山東的路有了智慧的核

策劃|本刊記者 謝博識 趙湜（實習）

文/圖|山東高速建設管理集團有限公司

“大力發(fā)展智慧交通”——中共中央、國務院印發(fā)《交通強國建設綱要》中的關鍵“一語”，兩年零十天后，在山東省“破的”。9月29日，京臺高速公路山東省泰安至棗莊段（魯蘇界）改擴建工程建成通車，實現了《綱要》中對“發(fā)展智慧交通”的大部分要求和部署。

京臺高速公路泰棗段通車典禮

京臺高速公路是國家高速公路網七條首都放射線之一，是山東省高速公路網布局規(guī)劃“九縱五橫一環(huán)七射多連”中“縱七”的重要組成路段。隨著社會經濟的飛速發(fā)展，這條南北向的交通要道，早已不堪重負。2018年，京臺高速公路山東省泰安至棗莊段（以下簡稱“京臺高速泰棗段”）改擴建工程被提上日程——將189公里的雙向四車道拓寬為雙向八車道，一經批復，這條公路就成為山東省目前改擴建里程最長的高速公路。然而，更讓人激動的是：拓寬車道緩解擁堵的同時，還完成了智慧化升級。

為京臺高速泰棗段改擴建工程注入智慧基因，不僅是省域發(fā)展需要，更是國家戰(zhàn)略考量。京臺高速北連京津冀，南接長江經濟帶，對我國深入推進省際交通運輸大通道建設、實現區(qū)域協調發(fā)展具有重要意義。此次改擴建工程的順利實施也為山東省落實“數字中國”建設要求、交通強國試點重要任務提供了寶貴的實踐經驗。

隨著京臺高速泰棗段正式服役，全國智慧高速公路單體工程的最長里程再度被刷新，山東省也實現了智慧高速公路“零”的突破。京臺高速泰棗段憑借“目前全國最長”“山東省首條”的實踐成果，乘著新基建的東風，在全國尚待挖掘的16多萬公里高速公路的藍海中，掀開了智慧化改造的序幕。同時，也為山東省實現“2030年，智慧高速公路占比達到50%以上”的目標，開好了局、起好了步。

智慧基因一：新領域的先行先試

京臺高速公路泰棗段改擴建工程于2021年9月29日建成通車

智慧高速云控平臺路段感知

今年6月，山東高速集團主編的《山東省智慧高速建設指南》經山東省交通運輸廳批準實施?！吨改稀窞樯綎|乃至全國提供了智慧高速的行業(yè)標準，也成為京臺高速泰棗段改擴建的思想依據——智慧高速是基于業(yè)務需求，以高速公路行業(yè)管理者、所有者、運營者和使用者的需求為基礎，以數據為核心，充分利用現代技術，提升多源感知、融合分析和決策支持能力，促進人、車、路、環(huán)境的深度融合，實現建設、管理、養(yǎng)護、運營、服務全過程數字化和智能化的高速公路。

與其他省份相比，《山東省智慧高速建設指南》從全壽命周期的視角解讀智慧高速，涵蓋了新建、改擴建和在運營的高速公路，適用范圍更廣泛，擴展了智慧高速概念的整體外延，體現了智慧高速的最新成果。

截至京臺高速泰棗段改擴建開工之時，智慧高速在浙江、江蘇等省份已有試水，但尚未形成系統(tǒng)、規(guī)范的體系，國內外對智慧高速的認知也沒有形成深層次統(tǒng)一，無標準可依、無規(guī)范可循是不可回避的現狀。首度涉足“無人區(qū)”，山東高速人不僅有信心，更有決心。結合項目實際，山東高速集團第一時間抽調建設、信息、科技等領域的精干力量，組建智慧高速工作專班，與國內外知名科研院校開展聯合攻關。“我們堅定地認為智慧高速不是為了智慧而智慧、為了技術而技術，而是創(chuàng)造出更安全、快捷、舒適的智慧場景?！鄙綎|高速集團智慧高速公路項目工作專班副組長徐慶軍說。

