隨著建設(shè)交通強國新征程的開啟，我國高速公路建設(shè)與管理進(jìn)入到追求高質(zhì)量發(fā)展的新階段，除新建的智慧高速公路外，很多高速公路項目都是在已建高速公路基礎(chǔ)上進(jìn)行智慧化提升和改造。以下整理了三條高速公路“改擴建”建設(shè)思路及亮點。

機荷高速

據(jù)媒體報道，機荷高速是國家高速公路網(wǎng)沈海高速的一部分，橫跨深圳東西方向的交通大動脈，兼具國家高速路網(wǎng)與城市快速通道的雙重功能。

據(jù)相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，機荷高速改擴建初步設(shè)計藍(lán)圖包括一套數(shù)字孿生中臺及管控體系；兩張增強網(wǎng)，一張是5G通信網(wǎng)，一張北斗地基增強網(wǎng)；三大平臺，包括建設(shè)、運營、服務(wù)；7個應(yīng)用系統(tǒng)。

據(jù)介紹，智慧機荷體現(xiàn)“四全”理念：全系統(tǒng)孿生、全要素感知、全數(shù)據(jù)融合、全過程管控，從而最終達(dá)到5個協(xié)同目標(biāo)：數(shù)據(jù)協(xié)同、狀態(tài)協(xié)同、代際協(xié)同、條件協(xié)同、業(yè)務(wù)協(xié)同。

在數(shù)字孿生方面，除了數(shù)字孿生中臺，還要體現(xiàn)數(shù)字孿生的能力，比如特征提取、模型構(gòu)建、網(wǎng)絡(luò)劃分、融合數(shù)據(jù)、算法，再驅(qū)動上圖的應(yīng)用場景。最終打造高速公路建、管、養(yǎng)、運等不同階段的數(shù)據(jù)流、信息流，實現(xiàn)公路生命周期中不同業(yè)務(wù)的有機協(xié)同。

通過建設(shè)期間的建設(shè)，采用BIM模型，做數(shù)據(jù)積累，把BIM模型作為數(shù)據(jù)底座，融入到后續(xù)的運、養(yǎng)階段，也是實現(xiàn)極端復(fù)雜條件下立體高速環(huán)境下的科學(xué)的交通運行管控；建設(shè)一套智慧主動交互的系統(tǒng)，通過事件自動識別報警，以及數(shù)字孿生中臺匹配的應(yīng)急預(yù)案，再開展高速公路的主動安全管控，實現(xiàn)業(yè)務(wù)協(xié)同。

此外，據(jù)悉機荷高速將選取八公里長的路段來做車路協(xié)同試點，希望通過車路協(xié)同系統(tǒng)，力爭在重點區(qū)域?qū)崿F(xiàn)人、車、路動態(tài)實時信息交互和協(xié)同，不管是車路協(xié)同，還是自動駕駛。車路協(xié)同發(fā)揮路的作用，將遠(yuǎn)視距的信息及時提供給車。

基于這些理念，依托智慧機荷高速的項目，建立一個基于全周期、全要素的智慧孿生智慧高速項目，實現(xiàn)高速公路及其附屬設(shè)施的全生命周期、全管控過程的數(shù)字化和智慧化，打造智慧高速建設(shè)樣板的工程。

京臺高速

京臺高速泰安至棗莊段雙向八車道改擴建項目于2021年9月通車，試點項目具有里程長、規(guī)模大、車流量大、場景復(fù)雜、“改擴建+智慧化改造”等特點。在智慧實踐方面，具有大量多維全息智能感知設(shè)備的多場景應(yīng)用、“智慧大腦”實現(xiàn)全路段信息資源集成共享、新基建促進(jìn)高速公路數(shù)字化轉(zhuǎn)型等特點。

■大量多維全息智能感知設(shè)備的多場景應(yīng)用

據(jù)悉，全線共安裝各類視頻感知、交通流感知、交通事件感知、環(huán)境感知、基礎(chǔ)設(shè)施健康檢測等設(shè)備70余類，不同場景監(jiān)控攝像機300余套，各類車載移動設(shè)備、無人機巢、微波車檢器、交調(diào)設(shè)備、護(hù)欄防撞傳感設(shè)備、氣象檢測設(shè)備、路面檢測設(shè)備、大橋位移傳感器等120余套，定向/全向毫米波雷達(dá)200余套，同時還實現(xiàn)了各類不同的通信、安全、計算、存儲等設(shè)備的多元化測試應(yīng)用。

■“智慧大腦”實現(xiàn)全路段信息資源集成共享

各類智慧化感知設(shè)備種類多、數(shù)量大、型號復(fù)雜，出自于不同廠家，應(yīng)用系統(tǒng)、接口標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)格式等均不統(tǒng)一，如何集成應(yīng)用、發(fā)揮出最大作用是難點也是重點。

