智慧高速公路的內(nèi)涵及建設內(nèi)容分析

羅華松 劉志宏

摘 要：結(jié)合我國智慧高速公路的發(fā)展背景與需求，對智慧高速公路進行定義、特征分析、內(nèi)容分類;通過對三省《指南》建設內(nèi)容的對比研究，探析智慧高速公路建設內(nèi)容，針對智慧公路建設實施中的問題，提出建議。

關鍵詞：交通強國;智慧高速公路;數(shù)字化;感知體系;車路協(xié)同

中圖分類號：U495 文獻標識碼：A 文章編號：2096-6903（2022）02-0108-03

高速公路建設駛?cè)敫哔|(zhì)量發(fā)展的快車道，基礎設施的建設日新月異，截至2020年底，高速公路總里程達16.1萬km，從“連線成片”到“基本成網(wǎng)”，運行態(tài)勢良好。在建設發(fā)展過程中出現(xiàn)瓶頸制約問題：（1）安全事故依然突出，區(qū)域性擁堵和惡劣天氣影響等阻斷事件頻發(fā);（2）部分地區(qū)面臨土地、環(huán)保等約束，新建空間有限;（3）從20世紀90年代發(fā)展起來的高速公路收費、通信、監(jiān)控系統(tǒng)，不能完成適應數(shù)字化、信息化等發(fā)展趨勢。建設交通強國，做好經(jīng)濟社會的“先行官”，滿足民眾高品質(zhì)出行的需要，智慧高速公路應運而生。

1智慧高速公路的發(fā)展背景

智能交通系統(tǒng)（簡稱ITS）代表著一種較高層次的交通系統(tǒng)管理形式，其目標是以較低的造價和較短的時間來有效解決由于社會進步而引發(fā)的效率、擁堵、污染、資源等方面的問題[1]。隨著大數(shù)據(jù)、人工智能、5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、區(qū)塊鏈等技術與交通行業(yè)加速融合，ITS在我國呈快速發(fā)展態(tài)勢，邁向新一代智慧化發(fā)展階段。

2019年9月，中共中央、國務院印發(fā)《交通強國建設綱要》明確要推動大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈、超級計算等新技術與交通行業(yè)深度融合，智能、平安、綠色、共享交通發(fā)展水平明顯提高，是交通強國發(fā)展目標之一。2020年8月，交通運輸部印發(fā)《交通運輸部關于推動交通運輸領域基礎設施建設的指導意見》明確智慧高速公路建設任務，包括先進信息技術應用，全要素、全周期數(shù)字化水平，推進車路協(xié)同建設，推動公路感知網(wǎng)絡與基礎設施同規(guī)劃、同建設，重點路段實現(xiàn)全天候、多要素的狀態(tài)感知，提升在役公路維養(yǎng)快速化、自動化、智能化水平，建設智慧路網(wǎng)云控平臺等。2021年2月，國務院印發(fā)《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》提出，到2035年交通基礎設施質(zhì)量、智能化與綠色化水平居世界前列。智慧高速公路是ITS的著力點和發(fā)力點，正處于政策利好和快速推進時期。

2智慧高速公路的概念

目前，對智慧高速公路沒有明確、統(tǒng)一的定義，但業(yè)內(nèi)越來越趨向于認同。

智慧高速公路，是在土地資源趨近飽和的條件下，為滿足日益增長的交通需求，充分利用現(xiàn)代技術，以大數(shù)據(jù)為核心，提升多源感知、融合分析、決策支持能力，實現(xiàn)人、車、路、環(huán)境的深度融合，實現(xiàn)建設、管理、養(yǎng)護、運營、服務全過程數(shù)字化和智能化的高速公路。

智慧高速公路應滿足交通出行者、交通管理者、道路運營方三者需求。為交通出行者提供安全、暢通、經(jīng)濟、全天候的通行條件，及時準確的路況信息服務，周到舒適的娛樂、餐飲、旅游等出行服務;為交通管理者提供實時和周期性交通數(shù)據(jù)信息，用于道路交通管制及優(yōu)化決策，降低安全風險、提高運行效率;為道路運營方提供科學數(shù)據(jù)進行分析預判，提供智能化的處理控制手段，及時消除異常風險、保障路網(wǎng)安全暢通，提供量化分析指標支撐長期運營決策。

