四川智慧高速發(fā)展研究

王 俊 ，焦育威 ，譚屈山 ，張珂溢，鐘愛平

（1.四川數(shù)字交通科技股份有限公司，四川 成都 610000；2. 未來交通工程院，四川 成都 610000）

0 引言

交通運輸業(yè)一直是中國經(jīng)濟社會發(fā)展中先導性、基礎(chǔ)性和服務性的重要產(chǎn)業(yè)，截至2022 年年底，中國高速公路總里程已達到17.7 萬公里，已經(jīng)形成了一個全球規(guī)模最大的國家高速公路網(wǎng)，對國家經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生著舉足輕重的基礎(chǔ)作用[1]。在現(xiàn)階段，高速公路的發(fā)展逐漸進入土地、資金、環(huán)境資源要素制約期，開始由高速增長階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段[2]。

國務院和交通運輸部自2016 年起陸續(xù)發(fā)布了《交通運輸信息化“十三五”發(fā)展規(guī)劃》[3]、《數(shù)字交通發(fā)展規(guī)劃綱要》[4]、《交通強國建設(shè)綱要》[5]、《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》[6]等推動智慧高速發(fā)展的相關(guān)政策文件。重點從智慧高速的規(guī)范應用、組織架構(gòu)和技術(shù)方案等方面，對智慧高速的探索與建設(shè)應用提供政策指導，推動智慧高速從試點應用到建設(shè)規(guī)范、設(shè)立標準等相關(guān)進程[7]。從國家戰(zhàn)略與行業(yè)政策的要求看，推進交通運輸行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、提高交通運輸運營效率、提升公眾出行體驗，已成為交通運輸行業(yè)發(fā)展的必然要求。

1 智慧高速的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 發(fā)展現(xiàn)狀

2018 年，在《加快推進新一代國家交通控制網(wǎng)和智慧公路試點》的指引下，交通運輸部率先在北京、福建、浙江、廣東等9 個省市組織開展新一代國家交通控制網(wǎng)及智慧公路試點工作，逐步拉開我國智慧高速建設(shè)的序幕[8]。目前，我國已經(jīng)完成或正在開展的試點項目超過40 個、涉及10 余個省市[9]，重點包括基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化與智能網(wǎng)聯(lián)化、路網(wǎng)監(jiān)測預警、車路協(xié)同、準全天候通行、智慧服務區(qū)、智慧隧道等，通過引入人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等先進技術(shù)，提高公路的運營效率，減少交通擁堵，提高行車安全性。

具體來說，主要在以下幾個方面有所突破：

（1）智能感知：通過部署各類傳感器和高清攝像頭，實現(xiàn)對道路交通信息的實時感知和采集，并通過智能融合計算，為決策分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

（2）數(shù)據(jù)驅(qū)動：利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對海量數(shù)據(jù)進行處理和分析，為公路運營管理提供決策支持，例如智能調(diào)度、交通流量預測等。

（3）精確定位：通過高精地圖、毫米波雷達等技術(shù)，實現(xiàn)車輛的高精度定位和導航，提高事件的檢測能力，提升行車安全性。

（4）車路協(xié)同：通過5G、V2X 等通信技術(shù)，實現(xiàn)車與車、車與路之間的智能協(xié)同，提升行車安全和道路使用效率。

然而，智慧高速的建設(shè)與發(fā)展也面臨著一些挑戰(zhàn)。

1.2 挑戰(zhàn)與困難

（1）數(shù)據(jù)安全與隱私保護：智慧高速的建設(shè)涉及大量個人數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括車輛位置信息、行車記錄以及用戶信息等。如何在利用這些數(shù)據(jù)進行智能化分析的同時保護個人隱私，是一項重要而具有挑戰(zhàn)性的任務。

（2）技術(shù)成熟度與標準化：盡管有些關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)逐步成熟，但仍有一些核心技術(shù)在全球范圍內(nèi)處于發(fā)展階段。智慧高速的底層信息技術(shù)缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)規(guī)范與標準，導致成熟的智慧高速技術(shù)應用遷移性與復制性較差[10]。

（3）基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本：智慧高速需要對現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施進行投入和改造，以支持先進的通信和感知技術(shù)。因此，政府和私營部門需要共同努力，尋找可行的資金來源和合作機會，以降低建設(shè)成本，并確保智慧高速的可持續(xù)發(fā)展。

（4）政策法規(guī)與標準規(guī)范：隨著新技術(shù)的引入，相關(guān)的政策法規(guī)和標準規(guī)范需要跟進和完善，以應對新挑戰(zhàn)和問題，包括規(guī)定數(shù)據(jù)隱私保護的法律，交通安全規(guī)定以及設(shè)備互操作性的標準等。

（5）協(xié)同運行和自主決策能力：高速公路的各個業(yè)務和系統(tǒng)之間缺乏有效的聯(lián)動和協(xié)作，高速公路的運行和管理還主要依賴人工經(jīng)驗和判斷，缺乏智能化的支撐和輔助，難以實現(xiàn)高效、優(yōu)化、精準的管控[11]。

2 智慧高速的未來趨勢

盡管面臨挑戰(zhàn)，但中國智慧高速的發(fā)展前景依然廣闊。預計未來將有以下幾個發(fā)展趨勢：

（1）融合發(fā)展：智慧高速將與新基建、數(shù)字經(jīng)濟、智能制造等領(lǐng)域深度融合，推動交通運輸行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

