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1、中國智慧公路發展報告(2022)2023 年年 7 月月編委會:主任:劉文杰副主任:石寶林楊春暉喬云編寫組:羅石貴陳小妮芮一康管妮娜孟虎孟曉陽段秀琴林子歡李林恒鄭元主編單位:中國公路學會自動駕駛委員會中國公路學會交通工程與信息化分會中國公路學會城市交通分會支持單位:中國公路工程咨詢集團有限公司交通運輸部科學研究院交通運輸部公路科學研究院貴州高速公路集團有限公司貴州交通建設集團有限公司貴州省公路開發集團有限公司東南大學長安大學北京工業大學北京市首都公路發展集團有限公司廣東省交通集團有限公司蜀道投資集團有限責任公司山東高速集團有限公司江蘇交通控股有限公司河北交通投資集團有限公司重慶高速公路集團有限
2、公司吉林省高速公路集團有限公司四川省數字交通科技股份有限公司廣東利通科技投資有限公司河北省交通規劃設計研究院有限公司湖南省交通規劃勘察設計院有限公司黑龍江省交投信息科技有限責任公司華為技術有限公司百度(中國)有限公司中信科智聯科技有限公司千尋位置網絡有限公司江蘇金曉電子信息股份有限公司前前言言習近平總書記指出,“發展數字經濟意義重大,是把握新一輪科技革命和產業變革新機遇的戰略選擇”。數字經濟發展速度之快、輻射范圍之廣、影響程度之深前所未有,正在成為重組全球要素資源、重塑全球經濟結構、改變全球競爭格局的關鍵力量。發展數字經濟,是我們把握新一輪科技革命和產業變革新機遇的戰略選擇,有利于推動構建新發
3、展格局,有利于推動建設現代化經濟體系,有利于推動中國式現代化。習近平總書記牢牢把握數字化、網絡化、智能化發展趨勢,作出一系列新論斷新部署新要求,為引領中國經濟從高速增長階段轉向高質量發展階段指明了前進方向、提供了根本遵循。習近平總書記在第二屆聯合國全球可持續交通大會開幕式上的主旨講話中指出,要大力發展智慧交通和智慧物流,推動大數據、互聯網、人工智能、區塊鏈等新技術與交通行業深度融合,使人享其行、物暢其流。根據中國工程院 2022 年重大戰略研究與咨詢項目 智慧公路發展戰略研究的成果,智慧公路的定義是指以安全、高效、創新、可持續發展為目標,融合應用大數據、云計算、物聯網、人工智能等新一代信息技術
4、和智能裝備、新能源等技術,具有實時感知、泛在互聯、融合計算、自主決策、智能協同、服務觸達等能力,實現公路建設、運營、養護、服務智慧化的新一代公路系統。智慧公路是交通新基建的重要組成部分,智慧公路是綜合交通運輸高質量發展的重要方向,也是發展數字經濟、推動數字經濟和實體經濟深度融合發展的重要業態,大力發展智能交通有利于推動綜合交通運輸體系數字化、網聯化、智能化發展,有助于引領交通運輸轉型優化邁向新階段。報告從智慧公路行業發展、需求供給、關鍵技術、實踐應用、未來展望五個方面入手,系統總結了我國智慧公路發展進展情況、關鍵技術研究情況和實踐應用情況,總結我國智慧公路年度發展的亮點,力爭為相關行業管理部門
5、、事業單位、科研單位、高等學校、相關企業和廣大市民提供知識參考。I目目錄錄第一部分行業發展篇.1一、發展環境一、發展環境.2(一)公路設施規模繼續擴大.2(二)機動化進程快速推進.3(三)宏觀發展政策逐步健全.5二、發展政策二、發展政策.6(一)國家政策明確發展方向.6(二)交通政策明確重點任務.8(三)產業政策推動融合發展.14三、發展特點三、發展特點.15(一)國家重視公路設施智慧發展.15(二)多地開展智慧公路先行先試.15(三)智慧公路關鍵技術穩步推進.16(四)智慧公路相關標準加快制定.17第二部分需求供給篇.19一、行業需求一、行業需求.20(一)安全需求.20(二)便捷需求.21
6、(三)高效需求.22(四)綠色需求.22(五)經濟需求.22二、行業供給二、行業供給.23(一)全網絡運行監測.24(二)全過程數字管控.34(三)全天候安全通行.36(四)全方位立體服務.42(五)全生命周期平臺.44(六)全渠道配套支撐.47II第三部分關鍵技術篇.50一、多模式交通出行行為全息感知與一體化服務引導關鍵技術及應用一、多模式交通出行行為全息感知與一體化服務引導關鍵技術及應用.51(一)技術內容.51(二)技術創新.53(三)成果應用.54二、時空大數據驅動的公路網運行狀態精準辨識與主動控制技術及應用二、時空大數據驅動的公路網運行狀態精準辨識與主動控制技術及應用.55(一)技術
7、內容.55(三)技術創新.59(三)成果應用.60三、面向車路協同的高速公路交通態勢預測與運營管控關鍵技術三、面向車路協同的高速公路交通態勢預測與運營管控關鍵技術.61(一)核心技術.61(二)技術創新.65(三)成果應用.66四、道路交通安全主動治理與智能防控關鍵技術及應用四、道路交通安全主動治理與智能防控關鍵技術及應用.66(一)技術內容.66(二)技術創新.69(三)成果應用.70五、公路行業交通能源融合關鍵技術與創新發展五、公路行業交通能源融合關鍵技術與創新發展.70(一)技術內容.71(二)技術創新.72(三)成果應用.74六、基于北斗高精度服務的智慧公路數字化轉型技術六、基于北斗高
8、精度服務的智慧公路數字化轉型技術.75(一)技術內容.75(二)技術創新.77(三)成果應用.78七、自動駕駛道路測試場景構建與風險管控關鍵技術研究及應用七、自動駕駛道路測試場景構建與風險管控關鍵技術研究及應用.79(一)核心技術.79(二)技術創新.81(三)成果應用.81八、面向新一代未來高速公路關鍵技術及示范應用八、面向新一代未來高速公路關鍵技術及示范應用.82III(一)核心技術.82(二)技術創新.86(三)應用效果.87第四部分實踐應用篇.88一、智慧公路時實踐案例一、智慧公路時實踐案例.89(一)京津冀地區.89(二)長三角地區.98(三)川渝地區.101(四)粵港澳大灣區.10
9、3(五)中部地區.105(六)西部地區.110二、現階段智慧公路建設成效二、現階段智慧公路建設成效.112三、實踐應用存在的短板弱項三、實踐應用存在的短板弱項.116(一)頂層設計亟待完善.116(二)標準銜接急需理順.117(三)協同聯動不夠緊密.117(四)投入產出效益不高.118(五)復合人才相對短缺.118第五部分未來展望篇.119一、政策體系一、政策體系.120二、發展模式二、發展模式.121三、技術路徑三、技術路徑.122四、業態場景四、業態場景.123(一)公路智慧建造.123(二)公路智慧養護.124(三)車路協同自動駕駛.125(四)智慧公路數字化監管.126(五)智慧公路“
10、四網融合”.126(六)智慧公路全數據服務.128(七)智慧公路一體化出行.129IV(八)智慧公路專業化物流.1291第一部分行業發展篇2一一、發展環境發展環境(一)公路設施規模繼續擴大(一)公路設施規模繼續擴大為深入貫徹落實黨中央、國務院關于積極擴大有效投資的決策部署,切實發揮交通運輸行業在促投資穩增長中的重要作用,全行業持續加大公路建設投入力度,公路里程穩步增長,公路技術等級也穩步提高。從 2016 到 2022 年,全國公路固定資產投資額度基本呈現逐年增長趨勢,年平均增長 8%,其中 2017 年增長率最高,達到 18.2%,2022 年全國公路固定資產投資達到 2.85 萬億元。全國
11、高速公路投資總額占比最大,總體上呈現增長趨勢,2021 年達到了最高;2016 到2022 年期間,國省道和農村公路投資總額出現一定的波動,投資增長率也呈現一定的波動。2016-2022 年我國公路固定資產投資情況詳見表 1-1。表表 1-12016-2022 年我國公路固定資產投資情況年我國公路固定資產投資情況年份年份總投資總投資(億元)(億元)高速公路高速公路(億元)(億元)占比占比(%)普通國省道普通國省道(億元)(億元)占比占比(%)農村公路農村公路(億元)(億元)占比占比(%)201617976823545.81608133.83365920.36201721253925843.56
12、726434.18473122.26201821335997246.74637829.89498623.372019218951150452.54492422.49466321.302020243121347955.44529821.79470319.342021259951515158.28560921.58409515.752022285271626257.01597320.94473316.59全國公路里程從 2016 年的 469.63 萬公里增長到 2022 年的 535.48 萬公里,年平均增長 2.21%;其中二級及以上等級公路里程從 60.12 萬公里增長到 2022年的 74
13、.36 萬公里,年平均增長 3.61%,2022 年二級及以上等級公路里程所占比重達到13.9%。全國高速公路里程從2016年的13.1萬公里增長到2022年的17.73萬公里,年平均增長 5.17%,其中國家高速公里里程從 2016 年的 9.92 萬公里增長到 2022 年的 11.99 萬公里,國家高速公路里程占比從 2016 年的 75.7%下降到67.63%,地方高速公路建設速度和規模呈現增長趨勢。2016-2022 年國家公路網里程變化情況詳見圖 1-1 和表 1-2。3圖圖 1-12016-2022 年國家公路網里程變化情況年國家公路網里程變化情況表表 1-22016-2022
14、年我國公路規模變化情況年我國公路規模變化情況類別類別2016201720182019202020212022全國公路里程(萬公里)469.63477.35484.65501.25519.81528.07535.48四級及以上等級公路里程(萬公里)422.65433.86446.59469.87494.45506.19516.25二級及以上等級公路里程(萬公里)60.1262.2264.7867.270.2472.3674.36二級及以上等級公路里程占比(%)12.80%13.00%13.40%13.40%13.50%13.70%13.9%高速公路里程(萬公里)13.113.6514.2614.
