隨著建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)新征程的開啟，我國(guó)高速公路建設(shè)與管理進(jìn)入到追求高質(zhì)量發(fā)展的新階段，除新建的智慧高速公路外，很多高速公路項(xiàng)目都是在已建高速公路基礎(chǔ)上進(jìn)行智慧化提升和改造。以下整理了三條高速公路“改擴(kuò)建”建設(shè)思路及亮點(diǎn)。

機(jī)荷高速

據(jù)媒體報(bào)道，機(jī)荷高速是國(guó)家高速公路網(wǎng)沈海高速的一部分，橫跨深圳東西方向的交通大動(dòng)脈，兼具國(guó)家高速路網(wǎng)與城市快速通道的雙重功能。

據(jù)相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，機(jī)荷高速改擴(kuò)建初步設(shè)計(jì)藍(lán)圖包括一套數(shù)字孿生中臺(tái)及管控體系；兩張?jiān)鰪?qiáng)網(wǎng)，一張是5G通信網(wǎng)，一張北斗地基增強(qiáng)網(wǎng)；三大平臺(tái)，包括建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、服務(wù)；7個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)。

據(jù)介紹，智慧機(jī)荷體現(xiàn)“四全”理念：全系統(tǒng)孿生、全要素感知、全數(shù)據(jù)融合、全過程管控，從而最終達(dá)到5個(gè)協(xié)同目標(biāo)：數(shù)據(jù)協(xié)同、狀態(tài)協(xié)同、代際協(xié)同、條件協(xié)同、業(yè)務(wù)協(xié)同。

在數(shù)字孿生方面，除了數(shù)字孿生中臺(tái)，還要體現(xiàn)數(shù)字孿生的能力，比如特征提取、模型構(gòu)建、網(wǎng)絡(luò)劃分、融合數(shù)據(jù)、算法，再驅(qū)動(dòng)上圖的應(yīng)用場(chǎng)景。最終打造高速公路建、管、養(yǎng)、運(yùn)等不同階段的數(shù)據(jù)流、信息流，實(shí)現(xiàn)公路生命周期中不同業(yè)務(wù)的有機(jī)協(xié)同。

通過建設(shè)期間的建設(shè)，采用BIM模型，做數(shù)據(jù)積累，把BIM模型作為數(shù)據(jù)底座，融入到后續(xù)的運(yùn)、養(yǎng)階段，也是實(shí)現(xiàn)極端復(fù)雜條件下立體高速環(huán)境下的科學(xué)的交通運(yùn)行管控；建設(shè)一套智慧主動(dòng)交互的系統(tǒng)，通過事件自動(dòng)識(shí)別報(bào)警，以及數(shù)字孿生中臺(tái)匹配的應(yīng)急預(yù)案，再開展高速公路的主動(dòng)安全管控，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)協(xié)同。

此外，據(jù)悉機(jī)荷高速將選取八公里長(zhǎng)的路段來做車路協(xié)同試點(diǎn)，希望通過車路協(xié)同系統(tǒng)，力爭(zhēng)在重點(diǎn)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)人、車、路動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)信息交互和協(xié)同，不管是車路協(xié)同，還是自動(dòng)駕駛。車路協(xié)同發(fā)揮路的作用，將遠(yuǎn)視距的信息及時(shí)提供給車。

基于這些理念，依托智慧機(jī)荷高速的項(xiàng)目，建立一個(gè)基于全周期、全要素的智慧孿生智慧高速項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)高速公路及其附屬設(shè)施的全生命周期、全管控過程的數(shù)字化和智慧化，打造智慧高速建設(shè)樣板的工程。

