某H高速智慧化提升EPC項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中的痛點(diǎn)解析

鄒細(xì)平 宋平 陳培杰

摘 要：本文通過(guò)回顧某H高速智慧化提升改造工程的建設(shè)過(guò)程，詳細(xì)介紹了該工程建設(shè)過(guò)程中遇到的典型難題和痛點(diǎn)，以及項(xiàng)目實(shí)施最終采取的對(duì)應(yīng)解決方案，最后總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提出進(jìn)一步的改善性措施。筆者期望通過(guò)本項(xiàng)目建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目“先行先試，快出成效，為存量高速公路智慧化提升改造升級(jí)做出探索和示范，從而發(fā)揮典型引領(lǐng)帶動(dòng)作用，推動(dòng)完成全域化智慧高速公路建設(shè)，最終形成智慧高速公路網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)智能、快速、綠色、安全的智慧高速”的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：智慧高速;智慧化提升;EPC項(xiàng)目

1 某H高速智慧化提升改造工程簡(jiǎn)介

某H高速沿線與13條已通車(chē)或在建高速相交并設(shè)立樞紐。全線設(shè)計(jì)時(shí)速為120 km/h，已分三期實(shí)施拓寬改造，其中一期拓寬段全長(zhǎng)44 km，已于2003年底建成通車(chē)，為非標(biāo)準(zhǔn)雙向八車(chē)道，路基寬度35 m，無(wú)右側(cè)硬路肩（僅留0.5 m路緣帶），每隔500 m設(shè)置一處緊急停車(chē)帶。

某H高速的設(shè)計(jì)車(chē)流量日均為10萬(wàn)輛，目前其中一段路面車(chē)流量已達(dá)到設(shè)計(jì)車(chē)流量的70%至86%。此外數(shù)據(jù)顯示，目前的某H高速公路的實(shí)際行車(chē)速度在每小時(shí)90公里左右，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)普遍在每小時(shí)110公里至120公里。

周義程等[1]進(jìn)行“智慧高速建設(shè)需求”調(diào)研，通過(guò)調(diào)研指出影響高速行車(chē)速度的主要因素包括：天氣因素（霧天、雨天）、駕駛員的駕駛經(jīng)驗(yàn)、斷面車(chē)流量、斷面貨車(chē)流量以及路面平整度等，各項(xiàng)因素影響行車(chē)速度存在一種強(qiáng)弱關(guān)系。

為實(shí)現(xiàn)高速公路的高效通行，突破擁堵指數(shù)和事故指數(shù)的瓶頸，如何提升大流量狀況下高速公路的運(yùn)營(yíng)水平和通行效率，依靠現(xiàn)有常規(guī)高速公路運(yùn)營(yíng)手段，已然達(dá)到瓶頸。

張?chǎng)╈n[2]在其文章中指出國(guó)內(nèi)目前在智慧公路方面的應(yīng)用，主要包括數(shù)字公路、車(chē)路協(xié)同、自由流收費(fèi)、智慧管控、“互聯(lián)網(wǎng)+”服務(wù)等幾大方向;基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、泛在感知設(shè)施、自由流收費(fèi)設(shè)施、公眾信息服務(wù)設(shè)施、智慧云平臺(tái)、高速通信設(shè)施、新能源供給設(shè)施等七項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施;云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、高精地圖（BIM、GIS）、高精定位（北斗）、車(chē)路協(xié)同、高速度低延時(shí)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)（5G、LTE-V 等）、無(wú)感支付、無(wú)線充電、L5級(jí)自動(dòng)駕駛等十二項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

顧莉等[3]在其文中指出智慧高速的本質(zhì)是交通行業(yè)依托主體工程構(gòu)建的為解決目前系統(tǒng)短板和提升現(xiàn)有系統(tǒng)功能的具有一定預(yù)測(cè)功能的交通信息系統(tǒng)，其重點(diǎn)在于提供服務(wù);氣系統(tǒng)的構(gòu)建應(yīng)從交通的角度提出解決思路和辦法，并明確了10項(xiàng)智慧高速的本質(zhì)特征。

2019年9月，中共中央、國(guó)務(wù)院發(fā)布了《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》[4]，明確指出“推進(jìn)數(shù)據(jù)資源賦能交通發(fā)展，加速交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)、運(yùn)輸服務(wù)網(wǎng)、能源網(wǎng)與信息網(wǎng)絡(luò)融合發(fā)展，構(gòu)建泛在先進(jìn)的交通信息基礎(chǔ)設(shè)施”。

