新技術(shù) 新應(yīng)用 面向未來的五峰山新一代高速公路

文/蔣振雄 顧德軍

獲獎等級：特等獎

項目名稱：面向未來的五峰山新一代高速公路關(guān)鍵技術(shù)及示范應(yīng)用

← 五峰山過江通道未來高速公路跨江雄姿

為全面貫徹落實黨中央、國務(wù)院關(guān)于交通強(qiáng)國建設(shè)的戰(zhàn)略部署和江蘇省委、省政府關(guān)于建設(shè)現(xiàn)代綜合交通運(yùn)輸體系的決策部署，在江蘇省交通運(yùn)輸廳統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)下，江蘇省交通工程建設(shè)局、江蘇交通控股有限公司聯(lián)合多方力量，依托五峰山長江大橋南北公路接線工程，積極探索新基建背景下的智能交通建設(shè)，加強(qiáng)引領(lǐng)性、前瞻性技術(shù)研究和應(yīng)用，推動智慧科技與交通行業(yè)的深度融合，打造面向未來的新一代高速公路。

面向未來的新一代高速公路是指以“智慧”和“綠色”為核心，應(yīng)用創(chuàng)新的高速公路建造技術(shù)和運(yùn)營管理技術(shù)，將高速公路打造成適應(yīng)未來發(fā)展的便捷順暢、經(jīng)濟(jì)高效、綠色集約、智能先進(jìn)、安全可靠的新型交通基礎(chǔ)設(shè)施。

“面向未來的五峰山新一代高速公路關(guān)鍵技術(shù)及示范應(yīng)用”項目通過理論研究和技術(shù)創(chuàng)新，在五峰山過江通道高速公路建設(shè)過程中，醞釀并實施了20多項致力于“智慧綠色平安”的高速公路建設(shè)管理技術(shù)，構(gòu)建了“安全保障全天候、出行服務(wù)全方位、運(yùn)營維護(hù)全數(shù)字、綠色建管全壽命”的高速公路新生態(tài)，成功打造了面向未來的新一代高速公路。

← “四全”未來高速示意圖

基礎(chǔ)互補(bǔ)互促、共生交融的“四全”理論

“安全保障全天候、出行服務(wù)全方位、運(yùn)營維護(hù)全數(shù)字、綠色建管全壽命”的“四全”理論互補(bǔ)互促、共生交融，針對五峰山過江通道南北公路接線工程的基本內(nèi)涵、特征和技術(shù)框架等方面先行先試、銳意探索，為面向未來的新一代高速公路形成規(guī)范、確立標(biāo)準(zhǔn)提供示范試點與理論基礎(chǔ)。

←車道級霧天行車安全誘導(dǎo)系統(tǒng)

← 五峰山過江通道全數(shù)字管理平臺

← 車路協(xié)同重卡編隊實車測試

← 五峰山智慧高速管控平臺

其中，“安全保障全天候”圍繞“安全”核心，以高速公路車路協(xié)同原型系統(tǒng)、路側(cè)單元與智能車輛的信息交互和引導(dǎo)控制等多項關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新為突破口，實現(xiàn)廣義車路協(xié)同、交通事件極速感知、交通事故智能取證、駕駛行為監(jiān)測預(yù)警、匝道分合流誘導(dǎo)及警示、匝道流量管控、智能感知消冰除雪等多項應(yīng)用創(chuàng)新，打造具備全面、實時、準(zhǔn)確的感知能力和精準(zhǔn)預(yù)測能力的面向未來的新一代高速公路。項目強(qiáng)化科技自主創(chuàng)新能力，集中突破了車路協(xié)同、事件極速感知、匝道預(yù)警三項支撐“安全保障全天候”的重大技術(shù)與應(yīng)用，著力保障全天候條件下行車安全。

← 交通事故智能取證（鷹眼攝像機(jī)）

← 車道級精細(xì)化管控

← 噴淋式消冰除雪智能系統(tǒng)