京臺(tái)高速

京臺(tái)高速泰安至棗莊段雙向八車道改擴(kuò)建項(xiàng)目于2021年9月通車，試點(diǎn)項(xiàng)目具有里程長(zhǎng)、規(guī)模大、車流量大、場(chǎng)景復(fù)雜、“改擴(kuò)建+智慧化改造”等特點(diǎn)。在智慧實(shí)踐方面，具有大量多維全息智能感知設(shè)備的多場(chǎng)景應(yīng)用、“智慧大腦”實(shí)現(xiàn)全路段信息資源集成共享、新基建促進(jìn)高速公路數(shù)字化轉(zhuǎn)型等特點(diǎn)。

■大量多維全息智能感知設(shè)備的多場(chǎng)景應(yīng)用

據(jù)悉，全線共安裝各類視頻感知、交通流感知、交通事件感知、環(huán)境感知、基礎(chǔ)設(shè)施健康檢測(cè)等設(shè)備70余類，不同場(chǎng)景監(jiān)控?cái)z像機(jī)300余套，各類車載移動(dòng)設(shè)備、無人機(jī)巢、微波車檢器、交調(diào)設(shè)備、護(hù)欄防撞傳感設(shè)備、氣象檢測(cè)設(shè)備、路面檢測(cè)設(shè)備、大橋位移傳感器等120余套，定向/全向毫米波雷達(dá)200余套，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了各類不同的通信、安全、計(jì)算、存儲(chǔ)等設(shè)備的多元化測(cè)試應(yīng)用。

■“智慧大腦”實(shí)現(xiàn)全路段信息資源集成共享

各類智慧化感知設(shè)備種類多、數(shù)量大、型號(hào)復(fù)雜，出自于不同廠家，應(yīng)用系統(tǒng)、接口標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)格式等均不統(tǒng)一，如何集成應(yīng)用、發(fā)揮出最大作用是難點(diǎn)也是重點(diǎn)。

該項(xiàng)目通過邊緣計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了所有外場(chǎng)設(shè)備的分級(jí)分類管控；通過建設(shè)“智慧大腦”——智慧高速云控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了基于多種復(fù)雜場(chǎng)景、多種應(yīng)用需求、車路協(xié)同、“建管養(yǎng)運(yùn)服”一體化的全路段全業(yè)務(wù)領(lǐng)域信息資源的集成和共享應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了交警、路政、醫(yī)院、消防等多方聯(lián)動(dòng)，為應(yīng)急調(diào)度、事件處置、決策分析等提供了更加高效的服務(wù)。

■新基建促進(jìn)高速公路數(shù)字化轉(zhuǎn)型

基于C-V2X及北斗高精度定位技術(shù)，建成了開放式車路協(xié)同試驗(yàn)路段和全向/定向毫米波雷達(dá)融合路段，實(shí)現(xiàn)了分合流、彎道、地形起伏區(qū)域的高級(jí)輔助駕駛，完成了車路協(xié)同條件下的單車自動(dòng)駕駛及重載車隊(duì)編隊(duì)行駛的實(shí)車測(cè)試。

依托雷視融合、智能道釘、視頻檢測(cè)、無人機(jī)巡查等技術(shù)，通過智慧大腦的分析研判和可視化呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了精細(xì)化運(yùn)行管理、一體化應(yīng)急救援、預(yù)防性智能養(yǎng)護(hù)的轉(zhuǎn)變。實(shí)現(xiàn)檔案數(shù)據(jù)一次錄入、多層引用，建成了改擴(kuò)建高速公路“建管養(yǎng)一體化”電子檔案管理系統(tǒng)，智能建造水平得到全面提升。

完成了高速公路橋梁裝配化施工技術(shù)研發(fā)和試點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了橋梁立柱、蓋梁、涵節(jié)精準(zhǔn)預(yù)制拼裝，極大地降低了人力、施工成本和工期。