15、9616.116.9117.73國家高速公路里程(萬公里)9.9210.2310.5510.8611.311.711.99國家高速公路里程占比(%)75.7374.9573.9872.5970.1969.1967.63%(二)機動化進程快速推進(二)機動化進程快速推進一方面我國居民收入和生活水平迅速提高,另一方面我國汽車產業快速發展,推動了我國機動化進程加快發展,全國機動車保有量從 2016 年的 2.9 億輛增長到 2022 年的 4.17 億輛,年平均增長 6.24%,其中民用汽車保有量從 1.94 億輛增長到 3.19 億輛,年平均增長 8.64%,明顯高于機動車增長速度,成為機動車增長
16、4的主力。私人汽車方面,從 2016 年的 1.66 億輛增長到 2022 年的 2.79 億輛,年平均增長 9.04%,其中私人轎車保有量從 2016 年的 1.02 億輛增長到 2022 年的1.67 億輛,年平均增長 8.56%。2016-2022 年私人汽車和私人轎車保有量變化情況詳見圖 1-2。全國新能源汽車保有量從 2016 年的 91 萬輛增長到 2022 年的 1310 萬輛,年平均增長 55.97%。2016-2022 年我國新能源汽車變化情況詳見表 1-3。圖圖 1-22016-2022 年私人汽車和私人轎車保有量變化情況年私人汽車和私人轎車保有量變化情況表表 1-3201
17、6-2022 年我國新能源汽車變化情況年我國新能源汽車變化情況年份年份新能源汽車保新能源汽車保有量(萬輛)有量(萬輛)占汽車保有量占汽車保有量比重(比重(%)純電動汽車保有量純電動汽車保有量(萬輛)(萬輛)占新能源汽車保占新能源汽車保有量比重(有量比重(%)2016910.47%7380.2%20171530.71%12581.7%20182611.09%21181%20193811.46%31081.2%20204921.75%40081.3%20217842.60%64081.6%202213104.10%104579.8%近些年來,我國汽車駕駛人增長速度也非常迅猛,從 2016 年的 3
18、.1 億人增5長到 2022 年的 4.64 億人,年平均增長 6.95%,高于全國機動車保有量增長速度。2016 年全國駕駛員人數約占全國人數的 22.27%,明顯小于 2022 年駕駛員人數占全國人數的比例(35.58%)。小汽車增長情況和駕駛人數增長情況來看,小汽車已成為市民工作和生活中常見的代步工具。隨著小汽車越發普及,自駕游急速升溫,因其具有更大的靈活度,短距離和長距離自駕旅游越來越多,疫情前全國國道觀測的國道交通量來看,增長趨勢十分明顯。表表 1-42017-2019 年我國國道交通量變化情況年我國國道交通量變化情況年份年份國道網機動車國道網機動車年平均日交通年平均日交通量(輛)量
19、(輛)增長率增長率(%)國家高速公路國家高速公路年平均日交通年平均日交通量(輛)量(輛)增長率增長率(%)普通國道年普通國道年平均日交通平均日交通量(輛)量(輛)增長率增長率(%)2017139168.90%2632810.50%102427.00%2018141793.50%264355.40%103071.40%2019148523.70%279364.10%106413.10%根據交通運輸行業發展統計公報,新冠疫情之前的 2017 年至 2019 年期間,全國國道、國家高速公路和普通國道機動車平均日交通量都呈現增長趨勢,其中高速公路的增長率明顯高于普通國道,預計隨機動化進程加快,自駕游等
20、模式必將加快普及,公路交通量將進一步增長。(三)宏觀發展(三)宏觀發展政策政策逐步逐步健全健全(1)黨中央擘畫智慧交通發展藍圖)黨中央擘畫智慧交通發展藍圖2021 年 10 月,第二屆聯合國全球可持續交通大會在北京召開,習近平總書記發表主旨講話,賦予了交通運輸“當好中國現代化的開路先鋒”這一新的使命任務,指出要堅持創新驅動,增強發展動能。當今世界正在經歷新一輪科技革命和產業變革,數字經濟、人工智能等新技術、新業態已成為實現經濟社會發展的強大技術支撐。要大力發展智慧交通和智慧物流,推動大數據、互聯網、人工智能、區塊鏈等新技術與交通行業深度融合,使人享其行、物暢其流。要加快形成綠色低碳交通運輸方式
21、,加強綠色基礎設施建設,推廣新能源、智能化、數字化、輕量化交通裝備,鼓勵引導綠色出行,讓交通更加環保、出行更加低碳。2022 年 10 月,黨的二十大報告提出,建設現代化產業體系。推動戰略性新興產業融合集群發展,構建新一代信息技術、人工智能、生物技術、新能源、新材料、高端裝備、綠色環保等一批新的增長引擎。加快發展物聯網,建設高效順6暢的流通體系,降低物流成本。加快發展數字經濟,促進數字經濟和實體經濟深度融合,打造具有國際競爭力的數字產業集群。優化基礎設施布局、結構、功能和系統集成,構建現代化基礎設施體系。(2)國家宏觀規劃謀篇布局新型交通基礎設施建設)國家宏觀規劃謀篇布局新型交通基礎設施建設國
22、家高度重視信息化、智能化建設工作,2021 年 3 月印發的中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和 2035 年遠景目標綱要 中 12 次提到“智能化”,涉及到制造、服務、設施、管理等多個領域,在第十一章“建設現代化基礎設施體系”建設任務中提出:統籌推進傳統基礎設施和新型基礎設施建設,打造系統完備、高效實用、智能綠色、安全可靠的現代化基礎設施體系。2021 年 12 月,國務院印發“十四五”數字經濟發展規劃,指出數字經濟正在推動生產方式、生活方式和治理方式深刻變革,成為重組要素資源、重塑經濟結構、改變競爭格局的關鍵力量,正在以前所未有的發展速度、輻射影響范圍和深度加快推進,“十四五
23、”是我國數字經濟轉向深化應用、規范發展、普惠共享的新階段。規劃提出穩步構建智能高效的融合基礎設施,提升基礎設施網絡化、智能化、服務化、協同化水平。高效布局人工智能基礎設施,提升支撐“智能”發展的行業賦能能力。加快推進能源、交通運輸、水利、物流、環保等領域基礎設施數字化改造。推動數字基礎設施廣泛融入生產生活,對政務服務、公共服務、民生保障、社會治理的支撐作用進一步凸顯。二、發展政策二、發展政策智能化正成為新一輪全球科技革命和產業變革的核心驅動力,引領著第四次工業革命時代快步走來,信息化、數字化、智能化正在成為推動經濟社會變革和產業升級的重要引擎,推動經濟社會各領域從數字化、網絡化向智能化加速躍升
24、轉型。智慧交通是國民經濟智能化發展的重要組成部分和先行領域,在提高運輸效率、促進環境保護中發揮著重要作用。近些年來,社會各界不斷推進智慧公路政策、技術、設施、裝備等方面的研發,不斷推進智慧公路加速發展,為服務構建新發展格局、加快建設交通強國提供了堅強保障。(一)國家政策明確(一)國家政策明確發展方向發展方向2019 年 9 月,中共中央國務院印發交通強國建設綱要,是新時代做好交通工作的總抓手,我國建設交通強國的總目標是“人民滿意、保障有力、世界7前列”,明確了到本世紀中葉交通強國建設的九大任務。其中涉及到智慧發展重點有三個方面:一是新型載運工具研發一是新型載運工具研發,加強智能網聯汽車(智能汽
25、車、自動駕駛、車路協同)研發,形成自主可控完整的產業鏈。二是推進裝備技術升級二是推進裝備技術升級,推廣新能源、清潔能源、智能化、數字化、輕量化、環保型交通裝備及成套技術裝備。廣泛應用智能高鐵、智能道路等新型裝備設施,推廣應用交通裝備的智能檢測監測和運維技術。三是大力發展智慧交通,三是大力發展智慧交通,推動大數據、互聯網、人工智能、區塊鏈、超級計算等新技術與交通行業深度融合。推進數據資源賦能交通發展,加速交通基礎設施網、運輸服務網、能源網與信息網絡融合發展,構建泛在先進的交通信息基礎設施。2021 年 2 月,中共中央國務院印發國家綜合立體交通網規劃綱要,謀劃了現代化高質量國家綜合立體交通網建設
26、方案,支撐交通強國、現代化經濟體系和社會主義現代化強國建設。規劃提出了推進交通基礎設施數字化、網聯化,提升交通運輸智慧發展水平。一是加快提升交通運輸科技創新能力一是加快提升交通運輸科技創新能力,全方位布局交通感知系統,與交通基礎設施同步規劃建設,部署關鍵部位主動預警設施,提升多維監測、精準管控、協同服務能力;加強智能化載運工具和關鍵專用裝備研發,推進智能網聯汽車(智能汽車、自動駕駛、車路協同)、智能化通用航空器應用。二是加快既有設施智能化二是加快既有設施智能化,利用新技術賦能交通基礎設施發展,加強既有交通基礎設施提質升級,提高設施利用效率和服務水平;推動公路路網管理和出行信息服務智能化,完善道
27、路交通監控設備及配套網絡;推動智能網聯汽車與智慧城市協同發展,建設城市道路、建筑、公共設施融合感知體系,打造基于城市信息模型平臺、集城市動態靜態數據于一體的智慧出行平臺。2021 年 3 月,中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035 年遠景目標綱要發布,強調在智能交通重點領域開展試點示范,加快交通基礎設施數字化改造升級,進一步推進交通運輸低碳轉型,同時強調,加快交通、能源、市政等傳統基礎設施數字化改造,加強泛在感知、終端聯網、智能調度體系建設。2021 年 12 月,國務院印發了 “十四五”現代綜合交通運輸體系發展規劃,規劃指出了智慧公路相關的重點任務:一是交通基礎設施數字化
28、網聯化升級工程,其中智慧公路,建設京雄、杭紹甬等智慧高速公路工程;深化高速公路電子不停8車收費系統(ETC)在多場景的拓展應用;建設智慧公路服務區;穩步推進集監測、調度、管控、應急、服務等功能于一體的智慧路網云控平臺建設。二是強化交通運輸領域關鍵核心技術研發,加強交通運輸領域前瞻性、戰略性技術研究儲備,加強智能網聯汽車、自動駕駛、車路協同等領域技術研發。(二)交通(二)交通政策政策明確重點任務明確重點任務早在國家出臺政策前,交通運輸部門已經開展了先行先試探索。2017年1月,交通運輸部發布 推進智慧交通發展行動計劃(2017-2020年),提出:聚焦基礎設施、生產組織、運輸服務和決策監管等重要
29、領域,加快智慧交通建設,提升基礎能力,加強集成應用。以試點示范為抓手,著力實現重點突破。在任務二“推進交通基礎設施智能化管理”中提出,選取部分重點公路開展智能化管理試點,開發基于手持移動終端的智能化養護管理系統,實現公路及沿線設施破損情況的隨時發現上報、快速跟蹤維護、動態督查督辦和全程監督評價;推進智慧公路車路協同試點示范,提升區域路網協同管理水平;建立健全跨區域、跨部門的信息共享與交換機制,實現部省間聯動管理與服務。2018 年 2 月,交通運輸部印發了加快推進新一代國家交通控制網和智慧公路試點的通知,向北京、河北、吉林、江蘇、浙江、福建、江西、河南、廣東?。ㄊ校┱骷嗽圏c工程。文件首次提出
30、開展智慧公路試點。通知要求,北京、河北、河南、浙江重點應用三維可測實景技術、高精度地圖等,實現公路設施數字化采集、管理與應用;江西、河北、廣東重點建設北斗高精度基礎設施,實現北斗信號在示范路段(含隧道)的全覆蓋;吉林、廣東利用“互聯網+”技術,探索基于車輛特征識別的不停車移動支付技術等。交通控制網和智慧公路試點主題詳見表 1-5。表表 1-5交通控制網和智慧公路試點主題交通控制網和智慧公路試點主題序號序號主題主題具體任務具體任務1基礎設施數字化應用三維可測實景技術、高精度地圖等,實現公路設施數字化采集、管理與應用,構建公路設施資產動態管理系統;選取橋梁、隧道、邊坡等,建設基礎設施智能監測傳感網