在設計之初，項目專班進行了充分調研，并結合大數據分析，得出了路段交通流量大、貨車占比高、氣象環(huán)境復雜、交通安全出行服務需求高等道路特點、交通特點和用戶需求。針對安全、擁堵、決策管理等需求，確定了主要建設目標：加強道路感知能力建設，針對分合流區(qū)、團霧和事故易發(fā)等重點路段、重點場景，形成提升道路安全的整體性解決方案，打造全時全域安全保障能力；圍繞道路出行效率和公眾出行需求，以車道級交通管理、伴隨便捷信息服務為重點，提供安全預警、智能管控、出行服務，提高了路網暢通水平和運行效率。

京臺高速公路為七條首都放射線之一

智慧高速調度中心

北斗基站

“我們摒棄一個方案做到底的做法，設計了多種方案，驗證新技術、新設備、新應用的實際效果，嘗試前沿技術在智慧高速中的具體落地路徑，研發(fā)‘一張網’趨勢下省域級綜合管理技術底座建設路徑，以及新技術條件下的新型運營管理方式?！鄙綎|高速集團智慧高速公路項目工作專班技術辦公室主任張偉說。在“邊通車、邊施工”條件下，項目壓茬推進設備定制、軟件開發(fā)、聯調聯試等工作。“白天在路上搶抓時間安裝、調測設備，晚上回來繼續(xù)論證方案，為了一個數據的準確性，討論研究到夜里兩三點鐘是常事。”

建設者們在“無人區(qū)”不僅實現了“從無到有”，還實現了提質增效。“軌跡化管理就是一項可以加快方案篩選的辦法。所有的測試過程都有跡可循，如果測試結果不對，我們會按照軌跡最快退回到原點，再去測試其他的備選方案，”京臺高速泰棗段項目辦主任呂新建介紹道，“上千個設備，我們只用了7天時間就完成了組網優(yōu)化方案，并實現所有設備聯網在線?！?/p>

除了形成成套技術體系外，京臺高速泰棗段改擴建項目采用的多種技術方案建造模式，對不同類型產品驗證了多種組合配置方式、布局方式、系統(tǒng)兼容性和功能實現效果，為車路協同、車道級交通感知等新技術應用進行了大規(guī)模實際驗證。

“先行先試，敢于突破，不懼失敗，善于實踐”，山東高速公路建設者們詮釋了交通先行官的深刻內涵。

智慧基因二：新技術的深度融合

如果把智慧高速看作一個能思考、會表達的“人”，那么對行駛車輛、道路情況的實時感知就是智慧高速的“眼睛”和“耳朵”，計算運行、分析處理這些有效信息用以指導管理和出行就是智慧高速的“大腦”。京臺高速泰棗段通過北斗定位、5G、大數據、物聯網、云計算、人工智能、高精地圖等新技術的廣泛應用和深度融合，讓智慧高速的“大腦”實現了交互協作和自主學習。這顆“大腦”就是位于寧陽服務區(qū)的智慧高速調度中心，這是全國首個“建管養(yǎng)運”全業(yè)務域全壽命周期的路網級智慧高速云控平臺，最基礎的前端單元能夠即時準確地收集路況信息，統(tǒng)一匯總至調度中心。

“對于采集來的海量數據如何應用，算法至關重要，也是我們設計開發(fā)的重點難點。”呂新建說。

雨雪霧天氣會對高速通行產生不利影響，為了實現全天候通行目標，研發(fā)團隊將能見度、降水量等十余個氣象指標納入監(jiān)測范圍，針對幾十種排列組合，讓相關系統(tǒng)做出噴水、融雪、行車誘導等決策。

在車路協同路段，車流量、車流速度、施工區(qū)等，都會影響道路的安全與通暢。研發(fā)人員不斷總結、改進系統(tǒng)算法，“40天里，我們已經升級系統(tǒng)15次，優(yōu)化10多項功能，”張偉說，“而且這項工作還將持續(xù)下去，應該說它是沒有完成時的，我們要讓‘大腦’更有靈魂、會自主學習、能深度思考?！?/p>

