全壽命周期智慧公路建設(shè)框架設(shè)計

韓璇

摘 要：近年來在道路路網(wǎng)及設(shè)施不斷發(fā)展的同時，城市交通運(yùn)行的需求也發(fā)生了較大的轉(zhuǎn)變。隨著交通運(yùn)輸大數(shù)據(jù)不斷發(fā)展，亟需全壽命周期智慧公路運(yùn)維模式的應(yīng)用與實(shí)踐。本文對全壽命周期智慧公路建設(shè)框架設(shè)計要點(diǎn)及項目預(yù)期成果進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：全壽命周期;智慧公路;設(shè)計要點(diǎn)分析

中圖分類號：F542;F49 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

近年來，交通運(yùn)輸大數(shù)據(jù)取得了長足發(fā)展，但還存在著數(shù)據(jù)資源基礎(chǔ)不夠扎實(shí)、數(shù)據(jù)共享開放需深入推進(jìn)、大數(shù)據(jù)應(yīng)用不夠廣泛、數(shù)據(jù)安全存在挑戰(zhàn)、管理體系尚需健全等問題，亟待進(jìn)一步深入推進(jìn)解決。

1 全壽命周期智慧公路建設(shè)背景

2020年8月交通運(yùn)輸部下發(fā)《交通運(yùn)輸部關(guān)于推動交通運(yùn)輸領(lǐng)域新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》，明確以新發(fā)展理念引領(lǐng)高質(zhì)量發(fā)展，圍繞加快建設(shè)交通強(qiáng)國總體目標(biāo)，以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動，以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為主線，以促進(jìn)交通運(yùn)輸提效能、擴(kuò)功能、增動能為導(dǎo)向，推動交通基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字轉(zhuǎn)型、智能升級，建設(shè)便捷順暢、經(jīng)濟(jì)高效、綠色集約、智能先進(jìn)、安全可靠的交通運(yùn)輸領(lǐng)域新型基礎(chǔ)設(shè)施。

全壽命周期智慧公路項目在此背景下開展，旨在通過融合北斗、5G、大數(shù)據(jù)、人工智能、車路協(xié)同等多種新技術(shù)，深入分析公路業(yè)務(wù)需求，重點(diǎn)對全壽命周期智慧公路頂層框架構(gòu)建以及路網(wǎng)運(yùn)營、公路養(yǎng)護(hù)、出行服務(wù)等方面的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)研究，打通數(shù)據(jù)的全壽命周期傳輸壁壘，突出實(shí)用性和創(chuàng)新性，為智慧公路的示范建設(shè)提供保障，為交通強(qiáng)省建設(shè)貢獻(xiàn)南京智慧。

2 智慧公路發(fā)展趨勢

從國外智能交通的發(fā)展歷程和方向以及國內(nèi)智慧公路的建設(shè)現(xiàn)狀，分析得到以下發(fā)展趨勢：

（1）數(shù)字化。公路感知手段日益增多，通過豐富的感知手段加強(qiáng)公路數(shù)字化表達(dá)，通過統(tǒng)一的綜合管理平臺對外場數(shù)據(jù)進(jìn)行一體化呈現(xiàn)與分析，實(shí)現(xiàn)信息充分共享和互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)公路全壽命周期數(shù)字化成為未來公路發(fā)展的必然趨勢。具體如：收集隧道、橋梁、路面路基、機(jī)電設(shè)備、交安設(shè)施以及地下管線等的平縱斷面等具體設(shè)計信息，實(shí)現(xiàn)快速化三維建模，并與養(yǎng)護(hù)管理、公路基礎(chǔ)信息管理等業(yè)務(wù)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，建立統(tǒng)一的公路資產(chǎn)檔案。

（2）智能化。智慧公路對行業(yè)治理提出了更高的要求。新技術(shù)手段與交通運(yùn)輸行業(yè)深度融合，以數(shù)據(jù)資源賦能公路發(fā)展，大數(shù)據(jù)、人工智能、BIM等技術(shù)在公路建造、養(yǎng)護(hù)決策、路網(wǎng)運(yùn)營調(diào)度領(lǐng)域創(chuàng)新探索，初步構(gòu)建良好的應(yīng)用基礎(chǔ)。