31、,實現交通基礎設施安全狀態綜合感知、分析及預警功能。北京、河北、河南、浙江重點實施。2路運一體化車路協同基于高速公路路側系統智能化升級和營運車輛路運一體化協同,利用 5G 或者拓展應用 5.8GHz 專用短程通信技術,提供極低延時寬帶無線通信,探索路側智能基站系統應用,選取有代表性的高9速公路,以及北京冬奧會、雄安新區項目,開展車路信息交互、風險監測及預警、交通流監測分析等。北京、河北、廣東重點實施。3北斗高精度定位綜合應用建設北斗高精度基礎設施,實現北斗信號在示范路段(含隧道)的全覆蓋,在災害頻發路段實施長期可靠的監測與預警;探索開展基于北斗高精度定位的高速公路通行費收費應用研究,強化技術儲
32、備。構建基于北斗的高速公路應急救援一體化管理系統,實現車輛人員的迅速定位與救援力量的動態調度和區域協同。江西、河北、廣東重點實施。4基于大數據的路網綜合管理構建基于大數據的高速公路運營與服務智能化管理決策平臺,應用在區域路網綜合信息采集、運營調度、收費、資產運維養護、公眾信息服務、應急指揮。利用無人機等移動手段,提高運行監測和應急反應能力。利用新媒體、公眾信息報告等渠道,實現互動式現場信息采集。開展智能養護、路政和路網事件巡查智能終端示范,融合互聯網數據和行業相關數據開展路網運行監測系統建設。福建、河南、浙江、江西重點實施。5“互聯網+”路網綜合服務利用“互聯網+”技術,探索基于車輛特征識別的
33、不停車移動支付技術。開展基于移動互聯網的服務區停車位和充電設施引導、預約等增值服務。探索開展高速公路動態充電示范,實現新能源汽車動/靜態充電。開展低溫條件下精準氣象感知及預測,以及車路協同安全輔助服務等。吉林、廣東重點實施。6新一代國家交通控制網建設面向城市公共交通及復雜交通環境的安全輔助駕駛、車路協同等技術應用的封閉測試區和開放測試區,形成新一代國家交通控制網實體原型系統和應用示范基地。江蘇、浙江先行研究推進。2019 年 7 月,交通運輸部印發數字交通發展規劃綱要,提出數字交通是數字經濟發展的重要領域,是以數據為關鍵要素和核心驅動,促進物理和虛擬空間的交通運輸活動不斷融合、交互作用的現代交
34、通運輸體系。規劃到 2025 年,交通運輸基礎設施和運載裝備全要素、全周期的數字化升級邁出新步伐,數字化采集體系和網絡化傳輸體系基本形成。到 2035 年,交通基礎設施完成全要素、全周期數字化,天地一體的交通控制網基本形成,按需獲取的即時出行服務廣泛應用。規劃明確了構建 6 大核心體系,詳見表 1-6。表表 1-6數字交通發展規劃綱要主要任務數字交通發展規劃綱要主要任務序號序號行動行動具體任務具體任務1構建數字化的采集體系推動交通基礎設施規劃、設計、建造、養護、運行管理等全要素、全周期數字化。推動鐵路、公路、水路領域的重點路段、航段,以及隧道、橋梁、互通樞紐、船閘等重要節點的交通感知網絡覆蓋。
35、鼓勵具備多維感知、高精度定位、智能網聯功能的終端設備應用。102構建網絡化的傳輸體系推動交通運輸基礎設施與信息基礎設施一體化建設,完善全國高速公路通信信息網絡,形成多網融合的交通信息通信網絡,提供廣覆蓋、低時延、高可靠、大帶寬的網絡通信服務。3構建智能化的應用體系打造數字化出行助手,促進交通、旅游等各類信息充分開放共享,融合發展。大力發展“互聯網+”高效物流新模式、新業態,加快實現物流活動全過程的數字化。完善國家綜合交通運輸信息平臺,提高決策支持、安全應急、指揮調度、監管執法、政務服務、節能環保等領域的大數據運用水平,實現精確分析、精準管控、精細管理和精心服務。4培育產業生態體系聚焦基礎設施和
36、載運工具數字化的關鍵環節與核心技術,鼓勵優勢企業整合電子、軟件、通信、衛星、裝備制造、信息服務等領域資源,構建強強聯合、優勢互補、高效適配的協同創新體系。5健全網絡和數據安全體系健全信息通報、監測預警、應急處置、預案管理等工作機制,建立專家庫。加強網絡安全與信息系統同步建設,提高交通運輸關鍵信息基礎設施和重要信息系統的網絡安全防護能力。6完善標準體系加快完善面向數字交通應用的交通基礎設施工程建設標準。加快自動駕駛國家及行業標準體系建設,完善生產制造、測試評價、網絡安全、數據共享、運行使用等標準。2019 年 12 月,交通運輸部印發推進綜合交通運輸大數據發展行動綱要(20202025 年),提
37、出到 2025 年推進綜合交通運輸大數據發展的重點目標:綜合交通運輸大數據標準體系更加完善,基礎設施、運載工具等成規模、成體系的大數據集基本建成。聚焦基礎支撐、共享開放、創新應用、安全保障、管理改革等重點環節,實施綜合交通運輸大數據發展五大行動,包括夯實大數據發展基礎、深入推進大數據共享開放、全面推動大數據創新應用、加強大數據安全保障、完善大數據管理體系,總共 21 項具體任務,詳見表 1-7。表表 1-7推進綜合交通運輸大數據發展行動綱要主要任務推進綜合交通運輸大數據發展行動綱要主要任務序號序號行動行動具體任務具體任務1夯實大數據發展基礎包括完善標準體系、強化數據采集、加強技術研發應用等 3
38、 項任務。目的是要實現綜合交通運輸大數據標準體系更加完善,基礎設施、運載工具等成規模、成體系的大數據集基本建成。2推進大數據共享開放包括完善信息資源目錄體系、全面構建政務大數據、推動行業數字化轉型、穩步開放公共信息資源、引導大數據開放創新等 5 項任務。目的是實現政務大數據有效支撐綜合交通運輸體系建設,交通運輸行業數字化水平顯著提升,綜合交通運輸信息資源深入共享開放。3推動大數據創新應用包括構建綜合性大數據分析技術模型、加強在服務國家戰略中的應用、提升安全生產監測預警能力、推動應急管理綜合應用、加強信用監管、加快推動互聯網+監管、深化政務服務一網通辦、促進出行服務創新應用、推動貨運物流數字化發
39、展等 9 項任務。11目的是讓大數據在綜合交通運輸各業務領域應用更加廣泛。4加強大數據安全保障包括完善數據安全保障措施、保障國家關鍵數據安全 2 項任務。目的是讓大數據安全得到有力保障。5完善大數據管理體系包括推動管理體制改革、完善技術管理體系 2 項任務。目的是實現符合新時代信息化發展規律的大數據體制機制取得突破,綜合交通大數據中心體系基本構建。2020 年 8 月,交通運輸部印發了交通運輸部關于推動交通運輸領域新型基礎設施建設的指導意見,提出以技術創新為驅動,以數字化、網絡化、智能化為主線,以促進交通運輸提效能、擴功能、增動能為導向,推動交通基礎設施數字轉型、智能升級,建設便捷順暢、經濟高
40、效、綠色集約、智能先進、安全可靠的交通運輸領域新型基礎設施。到 2035 年,交通運輸領域新型基礎設施建設取得顯著成效。具體表現為泛在感知設施、先進傳輸網絡、北斗時空信息服務在交通運輸行業深度覆蓋,行業數據中心和網絡安全體系基本建立,智能列車、自動駕駛汽車、智能船舶等逐步應用。為實現發展目標,指導意見明確了當前共三個方面 14 項具體任務,詳見表 1-8。表表 1-8新型基礎設施建設的指導意見主要任務新型基礎設施建設的指導意見主要任務序號序號行動行動具體任務具體任務1打造融合高效的智慧交通基礎設施(8 項任務)涉及智慧公路、智能鐵路、智慧航道、智慧港口、智慧民航、智慧郵政、智慧樞紐以及新能源新
41、材料行業應用共 8 項任務。這其中包括深化高速公路電子不停車收費系統(ETC)門架應用、推進車路協同等設施建設、建設智能運輸和快遞配送等冷鏈基礎設施、推進綜合客運樞紐智能化升級、推廣應用道路客運電子客票、推進貨運樞紐(物流園區)智能化升級、建設大功率電動汽車充電設施等內容。2助力信息基礎設施建設(5 項任務)一是結合第五代移動通信技術(5G)等協同應用,推動交通基礎設施與公共信息基礎設施協調建設,逐步在高速公路和鐵路重點路段等實現網絡覆蓋,支持車路協同、自動駕駛等。二是提升交通運輸行業北斗系統高精度導航與位置服務能力,鼓勵在道路運輸及運輸服務新業態、航運等領域拓展應用。三是網絡安全保護。推動部
42、署靈活、功能自適、云網端協同的新型基礎設施內生安全體系建設。四是在數據中心建設上,推動跨部門、跨層級綜合運輸數據資源充分匯聚、有效共享;推動綜合交通運輸公共信息資源開放,以數據資源賦能交通運輸發展。五是在人工智能發展上,建設一批國家級自動駕駛、智能航運測試基地,實施一批先導應用示范項目。123完善行業創新基礎設施(1 項任務)加強以國家重點實驗室、國家技術創新中心等重要載體為引領的交通運輸領域科研基地體系建設,鼓勵社會投資科技基礎設施,推動一批科研平臺納入國家科技創新基地建設,推進創新資源跨行業共享。2020 年 12 月,交通運輸部印發促進道路交通自動駕駛技術發展和應用的指導意見,提出到 2
43、025 年,自動駕駛基礎理論研究取得積極進展,道路基礎設施智能化、車路協同等關鍵技術及產品研發和測試驗證取得重要突破;建成一批國家級自動駕駛測試基地和先導應用示范工程,在部分場景實現規?;瘧?,推動自動駕駛技術產業化落地。文件提出加強基礎設施智能化發展規劃研究的任務。積極發揮規劃引領作用,推動感知網絡、通信系統、云控平臺等智能化要素與基礎設施同步規劃。結合交通強國建設試點工作等,先行先試打造融合高效的智慧交通基礎設施,及時總結經驗,科學推進基礎設施數字轉型、智能升級。文件提出有序推進基礎設施智能化建設的任務。鼓勵結合載運工具應用水平和應用場景實際需求,按照技術可行、經濟合理的原則,統籌數字化交
44、通工程設施、路側感知系統、車用無線通信網絡、定位和導航設施、路側計算設施、交通云控平臺等部署建設,推動道路基礎設施、載運工具、運輸管理和服務、交通管控系統等互聯互通。2021 年 8 月,交通運輸部印發交通運輸領域新型基礎設施建設行動方案(20212025 年),提出到 2025 年,打造一批交通新基建重點工程,形成一批可復制推廣的應用場景,制修訂一批技術標準規范,促進交通基礎設施網與運輸服務網、信息網、能源網融合發展,精準感知、精確分析、精細管理和精心服務能力顯著增強,智能管理深度應用,一體服務廣泛覆蓋,交通基礎設施運行效率、安全水平和服務質量有效提升。文件提出了智慧公路建設行動、智慧航道建
45、設行動、智慧港口建設行動、智慧樞紐建設行動、交通信息基礎設施建設行動、交通創新基礎設施建設行動、標準規范完善行動七大建設行動。其中智慧公路建設行動內容和重點工程詳見表 1-9 和表 1-10。表表 1-9智慧公路建設行動主要內容智慧公路建設行動主要內容序號序號行動行動具體任務具體任務1提升公路智能推動公路感知網絡與公路基礎設施建設養護工程同步規劃、同步實施,提升公路基礎設施全要素、全周期數字化水平。增強在役基礎設施檢13化管理水平測監測、評估預警能力。開展對跨江跨??鐛{谷等長大橋梁結構健康的實時監測,提升特長隧道、隧道群結構災害、機電故障、交通事故及周邊環境風險等監測預警和應急處置技術應用水平
46、。建設監測、調度、管控、應急、服務一體的智慧路網平臺,深化大數據應用,實現視頻監控集成管理、事件自動識別、智能監測與預警、分車道管控、實時交通誘導和路網協同調度等功能。2提升公路智慧化服務水平推廣交通突發事件信息的精準推送和伴隨式出行服務,在團霧、冰凍多發區域研究推進車道級霧天行車誘導、消冰除雪等應用,支持重點路段全天候通行。推進高速公路電子不停車收費(ETC)系統應用,推進與公路運行監測等數據融合,全面提升公路信息服務水平。準確定位車輛位置,提供“一鍵式”智能應急救援服務。提升服務區智能化水平,完善智能感知設施,為充換電設施建設提供便利,建設服務區綜合信息平臺,實現大數據在運營管理、安全應急
47、、信息服務等應用。逐步豐富車路協同應用場景。表表 1-10智慧公路重點工程智慧公路重點工程序號序號行動行動具體任務具體任務1智慧公路立足京津冀、長三角、粵港澳大灣區、成渝雙城經濟圈和海南自貿港等重點區域發展戰略,依托京哈、京港澳、杭紹甬、沈海、滬昆、成渝、海南環島等國家高速公路重點路段以及京雄高速、濟青中線等城際快速通道開展智慧公路建設,提升路網運行管理水平,降低事故發生率,緩解交通擁堵,提升通行效率。2智慧橋梁推進港珠澳大橋等公路長大橋梁結構健康監測系統建設實施工作,推動深中通道、常泰長江大橋等在建工程同步加強橋梁結構健康監測能力,動態掌握長大橋梁運行狀況,防范化解公路長大橋梁運行重大安全風