車道級軌跡追蹤

ETC洗車

拿雷視擬合來說，一臺行進中的車輛，監(jiān)控視頻給它個坐標定位，高精度雷達也給它個坐標定位，系統(tǒng)如何才能認定它們是同一個車輛呢？這個問題曾困擾了研發(fā)人員一個多星期。直到大家發(fā)現，原來計時系統(tǒng)存在著誤差。這個計算過程要求時鐘同步到0.01秒，定位誤差也要在三分之一個車身以內，只有同時做到這兩條才能做到準確匹配?！白罱K還是采用北斗授時功能，將誤差縮小到0.1秒，這一問題才迎刃而解?！睆垈フf。

新技術和新技術之間深度融合，新設備、新技術和新方案之間深度融合，這樣的案例在京臺智慧高速建設中比比皆是：依托北斗技術，對全向/定向毫米波雷達數據深度融合，實現行駛車輛的車道級軌跡追蹤監(jiān)視；利用GIS+BIM技術，實現橋梁多維度、多層級可視化，構建路產全要素數據化、車道級高精地圖，為決策分析提供專業(yè)數據支撐；依托5G技術，提升服務區(qū)出行服務體驗，司乘人員無需安裝App，就可以獲取智慧服務信息；依托物聯網技術，增加ETC應用場景，在服務區(qū)購物、加油，無需接觸，就可實現無感、便捷支付等。

值得一提的是，京臺高速泰棗段的所有創(chuàng)新，完全基于“中國智慧”。在這里，智慧的路、聰明的車、高效的云、可靠的網，深度融合、高效協同，演繹著高速公路未來的發(fā)展趨勢。

智慧基因三：可持續(xù)的精細服務

京臺高速泰棗段以能感知會表達、能說話會警示、能思考會研判，被業(yè)內業(yè)外稱為“高智商”高速公路。但讓它真正從“智能”走向“智慧”的是：全路段感知更精準、全過程管控更智慧、全天候保障更安全、全周期建養(yǎng)更智能、全用戶服務更優(yōu)質。

全路段感知更精準

當夜色降臨，匝道兩側的智慧道釘將格外顯眼，車輛在智能路樁的指示下緩緩駛入合流區(qū)，“前方車輛合流，請減速慢行?！焙狭鲄^(qū)碰撞預警設備發(fā)出語言提示，前方路面“注意合流”四個大字閃爍不止，聲、光、圖像融合，車輛安全通行。

合流區(qū)預警

這是京臺高速泰棗段的智慧感知場景之一。全線182處視頻監(jiān)控設備、15套全向毫米波雷達、287套定向毫米波雷達、33套激光雷達等傳統(tǒng)和智能感知設備，為安全舒適的出行體驗提供了技術保障。這些新型設備不僅可以更精確地獲取數據，還能克服一些惡劣環(huán)境因素的影響。通常情況下，普通視頻監(jiān)控受環(huán)境影響大、有效感知距離不足100米、實時性不足，而毫米波雷達、激光雷達將有效感知距離提高到350米，實時感知精確度提高到0.1秒的情況下，雨雪霧天依然可以正常工作，極大提升多源感知的應用效果。

全過程管控更智慧

當有車輛出現故障長時間停在路邊，調度中心通過智能化識別，會自動發(fā)送信息提示車主所處位置，并通過廣播、導航、可變信息標志等，及時提醒其他過往車輛，防止出現二次事故。

這是京臺高速泰棗段的智慧管控場景之一。以往高速公路發(fā)生異常事件，容易造成道路堵塞等問題，而在京臺高速泰棗段，司乘人員可實時發(fā)布一鍵報警、一鍵救援等信息，通過智慧高速調度中心收集、傳遞信息，便可實現交警、路政、醫(yī)院、消防等單位的多方聯動，為應急調度人員和現場處置人員提供精確的現場情況，也為出行者提供更加高效快捷的道路救援服務。