為打造“智能、快速、綠色、安全”的智慧高速，某H高速公司選取在某H高速運(yùn)營(yíng)道路上開(kāi)展公路智慧化提升改造工程設(shè)計(jì)施工總承包項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱EPC項(xiàng)目）。此項(xiàng)目由兩家公司聯(lián)合體形式作為總承包單位進(jìn)行項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工等，該項(xiàng)目于2019年9月12日開(kāi)工。本項(xiàng)目?jī)?nèi)容主要包括如下幾方面：

（1）全線視頻無(wú)盲區(qū)電子巡查;

（2）交通事件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)試點(diǎn);

（3）車(chē)載攝像機(jī)移動(dòng)監(jiān)控試點(diǎn);

（4）交通事故快速處理試點(diǎn);

（5）情報(bào)板路網(wǎng)交通遠(yuǎn)程誘導(dǎo);

（6）杭甬高速非標(biāo)八車(chē)道智慧擴(kuò)容;

（7）全線關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè);

（8）中心機(jī)房建設(shè)及分中心設(shè)施擴(kuò)容升級(jí)。

2 智慧化提升工程建設(shè)過(guò)程遇到的難題和痛點(diǎn)

本某H高速智慧化提升工程EPC項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，由于無(wú)可借鑒經(jīng)驗(yàn)、無(wú)成熟可用方案、無(wú)可靠設(shè)備應(yīng)用案例，期間遇到頗多難題和痛點(diǎn)，下面列舉其中幾個(gè)較為典型的難題和痛點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

根據(jù)前期對(duì)某H高速全線歷年主線斷面交通流量數(shù)據(jù)、交通事故發(fā)生累計(jì)頻數(shù)數(shù)據(jù)、主線斷面車(chē)道情況數(shù)據(jù)等多種數(shù)據(jù)的調(diào)查結(jié)果。綜合考慮下，籌劃某H高速智慧化提升改造工程EPC項(xiàng)目在共10 km路段布設(shè)泛在感知設(shè)施（路側(cè)感知設(shè)施）、智慧管控設(shè)施（非標(biāo)八車(chē)道智慧擴(kuò)容——主動(dòng)管控門(mén)架）。

泛在感知設(shè)施平面布置方案，在投標(biāo)階段提供的方案建議書(shū)上標(biāo)示，即感知設(shè)施布置于高速公路綠化中分帶處，此方案經(jīng)濟(jì)性較高。

2.1 設(shè)備選型與品牌選用難題

依據(jù)前期市場(chǎng)、技術(shù)調(diào)研，建設(shè)單位于2019年4月15日組織了8個(gè)視頻結(jié)構(gòu)化廠商進(jìn)行初次現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地封閉測(cè)試。

所謂視頻結(jié)構(gòu)化，是指通過(guò)視頻處理平臺(tái)將視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化分析處理，從而直觀地反映現(xiàn)場(chǎng)交通運(yùn)行狀態(tài)，為交通管控提供決策依據(jù)，也為追溯事件發(fā)生過(guò)程、判定事件發(fā)生原因、路網(wǎng)綜合監(jiān)管決策提供輔助驗(yàn)證或直接支撐。因而，視頻結(jié)構(gòu)化的應(yīng)用意義重大。

毫米波雷達(dá)，兼具分辨率高、指向性好、抗干擾能力強(qiáng)和探測(cè)性能好，大氣衰減小、對(duì)煙霧灰塵具有更好的穿透性、受天氣光線影響小等眾多優(yōu)點(diǎn)，適合在高速公路中探測(cè)流量、車(chē)速、倒車(chē)、逆行、擁堵（緩行）的絕大多數(shù)的交通類指標(biāo)。

但是，通過(guò)分析參加測(cè)試的8家視頻結(jié)構(gòu)化廠商的檢測(cè)數(shù)據(jù)，測(cè)試結(jié)果達(dá)不到實(shí)際應(yīng)用的要求。為了提高EPC項(xiàng)目選用的設(shè)備技術(shù)可行性、可靠性、實(shí)用性等，建設(shè)單位、監(jiān)理單位、總承包單位共同商榷認(rèn)為有必要再次邀請(qǐng)泛在感知設(shè)施的廠商進(jìn)行測(cè)試，以便海選基本合格設(shè)備，然后試點(diǎn)優(yōu)中選優(yōu)。該項(xiàng)目共計(jì)邀請(qǐng)視頻結(jié)構(gòu)化8個(gè)廠商和毫米波雷達(dá)4個(gè)廠商進(jìn)行性能指標(biāo)的封閉測(cè)試。最終5個(gè)視頻結(jié)構(gòu)化廠商和3個(gè)毫米波雷達(dá)廠商于2019年10月參加測(cè)試，其他廠商則因自身原因放棄參加測(cè)試，形成測(cè)試數(shù)據(jù)。