48、險。3智慧隧道依托天山勝利隧道、秦嶺隧道群等開展智慧工地、智慧運營與應急管理等系統建設,增強隧道運行管理可靠性,提升應急救援能力。4智慧服務區推進江西等地高速公路智慧服務區建設,推廣卡口車流和服務區客流監測、全景視頻監控、停車位誘導等設備設施,提高服務區運營管理和出行信息服務水平。2021 年 8 月,交通運輸部印發數字交通“十四五”發展規劃,是“十四五”時期未來五年數字交通發展的綱領性文件。規劃提出到 2025 年,“交通設施數字感知,信息網絡廣泛覆蓋,運輸服務便捷智能,行業治理在線協同,技術應用創新活躍,網絡安全保障有力”的數字交通體系深入推進,“一腦、五網、兩體系”的發展格局基本建成,交
49、通新基建取得重要進展,行業數字化、網絡化、智能化水平顯著提升,有力支撐交通運輸行業高質量發展和交通強國建設?!耙荒X”即為“打造綜合交通運輸數據大腦”;“五網”包含構建交通新型融合基礎設施網絡、部署北斗 5G 等信息基礎設施應用網絡、建設一體銜接的數字出14行網絡、建設多式聯運的智慧物流網絡、升級現代化行業管理信息網絡;“兩體系”是指培育數字交通創新發展體系、構建網絡安全綜合防范體系。在智慧公路領域,提出要完善公路感知網絡,推進公路基礎設施全要素全周期數字化,發展車路協同和自動駕駛,推動重點路段開展惡劣天氣行車誘導,緩解交通擁堵、提升運行效率。深化高速公路電子不停車收費系統(ETC)應用,建設監
50、測、調度、管控、應急、服務一體的智慧路網平臺。推動公路建設施工及養護智能化。推進公路智慧服務區建設。交通新型基礎設施網絡工程中,建設干線公路智能運行網,完善公路網運行監測管理與服務功能;深化 ETC 系統應用,在重要運輸通道布局感知設施設備,實現視頻、氣象、事件檢測等信息聯網匯聚,提升應對特殊天氣、突發事件能力;不斷優化公路治超監控設施網絡和干線公路交通情況調查網絡。(三)產業(三)產業政策政策推動推動融合發展融合發展2020 年 2 月,國家發改委聯合 10 部委印發了智能汽車創新發展戰略,指出智能汽車已成為全球汽車產業發展的戰略方向,發展智能汽車對于我國建設交通強國具有重要的戰略意義。戰略
51、提出了我國智能汽車產業發展任務的同時,也將配套和支撐領域的發展任務進行了明確,其中關于智慧公路方面的有三類,一是基礎設施體系,二是車用無線通信網絡,三是道路交通地理信息系統。一是構建先進完備的智能汽車基礎設施體系。推進智能化道路基礎設施規劃建設,制定智能交通發展規劃,建設智慧道路及新一代國家交通控制網。分階段、分區域推進道路基礎設施的信息化、智能化和標準化建設。結合 5G 商用部署,推動 5G 與車聯網協同建設。統一通信接口和協議,推動道路基礎設施、智能汽車、運營服務、交通安全管理系統、交通管理指揮系統等信息互聯互通。二是建設廣泛覆蓋的車用無線通信網絡。開展車用無線通信專用頻譜使用許可研究,快
52、速推進車用無線通信網絡建設。統籌公眾移動通信網部署,在重點地區、重點路段建立新一代車用無線通信網絡,提供超低時延、超高可靠、超大帶寬的無線通信和邊緣計算服務。在橋梁、隧道、停車場等交通設施部署窄帶物聯網,建立信息數據庫和多維監控設施。三是建設覆蓋全國路網的道路交通地理信息系統。開發標準統一的智能汽車基礎地圖,建立完善包含路網信息的地理信息系統,提供實時動態數據服務。制15作并優化智能汽車基礎地圖信息庫模型與結構。推動建立智能汽車基礎地圖數據和衛星遙感影像數據共享機制。構建道路交通地理信息系統快速動態更新和在線服務體系。2021 年 12 月,中央網絡安全和信息化委員會印發“十四五”國家信息化規
53、劃,對我國“十四五”時期信息化發展作出部署安排。在“建設物聯數通的新型感知基礎設施”任務中,加快公共安全、交通、水利、能源等領域公共基礎設施的數字化、智能化升級。開展長三角新一代信息基礎設施互聯互通先行示范?!爸悄芫W聯”設施建設和應用推廣工程中的第一個任務是開展車聯網應用創新示范。遴選打造國家級車聯網先導區,加快智能網聯汽車道路基礎設施建設、5G-V2X 車聯網示范網絡建設,提升車載智能設備、路側通信設備、道路基礎設施和智能管控設施的“人、車、路、云、網”協同能力,實現 L3 級以上高級自動駕駛應用。三三、發展特點發展特點(一)國家(一)國家重視重視公路公路設施設施智慧發展智慧發展從國務院、各
54、部委發布的規劃和政策文件來看,國家十分重視交通等領域基礎設施的智慧化發展,2019 年以來,國家發布了兩項指導交通運輸行業未來近30 年的綱領性文件,即交通強國建設綱要和國家綜合立體交通網規劃綱要,兩個文件明確了建設交通強國和現代化綜合交通體系的發展方向:智慧化、綠色化、網絡化等,明確了我國現代綜合交通體系建設的目標:人民滿意、保障有力、世界前列;明確了智慧設施、先進裝備、先進技術與交通設施裝備的融合等方面的重點發展任務。交通運輸部和國家發改委等發布了數字交通發展規劃綱要、智慧交通發展行動計劃、智慧公路試點、交通運輸領域新型基礎設施建設的指導意見、智能汽車創新發展戰略等專項政策,進一步細化了智
55、慧交通基礎設施發展的專項任務,進一步明確了智慧交通基礎設施實施路徑,上述國家層面的政策文件,是智慧公路發展的頂層制度,為智慧公路規劃、建設、運營、監測、維護等提供了政策指引。(二)多地(二)多地開展智慧公路先行先試開展智慧公路先行先試交通運輸部辦公廳關于開展新一代國家交通控制網和智慧公路試點(第一批)工作的通知(交辦規劃函20171084 號)和交通運輸部辦公廳關于16加快推進新一代國家交通控制網和智慧公路試點的通知(交辦規劃函2018265 號)兩個文件印發后,交通運輸部積極支持各省開展智慧公路相關建設。多個省市都有智慧公路建設試點,如京雄高速、長益高速公路擴容工程、滬寧高速公路、琿烏高速公
56、路和吉舒聯絡線、杭州繞城西復線高速公路、杭紹臺高速公路、杭紹甬智慧高速、寧定高速公路、昌九高速公路改擴建工程、河南濟源境內國道208 和國道 327 共 120.8 公里路段、河北榮烏高速新線、無錫 S342 智慧公路示范工程和 G524 常熟段智慧公路科技示范工程,這些工程肩負著先行先試的重任,試點內容涉及到材料、設施、裝備、互聯網+等方面,試點工程的平穩推進,實現了多項新技術的應用,為大規模建設智慧公路積累了經驗,也為推動我國更大規模的智慧公路建設開了好頭。(三)智慧(三)智慧公路公路關鍵技術穩步推進關鍵技術穩步推進國家進一步加大了智慧公路等交通基礎設施建設、監測等技術研發,針對基礎設施狀
57、態信息識別和采集、物聯網、車聯網、協同運行等設置了課題進行研究。2018 年發布的國家重點研發計劃“綜合交通運輸與智能交通”重點專項,設置了道路基礎設施智能感知理論與方法、道路設施狀態智能聯網監測預警、車路協同系統要素耦合機理與協同優化方法、車路協同環境下車輛群體智能控制理論與測試驗證、大規模網聯車輛協同服務平臺、協同式智能車路系統集成與示范等研究內容。2022 年發布的國家重點研發計劃“交通載運裝備與智能交通技術”重點專項申報指南中,課題 2 為“自主式交通系統共性技術”,強調了研究不同交通方式對可視范圍內其他載運裝備、基礎設施及其運行環境狀態的感知與態勢預測共性技術,考核指標里提到了“對可
58、視范圍內載運裝備、基礎設施、輔助設施、交通參與者、路權/航道管控狀態及微觀自然環境感知精度95%;對超視距范圍載運裝備運行環境狀態感知精度95%、超視距交通運行環境狀態評估與辨識精度90%”。2022 年 4 月,交通運輸部、科技部聯合印發“十四五”交通領域科技創新規劃,從基礎設施、交通裝備、運輸服務 3 個要素維度和智慧、安全、綠色3 個價值維度,布局了六大領域 18 個重點研發方向。在基礎設施領域,圍繞推17進高質量基礎設施建設和構建布局完善、立體互聯的交通基礎設施網絡,提出研發重大基礎設施建設關鍵技術、交通基礎設施數字化升級關鍵技術等任務。為了確保規劃任務落地,布局了交通基礎設施長期性能
59、科學觀測網建設、交通基礎設施數字化、交通運輸裝備關鍵核心技術攻堅、智能交通先導應用試點、北斗導航系統智能化應用等多項科技工程。(四)智慧(四)智慧公路公路相關標準加快制定相關標準加快制定智慧公路的快速發展,必然對標準規范產生巨大的需求,以指導行業規范有序發展。近些年,在工信部、交通運輸部、公安部、住建部等部委業務指導下,中國通信標準化協會、全國汽車標準化技術委員會、全國智能運輸系統標準化技術委員會、全國道路交通管理標準化技術委員會、全國智能建筑及居住區數字化標準化技術委員會等各領域相關標準化技術委員會組織開展標準制定工作,建立起國標、行標協同配套的標準體系,推動智慧公路和車聯網產業發展。從 2
60、017年到 2022 年期間,工信部、交通部、公安部、國標委等多部委聯合陸續出臺了國家車聯網產業標準體系建設指南系列頂層設計文件,按照不同行業屬性劃分為智能網聯汽車標準體系、信息通信標準體系、智能交通相關標準體系、車輛智能管理標準體系、電子產品與服務標準體系,并在此基礎上統籌協同產業各方共同構建車聯網網絡安全和數據安全標準體系建設指南,形成了我國完善的車聯網產業標準體系,共計規劃制修訂國家標準/行業標準 500 余項。一是國家標準方面一是國家標準方面。開展的研究主要有合作式智能運輸系統應用集 第 1部分:車輛輔助駕駛應用集合作式智能運輸系統應用集 第 2 部分:車輛協同駕駛應用集 車路協同系統
61、智能路側一體化協同控制設備技術要求和測試方法自動駕駛封閉測試場地建設技術要求智能運輸系統 智能駕駛電子道路圖數據模型與表達 第 1 部分:封閉道路 智能運輸系統 智能駕駛電子道路圖數據模型與表達 第 2 部分:開放道路公路沿線設施太陽能供電系統通用技術規范等。二是行業標準方面。二是行業標準方面。開展的研究主要有公路信息化技術規范公路網管理平臺技術規范公路網運行監測技術規范公路工程適應自動駕駛附屬設施技術規范公路出行信息服務技術規范制訂收費公路移動支付技術規范制訂收費公路移動支付運營和服務規范制訂公路網管理平臺技術規范18制訂 基于車路協同的營運車輛前方交通障礙預警系統要求營運車輛車路/車車通信
62、(V2X)終端性能要求和檢測方法等。19第二部分需求供給篇20一、行業需求一、行業需求2023 年,交通運輸部、國家鐵路局、中國民用航空局、國家郵政局、中國國家鐵路集團有限公司聯合發布了加快建設交通強國五年行動計劃(2023-2027)年。要求構建“安全安全、便捷便捷、高效高效、綠色綠色、經濟經濟”的現代化綜合交通運輸體系,實現交通運輸質的有效提升和量的合理增長,奮力加快建設交通強國,努力當好中國式現代化的開路先鋒,為全面建設社會主義現代化國家、全面推進中華民族偉大復興提供堅強有力的交通運輸服務保障。本篇從安全、便捷、高效、綠色、經濟五個層面進行剖析智慧公路發展趨勢,細分拆解各大類需求。(一)
63、安全需求(一)安全需求安全需求是公路業務需求中最根本的需求,是一切需求的基礎。在解決交通安全需求領域,全世界不同層面做出不懈努力。2021 年聯合國大會第 74 屆會議通過決議,宣布 2021-2030 年為道路安全行動十年,并發布了道路安全行動十年全球計劃,提出從 2021 年到 2030 年道路交通死傷人數將減少至少 50%。世衛組織表示,在全球范圍內,道路交通事故每年造成近 130 萬本可預防的死亡以及約 5000 萬人受傷,道路安全成為全世界兒童和青年死亡的主要因素。若照目前趨勢,今后十年道路安全問題還將造成約 1300 萬人死亡,5 億人受傷。道路交通事故造成的死傷都是可預防的,可惜