“出行服務(wù)全方位”圍繞“服務(wù)”核心，以超微功率地面誘導(dǎo)燈、超低功耗誘導(dǎo)運(yùn)行控制、車道級感知誘導(dǎo)等多項關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新為突破口，實現(xiàn)車道級霧天行車誘導(dǎo)、智慧燈桿+引導(dǎo)、無線充電樁、智慧照明、智慧廁所、車道級精細(xì)化管控、5G全覆蓋及應(yīng)用、匝道準(zhǔn)自由流收費(fèi)等多項應(yīng)用創(chuàng)新，打造具備全場景信息供給、全方位硬件覆蓋服務(wù)能力的面向未來的新一代高速公路。項目著力推進(jìn)技術(shù)研發(fā)與裝備升級，集中突破了車道級霧天行車誘導(dǎo)、智慧服務(wù)區(qū)、車道級精細(xì)化管控三項支撐“出行服務(wù)全方位”的重大技術(shù)，為駕乘者提供精準(zhǔn)出行信息服務(wù)，提供高品質(zhì)服務(wù)體驗，實現(xiàn)高速公路服務(wù)無處不在。

← “5G+4K”無人機(jī)

“運(yùn)營維護(hù)全數(shù)字”圍繞“數(shù)字”核心，以BIM模型動靜態(tài)數(shù)據(jù)加載、5G通信模式下4K高清視頻與應(yīng)用平臺的數(shù)據(jù)對接等多項關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新為突破口。以5G、大數(shù)據(jù)、云計算等高新技術(shù)為抓手，實現(xiàn)“GIS+BIM”全數(shù)字管養(yǎng)、多維度主動感知路面、“5G+4K”無人機(jī)、無線探針、服務(wù)區(qū)BIM綜管平臺、數(shù)據(jù)共享與數(shù)字孿生等多項應(yīng)用創(chuàng)新，實現(xiàn)管理要素高效協(xié)同，為創(chuàng)新管理提供保障。項目開展前瞻性技術(shù)應(yīng)用研究，集中突破了綜合管理平臺、感知路面、無人機(jī)三項支撐“運(yùn)營維護(hù)全數(shù)字”的重大技術(shù)，大幅增強(qiáng)數(shù)字化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化的管理能力，顯著提升高速公路運(yùn)營維護(hù)水平。

“以人為本”的建設(shè)新理念

促進(jìn)“四全”基本業(yè)態(tài)的建設(shè)新理念是從以人為本的角度出發(fā)，充分考慮駕乘者和管理者兩個維度需求，以智慧、綠色屬性為主要抓手進(jìn)行建設(shè)。智慧屬性包括智能設(shè)施和智慧應(yīng)用，其中智能設(shè)施包括信息化基礎(chǔ)設(shè)施及基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化，智慧應(yīng)用包括安全、服務(wù)、運(yùn)維等維度。綠色屬性主要考慮全壽命周期，從規(guī)劃設(shè)計源頭開始，充分考慮綠色選線、集約型建設(shè)，實施環(huán)?？刂疲瑧?yīng)用綠色技術(shù)營建。

← 項目研究成果

“綠色建管全壽命”圍繞“綠色”核心，以復(fù)合相變?yōu)r青混合料研發(fā)、高分衛(wèi)星大范圍沉降觀測方法等多項關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新為突破口，實現(xiàn)調(diào)溫路面、太陽能光伏人行路面、海綿場區(qū)、沿線環(huán)境文物保護(hù)、節(jié)約土地資源、橋面徑流收集、預(yù)制裝配結(jié)構(gòu)、施工期綠色技術(shù)應(yīng)用、新型新風(fēng)除霾系統(tǒng)等多項應(yīng)用創(chuàng)新，支撐面向未來的新一代高速公路具備低能耗、低排放、和諧共生的營建能力。項目聚焦調(diào)溫路面、光伏人行路面、海綿場區(qū)三項支撐“綠色建管全壽命”的重大技術(shù)，將智慧、綠色理念貫穿建管養(yǎng)運(yùn)全壽命周期，實現(xiàn)高速公路綠色發(fā)展。

創(chuàng)新 形成20多項技術(shù)創(chuàng)新成果和示范應(yīng)用

項目通過理論研究、技術(shù)攻關(guān)和應(yīng)用實踐，對面向未來的新一代高速公路關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究和示范應(yīng)用，主要創(chuàng)新成果如下。

首先，提出了“安全保障全天候、出行服務(wù)全方位、運(yùn)營維護(hù)全數(shù)字、綠色建管全壽命”的理念，闡釋了面向未來的新一代高速公路的基本內(nèi)涵、特征和技術(shù)框架，制定了《江蘇省智慧高速公路建設(shè)技術(shù)指南》，為面向未來的新一代高速公路形成規(guī)范、確立標(biāo)準(zhǔn)提供示范與理論基礎(chǔ)。