■道路通行能力和用戶體驗(yàn)感明顯提升

據(jù)介紹，針對(duì)不同地域易發(fā)團(tuán)霧、冰雪、擁堵等情況，該項(xiàng)目采用交通運(yùn)行態(tài)勢(shì)評(píng)估算法及交通誘導(dǎo)管控方法，融合應(yīng)用主動(dòng)發(fā)光標(biāo)志、雨夜標(biāo)線、霧區(qū)智能誘導(dǎo)、融冰除雪等設(shè)施，同時(shí)結(jié)合可變信息標(biāo)志引導(dǎo)、語音提示等方式，實(shí)現(xiàn)路域范圍內(nèi)各種特殊環(huán)境下的狀態(tài)感知、安全預(yù)警、融冰除雪及預(yù)警分流、行車誘導(dǎo)全鏈條保障。

針對(duì)貨車比例高的情況，在部分平直路段安裝防疲勞激光光幕，夜間可自動(dòng)開啟，發(fā)射綠色射線，對(duì)雙向車流發(fā)出防疲勞提醒，且不影響車輛正常行駛。通過智慧服務(wù)區(qū)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)車位級(jí)停車導(dǎo)航，推薦多種個(gè)性化優(yōu)惠服務(wù)，并支持ETC用戶洗車、加油等無感支付，讓出行者獲得更好的服務(wù)體驗(yàn)。據(jù)初步測(cè)算，京臺(tái)高速通過智慧化建設(shè)，通行能力提升20%以上。

■探索綠色低碳生態(tài)高速公路建設(shè)新模式

據(jù)介紹，針對(duì)舊橋梁板再利用問題和高性能瀝青路面材料再生利用問題，該項(xiàng)目研究應(yīng)用梁板破壞機(jī)制與車輛荷載模型，形成既有板梁橋再利用的評(píng)價(jià)方法，全線再利用舊橋梁板節(jié)約資金近10億元；提出全厚式再生路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)路面再生利用率超70%。

為從源頭減少生產(chǎn)能耗和污染，提高新能源使用效率，推廣利用了新材料泡沫鋁制成的新型護(hù)欄及聲屏障，并大量使用光伏發(fā)電、新能源充電、污水回收再利用等技術(shù)，探索綠色高速公路建設(shè)模式。

沿江高速

江蘇沿江高速公路有限公司總工程師曹陽曾介紹沿江高速公路擴(kuò)建智能化建設(shè)思路。據(jù)介紹，體系架構(gòu)包括五層三體系：五層分為基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)融合層、應(yīng)用支撐層、應(yīng)用系統(tǒng)層和門戶層；三體系分別是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、信息安全體系及管理制度體系。

建設(shè)內(nèi)容主要包括智慧全息感知、智慧服務(wù)決策、智慧交通管控、智能通信傳輸、智慧業(yè)務(wù)管理、車路協(xié)同輔助自動(dòng)駕駛。、

體系架構(gòu)圖

■基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化

根據(jù)各條路段的具體特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)有的技術(shù)條件，進(jìn)行全息感知設(shè)備的布設(shè)、集成以及系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用。高速公路全息數(shù)字感知系統(tǒng)建設(shè)包括以下幾個(gè)方面：車輛運(yùn)行狀態(tài)感知、交通環(huán)境狀態(tài)感知、道路健康狀態(tài)感知及其它狀態(tài)感知。

利用智慧感知設(shè)備，進(jìn)行時(shí)空精細(xì)化模擬，建立不同的時(shí)空分辨率、柵格化的道路運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)庫、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫；通過交通狀態(tài)演化快速仿真模型，對(duì)短時(shí)交通流量、交通事故風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，以及對(duì)于二次事故及連環(huán)事故風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行快速預(yù)測(cè)和預(yù)警。

■智慧決策支撐

基于云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)，構(gòu)建全面感知的、多源數(shù)據(jù)融合的、高效協(xié)同的服務(wù)決策應(yīng)用智慧平臺(tái)很重要，但完備的數(shù)據(jù)更重要。智慧服務(wù)決策主要包括：

