关于现有高速公路智慧化提升改造的几点思考

          作者：李昂 | 河南省交通规划设计研究院股份有限公司，河南交通运输战略发展研究院

         近年来，随着高速公路的不断建设发展，我国已建成了全球规模最大的高速公路网，对经济社会发展起到了至关重要的支撑作用。就河南省来说，截止2020年底，全省高速公路网通车里程达7100公里，至2025年“十四五”末，高速公路通车里程将新增3000公里，总里程达10000公里以上。高速公路“内联外通”骨架网络基本形成，覆盖广度、通达深度、畅通程度及服务水平显著提升。

          2018年2月，北京、河北、吉林、江苏、浙江、福建、江西、河南、广东等9省/市入选新一代国家交通控制网和智慧公路的试点地区，面向基础设施数字化、大数据应用等六个方向开展智慧高速试点建设，在全国掀起了智慧公路建设的高潮；2019年9月印发的《交通强国建设纲要》明确提出推动新一代信息技术、人工智能、大数据等前沿科技与交通行业深度融合是智慧交通发展的方向；2020年8月，交通运输部印发《关于推动交通运输领域新型基础设施建设的指导意见》，明确了交通运输领域新型基础设施建设的主要内容，提出打造包括智慧高速在内融合高效的智慧交通设施，深化不停车收费、车路协同、状态感知等智慧公路技术应用。

          放眼未来，智慧高速公路将是当前和以后一段时间高速公路建设的重要方向，对现存高速公路进行逐步递进的智慧化提升改造，是实现智慧高速的重要发展思路。那么，什么是智慧高速公路？如何提升现有高速公路智慧化水平？探索出切实可行的模式与技术路线，以支撑智慧高速公路更好更快建设发展，这些关键问题亟需探索解决。

          一、智慧高速概念

          目前，智慧高速的概念并没有统一，众说纷纭。但智慧高速“云边端”的总体构架基本成为共识。我们认为，智慧交通应该是应用5G、北斗定位技术、云计算、大数据等新一代信息通信技术，全面感知、分析、整合和处理交通运行各类信息，以数据资源驱动创新发展，提升交通规划、建设、管理和服务智慧化的新理念和新模式。

          未来，“聪明的车+智慧的路”将成为智慧高速鲜明特征，这里“聪明的车”指具备信息交互能力的自动驾驶汽车，“+”即车路协同技术，通过它们进而能够实现高速公路更加安全、快速、绿色的运行。

          二、智慧高速的应用场景

          01基于数字孪生的全生命周期管理

          基于GIS+BIM技术、远程监控量测设施和大数据分析技术，通过数字模型实现道路状态监控、设备管理、场景仿真，为道路后续运行、改进和维护提供精准、实时、个性化的决策，实现道路系统全生命周期管理。

          02全天候通行

          雾天行车引导系统，通过控制车辆间距和行车速度保证雾天行车安全；采用特殊路面材料降低路面结冰点或配备自动喷洒融雪剂装置，解决冰雪天气路面结冰问题等。

          03自由流收费

          在现有ETC门架全国联网收费系统的基础上，结合北斗、5G等技术，实现车辆行驶路径精确识别，建立现有ETC收费系统的逃票稽查系统，在不停车收费的基础上实现不减速收费，进一步提升运行效率。

          04主动及时管控

          通过交通流监控实现异常情况主动、及时发现，并通过信息服务系统或沿线交通信息指示牌及时通知上游车辆并合理引导，避免次生事故发生，保障运输安全，缓解交通拥堵。

          05快速精细救援

          提高事故发现速度，精确定位事故地点，结合沿线救援设施布局，快速高效实施救援，保障人民群众安全和后续交通运输稳健运行。

          06伴随式信息服务

          通过智能终端实现伴随式信息服务，实时发布交通引导、管控措施方案，为车辆提供沿线服务区服务信息，提高管控措施实施效果、信息服务水平，引导车辆合理安排出行方案。

          07智慧服务区

          依托智慧高速数据采集和分析能力，深度挖掘用户对服务区需求，打造智慧型服务区一体化的管理平台，通过信息推送手段向公众提供路况、预约、便捷服务等，满足公众出行服务需求；以服务区为高速公路枢纽节点，向高速公路客流运行提供指挥、保障、紧急医疗救助等服务，为恶劣天气、突发事件提供应急指挥和紧急救助，满足服务区运营监管、应急决策需要。

