我国推进交通基础设施数字化的机遇和挑战

          编者按：我国综合交通运输发展成就举世瞩目，2021年2月24日印发的《国家综合立体交通网规划纲要》框定了未来发展的终极蓝图。但是也要看到我国交通基础设施网络发展不平衡、不充分等潜在风险。
          笔者围绕公路交通“路、场、桥隧构造物、附属设施”4类全要素和“规划设计、建造、运行管理、养护、安全”等5个核心环节全周期的基础设施数字化内涵解读和场景设想。

          我国交通基础设施发展的总体蓝图

          新中国成立以来特别是改革开放以来，我国综合交通运输发展取得了巨大成就。基础设施网络规模跃居世界前列。综合交通实体线网总里程达到525 万公里，高速铁路、高速公路里程及港口万吨级泊位数世界第一，高铁“四纵四横”主骨架、国家高速公路“7918”主网络、内河“两横一纵两网十八线”体系、国内骨干油气管道网初步形成，86%以上的县及20 万人口以上的城市可在1 小时内享受到高速公路、铁路、民航等服务。同时，基础设施建造技术达到国际先进水平，高速铁路、特大桥隧、离岸深水港、大型机场工程、大输量管道工程等一批超级工程震撼世界。

          为加快建设交通强国，构建现代化高质量国家综合立体交通网，支撑现代化经济体系和社会主义现代化强国建设，国家又启动编制了“综合立体交通网规划”。

          历经3年多努力，20多个国家部委部门齐心协力，2021年2月24日，中共中央、国务院正式印发了《国家综合立体交通网规划纲要》。所谓“国家综合立体交通网”，是指包括五种运输方式和邮政国家级基础设施的线网及枢纽节点，连接全国主要城市、行政中心、经济中心、主要口岸、重要工业和能源生产基地、主要景区，辐射国际主要政治、经济中心，满足国家经济、政治、社会、国土、安全等方面需求，是我国最高层次的海陆空综合交通运输网络。该规划是我们国家第一个综合立体交通网的中长期规划纲要。规划核心实际明确了三方面主要任务：

          1. 优化交通布局

          将构建70万公里的交通网线，建设6轴、7廊、8通道主骨架（见图1），建设100个综合交通枢纽城市，完善面向全球的运输网络。

图1 国家综合立体交通网主骨架

          2. 推进融合发展

          强调推进各种运输方式的融合发展，推进交通基础设施网络和服务网络、信息网络的融合发展，推进各个区域间交通协调发展，还要推进交通运输与旅游业、现代制造业、快递物流业、现代物流业的融合发展。

          3. 主张高质量发展

          中国交通将推进安全发展，推进智慧发展，推进绿色发展，提升交通运输的治理水平。

          规划明确了到2035年，基本建成便捷顺畅、经济高效、绿色集约、智能先进、安全可靠的现代化高质量国家综合立体交通网，实现国际国内互联互通、全国主要城市立体畅达、县级节点有效覆盖，有力支撑“全国123出行交通圈”（都市区1小时通勤、城市群2小时通达、全国主要城市3小时覆盖）和“全球123快货物流圈”（国内1天送达、周边国家2天送达、全球主要城市3天送达）。交通基础设施质量、智能化与绿色化水平居世界前列。（具体见表2）。

表2 国家综合立体交通网2035年主要指标表

          该规划同时展望：到2050年本世纪中叶，全面建成现代化高质量国家综合立体交通网，拥有世界一流的交通基础设施体系，交通运输供需有效平衡、服务优质均等、安全有力保障。新技术广泛应用，实现数字化、网络化、智能化、绿色化。

          我国交通基础设施发展的潜在危机

          尽管成就举世瞩目，终极蓝图也基本框定，但也要看到，我国交通基础设施网络发展不平衡、不充分，土地、水域、岸线、空域等资源集约利用率不高，科技创新核心竞争力不强，智慧安全绿色发展水平亟待提升的现象依然存在。一些重大影响因素和潜在风险包括：

          ——从工程建造阶段看，我国公路水域交通运输建设领域较大以上事故依旧频发。

          ——从资产养护阶段看，受养护资金短缺影响，不少干线公路养护不到位，一些危桥、事故多发和灾毁路段不能及时修复；相当数量农村公路处于失养状态，油返砂现象逐步加剧。早期大规模建设的公路，逐渐进入了周期性养护高峰期，需要集中进行大中修。部分公路临水临崖、坡陡弯急，安全防护设施相对不足，部分路段地质灾害多发易发，安全形势还比较严峻。