3智慧高速公路信息化建設分類

智慧高速公路信息化建設從物理位置上分為外場、通信、內(nèi)場三個部分[2]。外場系統(tǒng)主要作用是對車輛、道路、環(huán)境的感知;通信系統(tǒng)是連接智慧高速公路各個子系統(tǒng)的紐帶，為各個子系統(tǒng)提供與之要求相符的傳輸帶寬，傳輸安全，傳輸速率保障;內(nèi)場系統(tǒng)采用分級部署，總中心承載全路網(wǎng)完整業(yè)務管理，分中心布署本地視頻和業(yè)務數(shù)據(jù)存儲、視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)，支撐本地路網(wǎng)監(jiān)測預警、養(yǎng)護管理、安全應急、收費管理業(yè)務開展的應用系統(tǒng)。

智慧高速公路信息化從內(nèi)容屬性上概括為基礎設施、應用、信息安全三個部分?；A設施以支撐智慧化公路運營、管理服務為主，包括智慧公路運行監(jiān)測、多網(wǎng)融合通信、高精度地圖、高精度定位、智慧能源供給、數(shù)據(jù)中心、應用支撐平臺等;智慧應用為實現(xiàn)運營、管理的各項服務，主要包括智慧公路運行管理與應急處、出行服務、路政管理、公路養(yǎng)護、收費服務、車路協(xié)同等;信息安全包括網(wǎng)絡安全、設備安全、應用安全、數(shù)據(jù)安全等。

4三省《指南》智慧高速建設內(nèi)容

自2018年起，交通運輸部啟動了新一代國家交通控制網(wǎng)和智慧公路試點，積極開展智慧高速的探索實踐，至今已建或正建的智慧高速項目，涉及10多個省份，30多個路段。浙江、江蘇、山東三省在建設經(jīng)驗基礎上，率先發(fā)布了本區(qū)域《智慧高速建設指南》。三省《指南》以需求為導向，指出應結(jié)合區(qū)域特性、建設階段、工程特點、交通特性來確定建設內(nèi)容，在先進性、實用性、經(jīng)濟性上達到動態(tài)平衡，根據(jù)技術升級理性規(guī)劃建設時序，打造可迭代、可擴展、可閉環(huán)的發(fā)展路徑，對智慧高速公路建設實施極具參考價值。

江蘇《指南》采用面向過程的方法，以“數(shù)據(jù)鏈”為主線，構(gòu)建數(shù)字化采集體系、網(wǎng)絡化傳輸體系和智能化應用體系，結(jié)合業(yè)務應用和管理需求提出三大感知、五大服務、七大管理應用。山東《指南》采用“設計—建造—運營—養(yǎng)護”全壽命周期視角來解讀智慧高速，把建設前期的規(guī)劃設計、建設期的施工建造、通車后的養(yǎng)護等內(nèi)容納入綜合解決方案，擴展了智慧交通的整體外延。浙江《指南》沒有根據(jù)功能分類，直接提出九大基本應用和四大創(chuàng)新應用建設。

參照江蘇《指南》總體架構(gòu)，建設內(nèi)容上分為全要素感知、全方位服務、全業(yè)務管理、車路協(xié)同與自動駕駛、支撐及保障、新技術應用6部分內(nèi)容[3]，對三省《指南》智慧化建設內(nèi)容進行對比分析。

（1）全要素感知。從感知全面性來看，三省《指南》在信息采集上對交通運行狀態(tài)、交通突發(fā)事件、氣象環(huán)境、基礎設施監(jiān)測取得共識;但對基礎設施的監(jiān)測，浙江指南只涉及橋隧監(jiān)測，江蘇、山東兩省的更全面，還包括道路狀態(tài)監(jiān)測、交通工程沿線設施監(jiān)測。

（2）全方位服務。結(jié)合高速公路業(yè)務需求和當前技術水平，三省提出了可落地的服務和創(chuàng)新應用，達成共識的有：①伴隨式信息服務;②準全天候通行服務;③車道級服務;④智慧服務區(qū);⑤自由流收費;以下分別論述。