64、它仍然是全球死亡的一個主要原因。如何在道路交通事故發生前預防、發生中減輕損失、發生后快速排險成為安全需求的根本。1.預防事故發生預防事故發生任何風險因素其背后都蘊含著事故發生的“必然”規律。在車輛行駛過程中風險因素并不一定立即形成交通事故,當遇到一些偶發事件后就演化為事故。防范于未然永遠是遏制交通事故的最有效方式。核心需求是提前識別潛在交通事故隱患并及時給予管控手段。2.減輕事故損失減輕事故損失事故無法完全避免,零死亡愿景短期內較難實現。在這個大背景下,減輕事故的人員和財產損失就顯得尤為重要。在車輛發生撞擊的過程中,車速、車型、時間是影響安全的三大因素,其中車速起著重要作用,撞擊程度、損毀情況
65、與車21速快慢成正比,車速越快、撞擊力造成的破壞越大,引發的交通事故越嚴重。3.降低事故影響降低事故影響事故無論發生在路側還是路中,都會導致交通流發生一定程度的變化。影響斷面的車流速度和行駛狀態,通行能力降低影響了交通流的狀態,從原來相對比較穩定的狀態進入到不穩定的狀態,會帶來額外風險,這些額外風險會導致二次事故。二次事故是指在原有的交通事故基礎上,由于自然不可抗力、救援方的疏忽、或當事人的錯誤操作引起的事故。二次事故是一次事故的危險因素的第二次激發,造成事故的擴大蔓延。從統計學來講,初次事故一旦發生,發生二次事故的概率隨著時間逐步上升。(二)便捷需求(二)便捷需求出行便捷體驗作為公路需求中相
66、對較為高層次的需求,逐漸得到了道路使用者的關注,確保用戶安全高效通行的同時,需要考慮如何使交通參與者獲得高品質的信息服務體驗是便捷的前提?,F階段信息發布方式存在碎片化、實時更新差異化的問題,各種信息發布方式受信息采集和播發方式限制較大,要提升公眾出行服務水平,需充分利用大數據、新媒體渠道進行路網公眾信息服務,嘗試將公路管理職能從“重管理”到“重服務”進行轉變,打造服務信息長廊。從服務質量、管理策略、信息觸達三大方面切實有效的提升服務品質是智慧公路核心保障。公路全面信息服務需求公路全面信息服務需求。重點瞄準信息服務覆蓋面、新媒體的拓展應用,形成可變情報板、廣播、第三方導航及車載終端等多種形式并存
67、的信息發布方式,增強信息發布的全面指導性和觸達性,做好伴隨式信息服務。公路精細管理控制需求公路精細管理控制需求。出行者對信息服務的需求,按宏觀時間序列可分為出行前、中、后三部分,按中微觀時間序列可分為事件發生前、中、后三部分。根據不同時期管理控制方對信息需求的摸排,制定科學有序的信息發布策略,滿足多時段、多場景的精細化管控。公路優化交通體驗需求公路優化交通體驗需求。需要從安全性需要、經濟性需要、快速性需要、連續性需要、獨立性需要、舒適性需要、社會性需要七大方面確定交通參與者更易接受、更愿接受、更有成效的信息,切實有效提升出行者體驗感,提升智慧公路的社會認同度。22(三)高效需求(三)高效需求出
68、行效率是指出行者以最少的出行投入(包含最少的貨幣成本和時間成本、最舒適和最安全的出行體驗等),利用某種交通方式完成某種出行目的的活動。出行高效強調的是“全過程”出行,即真正的“門到門”服務,包括從家到車站或停車場、從車站或停車場到達目的地過程中取車或兩端接駁、等車、開車或乘車、換乘等環節的“全出行鏈”總體效率,全過程的出行鏈效率決定了交通系統的服務水平。在其中發揮最大作用的就是占最大比重的公路系統。在大規模建設期完成后,除道路基礎設施供給規模和汽車保有量外,交通秩序、交通規則等軟指標成為提升交通效率的關鍵因素。而規則的制定和秩序的維護策略缺乏數據支撐與實際驗證成為制約發展的瓶頸。如何通過技術手
69、段提升公路運輸能力能力,促進供需信息的對接,保障人和物能夠出得去、進得來是關鍵,需要新技術給傳統公路賦能。(四)綠色需求(四)綠色需求交通運輸是目前我國能源消費增長最快、環境影響較大的行業領域。其中,公路運輸是最主要的成品油消費行業領域,隨著公路規模的不斷擴大,能源消費總量與用能結構處于增長與變化中,低碳交通成為引領綠色變革的主要載體。面向個體車輛。面向個體車輛。節能需求是個體車輛降低出行成本的核心需求。擁堵規避、車速引導、行程規劃等多方面的車輛駕駛行為優化策略,減少車輛急剎急停增加不必要的油耗,減少百公里耗油損失成為剛需。面向低碳社會面向低碳社會。在建設資源節約型、環境友好型社會的綜合戰略要
70、求下,降低公路運輸對環境的負面影響。低碳社會主要包括兩個方面需求。一是優化公路一是優化公路對新能源車輛的配合度對新能源車輛的配合度。通過智慧化手段提高新能源車輛充能便利度;二是改進二是改進運輸組織管理運輸組織管理。提高車輛實載率和里程利用率,大大提高路網運行效率。三是促三是促進交能融合。進交能融合。開發路域光伏資源等,推動雙碳目標落實。(五)經濟需求(五)經濟需求經濟需求是對交通設施的投入產出比要求,最終體現在讓道路使用者可以在其可承受的價格范圍內享受到的高性價比運輸服務,全面適應并支撐經濟社會發展。其可以通過三個方面體現,一是交通支出可承受能力一是交通支出可承受能力。支出可承受能力反映出行者
71、對交通運輸時間成本和支出費用的可承受能力,以及交通基礎設施建設財23務可持續能力、全生命周期成本可承受能力、有效防范債務風險能力。二是交通二是交通運輸經濟貢獻。運輸經濟貢獻。運輸經濟貢獻反映交通運輸業對 GDP 增長貢獻程度,包括直接貢獻和通過促進消費、帶動相關產業增長的間接貢獻等。三是經濟集聚帶動貢獻三是經濟集聚帶動貢獻。經濟集聚帶動貢獻反映運輸通道、樞紐等組團式交通基礎建設對經濟引領促進水平,體現對客流、物流、資金流、信息流等集聚帶動作用,以及促進經濟要素循環、推動交通與周邊經濟協同發展的能力。二、行業供給二、行業供給針對行業需求,近年來出現了大量不同層面和階段的解決方案,本篇從全網絡運行
72、監測、全過程數字管控、全天候安全通行、全方位立體服務、全生命周期平臺、全渠道配套支撐六個方面進行了收集分析。表表 2-1行業供給清單行業供給清單全網絡運行監測視頻感知全程視頻感知車輛精準感知無人機視頻感知交通流感知微波車輛檢測器毫米波雷達DSRC 設備采集交通調查站交通事件感知基于 AI 的視頻事件檢測毫米波雷達事件檢測交通環境感知氣象感知水資源環境感知基礎設施健康監測高邊坡監測橋梁隧道監測路基健康監測路面健康監測護欄監測外部數據接入兩客一危數據接入互聯網數據接入旅游部門數據接入氣象部門數據接入與城市交通部門數據接入24全過程數字管控車道級動態管控匝道控制應急車道管控重點營運車輛安全管控全天候
73、安全通行智能行車安全誘導夜間行車誘導霧區行車誘導智慧道釘誘導氣象自動監測預警團霧監測預警基于精準氣象的邊坡動態監測預警智能融冰除雪隧道安全管控隧道車輛超溫預警隧道內車輛火災預警隧道疲勞喚醒隧道精準管控全方位立體服務伴隨式信息服務系統互聯網+服務系統智慧服務區智慧照明全生命周期平臺綜合管控系統應急處置調度系統資產管理系統道路養護管理系統機電運維管理系統公眾出行服務系統區塊鏈數據開放系統全渠道配套支撐融合通信光纖數字傳輸網5G 無線傳輸C-V2X 通信系統短程通信專網窄帶物聯網北斗高精度定位系統智慧桿件(一)(一)全全網絡網絡運行監測運行監測通過布設視頻感知、交通流感知、交通事件感知、交通環境感知
74、、基礎設施25健康監測等設備,構建一個多元多維度的全息泛在感知體系,實現對公路運行狀態、環境狀態、設備安全運行狀態的實時感知,為智慧公路的運營管理和公眾服務提供數據支撐。1.視頻感知視頻感知(1)全程視頻感知全程視頻感知系統采用視頻圖像感知設備,實時、直觀地對公路現場設施和交通運行狀況進行遠端圖像感知,獲得可視信息,使管理者在管理分中心即可了解道路沿線的交通運行情況、氣象狀況以及交通異常事件現場的真實情況,迅速采取疏導交通和救援等措施。獲得全程感知的交通流量、過車記錄和異常事件,大幅提升監控系統的數據挖掘程度,為公路交通管理和科學決策提供重要的信息和依據。圖圖 2-1全程監控示意圖全程監控示意
75、圖(2)車輛精準感知車輛精準感知在公路上對車輛進行精準管控,可實現車牌識別、車身顏色識別、車標識別、車型識別等精準識別功能,實時掌握每輛行駛在公路封閉空間內的車輛的具體信息。車輛精準監控卡口設備可與毫米波雷達配合使用,實現車輛的實時跟蹤。設置車輛精準感知設備可實現對車輛的抓拍,并對圖片進行識別,提取車牌照信息;可接收監控攝像機的數據和圖片,進行比對分析,并將數據存入數據庫中;可提供按時間、地點、車牌號碼等分類統計查詢、按時間段比對查詢等功能,以精確方式或者模糊方式檢索查詢車輛歷史記錄,并能以圖形、圖表方式顯示、打??;基于模塊化的架構,采用多模塊的模式,支持擴展開發。26圖圖 2-2全程監控示意
76、圖全程監控示意圖(3)無人機視頻感知無人機視頻感知隨著公路數字化和智能化的需求日益增長,無人機在公路領域的應用前景非常廣闊,成本低、速度快、效果好的特點使其大大超越了傳統人工管理和監控的方法,令公路的管理和監控變得更高效、準確、及時。在公路上設置無人機視頻感知系統,一方面可應用于日常交通狀態巡視,通過預先設定巡航路線實現自動長線巡航,采集公路動態視頻信息,有效替代人工巡邏,并且可以抵達人工巡檢不便到達的地點,為公路交通運行狀態、路面狀態監測及預警提供實時高效的信息來源。另一方面可用于應對突發事件的緊急處理,當公路發生擁堵、事故等突發事件時,可在第一時間指派就近無人機飛往現場,快速獲取現場信息并
77、將視頻實時回傳至指揮中心,便于管理者快速組織應急救援和現場交通疏導。此外,無人機具備路面自動巡檢功能,目前公路的路面巡檢主要依托人工方式,費時費力。利用無人機監控系統可預先設置無人機巡航路線,通過布控多架“無人機”實現長線自主飛行,不僅可快速完成公路路面巡檢任務,還能保證全天候不間斷巡視頻度,極大提高路政部門的工作效率。2.交通流感知交通流感知(1)微波車輛檢測器微波車輛檢測器微波檢測器設備采集的數據包括:分車型交通量(大車、小車)、平均速度、時間占有率等。實現對所在區域的位置信息、交通流量、速度等準確采集和可信傳輸,為掌握公路交通動態運行狀況和公路出行信息服務提供有力支持。27圖圖 2-3微
78、波檢測器數據采集原理示意圖微波檢測器數據采集原理示意圖(2)毫米波雷達毫米波雷達為進一步實現對車輛的車道級精準定位、車輛軌跡實時追蹤、車道級動態交通管控等,采用毫米波雷達對公路上行駛的交通流信息進行感知。每個毫米波雷達傳感器可以實現對 1 公里范圍內的 360 度全方位監測,監測范圍可以覆蓋整個路面以及每條車道的各個方位,對目標的監測數量無上限。系統可以不斷監測車輛的運行狀態,獲取精準的路段交通流量、平均速度、車道占有率等實時的交通分析數據。同時,在發現異常事件時,通過視頻控制平臺自動調取攝像機至事件發生方位,通過視頻快速確認事件現場狀況。(3)DSRC 設備采集設備采集基于專用短程通信(DS
79、RC)的道路交通流獲取系統采用在公路沿線合理布設 DSRC 設備,當 ETC 車輛的車載設備(ETC-OBU)通過 DSRC 設備的信號覆蓋區域,被微波信號喚醒,與 DSRC 設備發生信息交互,DSRC 設備從 ETC 車載設備上獲取唯一標識車輛的 OBU ID,并將該 OBU ID 及交互時間上傳至監控中心,實現區間交通運行狀態的實時監測,為交通運行狀態的實時評估及行程時間估計與預測等提供數據來源。DSRC 檢測器設備采集的數據包括:設備位置信息、ETC 車輛經過時間、ETC 車輛 OBU ID 等信息,通過這些信息可獲得單車的行程時間、平均速度、車輛軌跡等信息,獲得路段的運行速度及行程時間
80、信息。實現對所在路段平均運行速度、平均行程時間及 ETC 車輛數等信息的準確采集和可信傳輸。(4)交通調查站交通調查站28一類、二類交通調查站可檢測交通量、平均車速、占有率等,可實現對所在區域的位置信息、交通流量、速度等信息的準確采集和可信傳輸。3.交通事件感知交通事件感知(1)基于基于 AI 的視頻事件檢測的視頻事件檢測針對攝像機采集的視頻圖像,從圖像序列的變化中選取目標信息進行計算處理,分析車輛移動軌跡,并根據圖像處理算法產生事件告警??蓪σ韵陆煌ㄊ录M行檢測:停車、交通擁堵、車輛排隊超限、行人進入隧道、車輛逆行、交通事故、車輛丟拋物檢測、能見度檢測,并且通過聲光告警信號提示監控值班員。同
