智慧京滬 車路協(xié)同

■ 文|本刊記者 張林

2023年6月20日，G2京滬高速公路江蘇省新沂市至揚(yáng)州市江都區(qū)段（以下簡稱“京滬高速新沂至江都段”）改擴(kuò)建工程項(xiàng)目提前完工，正式恢復(fù)通車。同期，江蘇京滬高速公路有限公司（以下簡稱“京滬公司”）運(yùn)營管理中心（以下簡稱“EOCC”）新大樓的主體結(jié)構(gòu)已基本完工。未來，這里將成為京滬高速新沂至江都段的“數(shù)字大腦”，以及“聰明的車”與“智慧的路”之間的“數(shù)字橋梁”，深度挖掘和應(yīng)用存儲在高速云中的路側(cè)感知設(shè)備收集到的數(shù)據(jù)信息，并將其轉(zhuǎn)化為高速公路出行所需要的信息反饋給駕駛員和車輛。

數(shù)智京滬運(yùn)營管理駕駛艙

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，交通量隨之增長，早期建成的高速公路陸續(xù)出現(xiàn)通行能力不足、服務(wù)水平下降等狀況，難以滿足交通發(fā)展需要。近年來，我國逐步開啟高速公路改擴(kuò)建工作。截至“十三五”末，全國高速公路改擴(kuò)建總里程突破1萬公里。

京滬高速新沂至江都段楚州樞紐

“江蘇省部分高速公路通行能力已難以適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和人民群眾出行需求，部分路段車多緩行成為常態(tài)，制約了路網(wǎng)整體效率的發(fā)揮?！苯K省交通運(yùn)輸廳有關(guān)負(fù)責(zé)同志在京滬高速新沂至江都段改擴(kuò)建工程項(xiàng)目通車儀式上表示，為了緩解國省干線公路的交通壓力、優(yōu)化路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，對相關(guān)高速公路實(shí)施擴(kuò)容改造十分迫切、勢在必行。

2019年2月，京滬高速新沂至江都段改擴(kuò)建工程項(xiàng)目新沂市先導(dǎo)段率先開工，拉開了改擴(kuò)建工程的序幕。經(jīng)過4年時間，這段起于G2京滬高速公路江蘇與山東省界點(diǎn)，止于江都區(qū)正誼樞紐互通北側(cè)的高速公路，全線改建擴(kuò)建19座互通式立交、新建5座互通式立交、原位擴(kuò)建5對服務(wù)區(qū)、移位新建1對服務(wù)區(qū)，按照雙向八車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)改擴(kuò)建，路基寬度42米，設(shè)計(jì)行車速度每小時120公里。

值得一提的是，京滬公司還以改擴(kuò)建機(jī)電設(shè)施設(shè)備為基礎(chǔ)，建立了以EOCC、車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)應(yīng)用環(huán)境構(gòu)建及場景測試驗(yàn)證平臺（以下簡稱“車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)項(xiàng)目”）、高速云等為核心的智慧高速新體系，完成了一次從硬件到軟件的脫胎換骨。

智慧高速公路是交通新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分。我國智慧公路發(fā)展經(jīng)歷了原型研究、技術(shù)驗(yàn)證、試點(diǎn)示范等階段，正處于由試點(diǎn)示范向全面布局的戰(zhàn)略關(guān)口。經(jīng)過多年探索，我國初步明確了車路云一體化的路徑，體系架構(gòu)日益清晰，發(fā)展理念、云內(nèi)涵不斷豐富，產(chǎn)業(yè)生態(tài)加速構(gòu)建，推動行業(yè)共識形成。目前，我國已有20個省份、40余條線路開展基于車路協(xié)同智慧高速公路建設(shè)的工作，主要通過融合云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、車聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，讓車、路、云實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，全局協(xié)調(diào)所有交通要素。

打造車路協(xié)同“最強(qiáng)大腦”

京滬高速新沂至江都段正式恢復(fù)通車當(dāng)日，在京滬公司指揮調(diào)度中心，工作人員還如往常一般通過大屏監(jiān)控著各路段的通行情況。運(yùn)營管理中心副主任汪祝青說：“等新的EOCC大樓裝修完，除了調(diào)度中心以外，還會有負(fù)責(zé)收費(fèi)、經(jīng)營、養(yǎng)護(hù)等其他業(yè)務(wù)模塊的同事入駐。這樣一來，各模塊之間溝通的時間成本會降低很多，同時數(shù)據(jù)信息的共享也會讓總體工作效率大幅提升?！?/p>