鑒于各設(shè)備廠商提供的毫米波雷達(dá)的發(fā)射頻率、掃描范圍、精確程度的硬件指標(biāo)差別不大，本次測(cè)試主要針對(duì)軟件算法上的去重、去誤、去漏，以及是否滿足高速公路場(chǎng)景應(yīng)用需求和智慧高速整體建設(shè)的要求。

毫米波雷達(dá)參加測(cè)試的3個(gè)廠商分別合計(jì)得分。其得分是按照《某H高速智慧化提升改造項(xiàng)目毫米波雷達(dá)選型測(cè)試方案》中明確的測(cè)試內(nèi)容，包含流量檢測(cè)、數(shù)據(jù)完整性、停車(chē)事件檢測(cè)、緩行（擁堵）檢測(cè)、仿真效果、重疊區(qū)數(shù)據(jù)驗(yàn)證。性能測(cè)試比對(duì)采用的主要指標(biāo)有：事件準(zhǔn)確率、事件漏檢率、事件誤報(bào)率。

2.2 感知設(shè)施布設(shè)方案的痛點(diǎn)

2.2.1 感知設(shè)施安裝建議高度不一致

在測(cè)試期間EPC承包人收集了各設(shè)備廠商提供的相應(yīng)設(shè)備技術(shù)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)不同設(shè)備的建議安裝高度處于不完全不一致的區(qū)間。

前述毫米波雷達(dá)廠商6的設(shè)備建議安裝高度區(qū)間為6 m

～10 m;而前述毫米波雷達(dá)廠商7的設(shè)備建議安裝高度區(qū)間為6 m～8 m。另外前述視頻結(jié)構(gòu)化5個(gè)廠商對(duì)于攝像機(jī)的安裝高度與毫米波雷達(dá)廠商的設(shè)備建議安裝高度區(qū)間又不一致，攝像機(jī)安裝高為5 m～7 m為優(yōu)，視頻結(jié)構(gòu)化進(jìn)行交通事件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度、效果均會(huì)較好。

這是其中之一痛點(diǎn)——建議安裝高度不一致。

2.2.2 檢測(cè)盲區(qū)如何進(jìn)行有效處理

另外一個(gè)測(cè)試期間發(fā)現(xiàn)的痛點(diǎn)則是——檢測(cè)盲區(qū)如何處理。

二次封閉測(cè)試期間，我們根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試確定布設(shè)方式為同桿背對(duì)背安裝兩套感知設(shè)施，共計(jì)選取兩個(gè)點(diǎn)位各廠商分別布設(shè)三套設(shè)備進(jìn)行測(cè)試。采用500 m布設(shè)間距是基于各廠商提供的最大檢測(cè)距離范圍參考值確定的。

基于廠商提供的可檢測(cè)范圍為300 m，但250 m～300 m范圍段檢測(cè)精度較低的情況。因而計(jì)劃測(cè)試對(duì)向融合效果和250 m～300 m范圍段的檢測(cè)精度區(qū)間值。

封閉測(cè)試后，根據(jù)測(cè)試期間得到的數(shù)據(jù)，分析后得出以下幾點(diǎn)：

（1）1#盲區(qū)：同桿背對(duì)背安裝，桿件下的盲區(qū)范圍大約為60 m（依據(jù)俯仰角不同而盲區(qū)范圍大小不同），此盲區(qū)檢測(cè)效果極差;

（2）2#盲區(qū)：路側(cè)護(hù)欄布設(shè)感知設(shè)施，由于高速行駛規(guī)則，大貨車(chē)、大客車(chē)在第三、第四車(chē)道行駛，容易對(duì)第一、第二車(chē)道行駛的小客車(chē)、小型車(chē)造成遮擋，影響感知設(shè)施進(jìn)行檢測(cè);

（3）250 m～300 m范圍段的對(duì)向融合效果較好，檢測(cè)精度可以符合應(yīng)用要求。

監(jiān)測(cè)盲區(qū)如何進(jìn)行有效事件檢測(cè)，成為一個(gè)需要重點(diǎn)突破的難點(diǎn)，否則感知設(shè)施可提供的數(shù)據(jù)將大打折扣，無(wú)法為后端提供可靠數(shù)據(jù)，那么后端的智慧算法將是紙上談兵、空中樓閣。