81、時,也能提供檢測范圍內的交通參數如車流量、平均車速、車間距、車道占有率等。視頻事件自動檢測技術為提高交通監控的實時性和可視性提供了良好的監控手段,將對提高緊急事件的響應速度、減少二次事故的發生、降低事故損失、提升運營管理水平具有重要意義。圖圖 2-4交通事件檢測系統架構圖交通事件檢測系統架構圖(2)毫米波雷達事件檢測毫米波雷達事件檢測由于毫米波雷達傳感器不受各種光線變化影響及各種天氣影響,誤報率低,能夠始終保持高可靠的數據輸出,可在特殊天氣(雨、雪、霧、霾、沙塵、煙)及無光照現有監控攝像機全部“致盲”的情況下,提供準確的路況信息、交通狀態信息、事件事故位置信息、車輛分布信息、預警信息等。與高清
82、卡口配合,可實現按照時間節點提供道路上行駛的每一輛車的運動軌跡,實現對車輛的全程追蹤,以及行駛軌跡回溯功能?;诤撩撞ɡ走_的全方位跟蹤檢測系統具有遠距離、大范圍探測能力和低誤29報率的特點。單個高頻雷達可以檢測半徑 500 米圓形范圍內的道路(單向多車道、雙向多車道、互通交叉車道),檢測事件類型包括:車輛停駛、交通事故、車輛擁堵、車輛排隊、車輛逆行、車輛慢行、拋灑物、行人以及特定區域的非法入侵等等重要事件,幾秒鐘就可以形成報警予以提示。當檢測到異常事件時系統會驅動雷達臨近的攝像機對異常車輛、行人或事故現場進行持續自動跟蹤定位查看,極大的減少了監控人員的勞動強度。系統還可以實現對特殊車輛的軌跡追
83、蹤、兩客一危車輛、重點車隊的跟蹤定位,同時,還可與收費黑名單及逃逸違法車輛進行定位跟蹤,發揮利益最大化,為“一路多方”單位可提供服務支撐。4.交通環境感知交通環境感知(1)氣象感知氣象感知及時掌握公路山區天氣狀況,根據不斷變化的氣象狀況,采取必要的交通安全措施,對山區公路的運營管理非常重要。因此,建立氣象感知系統采集實時公路沿線氣象數據,獲知公路沿線氣象預測信息,為異常天氣條件下各種應用措施準備工作提供支持,為公路運行管理(惡劣天氣條件下及時清理路面、確保通行安全等)和面向出行者的公路出行提供氣象信息支持,是構建“平安交通”的基石。圖圖 2-5氣象感知子系統結構圖氣象感知子系統結構圖(2)水資
84、源環境感知水資源環境感知為了避免公路的建設及運營對沿途河流造成污染,確保當地供水安全,建設水資源環境監測系統,對途徑重點河流的水環境進行自動監測。系統應用物聯網技術,通過高精度傳感器、數據采集、無線網絡、地理信息系統和全球定位系統30等技術手段,對沿途水資源的基本信息進行遠程自動、實時監測,包括水位、流量、降水、水質等,并借助高速云數據平臺,實現海量監測數據的及時有效存儲和處理,不僅為沿途水資源的安全及可持續利用提供保障,而且具有防汛預警功能。圖圖 2-6水資源環境監測示意圖水資源環境監測示意圖圖圖 2-7中央斷面布設示意圖中央斷面布設示意圖(3)基礎設施健康監測基礎設施健康監測高邊坡監測遇到
85、溝谷密度大,切割深,山坡陡峻,有盆地、河谷、壩區、山區相間分布特點的地形復雜路段時,需要進行高邊坡監測。通過在高邊坡中埋設錨索測力計、31多點位移計、測縫計、測斜孔、雨量計以及錨索測力計等監測器,結合北斗定位,對影響邊坡穩定性的因素和邊坡變形及內力情況進行連續監測,通過 5G 物聯網卡無線傳輸至管理分中心,通過公有云云平臺完成信息匯集與處理,完成預警模型的構建、失穩分析,對于異常信息及時預警,并及時響應。橋梁隧道監測橋梁和隧道健康監測就是在橋梁和隧道正常運營過程中,在橋梁和隧道的關鍵結構部位布設結構整體性態傳感器和局部性態傳感器,實時監控橋梁的整體和局部行為,對橋梁和隧道的損傷位置、程度進行診
86、斷,對橋梁和隧道的服役情況、可靠性、耐久性、承載能力進行智能評估,在橋梁和隧道結構使用狀況嚴重異常時或遇突發事件時觸發預警信號;同時監測橋梁和隧道上的車輛荷載,實時評定、預測橋梁的運營安全狀態,為橋梁和隧道維修和關閉等決策提供依據和指導,并為橋梁和隧道的運營安全管理積累原始性數據。通過在橋隧結構中埋設應力傳感器、溫度傳感器、位移計、加速度傳感器等對橋隧健康狀態進行監測,通過 5G 物聯網卡無線傳輸至監控分中心,通過公有云云平臺完成信息匯集與處理,完成相關預警和健康狀態評估。將先進的機器人技術和無損傳感的物聯網技術相結合,長期、實時、空間上連續地獲得隧道內部的設備運行狀態信息。圖圖 2-8路堤監
87、測斷面示意圖路堤監測斷面示意圖路基健康監測軟土地基、特殊土路基、高填方路堤、半填半挖路堤、陡坡路堤、巖溶地基、填切交界頻繁和深切路段等是路基修筑的棘手問題。為了優質高效建好復雜地質條件下的公路,就必須進行路基變形的動態觀測,提高服務能力。通過在路基中埋設孔隙水壓計、綜合測斜儀、位移計、水分計、單點沉降計、剖面沉降探頭等傳感器,對路基狀態進行監測,通過 5G 物聯網卡無線傳輸至監控分中心,通過32公有云云平臺完成信息匯集與處理,完成相關預警和路基變形和動態觀測。路面健康監測對路面進行健康信息采集,部署部分傳感器,包括光柵類傳感器(豎向應力、三向應變、加速度等)、溫度傳感、深度多位移傳感器、濕度傳
88、感器等,獲取道面結構參數。結合建設過程中的路面板基本信息(原材料、施工時間、施工天氣、施工因素、路基狀況、基層狀況、路線狀況、養生狀況等),以及運營過程中的路面性能長期檢測數據(路面破損 PCI、行駛質量 RQI、抗滑系數 SKI 和構造深度等)記錄每塊板的病害狀況(材料類病害、結構類病害、功能性病害等),建立路面的歷史演變數據庫,結合運營期路面板病害與路面基本信息數據庫,進行大量數據的差異性和關聯性分析。通過以上各類數據信息分析,進行路面路用長期性能監測。還可結合氣象檢測器中路面狀態監測,獲得路面表面附著狀態(積水、結冰、積雪等)的路表信息,向路用長期性能監測體系提供用數據。護欄監測交通護欄
89、是設置在路肩外側和交通分隔帶的一種交通安全設施。公路設計時速較高,一旦發生車輛與護欄相撞,勢必會對護欄造成較大“創傷”。受到損壞的護欄如果不能做到及時修復,會使得該路段區域不再具有車輛防護設施,而且受到損壞的護欄一般會產生變形,如果這種變形阻礙了車輛正常行駛,則極易引發二次事故。傳統的對道路交通護欄維護管理方法多采用人工方式,造成發現問題嚴重滯后,給交通安全帶來嚴重的隱患。因此,護欄發生損壞后的快速感知尤為重要。為了給道路使用者營造一個安全的行車環境,設置護欄監測系統,實現事故的及時發現、有效處理。護欄監測系統融合光纖傳感、物聯網、大數據分析、人工智能等技術,對傳統護欄進行升級,使其具備感知能
90、力,實現實時的、全過程的、不間斷的防撞護欄智能監測、事件報警并精確定位,幫助公路管理部門提早發現護欄碰撞事故、并快速到達事故地點,為事故處置和護欄維護贏得時間;有效避免二次事故的發生,降低交通事故發生率,極大的縮短事故的發現時間并提高管理部門對交通事件的應急響應速度,助于保障行車安全、提高車輛通行率。33圖圖 2-9光纖護欄碰撞監測預警系統構成圖光纖護欄碰撞監測預警系統構成圖5.外部數據接入外部數據接入為提升路況實時分析與預測、輔助決策、應急管理,以及信息發布的準確性,將第三方互聯網企業、政府等與公路相關的數據和信息接入,例如區域氣象信息、交通事故報警、重點營運車輛等數據,為更廣闊、更深入的數
91、據分析提供支撐。(1)兩客一危數據接入)兩客一危數據接入共享并接入重點營運車輛數據,為大數據融合分析提供多源數據。在事故發生后,第一時間聯動現場和后臺,極速響應,做出分級報警和聯動救援。準確定位事故,實施精準救援,最大程度減少事故造成的人員傷害和損失。(2)互聯網數據接入)互聯網數據接入通過合適的技術手段和途徑,將高德、百度等互聯網數據接入,結合管理部門的信息,形成更為準確的實時路況數據,加以綜合利用,為精準決策分析提供充分的數據來源。(3)旅游部門數據接入)旅游部門數據接入與旅游部門合作,共享數據,進行精準分析,為游客提供全面精準服務,為管理者提供決策分析支撐。(4)氣象部門數據接入)氣象部
92、門數據接入與氣象部門進行數據對接,加強精細化預測預報工作,發布各出入口最新氣象信息、未來 24 小時預測信息,為駕駛人員選擇出行路線提供氣象保障,切實34增強應對惡劣天氣和突發事件能力。(5)與城市交通部門數據接入)與城市交通部門數據接入隨著城市建設的不斷推進,遠期需要與城市交通部門進行數據對接,與城市路網實現聯動管控,與城市共享信息發布等,為綜合交通提供基礎數據,增強與城市道路的銜接與協同聯動的能力。(二)(二)全過程數字管控全過程數字管控公路建設正處在數字化轉型發展的關鍵時期,對公路全過程進行數字化管控有利于對交通事件、應急響應做出有效的決策。通過對車道級管控、匝道控制、應急車道控制,實現
93、車道級動態限速、車道資源動態分配、路網交通流動態分配等,提升通行能力;應用北斗高精度定位,實現對重點營動車輛的管理以及日常指揮調度。1.車道級動態管控車道級動態管控基于門架式動態限速標志實現公路車道級智能管控,通過對沿線交通流狀態,以及環境特征進行自動檢測和分析,實現對當前路線交通流運行狀態的實時分析和主動判別;基于預先設置的交通控制策略自動調整車道級限速值,并通過門架式動態限速標志發布當前車道限速值和異常交通狀況預警信息,實施智能管控,實現車道級動態限速、車道資源動態分配、路網交通流動態分配,從而可以實現對公路交通流的主動干預,達到穩定交通流狀態、降低行駛速度差、提高通行效率和降低交通事故率
94、的目的。當某區域發生突發事件時,需對上游車輛進行速度管控。借助動態調整上游路段的限速值,控制逐漸靠近事件發生路段的行駛車輛,通過限速值逐漸減小,減緩沿線的車流車速,實現對突發事件智能管控。隧道內如發生超速、違法停車、擁堵、事故等現狀,可通過車道級實時管控手段,維持交通秩序,保障車輛在隧道內通行安全;結合隧道內車道指示標志,增加可變限速標志,系統根據感知分析數據情況,實現隧道內動態調控,減少事故發生率,實現隧道內主動干預,達到穩定交通流狀態、降低行駛速度差、提高通行效率和降低交通事件影響。2.匝道控制匝道控制匝道控制是匝道超視距服務,根據主線的流通量或突發事情實施智能誘導車輛匯入和流出,匯入車輛
95、間歇性交替放行。匝道控制系統根據路段監控中心實時35檢測分析的公路的客流量、路車流量、天氣環境等信息,實時把握公路主輔路和城市相鄰道路的交通流狀況,有效地調控進出公路的交通流量,保證公路發揮快速、通暢、大容量的功能,實現公路交通資源得到最優利用,提高公路交通系統的通行效率,在避免交通擁堵的同時,又充分利用公路的道路通行資源,從而創造一個高效、暢通、方便、安全的城市道路交通系統。圖圖 2-10匝道控制系統組成匝道控制系統組成3.應急車道管控應急車道管控感知到事件發生后,平臺對交通事件影響進行評估,根據智能交通應急疏導算法計算結果,結合人工判斷,確定事件/擁堵類型/原因、通行能力降低程度、事件預期
96、持續時間、持續時間中交通需求及關鍵上游分流點的位置等,并同步生成疏導方案,靈活應用應急車道,提升通行能力。4.重點營運車輛安全管控重點營運車輛安全管控可實現重點營運車輛的實時動態監管、駛入管轄區域內的重點營運車輛的運行軌跡與車輛信息、對重點營運車輛異常行駛狀態進行告警等,為預判和執法布局提供決策支持。除重點營運車輛動態管控系統外,后續也可根據運營需求建立區域級智慧營管平臺,能夠實現從被動監測向智能感知轉型、實現高效的協同作業和應急指揮、實現數據深度挖掘,提供數據支撐、實現數據融合分析,提供決36策支持。管理分中心的營管平臺能實現全路段公路交通運行狀態及道路環境情況的實時監督,能對報警事件進行統