          ——从重大构造物来看，随着我国桥梁建设越来越向外海和复杂高海拔山区拓展，建设条件将更加复杂，规模尺度与自然灾害条件将颠覆以往工程范畴，从桥梁养护需求看，我国现有桥梁超过100万座，由于“老龄化”（超过25年以上）和服役条件恶化，大量桥梁病害问题突出，安全事故日益增多，维护成本巨大。

          ——从安全监测预警能力上看，交通基础设施本质安全水平安全防护设施、监测检测系统等建设覆盖水平和健康评估、预警能力严重不足。

          此外，全球气候变化加速，近年来地震、泥石流、雷暴、滑坡、强降雨、台风龙卷风飓风等恶劣风自然灾害愈加频繁，给全国高达几十万亿交通资产的健康维护带来威胁，也对交通基础设施的韧性发展提出更高要求。

          交通基础设施数字化场景思考——以公路为例

          为有效应对我国交通基础设施发展面临的各类挑战，早日实现《国家综合立体交通网规划纲要》提出的“交通基础设施质量、智能化与绿色化水平居世界前列”的宏伟目标，国家和交通运输行业已密集出台了若干文件：

          ——2019年7月25日 交通运输部《数字交通发展规划纲要》提出，要到2035年，推动完成交通基础设施规划、设计、建造、养护、运行管理等全要素、全周期数字化。——2020年8月6日 交通运输部《关于推动交通运输领域新型基础设施建设的指导意见》在“智慧公路”章节，提出，要推动先进信息技术应用，逐步提升公路基础设施规划、设计、建造、养护、运行管理等全要素、全周期数字化水平。——2021年1月29日 交通运输部《关于服务构建新发展格局的指导意见》提出要推进交通基础设施数字化建设和改造，积极发展智能铁路、智慧公路、智慧航道等，完善标准规范和配套政策。——2021年3月最新印发的《国家综合立体交通网规划纲要》更是首次用量化指标明确了要2035年，要实现“交通基础设施数字化率达到95%”。

          国家加速推进围绕“全要素、全周期”的交通基础设施数字化建设，是积极响应我国大力发展数字经济、推动新型基础设施建设的行业重大举措，也是推动交通运输全行业数字化转型的“重大基础性工程”，具有广泛和深远的意义。

          具体到公路领域而言，有以下一些值得关注的景：细分场

          ——规划与设计。伴随着“改善式规划”时代到来，“多部门多专业在一个平台上做规划或设计”的需求愈发强烈；而既有各类规划业务场景定量化支撑不足，缺少大数据和可视化协同工具支撑，亟需考虑诸如规划云平台、BIM正向一体化设计、数字沙盘等新解决方案支持。

          ——建造。公路建设工地通常数量众多、分布广泛（通常在郊区、甚至分布到海外）、呈线状延伸且人员松散、技术层次不齐等特点，建设项目监管时常缺少抓手，安全事故多，管理效率低。亟需考虑诸如智慧安全工地、云监工、电子围栏、一体化的融合业主、代建和施工方的建管一体化平台等新解决方案支持。

          ——运行管理。公路建成后从开放交通直至新一轮改扩建，主管部门和运营机构一直存在“运行管理”的职责，亟需在交通运行的状态评测、事件识别、异常交流量状态干预、收费管理等诸多环节改造和提升其数字化、协同化水平。

          ——养护。为保持公路资产性能和资产价值的总体平稳，需要逐步打破过去“养护作业”小闭环的思路，考虑将养护巡检、性能检测与评定、农村公路“路长制”的“随手拍”、桥梁隧道等重大构造物健康检测、养护作业、公路超限超载治理“非现场执法”、路政管理、交通量调查、收费管理以及上述规划设计、运行管理的各类细分业务数据统一汇聚，并实现中台化管理和工单统一派送，推动实现公路交通资产的数字化、定量化管理模式，进而实现公路大数据价值的迭代升级使用。

          ——设施安全监测与预警。围绕桥梁、隧道、高墩、高边坡等易出现重大风险、重大安全隐患的构造物，应逐步实现性能感知、在线和离线巡检监测、状态在线评估、预警应急等工作闭环，积极构建辖区路网构造物性能的中长期监测网。

          结语

          以上是笔者围绕公路交通“路、场、桥隧构造物、附属设施”4类全要素和“规划设计、建造、运行管理、养护、安全”等5个核心环节全周期的基础设施数字化内涵解读和场景设想。分享此文，力争为加速推进我国公路交通基础设施安全绿色发展，早日实现数字化、网络化、智能化、绿色化贡献思考。