其次，提出了高速公路廣義車路協(xié)同的概念，開發(fā)了高速公路車路協(xié)同原型系統(tǒng)，實現(xiàn)了通過路側(cè)單元與智能車輛的信息交互和引導(dǎo)控制，為高速公路車路協(xié)同系統(tǒng)的實施和建設(shè)提供了應(yīng)用示范。

第三，開發(fā)了車道級霧天行車安全智能誘導(dǎo)系統(tǒng)，研發(fā)了超微功率地面誘導(dǎo)燈和超低功耗誘導(dǎo)運(yùn)行控制技術(shù)，提升了惡劣天氣下的行車安全。

第四，研發(fā)了復(fù)合相變?yōu)r青混合料，實現(xiàn)了路面溫度自調(diào)節(jié)；制備了鐵氧體復(fù)合水泥穩(wěn)定碎石混合料，有效提升了探測雷達(dá)圖像識別效果。

第五，搭建了高速公路數(shù)據(jù)底座和綜合管理平臺，并通過在BIM模型上加載動靜態(tài)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了建管養(yǎng)運(yùn)全生命周期的信息傳遞。

最后，制定了基于5G的無人機(jī)4K高清視頻數(shù)據(jù)采集與相關(guān)應(yīng)用平臺的接口規(guī)范，實現(xiàn)了5G通信模式下4K高清視頻與應(yīng)用平臺的數(shù)據(jù)對接。

效益 主要社會效益與間接經(jīng)濟(jì)效益顯著

主要社會效益

落實“交通強(qiáng)國”戰(zhàn)略，支撐現(xiàn)代化交通運(yùn)輸體系建設(shè)。項目融合了“綠色”“智慧”新理念和新技術(shù)，著力實現(xiàn)交通基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、綠色化，為江蘇省乃至全國未來新一代高速公路的建設(shè)進(jìn)行了應(yīng)用示范，具有引領(lǐng)意義，有力支撐了我國現(xiàn)代化綜合交通運(yùn)輸體系建設(shè)。

← 服務(wù)區(qū)綜合管理平臺

← 智慧服務(wù)區(qū)

創(chuàng)新數(shù)字智慧技術(shù)，推動智慧產(chǎn)業(yè)建設(shè)。項目研究實現(xiàn)了20多項技術(shù)創(chuàng)新，既可極大地帶動物聯(lián)網(wǎng)、云計算等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，又對智慧城市物流、金融、通信、環(huán)保等有明顯的帶動作用。

實現(xiàn)交通與信息網(wǎng)深度融合，助力經(jīng)濟(jì)騰飛。項目實現(xiàn)新一代信息技術(shù)與交通運(yùn)輸行業(yè)的深度融合，整體提升了交通運(yùn)輸行業(yè)的治理效能，盤活了社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展要素存量，帶動地區(qū)智能設(shè)備制造、信息、物流等行業(yè)發(fā)展，做大社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展要素增量。

間接經(jīng)濟(jì)效益

智慧技術(shù)助力降本增效?；谥悄芑侄渭皶r感知交通運(yùn)行狀態(tài)和路域環(huán)境狀態(tài)，通過交通基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化、基于人工智能的養(yǎng)護(hù)決策、廣義車路協(xié)同技術(shù)等提升運(yùn)營效率，保障道路暢通、交通安全，減少擁堵、事故等帶來的經(jīng)濟(jì)損失。

綠色技術(shù)促進(jìn)減排降碳。項目始終貫徹綠色、智慧理念，通過超微功率地面誘導(dǎo)燈、超低功耗誘導(dǎo)運(yùn)行控制技術(shù)等新技術(shù)實現(xiàn)耗能控制，為碳達(dá)峰、碳中和貢獻(xiàn)了交通力量。

安全技術(shù)保障運(yùn)輸暢安。項目通過霧區(qū)誘導(dǎo)、消冰除雪、匝道分合流預(yù)警等創(chuàng)新技術(shù)和系統(tǒng)，全面保障行車安全，減少惡劣天氣引發(fā)交通事故的概率，從而減少安全事故產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失，實現(xiàn)安全與經(jīng)濟(jì)的多重提升。