97、一協調、統一管理,具備對全區域內的路網進行宏觀監視、事件應急處理、協調、交通透導的功能;能夠增強路網資源的協調管理、及時誘導疏散擁擠阻塞地段交通、加快事故處理速度,減少交通延誤和因交通事故造成的經濟損失和人員傷亡;可從整體上提升道路交通的管控力度及服務水平。重點營運車輛智能管控系統以行業特點和業務需求為出發點,依托交通運輸部重點車輛聯網聯控系統的車輛動態數據、經緯度信息基礎數據,結合電子地圖、數據查詢與分析等技術,在系統內完成重點營運車輛信息傳達、發布與數據聯動。實現 PC 端、移動端等平臺聯動,真正實現業務一體化、智能化、人性化。圖圖 2-11重點營運車輛智能管控系統構成圖重點營運車輛智能管
98、控系統構成圖(三)(三)全天候安全通行全天候安全通行通過對車輛進行智能行車誘導、對氣候進行自動監測與預警、對隧道進行安全管控,并利用智慧道釘、團霧預警、智能融冰除雪等技術手段,實現公路運行風險的全面感知、精準研判、高效聯動和主動干預,從而全面提升公路交通安全保障科技應用水平和全天候通行保障能力,便于公路管理部門提前采取應急措施,保證惡劣天氣下的安全行駛。1.智能行車安全誘導智能行車安全誘導37(1)夜間行車誘導夜間行車誘導交通標志作為當前車、路交互的重要媒介,傳統標志的功能發揮原理主要是通過逆反射材料和機動車車燈照射來實現信息視認,屬于被動反光措施,在能見度較低的惡劣天氣或夜間光照效果不佳的交
99、通環境下,視認效果較差,容易引發交通事故,不利于行車安全;另外,傳統標志傳遞信息為靜態,信息化程度較低,無法提供表征交通運行實時狀況及誘導方面的信息,不利于出行及管理效率的提升。夜間行車安全誘導系統可滿足各種惡劣氣候條件,有效降低交通事故發生率。該系統在標志保留傳統反光膜的基礎上,增加了 LED 發光單元、感光元件及數據集成模塊,構成智能網聯化主動顯示標志。主動顯示標志光線穿透力強,可視距離遠,感光元件可依據周邊環境亮度感知調整自身發光亮度,以解決夜間或惡劣天氣能見度低下的信息視認問題;數據集成模塊則是利用管理平臺或地圖運營商數據接口獲得交通流信息、服務設施場區運營飽和度情況,轉化為通行時間或
100、停車位數量并顯示于標志板上,便于實時指引或分流誘導。圖圖 2-12夜間行車安全顯示效果圖夜間行車安全顯示效果圖(2)霧區行車誘導霧區行車誘導通過安裝在道路兩側的智能誘導燈,利用其發出的紅、黃光語信號幫助駕駛人員判斷前方道路狀況(路寬、線性、邊界位置等)和前方車輛狀況(車速、車距、數量等),能夠在雨、霧、雪、夜間等低能見度環境中實現安全示廓、警示和防止追尾預警等智能誘導功能,提升駕乘司機的道路感知管控能力以及危險路段的警示預警能力,為公路安全行車提供高可靠性的智能誘導視覺導航服務,大幅降低了一次事故率、避免了追尾等二次事故的發生,有效提高了車輛通行效率及通行安全。同時,系統支持對車輛的流量、車速
101、、道路占有率進行采集,輔助38公路運行監測。圖圖 2-13行車誘導效果圖行車誘導效果圖(3)智慧道釘誘導智慧道釘誘導針對霧區的能見度不高、彎道路段的視距受限等需求,在路段中設置能見度檢測器、智慧道釘與控制器,實現相應路段的車道線示廓、后方車輛預警、會車預警、車輛壓線警示等功能。2.氣象自動監測與預警氣象自動監測與預警(1)團霧監測預警團霧監測預警團霧受局部地區微氣候環境的影響而產生,團霧的范圍比較小,僅僅幾公里甚至幾百米,團霧外視線較好,內部能見度極低,只有幾十米甚至十幾米,屬于強濃霧,具有突發性、局地性尺度小、濃度大、預測預報難的特點。受風力影響,團霧可以移動,移到公路上就會導致能見度突然變
102、化,對公路交通安全極具危害性,容易釀成重大交通事故,因此,團霧也被稱為公路的“流動殺手”。圖圖 2-14團霧監測預警示意圖團霧監測預警示意圖團霧監測預警系統適用于團霧易發路段,通過合理增加能見度監測設備的密度,實現對團霧的有效監測,通過布設在霧區前端的可變信息提示牌和可變限速39標志實現對團霧的預警,并根據能見度值實時啟動霧引導系統,以避免因團霧而發生的交通事故,提高道路的安全保障能力。(2)基于精準氣象的邊坡動態監測預警基于精準氣象的邊坡動態監測預警公路邊坡,尤以山區為代表的特殊地段,存在工程條件復雜、影響因素多、管養難度大的問題,一旦發生邊坡變形破壞,會對公路運營管理造成巨大困擾。傳統邊坡
103、監測主要靠管養人員現場巡查,通過人工目測來進行邊坡安全監測與判斷,無法及時、全面的把握邊坡潛在安全風險。(3)智能融冰除雪智能融冰除雪為實現公路全天候通行,確保車輛安全行駛,提高交通運行效率和安全,對路面狀態和溫度進行實時檢測,實時監測橋面的結冰情況,保障凍雨、積雪、凝冰等氣象條件下的交通出行,降低交通事故率和惡劣天氣引起的封路時長,在易發凍雨、凝冰、積雪的路段、大橋上建設智能融冰除雪系統。目前主要有兩種融冰除雪方案應用,一種是管道自動噴灑融雪劑,另一種是線纜發熱融雪。方案一:管道自動噴灑融雪劑通過在路側安裝道路路面和溫度檢測器,對路面狀態和溫度進行實時檢測,實時監測橋面的結冰情況,系統根據計
104、算得出道路結冰時間和冰層厚度,在道路結冰前,通過泵和電磁閥,及時將融雪劑噴灑到路面,確保車輛安全行駛。圖圖 2-15邊坡氣象監測示意圖邊坡氣象監測示意圖40圖圖 2-16管道自動噴灑融雪劑系統原理圖管道自動噴灑融雪劑系統原理圖方案二:線纜發熱融雪線纜發熱融雪是由氣象檢測器、控制主機以及碳纖維發熱線纜組成。該方案主要原理是將電能轉變為熱能,熱能通過鋪面材料與冰雪的接觸面向上傳導,冰雪吸收熱量后溫度逐漸升高,實現融冰雪的目的。該系統的設置方案是在易結冰路面上預埋碳纖維發熱線纜,當氣象檢測器檢測到路面結冰、積雪后將報警信號發送到控制主機,再由控制主機控制路面上的預埋電纜通電,從而實現加熱化冰、除雪。
105、系統原理圖如下:圖圖 2-17線纜發熱融雪系統原理圖線纜發熱融雪系統原理圖智能融冰除雪系統通過對氣象站采集來的交通氣象數據及路面凝冰、暗冰信息進行實時分析,自動生成凝冰、暗冰預警方案,利用路側智能終端噴灑環保液體融冰除雪劑,該融雪劑會在雪與道面之間形成抗凝冰雪泥隔離層,確保 24 小時以內不結冰,最大程度地降低冰雪、暗冰災害對道路交通安全的影響,避免惡41劣天氣引起的重大交通事故及封路現象發生。3.隧道安全管控隧道安全管控(1)隧道車輛超溫預警隧道車輛超溫預警為有效避免大客車、大貨車等高危車輛因溫度過高而發生自燃事故,布設車輛超溫預警系統,對超溫車輛實現持續關注,減少車輛火災的發生,切實提高應
106、急事件事前處置能力。該系統通過前端智能化設備對異常車溫的車輛進行自動檢測,并在后臺實時關注,實現分級預警。一旦觸發預警可實時進行聯動、跟蹤,并通過指揮中心的平臺報警、現場廣播預警、現場 LED 情報進行預警。若超溫車輛進入隧道區域,則通過隧道內的車輛跟蹤系統進行持續跟蹤,實現“事前預防”,提升隧道通行安全性與可靠性。(2)隧道內車輛火災預警隧道內車輛火災預警隧道是特殊的地下管狀構造物,存在著易出事故、導航盲區等問題,一旦出現事件事故是不可控的,應隱患防范于未然,做到“早預警、早發現、早處理”,火災隱患是隧道管理重中之重,目前隧道綜合管理系統包括:視頻、溫濕度、能見度、火災報警等事故監測系統,但
107、其診斷結果存在諸多局限性,一方面是以往的火災報警技術只有在發生火情后才能報警,僅能保證處理事故的及時性,不具備減少或避免事故發生的可能性;另一方面部分大貨車過載過負容易引起車輛自燃或車貨箱自燃等火災現象,一旦有火災隱患的車輛駛入隧道造成巨大的損失及安全隱患,應建立一套火災車輛預警系統,能及時有效的對火災報警事件進行預警報警,且能有效的減免燃爆事故的發生。(3)隧道疲勞喚醒隧道疲勞喚醒駕駛員在隧道內長期行駛容易造成疲勞,采用燈影結合方式,打造文旅、歷史文化等主題,利用隧道內光線、震動、指示牌、燈影等對駕駛員視覺、觸覺進行多維度全方位的刺激。經過跟高校合作研究得知,80%的駕駛員在隧道內行駛至 3
108、.8km(80km/h 的行車速度約 3 分鐘)的時候會產生疲勞,喚醒時間以 6-7S為宜,顏色以藍、紫、青最為敏感。為提高隧道內駕駛員行駛的安全性,宜在特長隧道內設置疲勞喚醒段,考慮到車輛在隧道內行駛時,對聲音的敏感度較低,建議采用視覺喚醒方案,以藍、紫、青為基準色,結合當地人文、歷史等特點,利用光線、色彩、影像等方式打破隧道內單調的環境,達到“喚醒”效果。42圖圖 2-18隧道疲勞喚醒渲染圖隧道疲勞喚醒渲染圖(4)隧道精準管控隧道精準管控以實現公路精準管控為目標,將結合公路實際需求,在隧道特殊節點進行數字孿生系統的示范。從公路交通運行多源動態信息采集、交通大數據人工智能AI 分析處理入手,
109、實現公路車輛畫像、車輛軌跡跟蹤刻畫。整合高分影像地形數據、BIM 道路結構數據以及基礎設施數據,搭建數字孿生平臺底層模型?;诘讓幽P?,以智能全息視覺交通感知技術和數據為基礎,融合北斗高精定位、微波、激光雷達、地感線圈、CO/VI、氣象等多傳感器、誘導標志、信息發布標志以及隧道風機等設備的數據構建的全息交通數字孿生體系。構建數據孿生系統,為公路高效、精準、科學的交通監測、管控提供技術和平臺支撐。選取交通安全作為數字孿生基礎平臺的拓展應用領域,基于數字孿生基礎平臺拓展公路安全管控數字孿生應用,為公路安全風險的精準防控提供技術支撐。(四)(四)全方位立體服務全方位立體服務1.伴隨式信息服務系統伴隨
110、式信息服務系統伴隨式公眾出行服務系統通過系統平臺分析處理公路沿線交通信息數據,根據不同情況由可變信息標志、手機應用軟件、5G 消息等多種方式發布信息,以擴大交通信息發布的覆蓋面,增強交通信息發布的及時性,提高通行效率,確保交通安全,滿足出行者大眾化、普適性的出行服務要求。伴隨式公眾出行服務信息內容由管理分中心統一規劃,統一數據交互方式,由路側外場設備可變信息標志、第三方出行服務平臺以及 5G 消息等進行發布。發布內容包括公路基礎設施信息、服務設施狀態信息、出行規劃信息、交通運行狀態信息、交通突發事件信息、公路施工養護信息、公路氣象環境信息、應急救援信息及其他信息等。432.互聯網互聯網+服務系
111、統服務系統互聯網+信息服務系統基于交通信息服務平臺,可實現交通行業數據綜合搜索,交通運行報告的發布,對內、對外不同渠道的各種類型信息發布。通過網站、手機 APP、微信小程序等方式提供服務信息?;ヂ摼W+信息服務面向公眾提供出行前、出行中、出行后的一站式交通信息服務和定制化的專項服務,主要功能包括:道路阻斷事件信息服務、綜合環境信息服務、精細化氣象信息服務、一鍵緊急救援、交通輔助信息、交通運行狀態查詢、路網信息服務等。3.智慧服務區智慧服務區智慧服務區的建設以提升過往駕駛員及乘客的服務體驗為核心,多層次、寬領域地展現綠色環保、低碳節能、科技智能、高效安全等理念。智慧服務區可分為一般智慧服務區和特色
112、服務區。一般智慧服務區設置客流統計與分析系統、視頻監控系統、一鍵報警系統、智慧公廁系統、智能充電樁系統、信息發布及旅游查詢系統、智慧停車系統、出入口卡口系統、?;奋囕v監控系統、服務區 WIFI 系統、綜合管理平臺等,提升服務區服務水平。特色智慧服務區在一般智慧服務區的基礎上,可增加旅游 VR 體驗、服務機器人、無人超市、無人售賣車、智能垃圾桶、智能體育設施(智能跑道、地面互動游戲、智能座椅)等新鮮元素,并結合當地文化、政治、旅游等特色,運用跨界思維,發展交旅融合,打造主題式服務區,提升旅客出行體驗,帶動當地旅游經濟發展。4.智慧照明智慧照明路燈照明是為了保障車輛安全通行,有穩定的供電來源。常
113、規路燈的開啟控制方式為變電站站內控制或根據時間設定自動控制。隨著“創新、協調、綠色、開放、共享”發展理念的不斷深入,利用照明燈桿進行資源共享、利用傳感設備做到智能開啟、利用數據平臺進行綜合管控成為路燈照明的研究方向,智慧照明因此應運而生。智慧照明主要由智慧路燈、智慧照明系統及配套變電站組成。(1)智慧路燈智慧路燈在道路兩側按照一定間距設置智慧路燈,采用變色溫 LED 燈作為照明光源,根據需求搭載環境監測、視頻監測、緊急呼叫、WiFi 基站、信息發布、充電等44功能的配套設備。(2)智慧照明系統智慧照明系統智慧照明系統是應用傳感設備、電力線載波或無線通信技術等,將路燈串聯起來,形成物聯網,實現對