京滬公司正不斷優(yōu)化整合現(xiàn)有信息化系統(tǒng)，發(fā)揮數(shù)據(jù)化、信息化管理優(yōu)勢，把EOCC打造成為京滬高速公路新沂至江都段運(yùn)營管理的“最強(qiáng)大腦”和“中樞神經(jīng)”，搭建“一艙一平臺N應(yīng)用”數(shù)字化運(yùn)營管理新體系。

“一艙”是綜合運(yùn)營管理系統(tǒng)，包含運(yùn)營監(jiān)測管控、業(yè)務(wù)融合分析、業(yè)務(wù)治理看板、智能語音服務(wù)、新基建物聯(lián)網(wǎng)（英文簡稱“IOT”）運(yùn)維等系統(tǒng)模塊，通過數(shù)字技術(shù)統(tǒng)籌收費(fèi)稽核、調(diào)度指揮、服務(wù)區(qū)經(jīng)營、業(yè)務(wù)監(jiān)管、道路養(yǎng)護(hù)、設(shè)備運(yùn)維等相關(guān)業(yè)務(wù)，提供京滬運(yùn)營管理中心在運(yùn)營管理全業(yè)務(wù)領(lǐng)域的在線監(jiān)測、預(yù)演決策、數(shù)據(jù)分析、運(yùn)營總控等綜合能力。

“一平臺”是數(shù)據(jù)云聚平臺，云端匯聚交控云、車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)應(yīng)用、京滬運(yùn)營管理相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，構(gòu)建京滬數(shù)字化運(yùn)營管理的“數(shù)據(jù)中樞”。

“N應(yīng)用”是數(shù)字收費(fèi)、數(shù)字調(diào)度、數(shù)字經(jīng)營、數(shù)字監(jiān)管、數(shù)字運(yùn)維、數(shù)字養(yǎng)護(hù)等業(yè)務(wù)模塊，借助數(shù)字化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、高效、智能的運(yùn)營管理。

目前，由于車路協(xié)同的車與路雙方發(fā)展程度不同，路方在將來很長一段時間內(nèi)，需要面對3種類型的車輛,即能夠充分參與車路協(xié)同的智能網(wǎng)聯(lián)汽車，能夠部分參與車路協(xié)同的智能網(wǎng)聯(lián)汽車，以及完全不能參與車路協(xié)同的智能網(wǎng)聯(lián)汽車。京滬高速新沂至江都段改擴(kuò)建機(jī)電工程處工程師徐超說：“目前，EOCC需要考慮如何把系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)整理分析生成的出行服務(wù)信息反饋給駕駛員和車輛。針對只能部分參與或者不參與車路協(xié)同的車輛，我們目前的方案是通過情報(bào)板和發(fā)布屏把信息反饋給可視范圍內(nèi)的駕駛員。未來，我們可能考慮將反饋的路徑接入車載地圖，或者其他車載設(shè)備?！?/p>

強(qiáng)化路側(cè)感知能力

根據(jù)江蘇交通控股有限公司（以下簡稱“江蘇交控”）和江蘇省高速公路聯(lián)網(wǎng)營運(yùn)管理中心（以下簡稱“江蘇高網(wǎng)”）視頻加密的要求，同時充分融入新基建建設(shè)理念，京滬高速改擴(kuò)建機(jī)電工程項(xiàng)目在外場設(shè)施設(shè)備布設(shè)方面統(tǒng)籌考慮，打造融合、創(chuàng)新的基礎(chǔ)設(shè)施體系，不斷提升外場感知與信息發(fā)布能力。

傳統(tǒng)感知方面

京滬高速新沂至江都段全線共布設(shè)了540套槍球一體攝像機(jī)，按照雙側(cè)“之”字形部署，平均間距500米。在重點(diǎn)區(qū)域互通樞紐，例如段宅、新沂、沭陽、王興、楚州、高郵南、丁伙等地方前后設(shè)置了18米高桿，部署全景攝像機(jī)共7處。