智慧高速云控平臺路網管控

除了保障安全管控、高效聯動、高效通行之外，京臺高速泰棗段還有全國里程最長的開放式車路協同試驗路段。在這20公里的試驗段上，山東高速集團與中國重型汽車集團聯合開展了車路通信交互技術驗證，實現了路側交通信息與車輛控制系統(tǒng)的互通，驗證了相關技術方案的可行性。

全天候保障更安全

在平直路段，幾條從夜幕中投射的綠色射線提醒司機注意行車環(huán)境，不要疲勞駕駛。這道激光光幕在不影響駕駛員視線的前提下，通過夜間自動常開模式，對雙向車流發(fā)布防疲勞提醒。

在6座特大橋、7.02公里的橋梁上，一旦路面積雪或結冰，傳感系統(tǒng)便能做出智能判斷，自動啟動噴淋系統(tǒng)，呈扇形噴灑融雪劑，保障出行安全。

這是京臺高速泰棗段的智慧保障場景之一。夜間、霧天、雨雪天行車不易，而在這條智慧高速上，本著限速不限行的原則，保障車輛全天候通行正逐漸成為現實。主動發(fā)光標志、雨夜標線、霧區(qū)智能誘導、融冰除雪等設施設備實現集成應用。在雷達感知手段的基礎上，道路輪廓可視性有效提高，路域范圍內“雨雪冰霧夜”等特殊環(huán)境狀態(tài)感知、安全預警、融冰除雪及行車誘導實現全鏈條保障?；诖颂岢龅慕煌ㄟ\行態(tài)勢評估算法及交通誘導管控方法，使高速通行能力提升了20%以上，無限接近全天候通行的目標。

疲勞喚醒光幕

融冰除雪設備

車路協同在京臺高速公路得以實現

全周期建養(yǎng)更智能

檔案數據一次錄入、多層引用，施工過程與檔案資料保持同步，資料及時更新，信息不再重復填報。

這是京臺高速泰棗段的智慧建養(yǎng)場景之一。在建設過程中，通過多元化的錄入途徑，以及元數據、CA簽章等措施，打通了電子文件從形成到歸檔的全流程路徑，解決了長久以來困擾工程管理的頑疾。除此以外，工廠化、集約化生產賦能產業(yè)升級，實現了橋梁立柱、蓋梁、涵節(jié)精準預制拼裝，人力成本降低了63%、施工成本降低了21%、工序工期縮短了近50%。

在運營管理過程中，通過技術的運用及設備之間的相互配合，一個覆蓋工程建設全壽命周期的智慧管理平臺落地，形成了各階段可交付、可交互、可共享的數字化成果，線上辦公無紙化、建設管理可視化、業(yè)務管控精細化成為現實。

在京臺智慧高速養(yǎng)護過程中，緊跟監(jiān)測檢測智能化、養(yǎng)護決策科學化、養(yǎng)護工程精準化的發(fā)展方向，開展了基礎設施智能檢測監(jiān)測技術、科學養(yǎng)護決策體系、養(yǎng)護“四新”技術等的研究及應用，構建了“一圖（公路一張圖）、一庫（養(yǎng)護大數據中心庫）、一平臺（養(yǎng)護綜合管控平臺）”的高速公路智能養(yǎng)護管理系統(tǒng)，實現了養(yǎng)護全過程一體化的業(yè)務閉環(huán)。同時研發(fā)應用了可視化、可移動的基礎設施檢測智能裝備及技術，使路面病害得到快速精準檢測；構建了養(yǎng)護科學決策體系，使養(yǎng)護不單單停留于“事后養(yǎng)護”，而是向“預防性養(yǎng)護”轉變。