3 智慧化提升項(xiàng)目難題和痛點(diǎn)之提升過(guò)程

本著為了更好的服務(wù)晚于EPC項(xiàng)目之后某H高速將要啟動(dòng)的智慧算法項(xiàng)目，為智慧算法項(xiàng)目提供更精準(zhǔn)、更及時(shí)、更多源的基礎(chǔ)信息和數(shù)據(jù)。在某H高速智慧化提升EPC項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，業(yè)主、監(jiān)理、承包單位以及其他有關(guān)單位人員齊心協(xié)力，共同面對(duì)難題和痛點(diǎn)。

3.1 解決設(shè)備選型與品牌選用難題的提升過(guò)程

（1）視頻結(jié)構(gòu)化在惡劣天氣（如大霧、夜晚、強(qiáng)光、雨天）情況下，檢測(cè)情況明顯受到干擾;

（2）毫米波雷達(dá)在檢測(cè)到事件后，無(wú)法人工確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)是否真實(shí)發(fā)生，誤報(bào)情況容易引起錯(cuò)誤誘導(dǎo);

（3）視頻結(jié)構(gòu)化和毫米波雷達(dá)均存在漏報(bào)情況，甚至?xí)r有同時(shí)漏報(bào)的情況。

我們本著“先行先試，快出成效”的項(xiàng)目目標(biāo)，然后基于以下幾方面原則：

（1）技術(shù)可靠性原則：排除封閉測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果不滿足場(chǎng)景應(yīng)用需求的設(shè)備廠商;

（2）多樣性原則：兩種感知設(shè)施有必要進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用對(duì)比，且應(yīng)分別選取多家廠商。這將有利于試點(diǎn)工程的擴(kuò)大和優(yōu)化，利于廠商的升級(jí)和實(shí)際應(yīng)用時(shí)雙方互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，更加符合實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景;

（3）經(jīng)濟(jì)性原則：剔除技術(shù)性能并不是完全顯著優(yōu)異但設(shè)備成本卻顯著偏高的廠商。因?yàn)樵O(shè)備成本過(guò)高將不利于后期將該試點(diǎn)工程推廣到其他路段。

經(jīng)過(guò)共同討論后，該智慧化提升EPC項(xiàng)目最終選取了3家視頻結(jié)構(gòu)化廠商，2家毫米波雷達(dá)廠商進(jìn)行工程試點(diǎn)。

3.2 解決感知設(shè)施布設(shè)方案痛點(diǎn)的提升過(guò)程

面對(duì)感知設(shè)施安裝建議高度不一致的痛點(diǎn)，業(yè)主、監(jiān)理人、承包人與最終選定的品牌設(shè)備廠商進(jìn)行多次探討。共同認(rèn)為需要秉承以下幾個(gè)原則：

（1）在保證感知設(shè)施檢測(cè)效果的前提下，合理減少土建工程成本;

（2）新建立柱安裝感知設(shè)施時(shí)，分別按照最優(yōu)高度分不同高度安裝;

（3）在EPC項(xiàng)目目標(biāo)的基礎(chǔ)之上，要合理考慮后期調(diào)試、維護(hù)、修理的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)于檢測(cè)盲區(qū)如何處理的痛點(diǎn)，最終選定的品牌廠商從技術(shù)角度提出來(lái)以下兩種解決方案：

（1）立桿下盲區(qū)通過(guò)補(bǔ)充小功率毫米波雷達(dá)進(jìn)行覆蓋補(bǔ)盲;

（2）立桿下盲區(qū)通過(guò)廠商提供的算法進(jìn)行一定程度的彌補(bǔ)。

業(yè)主、監(jiān)理人、承包人在諸多討論會(huì)議后，共同提出仍有以下注意事項(xiàng)：

（1）在保證感知設(shè)施檢測(cè)效果的前提下，盡量不新增額外成本;

（2）檢測(cè)盲區(qū)天然存在，無(wú)法徹底消除，但要盡量減少盲區(qū)和彌補(bǔ)盲區(qū)的無(wú)法檢測(cè)問(wèn)題;

（3）應(yīng)重點(diǎn)抓牢提升算法效果的途徑，使事件檢測(cè)滿足準(zhǔn)確性和及時(shí)性要求;

（4）車(chē)流量檢測(cè)需要比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)或較為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，來(lái)驗(yàn)證感知設(shè)施的效果。