該項目通過邊緣計算技術(shù)，實現(xiàn)了所有外場設(shè)備的分級分類管控；通過建設(shè)“智慧大腦”——智慧高速云控平臺，實現(xiàn)了基于多種復(fù)雜場景、多種應(yīng)用需求、車路協(xié)同、“建管養(yǎng)運服”一體化的全路段全業(yè)務(wù)領(lǐng)域信息資源的集成和共享應(yīng)用，實現(xiàn)了交警、路政、醫(yī)院、消防等多方聯(lián)動，為應(yīng)急調(diào)度、事件處置、決策分析等提供了更加高效的服務(wù)。

■新基建促進(jìn)高速公路數(shù)字化轉(zhuǎn)型

基于C-V2X及北斗高精度定位技術(shù)，建成了開放式車路協(xié)同試驗路段和全向/定向毫米波雷達(dá)融合路段，實現(xiàn)了分合流、彎道、地形起伏區(qū)域的高級輔助駕駛，完成了車路協(xié)同條件下的單車自動駕駛及重載車隊編隊行駛的實車測試。

依托雷視融合、智能道釘、視頻檢測、無人機巡查等技術(shù)，通過智慧大腦的分析研判和可視化呈現(xiàn)，實現(xiàn)了精細(xì)化運行管理、一體化應(yīng)急救援、預(yù)防性智能養(yǎng)護(hù)的轉(zhuǎn)變。實現(xiàn)檔案數(shù)據(jù)一次錄入、多層引用，建成了改擴建高速公路“建管養(yǎng)一體化”電子檔案管理系統(tǒng)，智能建造水平得到全面提升。

完成了高速公路橋梁裝配化施工技術(shù)研發(fā)和試點，實現(xiàn)了橋梁立柱、蓋梁、涵節(jié)精準(zhǔn)預(yù)制拼裝，極大地降低了人力、施工成本和工期。

■道路通行能力和用戶體驗感明顯提升

據(jù)介紹，針對不同地域易發(fā)團(tuán)霧、冰雪、擁堵等情況，該項目采用交通運行態(tài)勢評估算法及交通誘導(dǎo)管控方法，融合應(yīng)用主動發(fā)光標(biāo)志、雨夜標(biāo)線、霧區(qū)智能誘導(dǎo)、融冰除雪等設(shè)施，同時結(jié)合可變信息標(biāo)志引導(dǎo)、語音提示等方式，實現(xiàn)路域范圍內(nèi)各種特殊環(huán)境下的狀態(tài)感知、安全預(yù)警、融冰除雪及預(yù)警分流、行車誘導(dǎo)全鏈條保障。

針對貨車比例高的情況，在部分平直路段安裝防疲勞激光光幕，夜間可自動開啟，發(fā)射綠色射線，對雙向車流發(fā)出防疲勞提醒，且不影響車輛正常行駛。通過智慧服務(wù)區(qū)建設(shè)，實現(xiàn)車位級停車導(dǎo)航，推薦多種個性化優(yōu)惠服務(wù)，并支持ETC用戶洗車、加油等無感支付，讓出行者獲得更好的服務(wù)體驗。據(jù)初步測算，京臺高速通過智慧化建設(shè)，通行能力提升20%以上。

■探索綠色低碳生態(tài)高速公路建設(shè)新模式

據(jù)介紹，針對舊橋梁板再利用問題和高性能瀝青路面材料再生利用問題，該項目研究應(yīng)用梁板破壞機制與車輛荷載模型，形成既有板梁橋再利用的評價方法，全線再利用舊橋梁板節(jié)約資金近10億元；提出全厚式再生路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，實現(xiàn)路面再生利用率超70%。

為從源頭減少生產(chǎn)能耗和污染，提高新能源使用效率，推廣利用了新材料泡沫鋁制成的新型護(hù)欄及聲屏障，并大量使用光伏發(fā)電、新能源充電、污水回收再利用等技術(shù)，探索綠色高速公路建設(shè)模式。

沿江高速

江蘇沿江高速公路有限公司總工程師曹陽曾介紹沿江高速公路擴建智能化建設(shè)思路。據(jù)介紹，體系架構(gòu)包括五層三體系：五層分為基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)融合層、應(yīng)用支撐層、應(yīng)用系統(tǒng)層和門戶層；三體系分別是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、信息安全體系及管理制度體系。

建設(shè)內(nèi)容主要包括智慧全息感知、智慧服務(wù)決策、智慧交通管控、智能通信傳輸、智慧業(yè)務(wù)管理、車路協(xié)同輔助自動駕駛。、