          08车路协同自动驾驶

          自动驾驶是近几年车辆技术和交通行业的重点研究方向，在路段沿线配置智能感知设施和车路通信设施，协同开展自动驾驶，不仅能够提高自动驾驶车辆的安全性，还能提高道路运输效率。特别是对于长途货运来说，自动驾驶技术能够节约司机成本、降低交通事故率、提高行业运营效率。

          除以上列举的应用场景外，智慧高速公路应用场景还有自动驾驶货车编队、车道精准管控、智慧隧道等等。

          三、现有高速公路智慧化提升改造的思考

          如此众多的智慧高速应用场景，在现有高速公路智慧化提升改造中都需要实现吗？都适用吗？是不是全部实现了才叫智慧高速？答案是否定的。我们认为，现有高速公路智慧化提升改造要符合高速公路自身特点、功能定位，“因地制宜，量力而行”，分析研究不同类型高速公路智慧化提升思路。

          01城市通道

          从服务城市角度出发，连接主要城市间的智慧高速公路应立足全线，围绕“全要素实时运行感知、全融合安全传输网络、全环节数字云控平台、全过程伴随信息服务、全天候智能安全通行”等全方面开展最高层规模建设。全线车道级管控，提升通行效率；突出通道诱导平衡交通，实现交通最优运行；实施5G覆盖，开展车路协同无人驾驶示范应用，打造示范引领名片。

          02绕城高速

          基于绕城高速公路具有缓解城市交通压力，分流车辆，承载一定规模的同城不同区域间的交通转换，智慧高速公路建设侧重对交通运行状态的实时感知，通过共享交换城市快速路等城市交通信息，大数据分析未来一段时间路网级交通态势，借助互联网媒介、信息发布屏、交通广播以及智能车载终端等途径为公众提供伴随式信息服务。

          03物流通道

          基于物流通道的交通组成中重载交通占比较高，智慧高速公路建设侧重对货运车辆的在途管控、基础设施结构健康监测以及智慧化养护等内容。一方面通过统计所有驶入路段的车牌、车型、轴载、进出时间、行驶区间等信息，形成一车一档的数据档案，并同步采集路面损伤和桥梁等重要结构的健康信息数据，分析重载交通对路面和桥梁结构的影响，科学指导养护计划；另一方面对货车开展在途管控，加强对货车长期占用超车道、超速、异常低速等不规范驾驶行为的监管和警示，综合提升物流通道的通行效率，保障行车安全。

          04旅游高速

          针对沿线景区资源丰富的高速公路，侧重公众出行服务，改善出行体验方面。加强与旅游景区、相关干线公路的数据交换共享，协调统筹高速公路收费站、服务区资源；借助互联网媒介、全彩信息发布屏、交通广播以及智能车载终端等途径为公众提供伴随式信息服务，发布周边景区客流信息；开展智慧服务区建设，配套建设智能停车、智能卫生间等设施提升服务品质，试点建设景区全息讲解设施，改善公众出行体验，带动地方旅游经济发展。

          05山岭重丘区高速

          山岭重丘区高速公路的桥隧比较高，且一般地处偏远，其气象环境易受周边地理环境影响，出现团雾、黑冰、横风等恶劣气象条件的可能性较大，对交通运行造成一定的风险隐患。智慧高速公路建设应以实现全天候安全通行为目标，通过开展不良环境的全要素实时感知，建立匹配路段实际情况的气象环境预测模型，精确预测恶劣气象环境发生区段和时间等，及时采取安全保障措施，并利用雾天行车诱导设施、路面智能除冰融雪设施、横风预警发布设施，保障车辆安全通行。

          结语

          智慧高速建设并不仅仅是高速公路“信息化”建设的延续，而是高速公路高质量发展必然的一个阶段。目前智慧高速公路尚无完善的架构体系和标准规范，直接将新建高速公路建设为完善的智慧高速公路难度较大。因此，对现有高速公路进行符合自身特点、功能定位的专项智慧化提升改造，将成为未来一定时期智慧高速公路建设的重点和难点。