①伴隨式信息服務?？煽醋鳛椤皬V義”的車路協(xié)同應用。三省方案幾乎覆蓋了道路信息發(fā)布的各種渠道，包括沿線可變信息標志、服務出行網(wǎng)站、交通服務熱線、廣播、手機短信、手機應用軟件/小程序、微信公眾號、車載終端OBU等[4]，包含了“聲、光、色、形、圖、文”等各種信息展現(xiàn)形式，建立面向出行者的“路—車”單向通信方式，可看作為車路協(xié)同的初級形態(tài)。

②準全天候通行服務。用于保障車輛在惡劣天氣、不良光線下以及復雜路段的安全行駛。在服務對象上，浙江《指南》僅用于具備智能車載終端車輛;江蘇、山東《指南》對智能車輛、普通車輛均可有效誘導和保障。惡劣天氣具備強烈地域特點，指南中涵蓋范圍有限，以江蘇為例《指南》主要服務于霧天、冰雪天氣，省內(nèi)常見還包括龍卷風、臺風、暴雨、雷暴、高溫等惡劣天氣，大風會降低車輛行駛穩(wěn)定性，路面高溫會增加車輛故障率，應同樣重視。

③車道級服務。是智慧高速路交通精細化管理的重點。浙江方案在交通流量大、事故發(fā)生率高路段以及在突發(fā)事件、施工養(yǎng)護、惡劣氣象情況下，通過分車道“可變限速標志”或手機App，實現(xiàn)車道級交通控制;江蘇《指南》在此基礎上，擴展了匝道控制場景、匝道分合流場景，山東《指南》進一步擴展了易擁堵收費站和隧道場景。

④智慧服務區(qū)。通過實現(xiàn)智慧停車、集約式燈桿、智慧餐廳、智慧廁所、新能源充電、綜合信息發(fā)布等功能，提升公眾在服務區(qū)的體驗感、獲得感、幸福感。服務區(qū)是高速公路服務提升的重點，從“廁所革命”到“智慧服務區(qū)”再到交旅融合的“網(wǎng)紅服務區(qū)”，把以“餐飲、超市、加油、廁所”為代表的傳統(tǒng)服務區(qū)打造成商業(yè)綜合體，實現(xiàn)由內(nèi)到外升級。

⑤自由流收費。浙江、江蘇方案均與《交通運輸部關于印發(fā)取消高速公路省界收費站總體技術方案的通知》保持一致，山東方案未此部分內(nèi)容，默認保持一致。

（3）全業(yè)務管理。面向公路全壽命周期實現(xiàn)建設管理、運行監(jiān)測、應急指揮、養(yǎng)護管理、收費管理、決策支持等，將相關功能集成于云控平臺，管理人員基于同一平臺實現(xiàn)“可視、可測、可控、可服務”。山東指南對智慧高速建設全過程（勘察設計、建設管理、智慧工地、智能建造）做出詳細規(guī)定[5]，而江蘇和浙江指南僅聚焦其中的建設管理提出要求;相對于江蘇指南的七大管理應用，浙江指南沒有對應急指揮、決策支持做專門要求，山東指南沒有對收費管理、決策支持做專門要求。

（4）車路協(xié)同與自動駕駛。近期重點實現(xiàn)車路協(xié)同，支持安全輔助駕駛，遠期實現(xiàn)完全自動駕駛。浙江《指南》將車路協(xié)同理念貫穿全篇，定義了“準全天候通行、自動駕駛支持、貨車編隊行駛”三大場景，服務對象為不低于L2級的自動駕駛;江蘇《指南》對車路協(xié)同與自動駕駛分開表述，明確了車路協(xié)同服務是支撐安全輔助駕駛，可以同時面向智能網(wǎng)聯(lián)車輛和L3級以上自動駕駛;山東方案未明確車路協(xié)同場景，僅規(guī)定了自動駕駛級別不應低于L3級。

（5）支撐及保障。主要包括設施供電、融合通信、數(shù)據(jù)中臺、服務中臺，確保各類數(shù)據(jù)有效傳輸和高效處理，為業(yè)務應用提供支撐。浙江指南將多網(wǎng)融合通信作為九大基本應用之一單獨要求，對于數(shù)據(jù)、供電等要求均滲透到其他應用中規(guī)定，江蘇、山東指南單獨用一章對數(shù)據(jù)存儲與治理、通信、供電等方面做出規(guī)定;在實現(xiàn)數(shù)據(jù)和服務上，江蘇指南提出數(shù)據(jù)中臺和服務中臺概念，山東指南提出智能中臺概念;江蘇方案強調(diào)了信息安全，山東指南強調(diào)了電子地圖。

