后一段時間高速公路建設的重要方向，對現(xiàn)存高速公路進行逐步遞進的智慧化提升改造，是實現(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？探索出切實可行的模式與技術路線，以支撐智慧高速公路更好更快建設發(fā)展，這些關鍵問題亟需探索解決。

          一、智慧高速概念

          目前，智慧高速的概念并沒有統(tǒng)一，眾說紛紜。但智慧高速“云邊端”的總體構架基本成為共識。我們認為，智慧交通應該是應用5G、北斗定位技術、云計算、大數(shù)據(jù)等新一代信息通信技術，全面感知、分析、整合和處理交通運行各類信息，以數(shù)據(jù)資源驅動創(chuàng)新發(fā)展，提升交通規(guī)劃、建設、管理和服務智慧化的新理念和新模式。

          未來，“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駕駛汽車，“+”即車路協(xié)同技術，通過它們進而能夠實現(xiàn)高速公路更加安全、快速、綠色的運行。

          二、智慧高速的應用場景

          01基于數(shù)字孿生的全生命周期管理

          基于GIS+BIM技術、遠程監(jiān)控量測設施和大數(shù)據(jù)分析技術，通過數(shù)字模型實現(xiàn)道路狀態(tài)監(jiān)控、設備管理、場景仿真，為道路后續(xù)運行、改進和維護提供精準、實時、個性化的決策，實現(xiàn)道路系統(tǒng)全生命周期管理。

          02全天候通行

          霧天行車引導系統(tǒng)，通過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冰點或配備自動噴灑融雪劑裝置，解決冰雪天氣路面結冰問題等。

          03自由流收費

          在現(xiàn)有ETC門架全國聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)的基礎上，結合北斗、5G等技術，實現(xiàn)車輛行駛路徑精確識別，建立現(xiàn)有ETC收費系統(tǒng)的逃票稽查系統(tǒng)，在不停車收費的基礎上實現(xiàn)不減速收費，進一步提升運行效率。

          04主動及時管控

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

          05快速精細救援

          提高事故發(fā)現(xiàn)速度，精確定位事故地點，結合沿線救援設施布局，快速高效實施救援，保障人民群眾安全和后續(xù)交通運輸穩(wěn)健運行。

          06伴隨式信息服務

          通過智能終端實現(xiàn)伴隨式信息服務，實時發(fā)布交通引導、管控措施方案，為車輛提供沿線服務區(qū)服務信息，提高管控措施實施效果、信息服務水平，引導車輛合理安排出行方案。

          07智慧服務區(qū)

          依托智慧高速數(shù)據(jù)采集和分析能力，深度挖掘用戶對服務區(qū)需求，打造智慧型服務區(qū)一體化的管理平臺，通過信息推送手段向公眾提供路況、預約、便捷服務等，滿足公眾出行服務需求；以服務區(qū)為高速公路樞紐節(jié)點，向高速公路客流運行提供指揮、保障、緊急醫(yī)療救助等服務，為惡劣天氣、突發(fā)事件提供應急指揮和緊急救助，滿足服務區(qū)運營監(jiān)管、應急決策需要。

          08車路協(xié)同自動駕駛

          自動駕駛是近幾年車輛技術和交通行業(yè)的重點研究方向，在路段沿線配置智能感知設施和車路通信設施，協(xié)同開展自動駕駛，不僅能夠提高自動駕駛車輛的安全性，還能提高道路運輸效率。特別是對于長途貨運來說，自動駕駛技術能夠節(jié)約司機成本、降低交通事故率、提高行業(yè)運營效率。

          除以上列舉的應用場景外，智慧高速公路應用場景還有自動駕駛貨車編隊、車道精準管控、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用場景，在現(xiàn)有高速公路智慧化提升改造中都需要實現(xiàn)嗎？都適用嗎？是不是全部實現(xiàn)了才叫智慧高速？答案是否定的。我們認為，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、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

          從服務城市角度出發(fā)，連接主要城市間的智慧高速公路應立足全線，圍繞“全要素實時運行感知、全融合安全傳輸網(wǎng)絡、全環(huán)節(jié)數(shù)字云控平臺、全過程伴隨信息服務、全天候智能安全通行”等全方面開展最高層規(guī)模建設。全線車道級管控，提升通行效率；突出通道誘導平衡交通，實現(xiàn)交通最優(yōu)運行；實施5G覆蓋，開展車路協(xié)同無人駕駛示范應用，打造示范引領名片。

          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)域間的交通轉換，智慧高速公路建設側重對交通運行狀態(tài)的實時感知，通過共享交換城市快速路等城市交通信息，大數(shù)據(jù)分析未來一段時間路網(wǎng)級交通態(tài)勢，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。

          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，智慧高速公路建設側重對貨運車輛的在途管控、基礎設施結構健康監(jiān)測以及智慧化養(yǎng)護等內(nèi)容。一方面通過統(tǒng)計所有駛入路段的車牌、車型、軸載、進出時間、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構的健康信息數(shù)據(jù)，分析重載交通對路面和橋梁結構的影響，科學指導養(yǎng)護計劃；另一方面對貨車開展在途管控，加強對貨車長期占用超車道、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

          針對沿線景區(qū)資源豐富的高速公路，側重公眾出行服務，改善出行體驗方面。加強與旅游景區(qū)、相關干線公路的數(shù)據(jù)交換共享，協(xié)調統(tǒng)籌高速公路收費站、服務區(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，發(fā)布周邊景區(qū)客流信息；開展智慧服務區(qū)建設，配套建設智能停車、智能衛(wèi)生間等設施提升服務品質，試點建設景區(qū)全息講解設施，改善公眾出行體驗，帶動地方旅游經(jīng)濟發(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，其氣象環(huán)境易受周邊地理環(huán)境影響，出現(xiàn)團霧、黑冰、橫風等惡劣氣象條件的可能性較大，對交通運行造成一定的風險隱患。智慧高速公路建設應以實現(xiàn)全天候安全通行為目標，通過開展不良環(huán)境的全要素實時感知，建立匹配路段實際情況的氣象環(huán)境預測模型，精確預測惡劣氣象環(huán)境發(fā)生區(qū)段和時間等，及時采取安全保障措施，并利用霧天行車誘導設施、路面智能除冰融雪設施、橫風預警發(fā)布設施，保障車輛安全通行。

          結語

          智慧高速建設并不僅僅是高速公路“信息化”建設的延續(xù)，而是高速公路高質量發(fā)展必然的一個階段。目前智慧高速公路尚無完善的架構體系和標準規(guī)范，直接將新建高速公路建設為完善的智慧高速公路難度較大。因此，對現(xiàn)有高速公路進行符合自身特點、功能定位的專項智慧化提升改造，將成為未來一定時期智慧高速公路建設的重點和難點。