全用戶服務更優(yōu)質

按照智能行車誘導屏、地圖導航提供的車位引導，車輛流暢地駛入服務區(qū)的空閑停車位后，隨之收到一份符合自己習慣的餐飲、購物、洗車等服務清單，洗車、加油后無感支付即可。

這是京臺高速泰棗段智慧服務的場景之一。京臺高速泰棗段打造了全國首條車位級停車導航高速公路，通過服務區(qū)高精度地圖繪制、車位占用動態(tài)獲取，并打通導航軟件和服務區(qū)管理系統(tǒng)的交互屏障，實現了“端到端”的車位級停車導航和反向尋車功能。像這樣的智慧服務讓智慧高速回歸初衷——滿足人民美好出行的需要。

智慧基因四：新使命的擔當作為

京臺高速泰棗段創(chuàng)下了多項“全國之最”：它目前是國內里程最長、規(guī)模最大、應用場景最豐富、設備配置最優(yōu)、施工組織難度最大的智慧高速公路。京臺高速以泰安至棗莊段為智慧高速試點，其創(chuàng)新技術、養(yǎng)管模式、建設精神逐步輻射全省甚至全國。

在山東省產業(yè)升級和新舊動能轉換持續(xù)推進的發(fā)展階段，京臺高速泰棗段全面升級“智慧內核”——建成全國首個改擴建高速公路電子檔案管理系統(tǒng)試點、全國首個覆蓋全壽命周期的智慧管理平臺，建成省內首條推廣裝配式橋涵結構的高速公路試點等。項目創(chuàng)新應用了20余項國際先進的專利技術，兼容了39類1600余套智能設備，集成了8套智能管理平臺。在建設過程中同步構建了物聯中臺、AI中臺和數字中臺，實現了數字化管理、矩陣式管控、工廠化生產、裝配式施工。京臺高速泰棗段的建設經驗已在濟青高速公路中線的智慧設計方案中得到廣泛吸收和借鑒，支撐起1項國家標準、16項地方標準和團體標準，榮獲省部級以上科技獎勵11項，創(chuàng)造了高速公路智慧化改擴建的“山東模式”。

寧陽服務區(qū)

服務區(qū)信息屏

隨著國家將“碳達峰”“碳中和”納入生態(tài)文明建設整體布局，京臺高速泰棗段從服務國家重大戰(zhàn)略角度出發(fā)，將“綠色發(fā)展”理念貫穿建設始終。由于建設體量巨大，若不能有效利用既有結構與材料，將造成嚴重的環(huán)境污染與資源浪費，針對舊橋梁板再利用問題，京臺高速泰棗段采用國際先進設備測試舊橋板梁受力性能，研究梁板破壞機制與車輛荷載模型，形成了一套成熟的既有板梁利用的評價方法，最終保留全線舊橋梁板1.2萬余片，再利用率83%，節(jié)約資金近10億元。同時，為了實現老路銑刨料再利用，項目研究了高性能瀝青路面材料再生利用成套技術，提出全厚式再生路面結構設計理論，采用大摻量RAP瀝青路面冷再生、溫再生技術，實現了瀝青銑刨100%回收，路面再生利用率超70%。京臺高速泰棗段還在沿線設置了大量光伏發(fā)電、新能源充電、污水處理等設施，建設過程中實行鉆渣回收、場站全封閉、平交道口及上下坡道硬化、機械設備濕法作業(yè)等，最大限度地提高了新能源使用效率，降低了對自然環(huán)境的破壞，在“五大發(fā)展理念”和“雙碳”目標下，履行企業(yè)社會責任，踐行“路與自然和諧共生”，彰顯“山東擔當”。

“未來，山東高速人將以‘安全暢行、智慧管理、創(chuàng)新賦能、綠色低碳’為目標，打造融‘智慧運輸網、傳感通信網、綠色能源網’于一體的智慧高速‘山東樣板’，為交通強國和科技強國建設過程中的科技成果轉化落地、推廣復制，貢獻‘山東力量’?！鄙綎|高速集團黨委書記、董事長周勇總結道。