單位 榮獲多項國內(nèi)外大獎的交建局

作為該項目第一完成單位——江蘇省交通工程建設(shè)局（江蘇省長江大橋建設(shè)指揮部）（以下簡稱“交建局”）是江蘇省政府批準(zhǔn)成立的承擔(dān)國家、省重點和大中型交通工程建設(shè)項目的建設(shè)管理單位，承擔(dān)了江蘇境內(nèi)省級投資的新建、改擴(kuò)建高速公路和過江通道建設(shè)。截至2021年底，累計完成國家投資2500多億元，建成滬寧、京滬、寧杭等55條高速公路和蘇通大橋、崇啟大橋、泰州大橋等多座跨江大橋；建成一大批享譽(yù)全國乃至世界的品牌工程，獲得國際大獎7項、中國建設(shè)工程魯班獎4項、中國土木工程詹天佑獎12項，國家科技進(jìn)步獎一等獎1項、省部級科學(xué)技術(shù)獎特等獎6項。

← 準(zhǔn)自由流收費(fèi)

“十三五”以來，我國交通工程建設(shè)進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展階段。交建局聚焦高質(zhì)量發(fā)展要求，深入開展品質(zhì)平安工程創(chuàng)建和交通強(qiáng)國樣板打造，大力推行標(biāo)準(zhǔn)化施工、工業(yè)化建造、智慧化管理、綠色化發(fā)展，廣泛應(yīng)用BIM技術(shù)、大數(shù)據(jù)、智能管控平臺等現(xiàn)代化管理手段，打造出一批部省級品牌示范工程。鎮(zhèn)丹高速公路建成“交通運(yùn)輸部綠色循環(huán)低碳主題示范項目”，興泰、豐鹽、泰高、海啟、溧高等項目獲交通運(yùn)輸部與應(yīng)急管理部“平安工程”冠名，“安全信息化監(jiān)管體系建設(shè)”入選交通運(yùn)輸部安委會“平安交通”創(chuàng)新案例“重點推薦”名單。堅持創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，大力實施科技創(chuàng)新，組織開展國家重點研發(fā)計劃項目《超大跨徑纜索承重橋梁智能化設(shè)計軟件與核心技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)》和《高水壓大直徑盾構(gòu)公路綠色隧道科技示范工程》《重載大流量交通條件下高速公路改擴(kuò)建工程關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用》等重大專項研究，形成系列創(chuàng)新成果和成套技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。積極探索新基建背景下的智慧交通建設(shè)，深入開展前瞻性技術(shù)研究和先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用，建成五峰山過江通道接線工程、蘇錫常南部高速公路等面向未來的新一代“智能高速”“智能隧道”，其中“面向未來的五峰山新一代高速公路關(guān)鍵技術(shù)及示范應(yīng)用”項目榮獲中國公路學(xué)會科學(xué)技術(shù)獎特等獎。堅持“高精尖缺”人才導(dǎo)向，建立完善人才引進(jìn)、交流、培養(yǎng)、選拔機(jī)制，鍛造出一支高素質(zhì)的復(fù)合型、專業(yè)型、創(chuàng)新型人才隊伍，2021年入選江蘇省首批交通運(yùn)輸行業(yè)高層次人才培養(yǎng)示范基地。

← 五峰山高速公路正誼樞紐

表1 江蘇省交通工程建設(shè)局重大科技攻關(guān)項目

邁入“十四五”現(xiàn)代化建設(shè)新征程，部省聯(lián)合打造江蘇交通運(yùn)輸現(xiàn)代化示范區(qū)?！笆奈濉逼陂g，交建局計劃完成投資1500億元以上，建成過江通道3座、在建過江通道2座，建成19條新建和改擴(kuò)建高速公路。目前，溧陽至寧德公路江蘇段、高淳至宣城高速公路江蘇段、京滬高速沂淮江段改擴(kuò)建工程、滬陜高速平潮至廣陵段擴(kuò)建工程等一批新建和改擴(kuò)建高速公路全面推進(jìn)，常泰長江大橋、龍?zhí)堕L江大橋、江陰靖江長江隧道、張靖皋長江大橋、海太長江隧道等多個世界級過江通道正加快實施。交建局將深入踐行習(xí)近平總書記賦予江蘇“爭當(dāng)表率、爭做示范、走在前列”的歷史使命，秉持“匠心鑄品，聚力筑夢”的新時代交建局精神，以建設(shè)安全、便捷、高效、綠色、經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)代化交通基礎(chǔ)設(shè)施為目標(biāo)，全力推進(jìn)高速公路和過江通道建設(shè)，奮力打造交通強(qiáng)國樣板工程、平安百年品質(zhì)工程，為構(gòu)建現(xiàn)代化高質(zhì)量綜合交通網(wǎng)絡(luò)、率先建成交通運(yùn)輸現(xiàn)代化示范區(qū)貢獻(xiàn)交建力量。