體系架構(gòu)圖

■基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化

根據(jù)各條路段的具體特點，結(jié)合現(xiàn)有的技術(shù)條件，進(jìn)行全息感知設(shè)備的布設(shè)、集成以及系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用。高速公路全息數(shù)字感知系統(tǒng)建設(shè)包括以下幾個方面：車輛運行狀態(tài)感知、交通環(huán)境狀態(tài)感知、道路健康狀態(tài)感知及其它狀態(tài)感知。

利用智慧感知設(shè)備，進(jìn)行時空精細(xì)化模擬，建立不同的時空分辨率、柵格化的道路運行狀態(tài)數(shù)據(jù)庫、監(jiān)測數(shù)據(jù)庫；通過交通狀態(tài)演化快速仿真模型，對短時交通流量、交通事故風(fēng)險進(jìn)行預(yù)測，以及對于二次事故及連環(huán)事故風(fēng)險進(jìn)行快速預(yù)測和預(yù)警。

■智慧決策支撐

基于云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)，構(gòu)建全面感知的、多源數(shù)據(jù)融合的、高效協(xié)同的服務(wù)決策應(yīng)用智慧平臺很重要，但完備的數(shù)據(jù)更重要。智慧服務(wù)決策主要包括：

智慧服務(wù)支撐：邊緣計算能力GIS信息平臺；

大數(shù)據(jù)中心存儲：分布式數(shù)據(jù)存儲區(qū)塊鏈去中心化；

智慧高速云計算平臺：AI智能計算數(shù)據(jù)深度挖掘；

可視化決策系統(tǒng)：多維數(shù)據(jù)分析、預(yù)測綜合信息決策研判；

智慧服務(wù)應(yīng)用：公眾服務(wù)路網(wǎng)管理服務(wù)。

■智能業(yè)務(wù)管理

智能業(yè)務(wù)管理涉及到的子系統(tǒng)很多，針對設(shè)備、路面、橋梁進(jìn)行差異化管控，通過視頻、物聯(lián)網(wǎng)、傳感器等智能感知設(shè)備，基于特征識別、移動通信、互聯(lián)網(wǎng)、北斗等構(gòu)建智慧高速業(yè)務(wù)管理體系，實現(xiàn)差異監(jiān)測，自主上報，智能運維、養(yǎng)護(hù)、調(diào)度、決策等。

■智慧道路主動管控

智慧道路主動管控包括：車道管控、匝道控制、動態(tài)信息誘導(dǎo)、可變速控制、事件管理、排隊預(yù)警、全天候運行監(jiān)測。

高速公路車道級管控能力(包括對車輛的車道級導(dǎo)航能力)：數(shù)字化的基礎(chǔ)設(shè)施的量和精確度；高精度電子地圖、厘米級高精度定位、低時延無線通信、大數(shù)據(jù)實時分析和云控制系統(tǒng)等多項技術(shù)；涉及在路側(cè)設(shè)備、車輛側(cè)終端和云控中心側(cè)數(shù)據(jù)信息和控制指令的處理傳遞邏輯；包括自由流收費、準(zhǔn)全天候通行、危險路段安全預(yù)警等功能等多項技術(shù)集成和應(yīng)用。匝道自主管控具體包括以下幾方面：匝道動態(tài)開/放、匝道出入口危險駕駛行為監(jiān)測、匝道分流誘導(dǎo)、合流警示。

■車路協(xié)同輔助自動駕駛

準(zhǔn)全天候通行：通過高可靠、低時延、無縫覆蓋的C-V2X車聯(lián)網(wǎng)，實時傳遞給智能網(wǎng)聯(lián)車，使駕駛員能夠在視場受限的情況下產(chǎn)生安全預(yù)警，保證出行安全。車道主動管控及匝道匯入?yún)R出預(yù)警：通過上帝視角將道路上運行所有車輛運行狀態(tài):方向、速度、位置等信息打包成高精地圖中的動態(tài)圖層。車路協(xié)同輔助自動駕駛：路側(cè)雷達(dá)和視頻感知在邊緣計算節(jié)點精準(zhǔn)擬合車輛軌跡感知。

■差異化出行服務(wù)

沿江智慧高速建成后能夠同時為普通車輛、非自動駕駛網(wǎng)聯(lián)車輛、自動駕駛網(wǎng)聯(lián)車輛，提供差異化出行服務(wù)。為自動駕駛車輛提供自動駕駛輔助信息，對非自動駕駛網(wǎng)聯(lián)車輛提供基于定位信息的伴隨信息服務(wù)，對普通車輛提供比其他道路更豐富、精準(zhǔn)的出行信息。

資料來源| 人民網(wǎng)、 中國公路、光明網(wǎng)、智慧交通等