智慧服務(wù)支撐：邊緣計(jì)算能力GIS信息平臺(tái)；

大數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)：分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)塊鏈去中心化；

智慧高速云計(jì)算平臺(tái)：AI智能計(jì)算數(shù)據(jù)深度挖掘；

可視化決策系統(tǒng)：多維數(shù)據(jù)分析、預(yù)測(cè)綜合信息決策研判；

智慧服務(wù)應(yīng)用：公眾服務(wù)路網(wǎng)管理服務(wù)。

■智能業(yè)務(wù)管理

智能業(yè)務(wù)管理涉及到的子系統(tǒng)很多，針對(duì)設(shè)備、路面、橋梁進(jìn)行差異化管控，通過視頻、物聯(lián)網(wǎng)、傳感器等智能感知設(shè)備，基于特征識(shí)別、移動(dòng)通信、互聯(lián)網(wǎng)、北斗等構(gòu)建智慧高速業(yè)務(wù)管理體系，實(shí)現(xiàn)差異監(jiān)測(cè)，自主上報(bào)，智能運(yùn)維、養(yǎng)護(hù)、調(diào)度、決策等。

■智慧道路主動(dòng)管控

智慧道路主動(dòng)管控包括：車道管控、匝道控制、動(dòng)態(tài)信息誘導(dǎo)、可變速控制、事件管理、排隊(duì)預(yù)警、全天候運(yùn)行監(jiān)測(cè)。

高速公路車道級(jí)管控能力(包括對(duì)車輛的車道級(jí)導(dǎo)航能力)：數(shù)字化的基礎(chǔ)設(shè)施的量和精確度；高精度電子地圖、厘米級(jí)高精度定位、低時(shí)延無線通信、大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析和云控制系統(tǒng)等多項(xiàng)技術(shù)；涉及在路側(cè)設(shè)備、車輛側(cè)終端和云控中心側(cè)數(shù)據(jù)信息和控制指令的處理傳遞邏輯；包括自由流收費(fèi)、準(zhǔn)全天候通行、危險(xiǎn)路段安全預(yù)警等功能等多項(xiàng)技術(shù)集成和應(yīng)用。匝道自主管控具體包括以下幾方面：匝道動(dòng)態(tài)開/放、匝道出入口危險(xiǎn)駕駛行為監(jiān)測(cè)、匝道分流誘導(dǎo)、合流警示。

■車路協(xié)同輔助自動(dòng)駕駛

準(zhǔn)全天候通行：通過高可靠、低時(shí)延、無縫覆蓋的C-V2X車聯(lián)網(wǎng)，實(shí)時(shí)傳遞給智能網(wǎng)聯(lián)車，使駕駛員能夠在視場(chǎng)受限的情況下產(chǎn)生安全預(yù)警，保證出行安全。車道主動(dòng)管控及匝道匯入?yún)R出預(yù)警：通過上帝視角將道路上運(yùn)行所有車輛運(yùn)行狀態(tài):方向、速度、位置等信息打包成高精地圖中的動(dòng)態(tài)圖層。車路協(xié)同輔助自動(dòng)駕駛：路側(cè)雷達(dá)和視頻感知在邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)精準(zhǔn)擬合車輛軌跡感知。

■差異化出行服務(wù)

沿江智慧高速建成后能夠同時(shí)為普通車輛、非自動(dòng)駕駛網(wǎng)聯(lián)車輛、自動(dòng)駕駛網(wǎng)聯(lián)車輛，提供差異化出行服務(wù)。為自動(dòng)駕駛車輛提供自動(dòng)駕駛輔助信息，對(duì)非自動(dòng)駕駛網(wǎng)聯(lián)車輛提供基于定位信息的伴隨信息服務(wù)，對(duì)普通車輛提供比其他道路更豐富、精準(zhǔn)的出行信息。

資料來源| 人民網(wǎng)、 中國(guó)公路、光明網(wǎng)、智慧交通等