（2）技術(shù)創(chuàng)新：隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的不斷創(chuàng)新和應用，智慧高速的智能化程度將不斷提升。

（3）綠色發(fā)展：智慧高速將更加注重環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展，例如通過智能調(diào)度減少空駛和擁堵，降低能源消耗。

（4）社會共建：智慧高速的建設(shè)將更加注重社會參與和共建，提升公眾的獲得感和參與感。

3 四川智慧高速發(fā)展路徑

近年來，四川圍繞中心任務，聚焦問題瓶頸，始終保持智慧高速技術(shù)持續(xù)迭代更新，全力打造標準化、造價低、輕量化、“加量不加價”的智慧高速公路，努力探索一條可復制、可推廣的新路徑。

智慧高速第一階段，針對監(jiān)控應用難、人員操作難、平臺接入難、運營聯(lián)動難等問題，在成都第一繞城高速開展以“視頻感知”為主的技術(shù)方式進行探索應用。通過打造自主可控統(tǒng)一BS 架構(gòu)流媒體平臺將孤島變兼容，融合高效的深度算法，對視頻事件進行快速分析和識別變被動為主動，利用人工智能技術(shù)，實現(xiàn)事件的發(fā)現(xiàn)和上報全流程自動化和智能化變?nèi)斯樽詣?。實現(xiàn)成都第一繞城高速春運期間擁堵指數(shù)下降10%和五一期間擁堵指數(shù)下降34.1%。

智慧高速第二階段，針對感知能力低、協(xié)同效能低、治理效率低、服務水平低等問題，在成都第二繞城高速完成以視頻為主、雷達為輔的“視雷融合”技術(shù)方式的試點應用。使用原創(chuàng)自主可控的毫米波雷達實現(xiàn)全天候精準感知覆蓋，利用全息感知能力實現(xiàn)事件時自動分析預警、協(xié)同聯(lián)動，結(jié)合自動預警和精準定位能力實現(xiàn)及時救援保障。形成大量創(chuàng)新型的軟硬件產(chǎn)品落地。

智慧高速第三階段，針對不能精準看、不能精確診、不能精細管、不能精心優(yōu)等問題，在成都至宜賓高速全線157km 開展以雷達為主、視頻為輔的“雷視融合”創(chuàng)新技術(shù)進行工程化應用。應用數(shù)字孿生技術(shù)實現(xiàn)高精度動態(tài)導航，提供超視距的事件預警服務。復用路側(cè)毫米波雷達對高速公路沿線邊橋隧進行亞毫米級實時監(jiān)測。打造全天候通行、伴隨式出行體驗，實現(xiàn)高速公路車道級管控業(yè)務全覆蓋。研發(fā)出車道級高精度定位軟件——知易行、邊橋隧7×24h 實時監(jiān)測平臺——地災監(jiān)測與預警系統(tǒng)。

智慧高速第四階段，針對非全要素感、非全時段供、非全場景算、非全天候服等問題，開展聚焦以“雷達感知”為核心的技術(shù)攻關(guān)，從交通狀態(tài)監(jiān)測、車輛實時軌跡監(jiān)測、沿線工程結(jié)構(gòu)風險監(jiān)測、隧道抗干擾監(jiān)測等高速公路運行全場景出發(fā)，打造高可信的產(chǎn)品。通過這些產(chǎn)品構(gòu)建解決方案矩陣，組建高可控的生態(tài)圈。并基于多款高精準、高穩(wěn)定、低時延的感知設(shè)備，支撐更精細化的全天候高可控的通行服務。打造智慧高速“元宇宙”，助力加快建設(shè)交通強國。

以基于場景、面向車路協(xié)同的智慧交通核心技術(shù)為主攻方向，聯(lián)合知名科技企業(yè)和科研院所，組建“聯(lián)合創(chuàng)新軍團”，致力于高精動態(tài)定位、厘米級車道導航、高性能毫秒級雷達、LTE—V2X 車路協(xié)同等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)應用，已研發(fā)形成智慧交通毫米波雷達、邊坡監(jiān)測毫米波雷達、新型智能車載ETC設(shè)備等11 項硬件產(chǎn)品和全息瞳、數(shù)字平行世界、知易行等20余款軟件產(chǎn)品。其中，成宜智慧高速車輛全程跟蹤量達99%、車輛實時軌跡連續(xù)性達95%，能夠全面、準確、實時掌握路段運行狀況。交通事件自動檢測準確度達95%，出勤到達現(xiàn)場時間平均縮短到15 分鐘，大幅度提升事件現(xiàn)場處置效率。

4 結(jié)語

總的來說，中國智慧高速的發(fā)展既有機遇也有挑戰(zhàn)，但無疑代表著交通運輸行業(yè)的未來方向。通過不斷地研究和實踐，四川智慧高速以標準化、普適化的“智慧高速方案”加速推動全國各地區(qū)智慧高速公路建設(shè)，共同“震動”全球智慧公路行業(yè)，為全世界提供“中國方案”。同時積極探索城市道路、國省干道、智能軌道等場景的示范應用，全力助推智慧公路等交通運輸行業(yè)向智慧化、數(shù)字化、智能化邁進，為加快建設(shè)交通強國、構(gòu)建現(xiàn)代化交通產(chǎn)業(yè)體系貢獻更多力量。