路側(cè)黃色的設(shè)備是智能霧燈，當(dāng)能見度檢測設(shè)備檢測到能見度降低時，通信設(shè)備會向智能霧燈發(fā)送信號，使其亮起，保障車輛在低能見度下的行車安全。

除攝像機(jī)外，京滬高速新沂至江都段全線還布設(shè)了71塊門架式情報(bào)板，其中與ETC門架合設(shè)共52處，平均部署間距7.5公里，主要分為全彩和雙基色情報(bào)板，其中全彩情報(bào)板45塊，雙基色情報(bào)板26塊，設(shè)置在互通、樞紐、省界等重點(diǎn)路段。

為滿足高郵南至江都東段互通應(yīng)急車道精細(xì)化管控需要，項(xiàng)目人員創(chuàng)新應(yīng)用了智慧桿件，利用原攝像機(jī)桿件增設(shè)72塊應(yīng)急車道發(fā)布屏，滿足應(yīng)急車道開放信息及其他簡易信息的發(fā)布需求。未來，京滬高速新沂至江都段還將在智慧桿件上探索路況5G廣播技術(shù)應(yīng)用，并且實(shí)現(xiàn)實(shí)時路況信息在移動智能終端上的遠(yuǎn)距離線性廣播。

智能感知方面

考慮門架式情報(bào)板及ETC門架等均設(shè)置于互通、樞紐附近，屬于交通分合流密集處，為滿足附近車輛精準(zhǔn)測量需求，京滬高速新沂至江都段在全線門架上增設(shè)了71套雷視融合感知設(shè)備，同時結(jié)合分合流場景，車聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目在丁伙、楚州、王興、新沂等7個重點(diǎn)互通及真武互通至丁伙樞紐的重點(diǎn)路段設(shè)置了高清攝像機(jī)及毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等設(shè)備，為京滬高速公路運(yùn)行監(jiān)測及車輛精細(xì)化管控提供數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)于目前京滬高速新沂至江都段的路側(cè)感知設(shè)備能夠收集到的信息，徐超說：“目前，基于高清攝像機(jī)、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、紅外雙光譜攝像機(jī)等外場感知設(shè)備收集到的影像數(shù)據(jù)，綜合運(yùn)營管理系統(tǒng)基本能夠通過深度學(xué)習(xí)，識別出車輛的外形、行駛軌跡、是否停車、是否發(fā)生碰撞等交通事件及交通參數(shù)信息，并及時將信息反饋給運(yùn)營單位用于決策，以及將部分信息轉(zhuǎn)化為出行服務(wù)信息，通過情報(bào)板、發(fā)布屏或車聯(lián)網(wǎng)設(shè)備反饋給駕駛員?！?/p>

暢通車路協(xié)同渠道

為貫徹落實(shí)國家、工業(yè)和信息化部（以下簡稱“工信部”）及交通運(yùn)輸部對于高速公路產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略規(guī)劃，交通運(yùn)輸部路網(wǎng)監(jiān)測與應(yīng)急處置中心（以下簡稱“部路網(wǎng)中心”）牽頭，聯(lián)合G2京滬高速公路沿線招商新智科技有限公司、山東高速集團(tuán)有限公司、江蘇交控3家高速公路業(yè)主在內(nèi)的共9家單位參與車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)項(xiàng)目建設(shè)。江蘇交控按照項(xiàng)目組要求，選取京滬高速沂淮江段作為車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)項(xiàng)目江蘇段的落地點(diǎn)。

京滬高速新沂至江都段高郵南收費(fèi)站為新建收費(fèi)站，通過設(shè)置匝道ETC預(yù)交易門架縮短了車輛通過收費(fèi)站的時間，也減少了收費(fèi)崗?fù)さ臄?shù)量，將有限的空間讓給了車道。加寬的車道讓大型貨車的通行更加安全和暢通。