（3）協(xié)同化。隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，汽車保有量迅速增加，公路總里程及公路密度不斷上升，交通服務(wù)需求隨之高漲，結(jié)合公路區(qū)域特征通過人車路的協(xié)同提升出行服務(wù)安全和效率、提升出行全過程服務(wù)體驗和獲得感將會成為未來面向公眾出行的發(fā)展趨勢。遠(yuǎn)期逐步將人、車、路（尤其是車和路）作為一個整體考慮，車路協(xié)同和資源整合的趨勢日益明顯;同時政企之間、各部門之間的數(shù)據(jù)共享和業(yè)務(wù)協(xié)同也在日漸加深。

（4）綠色節(jié)能化。在以信息化手段提升安全和效率的同時，對“綠色”發(fā)展理念的思考也在不斷加深，隨著光伏太陽能、智能管控、電動汽車等新能源、新技術(shù)的快速發(fā)展，節(jié)約資源和保護(hù)公路環(huán)境的趨勢不斷加大。

（5）滿足現(xiàn)階段和今后一段時期內(nèi)的管養(yǎng)單位的業(yè)務(wù)需求，作為公路的管理者，通過數(shù)字化全壽命周期的建造過程、全空間方位的公路資產(chǎn)，全方面集成的綜合管理平臺等公路智慧化方案，推動管理者對管理對象——公路有更全面更深刻的認(rèn)識及把控能力，將大力提升其組織、管理、統(tǒng)籌、治理等能力。

3 全壽命周期智慧公路建設(shè)框架設(shè)計

針對國省干線在公路建設(shè)、養(yǎng)護(hù)、管理、服務(wù)方面的痛點(diǎn)，開展本文研究，充分運(yùn)用5G、北斗、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，圍繞打造全壽命周期智慧公路的需求，突破一批行業(yè)應(yīng)用中的難題，通過新技術(shù)研究引領(lǐng)智慧公路科技創(chuàng)新。研究成果將對工程建設(shè)起到加速推進(jìn)和指導(dǎo)落地實(shí)施的作用，工程建設(shè)為研究成果提供科技示范土壤。

本文從全壽命周期角度開展關(guān)鍵技術(shù)研究，包括頂層框架研究、數(shù)字化共性技術(shù)研究以及建設(shè)、養(yǎng)護(hù)、管理、服務(wù)四個環(huán)節(jié)問題為導(dǎo)向的重難點(diǎn)技術(shù)研究：

（1）頂層研究方面，研究普通國省道全壽命周期智慧公路頂層框架和評價指標(biāo)，以系統(tǒng)性思維實(shí)現(xiàn)總體規(guī)劃布局和實(shí)施效果后評估。

（2）共性技術(shù)方面，研究普通國省道全壽命周期智慧公路數(shù)字化技術(shù)，旨在構(gòu)建智慧公路全要素數(shù)字化底盤，打通數(shù)據(jù)在建管養(yǎng)運(yùn)各個環(huán)節(jié)的傳遞和有效利用的壁壘，形成普通國省道全壽命周期智慧公路建設(shè)技術(shù)指南。

（3）建設(shè)方面，研究公路智能建造技術(shù)，旨在解決公路在建設(shè)期的全過程實(shí)時監(jiān)管及工程質(zhì)量溯源問題。

（4）養(yǎng)護(hù)方面，研究公路養(yǎng)護(hù)效能提升技術(shù)，旨在通過大數(shù)據(jù)和人工智能手段提升公路養(yǎng)護(hù)內(nèi)業(yè)和外業(yè)工作效能，提升科學(xué)化養(yǎng)護(hù)決策分析能力和智能化養(yǎng)護(hù)巡檢水平。