（6）新技術應用;主要實現(xiàn)5G、C-V2X、云計算、邊緣計算、BIM、區(qū)塊鏈、數(shù)字孿生、高精度地圖、大數(shù)據(jù)、SD-WAN、物聯(lián)網(wǎng)、北斗、高分遙感、人工智能等技術在全要素感知、全方位服務、全業(yè)務管理、支撐及保障中的融合應用，支撐高速公路智慧化設施建設與運營。浙江指南用通信技術、控制技術、信息技術等集成應用來概括，山東指南則統(tǒng)稱為現(xiàn)代技術。

5思考與建議

受編制實施經(jīng)驗所限，三省指南基本是從單一路段角度考慮智慧高速解決方案，容易形成數(shù)據(jù)壁壘和信息孤島，不能充分發(fā)揮智慧化效應;應用場景要實現(xiàn)連續(xù)覆蓋，形成規(guī)模化，需要有智慧路網(wǎng)“數(shù)據(jù)鏈”的相互匹配與協(xié)同聯(lián)動，需要從全路網(wǎng)視角來統(tǒng)籌智慧高速的頂層設計，擴大交通運輸網(wǎng)絡效應。

三省指南要求結(jié)合路段的區(qū)域特性、建設階段、工程特點、交通特性來確定智慧高速建設內(nèi)容，但是沒有明確量化指標，導致實施中的困難。目前交通運輸部對高速公路智慧化等級尚無劃分標準，建議結(jié)合中國智能交通協(xié)會相關團體標準的研究思路，根據(jù)智慧高速的建設水平、感知水平、服務水平和管理水平進行智慧分級，結(jié)合當下技術水平，細化可實施的路徑和階段，處理好代際傳承的平滑過渡問題，把智慧高速的理想變成可實施、可落地的現(xiàn)實。

對比傳統(tǒng)上，用高速公路車道數(shù)、設計/運行速度、交通量、通行能力等指標衡量高速公路服務水平，智慧高速缺少實施前后的效果對比量化指標，交通流運行數(shù)據(jù)沒有客觀評價標準。推動智慧高速公路建設的發(fā)展，應盡早建立智慧高速公路運行狀況客觀評價體系，包括基本交通要素，道路運行效率指標，公路安全性評價指標，以及其他創(chuàng)新指標，讓出行者的體驗感、獲得感成為衡量智慧高速是否有效的真正標準。

從三省《指南》來看，各省對智慧高速的理解和認識未在深層次形成統(tǒng)一，凾待突破和完善。應進一步對智慧高速試點工程科學評估、歸納總結(jié)，分類制定關鍵性、基礎性標準;堅持標準與技術發(fā)展、用戶需求相結(jié)合，標準與質(zhì)量提升相結(jié)合，國家標準與行業(yè)標準、企業(yè)標準相結(jié)合，建立有利于智慧高速公路健康發(fā)展的標準體系。

在交通強國大背景下，智慧高速建設已呈蓬勃發(fā)展態(tài)勢，期待人享其行、物暢其流的未來交通早日實現(xiàn)。

參考文獻

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[4] 浙江省交通運輸廳.JSITS/T 0001-2020，江蘇省智慧高速公路建設技術指南[S].

[5] 山東省交通運輸廳.SDITS/GL 2021-01，智慧高速公路建設指南（試行）[S].

Analysis on Connotation and Construction Content of Smart Expressway

LUO Huasong， LIU Zhihong

（Hubei Transportation Planning and Design Institute Co.， Ltd.， Wuhan? Hubei? 430051）

Abstract： Combined with the development background and demand of smart Expressway in China， this paper defines， analyzes the characteristics and classifies the content of smart expressway; Through the comparative study of the construction contents of the guide in three provinces， this paper analyzes the construction contents of smart highway， and puts forward suggestions for the problems in the implementation of smart highway construction.

Keywords： transportation power; smart highway;digitization; perception system; vehicle road coordination

收稿日期：2021-12-17

作者簡介：羅華松（1978—），男，湖北松滋人，本科，高級工程師，研究方向：公路工程總體規(guī)劃設計。