項(xiàng)目人員選取重點(diǎn)樞紐、互通場景，共布設(shè)高清攝像機(jī)170套，80赫茲毫米波雷達(dá)30套，邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)（英文簡稱“MEC”）28套，5.9吉赫茲的C-V2X車路協(xié)同路側(cè)通信單元（英文簡稱“RSU”）101個，激光雷達(dá)10套、紅外雙光譜攝像機(jī)4套，開展車聯(lián)網(wǎng)融合感知的測試驗(yàn)證，旨在實(shí)現(xiàn)路側(cè)環(huán)境實(shí)時感知、邊緣側(cè)海量數(shù)據(jù)的實(shí)時計(jì)算；通過“C-V2X”通信技術(shù)，遵循“路側(cè)信息實(shí)時觸達(dá)、云端信息及時下發(fā)”的協(xié)同策略，實(shí)現(xiàn)“車-路-云”實(shí)時通信，滿足工信部及項(xiàng)目組要求的108個車路協(xié)同應(yīng)用場景要求。

建設(shè)三大應(yīng)用場景

分合流安全預(yù)警與誘導(dǎo)場景通過路側(cè)感知子系統(tǒng)、路側(cè)計(jì)算子系統(tǒng)、路側(cè)通信子系統(tǒng)建設(shè)，選取G2京滬高速丁伙、楚州、王興、新沂4個樞紐，淮安、真武、江都東3個互通部署分合流場景點(diǎn)位進(jìn)行全面監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)基于匝道分合流安全事件感知、事件分析，并通過LTE-V技術(shù)向車載OBU進(jìn)行事件發(fā)布。

準(zhǔn)全天候輔助通行場景針對高速公路惡劣天氣等情況，通過氣象監(jiān)測子系統(tǒng)、霧區(qū)誘導(dǎo)子系統(tǒng)、車路協(xié)同子系統(tǒng)、智能信息發(fā)布子系統(tǒng)建設(shè)，選取真武互通至丁伙樞紐雙向路段（k950+700至k960+750），約10公里試驗(yàn)路段實(shí)施全要素感知監(jiān)測。車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)應(yīng)用項(xiàng)目是車聯(lián)網(wǎng)的先試先行，因此項(xiàng)目人員將10公里路段拆分為兩段，利用80赫茲毫米波雷達(dá)與視頻雷視擬合及高清攝像機(jī)純視頻感知兩種感知方案作對比測試驗(yàn)證。從真武互通往南k950至k957約7公里，采用高清攝像機(jī)純視頻感知方案，攝像機(jī)雙側(cè)對等部署，單側(cè)間距400米至500米，每處設(shè)置2個攝像機(jī)；從丁伙樞紐往北k957至k960約3公里，采用80赫茲毫米波雷達(dá)與視頻雷視擬合，雙側(cè)對等部署，單側(cè)間距200米至250米，每處點(diǎn)位2個攝像機(jī)、1個毫米波雷達(dá)。通過部署的氣象感知、道路感知、邊緣計(jì)算及霧區(qū)誘導(dǎo)等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)聯(lián)車輛準(zhǔn)全天候的安全通行。

車道級差異化服務(wù)場景基于準(zhǔn)全天候輔助通行基礎(chǔ)設(shè)施，結(jié)合高精地圖、車載終端功能，提供連續(xù)覆蓋精準(zhǔn)到車道級的識別能力，實(shí)時向特殊網(wǎng)聯(lián)車輛發(fā)布交通事件預(yù)警信息和車道級路徑誘導(dǎo)。

建設(shè)區(qū)域云平臺

通過事件融合分析、場景算法訓(xùn)練、設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測、高精地圖管理等手段，以“一云一圖多協(xié)同”為核心，實(shí)現(xiàn)全路段車路協(xié)同策略支持和精準(zhǔn)調(diào)度。

“一云”是搭建一個江蘇區(qū)域車路協(xié)同測試驗(yàn)證云平臺，實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)上云、事件分析上云，為車路協(xié)同服務(wù)場景提供精細(xì)化云端資源支撐；“一圖”是基于一張高精度地圖，實(shí)現(xiàn)江蘇路段車路協(xié)同業(yè)務(wù)的可視化管理；“多協(xié)同”是實(shí)現(xiàn)區(qū)域云與部級中心云之間的業(yè)務(wù)協(xié)同、實(shí)現(xiàn)區(qū)域云與京滬路段中心之間的業(yè)務(wù)協(xié)同、實(shí)現(xiàn)區(qū)域云與路側(cè)網(wǎng)聯(lián)設(shè)備的數(shù)據(jù)協(xié)同、實(shí)現(xiàn)與道路網(wǎng)聯(lián)車輛的信息協(xié)同。