在綜合上述原則和注意事項(xiàng)后，業(yè)主、監(jiān)理人、承包人商榷決定，EPC項(xiàng)目采用如下布設(shè)方式：

（1）在新建立柱上感知設(shè)施分高度布設(shè)，每根立柱分別安裝兩套毫米波雷達(dá)和視頻結(jié)構(gòu)化用攝像機(jī)，分別背對(duì)背安裝，并對(duì)250 m至300 m段做對(duì)向融合算法;

（2）在新建立柱上感知設(shè)施分高度布設(shè)， 每根立柱僅分別安裝一套毫米波雷達(dá)和視頻結(jié)構(gòu)化用攝像機(jī)，面對(duì)車(chē)頭同向安裝，做到覆蓋立柱下盲區(qū)，并做同向手拉手的接力算法。

另外還有布設(shè)方式三，則為：在已有結(jié)構(gòu)或桿件、門(mén)架上安裝時(shí)，不同感知設(shè)施采取同高度安裝。但是安裝位置依據(jù)不同型式結(jié)構(gòu)件不同，如：

（1）可行走龍門(mén)架，則要求安裝在第四車(chē)道與第三車(chē)道白色車(chē)道劃分線上空;

（2）不可行走龍門(mén)架，則要求安裝在護(hù)欄之外，保證維護(hù)期的安全性和便捷性;

（3）選取了兩處ETC門(mén)架安裝感知設(shè)施，作車(chē)流量數(shù)據(jù)比對(duì)。

總體而言，我們的感知設(shè)施安裝布設(shè)著眼立足于“試”，進(jìn)行了多種方案的布設(shè)，從多角度出發(fā)同時(shí)考慮了技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性、安全性等。

4 建設(shè)感受

回顧本項(xiàng)目的建設(shè)過(guò)程，我們感受頗多：

（1）已有高速公路進(jìn)行智慧化提升不是萬(wàn)能的，不能作為解決現(xiàn)存問(wèn)題的全部途徑;

（2）對(duì)于不成熟的技術(shù)或設(shè)備應(yīng)先進(jìn)行小范圍試點(diǎn)，成功應(yīng)用后方可進(jìn)一步推廣;

（3）智慧高速是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，需要多角度、多方向、多部門(mén)、多范圍去進(jìn)行PDCA循環(huán);

（4）高速公路進(jìn)行智慧化提升，或者說(shuō)建設(shè)智慧高速，在當(dāng)前智慧高速建設(shè)經(jīng)驗(yàn)或樣板工程不足的提下，應(yīng)大膽嘗試，小心求證。

雖然我們已經(jīng)在某H高速智慧化提升改造工程EPC項(xiàng)目中解決了不少問(wèn)題或痛點(diǎn)，但是，在項(xiàng)目建設(shè)完畢之后，我們依然發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題需要進(jìn)一步解決，如：

（1）智慧化提升相應(yīng)設(shè)備的養(yǎng)護(hù)、巡檢問(wèn)題，例如感知設(shè)施，我們?nèi)绾瘟私庠O(shè)備的檢測(cè)精確度是否由于其他客觀因素發(fā)生了變化;

（2）感知設(shè)施提供的誤報(bào)數(shù)據(jù)，我們?nèi)绾芜M(jìn)行有效篩除這些誤報(bào)數(shù)據(jù);

（3）感知設(shè)施漏報(bào)或漏檢的事件或信息，我們有沒(méi)有其他可行的彌補(bǔ)措施來(lái)進(jìn)行修正;

（4）前端密布如此之多的感知設(shè)施、智慧管控發(fā)布設(shè)施等，這些設(shè)備的供電可靠性如何有效保證;

（5）做到事件主動(dòng)秒級(jí)發(fā)現(xiàn)之后，又如何做到盡早、盡快到達(dá)司乘人員或管理人員。

參考文獻(xiàn)：

[1]周義程.浙江智慧高速公路建設(shè)需求調(diào)研分析[J].中國(guó)交通信息化，2019（10）：26-31.

[2]張?chǎng)╈n.上海智慧高速公路建設(shè)與發(fā)展探討[J].上海公路，2020（2）：102-106+130.

[3]顧莉，耿馳遠(yuǎn).智慧高速建設(shè)思考[J].中國(guó)交通信息化，2019（6）：38-42.

[4]中共中央國(guó)務(wù)院印發(fā)《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》[N].人民日?qǐng)?bào)，2019-09-20（004）.