（5）路網(wǎng)方面，研究惡劣天氣下的通行安全保障技術(shù)，旨在實(shí)現(xiàn)惡劣天氣下的氣象監(jiān)測預(yù)警、行車安全引導(dǎo)功能，保障路網(wǎng)通行安全。

（6）出行服務(wù)方面，研究廣義車路協(xié)同服務(wù)體驗提升技術(shù)，提升公眾出行獲得感和便捷性。

4 項目預(yù)期成果

（1）人工智能技術(shù)在公路管理中發(fā)揮實(shí)效。利用人工智能技術(shù)，構(gòu)建基于固定端視頻和移動端視頻的公路全息感知體系，實(shí)現(xiàn)項目路全線路面病害、設(shè)施破損、路面拋灑、交通事件、惡劣天氣低能見度等場景的精準(zhǔn)定位和實(shí)時檢測預(yù)警，減少人力成本，提升公路通行安全，提升養(yǎng)護(hù)和路網(wǎng)管理效能，推進(jìn)公路治理現(xiàn)代化。

（2）打通公路科學(xué)養(yǎng)護(hù)決策的“最后一環(huán)”。針對目前大量公路養(yǎng)護(hù)相關(guān)模型算法研究在實(shí)際業(yè)務(wù)應(yīng)用中發(fā)揮不了作用，養(yǎng)護(hù)人員依然通過第三方檢測數(shù)據(jù)和公路技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行“最后一環(huán)”人工經(jīng)驗養(yǎng)護(hù)決策的問題，基于公路大數(shù)據(jù)，定制化建立與業(yè)務(wù)系統(tǒng)深度融合的科學(xué)養(yǎng)護(hù)決策分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“一鍵決策”，顯著降低路面養(yǎng)護(hù)成本、改善未來公路路況。

根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需求設(shè)計智慧交通硬件系統(tǒng)，覆蓋施工、事件處置、管制等多種場景，解決交通生產(chǎn)事故多、交通管理效率低、信息孤島等行業(yè)痛點(diǎn)，提高道路作業(yè)的效率、安全性和交付速度，實(shí)現(xiàn)交通信息實(shí)時傳送給出行公眾。

（3）創(chuàng)新探索國內(nèi)首個基于第三方導(dǎo)航平臺發(fā)布公路出行信息的服務(wù)模式。通過探索合作模式和公路業(yè)務(wù)部門信息服務(wù)主動推送技術(shù)，爭做國內(nèi)首個聯(lián)合第三方導(dǎo)航平臺進(jìn)行廣義車路協(xié)同出行服務(wù)信息發(fā)布的普通國省道示范工程，實(shí)現(xiàn)南京公路智能檢測事件實(shí)時推送至示范段快速路層和地面道路層，并聯(lián)動路網(wǎng)出行安全保障體系進(jìn)行出行信息精準(zhǔn)誘導(dǎo)，構(gòu)建實(shí)用性強(qiáng)、體驗感強(qiáng)、成本低的路網(wǎng)出行服務(wù)模式，保障公眾出行高效舒適，提升公眾出行滿意度。

5 結(jié)語

今年來國務(wù)院提出推動大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)與交通行業(yè)深度融合;構(gòu)建泛在先進(jìn)的交通基礎(chǔ)設(shè)施;加強(qiáng)重點(diǎn)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)有效供給。同時多省市連續(xù)發(fā)布多項政策引導(dǎo)、支持各省開展智慧公路建設(shè)，主要覆蓋5G、大數(shù)據(jù)、人工智能、路運(yùn)一體化車路協(xié)同等。智慧公路可以實(shí)現(xiàn)人、車、路、環(huán)境多要素協(xié)同運(yùn)行，是公路交通轉(zhuǎn)型升級和高質(zhì)量發(fā)展的有效有段。

全壽命周期智慧公路建設(shè)以提升公路基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計、建造、養(yǎng)護(hù)、運(yùn)行管理的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化水平，本文對智慧公路建設(shè)有一定的指導(dǎo)意義。

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