編制3項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

按照統(tǒng)一部署，京滬公司會同江蘇高網(wǎng)共同編制了“面向C-V2X的高速公路分合流區(qū)預(yù)警場景技術(shù)要求”“面向C-V2X的高速公路自由流車道差異化服務(wù)場景技術(shù)要求”“面向C-V2X的高速公路收費(fèi)場景技術(shù)要求”等3項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為高速公路車路協(xié)同提供標(biāo)準(zhǔn)支撐。目前3項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已在中國公路學(xué)會通過初審。

建立安全數(shù)據(jù)倉庫

江蘇省高速公路上的路側(cè)感知設(shè)備已經(jīng)收集積累了海量數(shù)據(jù)，按照江蘇交控對高速云建設(shè)的統(tǒng)一部署，為加強(qiáng)數(shù)據(jù)安全保護(hù)，京滬公司堅(jiān)持“以我為主，自主可控”的原則，承擔(dān)了高速云的建設(shè)任務(wù)，在江蘇高網(wǎng)現(xiàn)有機(jī)房內(nèi)搭建南網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，在EOCC搭建北網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建南北網(wǎng)雙節(jié)點(diǎn)互為異地備份的高速云運(yùn)營體系。

南網(wǎng)節(jié)點(diǎn)利用江蘇高網(wǎng)數(shù)據(jù)機(jī)房原有8臺空置機(jī)柜，在充分考慮江蘇高網(wǎng)現(xiàn)有通信及供電等機(jī)房條件基礎(chǔ)上，建設(shè)51臺設(shè)備規(guī)模的高速云。目前京滬公司已經(jīng)完成南網(wǎng)節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)備、云平臺采購、安裝、調(diào)試，已具備業(yè)務(wù)系統(tǒng)遷移部署條件。車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)項(xiàng)目江蘇區(qū)域云平臺已在南網(wǎng)中心節(jié)點(diǎn)完成系統(tǒng)部署，成為聯(lián)通部級中心云和京滬路段中心的數(shù)據(jù)中樞。

北網(wǎng)節(jié)點(diǎn)機(jī)房位于EOCC，主機(jī)房面積720平方米，單獨(dú)預(yù)留配電間、電池間及調(diào)試區(qū)。主機(jī)房采用微模塊一體化機(jī)柜設(shè)計(jì)，分為網(wǎng)絡(luò)區(qū)、數(shù)據(jù)庫或計(jì)算區(qū)、高速云算力區(qū)三大功能區(qū)域，可提供160組標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜的裝機(jī)容量，目前規(guī)劃可提供1456虛擬中央處理器的計(jì)算資源、7156吉字節(jié)的內(nèi)存資源、102太字節(jié)塊存儲及240太字節(jié)對象存儲資源。未來最大可承載35000虛擬中央處理器的計(jì)算資源、160太字節(jié)的內(nèi)存資源、2300太字節(jié)塊存儲及4600太字節(jié)對象存儲資源。

同步建設(shè)高速云綜合服務(wù)管理平臺，強(qiáng)化“多云納管”能力，通過一朵“高速云”管理所有業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施資源、網(wǎng)絡(luò)資源、數(shù)據(jù)資源，從而全面打通公有云和各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)資源的相互流動渠道，確?！案咚僭啤苯ㄔO(shè)完成后可以為各類信息化建設(shè)需求提供全棧式的云計(jì)算服務(wù)。

項(xiàng)目期間，京滬公司秉持融合、創(chuàng)新、突破的理念，堅(jiān)持“引進(jìn)來，走出去”，深入調(diào)研智慧高速建設(shè)先進(jìn)案例，將設(shè)計(jì)院所和高校的智慧高速建設(shè)構(gòu)想“引進(jìn)來”，組織相關(guān)人員“走出去”，前往國內(nèi)創(chuàng)新企業(yè)及智慧高速示范段學(xué)習(xí)高速公路場景創(chuàng)新案例。不斷融合新的建設(shè)理念，推演新的創(chuàng)新構(gòu)想，尋求新的技術(shù)突破，最終形成了智慧高速京滬方案。