114、路燈的遠程集中控制與管理,具有根據車流量、時間、天氣情況等條件設定方案自動調節亮度、遠程照明控制、故障主動報警、燈具線纜防盜、遠程抄表等功能。(3)配套變電站配套變電站在路側合適位置設置箱式變電站,為智慧路燈提供電源。(五)(五)全生命周期平臺全生命周期平臺1.綜合管控系統綜合管控系統綜合管控平臺基于操作系統、數據庫系統、感知系統等軟硬件基礎,通過統一數據平臺、通用服務組件和數據通訊接口實現數據資源共享,對現有的各類交通管理數據進行匯聚、融合、分析、挖掘,構建宏觀、中觀、微觀模型,獲取交通運行狀態、交通運行態勢、道路安全風險、突發事件報警等信息,為管理者分析決策提供科學依據,從而實現對相關事件
115、進行提前處理和果斷部署,大大提升了綜合監控系統在信息服務、決策分析、管控水平的能力,以提升公路監控管理水平。實現全狀態感知、全設施可控、全智能誘導和全路徑最優,實現交通管控由被動向主動管控的根本轉變。綜合管控平臺的功能包括實時監控與預警、運行狀態綜合評估、交通態勢分析、交通事件處置、信息發布和綜合管理等功能。圖圖 2-19應急處置調度功能架構應急處置調度功能架構452.應急處置調度系統應急處置調度系統公路應急調度系統是在緊急情況下為實現救援、應急指揮而設的平臺。系統整合公路分布信息、動態監測數據、突發事件信息等應急資源,構建應急管理全過程信息化體系,滿足日常應急管理與突發事件應急指揮調度的需要
116、,實現各類自然災害、安全生產事故災難、交通事故、及其它事故的迅速響應、科學決策、有序調度和高效處置。實現應急救援全流程智慧化管理,包括預案管理、應急資源保障、應急值守管理、應急聯動處置、應急評估、監督管理等。3.資產管理系統資產管理系統基于高分+BIM 技術,集成靜態的資產基礎信息、動態的業務數據及實時定位和監控數據,實現公路全資產、全生命周期圖庫一體化管理,滿足智慧公路資產精細化、可視化管理的需要。根據各類資產的屬性特征和管理要求,采集各類公路資產信息,建立公路資產信息庫,實現路域全資產樹式分類管理、資產多維信息卡片式調閱和維護、資產信息批量快捷維護、高級檢索等功能,主要功能包括:資產分類樹
117、、資產列表、資產卡片等。為滿足高效管理空間上分散分布的公路資產,利用高分+BIM+GIS 一張圖技術,實現地圖基本操作、專題圖層管理、實時定位數據接入和展示、按樁號定位和綜合檢索等。結合高分的資產圖庫一體化管理:資產涵蓋路界范圍內的所有有形和無形資產,具有類型眾多、規模龐大、分布分散等特點。本系統利用高分交通一張圖,實現空間維度和時間維度的跨組織、跨專業、跨項目的集中式配置、整合、管理公路資產。結合 BIM 的公路資產可視化管理主要包括建立公路資產基礎 BIM、建立公路資產履歷 BIM、基于 BIM 的公路資產可視化管理三個方面。4.道路養護管理系統道路養護管理系統道路養護管理系統包括路況評定
118、管理、構造物養護管理、日常養護管理、養護工程管理、養護機械管理、養護統計報表、養護地圖、系統管理等模塊。具備以下幾個關鍵功能:(1)支持動態路段劃分技術、單元劃分技術,管理對象的顆粒度達到 100米級別;(2)路況評定模塊可兼容常規多種檢測設備文件格式的導入;46(3)利用 GIS 技術直觀展示養護管理對象、路線路網的路況檢測評定狀況、養護方案等。5.機電運維管理系統機電運維管理系統機電智慧運維系統充分利用物聯網、移動互聯網及大數據等信息技術,集機電前端智能感知設備、智慧運維管理平臺、運維智庫管理三大模塊,提供全新的運維服務新模式。通過建設公路機電智慧運維子系統,逐步實現養護工作的統一管理標準
119、化、規范化、透明化、專業化和精細化,提升運維作業效率、提高運維管理水平、降低運維綜合成本,達到“重點感知、充分整合、全程可溯、閉環管理”的管理目標。通過長期逐步積累的全量數據,形成數據分析模型,從而能夠在“設備搶修、巡檢排查、保養維護”三大養護環節提供以“運維對象(設備設施)、運維人員、備品備件”為核心要素的運維業務決策輔助。機電智慧運維管理平臺為用戶提供綜合監測與報警、運維工單管理、運維資源及單位管理等多種服務,可實現對設備資產的全生命周期精細化管理、智慧化運維、科學化評價,提高設備故障維修的效率,降低設備管理成本和難度。6.公眾出行服務系統公眾出行服務系統公眾出行服務系統旨在打通 PC 端
120、、移動端、交通廣播等,為用戶提供多渠道、全方位信息獲取方式,讓公眾切身感受交通信息服務的便利。公眾出行服務系統能夠為公眾出行提供及時、準確的路網運行狀態信息,為駕車出行者提供路況、突發事件、施工、沿途、氣象、環境等信息,并可推送服務區信息、氣象信息、隧道信息、惠民信息、旅游推薦等。公眾可通過出行服務網站、微信公眾號、手機導航、可變信息標志、服務區查詢終端等多種渠道和手段獲得出行信息,享受便捷的出行服務。依托全息泛在物聯感知體系及各類互聯網交通信息數據,與互聯網公司(百度、高德等)通過數據共享,實現出行信息的交互。在公眾出行服務系統中,系統可通過百度、高德公司 APP 等渠道實時獲取公路路網運行
121、狀態、路徑規劃的數據、道路交通事件和道路救援等信息,將收集到路網運行狀態與道路交通事件信息與本地數據進行數據融合,通過綜合管控系統對主線道路設置智慧可變信息標志、服務區可變信標志發布信息,通過互聯網公司的信息融合,從而展現出更加準確的路網運行狀態以及圖形化、路網化、智能化的各類豐富的交通事件信息,47讓出行者切身感受互聯網+交通的便利。推動人、車和路三元素的連接、協同,提升出行者的出行效率和體驗。7.區塊鏈數據開放系統區塊鏈數據開放系統數字經濟時代,數據的共享融合是未來產業發展的大趨勢,通過打造高性能區塊鏈數據開放系統,構建分布式數據交互網絡與數據共享交易體系,融合區塊鏈、物聯網、大數據、云計
122、算、人工智能等先進技術,推動公路智能化、數字化改造,為智慧高速生態建設提供基礎設施。通過“人、車、路、云”數據互通,支持智慧高速管控、服務、商業、新能源等區塊鏈應用需求。區塊鏈數據開放系統提供一套基于區塊鏈的數據存證、確權、共享、交易機制,實現高效的數據資產化及價值化?;趨^塊鏈的數據開放系統具有開放式網絡和數據安全共享的特點,開放式網絡可邀請政府部門、大數據中心、商業企業等共同參與提供數據及共享交易數據;數據安全共享,是全新的數據流通機制,原始數據存儲在企業自己的數據庫,通過哈希存證、數字身份、可信計算、點對點傳輸等技術實現數據的確權、授權與可信交易過程,既保護了數據隱私,又確保數據的真實性
123、。(六)全渠道(六)全渠道配套配套支撐支撐1.融合通信融合通信面向不同用戶、設備和場景提供高效的信息傳輸服務,構建多網融合、三維覆蓋、多元一體的融合網絡體系,包括光傳輸專網、5G 移動網絡、WIFI、LTE-V、DSRC 和衛星通訊。(1)光纖數字傳輸網光纖數字傳輸網光纖數字傳輸網主要由光纜,以及外場設備處的工業以太網交換機組成。在全線管道內敷設光纜,為全線外場設施提供可靠的傳輸介質。光纜芯數除了實際使用芯數外,還需留有充分余量,以利將來擴展業務使用。(2)5G 無線傳輸無線傳輸5G 無線傳輸用于滿足道路外場設備的靈活接入需求,是道路范圍內實現寬帶無線接入的支撐設施??筛鶕椖烤唧w情況,采用租
124、用或者自建方式。租用5G 移動通信帶寬或者打包租賃服務的方式應用 5G 技術,根據業務流進行按需租賃,開通相關業務的租賃流量成本以及帶有相應入網許可的終端設備采購和服48務。(3)C-V2X 通信系統通信系統C-V2X 主要應用 LTE-V2X、5G-V2X(PC5 接口)技術,同時支持 4G/5G應用(Uu 接口),用于滿足車路協同通信需求,實現車輛與周圍車輛、道路設施、網絡之間的信息傳遞,支持車車、車路信息交互。C-V2X 通信技術具有高速移動、低延時、多用戶、高可靠性、高安全性等特性,不僅能服務于車路協同安全、效率、信息服務類應用,同時是以 C-V2X 為核心的車路通信系統也是車路協同自
125、動駕駛的必要條件。(4)短程通信專網短程通信專網短程通信專網是為車路協同通信所發展的無線數據傳輸網,其中車-路、車-路側單元車通信以及附加的節點邊緣計算是一個相對獨立的功能性網絡。(5)窄帶物聯網窄帶物聯網窄帶物聯網方案采用 NB-IoT,是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術。利用物聯網為車、路、設備、自然環境等物聯提供接入通信,將高速交通元素聯網;利用物聯網接入種類豐富性、對傳感器的大容量特點,通過密集布設傳感器,再結合 BIM 技術,可以為智慧公路基礎設施數字化管理、運維提供持續有效的擬真環境。(6)北斗高精度定位系統北斗高精度定位系統北斗高精度定位系統是我國著
126、眼于國家安全和經濟社會發展需要,自主建設、獨立運行的衛星導航系統,是為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時服務的國家重要空間基礎設施。利用北斗地面增強系統及相關技術,可以實現非隧道路段的全天候高精度定位服務。通過高精度定位平臺提供的高精度定位導航服務,為包括道路狀態精準感知、路網管理與服務、自動駕駛與車路協同、專用車輛運營監管與服務、收費等應用提供必要的支撐。2.智慧桿件智慧桿件智慧桿件是集智慧照明、視頻監控、交通管理、環境監測、無線通信、應急求助等多功能于一體的新型基礎設施。智慧桿件能掛載 5G 通信基站、WiFi 無線網絡、智能節能路燈、智能安防監控、廣播、LED 顯示屏等
127、設備,實現“多桿合一,一桿多用”,避免設備桿件的重復建設,節約空間,達到節能環保的效果。49智慧桿件與后臺管理系統相結合,可實現智能照明、道路監控、車流人流量監測、環境氣象檢測、政務信息發布、實時交通信息播報、語音廣播、緊急疏散、智能充電、便民 WIFI 等功能。智慧桿件采用模塊化結構設計,可實現智慧高速各節點的多種功能的任意組合與擴展。50第三部分關鍵技術篇51隨著人工智能、大數據分析、云計算、物聯網等新興技術在交通領域,特別是公路領域的融合應用,技術賦能為交通安全和效率、服務和管理等多方面提供了強大動力。技術不斷迭代和創新的目標都是圍繞解決交通問題,形成人、車、路、環境更高效的統一,發揮協
128、同效應,保障交通安全、提高交通運行效率、加強服務體驗、改善交通運輸環境和提高能源利用效率。本章圍繞智慧公路建設與應用,從全息感知、狀態辨識、態勢預測、主動管控、智能防控等主要技術,到能源融合、北斗定位等相關技術,最后到集成示范這一邏輯鏈,介紹了國內近年來相對成熟的前沿關鍵技術,包含核心技術、技術創新和成果應用等方面內容。一一、多模式交通出行行為全息感知與一體化服務引導關鍵技術及應用、多模式交通出行行為全息感知與一體化服務引導關鍵技術及應用北京工業大學牽頭開展的面向城市交通出行源頭治理的出行服務主動引導技術研究,以應用主動引導技術改善城市交通系統運行環境為目標,根據系統評估、政策與規劃、運營與管
129、理、信息服務、誘導管控等多領域的實際應用需求,綜合利用多源交通大數據,圍繞多方式交通出行感知、出行與交通運行機理發現、出行源頭引導與出行過程誘導三個層面,研究形成了針對全過程出行鏈的精細化感知與機理發現、交通流宏微觀機理特征發現、面向出行需求的主動引導、面向出行過程的主動誘導等四方面的技術。(一)(一)技術內容技術內容1.大數據支持的城市交通出行行為全息感知技術與機理發現技術大數據支持的城市交通出行行為全息感知技術與機理發現技術一是通過構建個體出行行為知識圖譜,精準提取出行個體行為特征指標,構建了基于 3 層 BP 網絡結構的出行個體分類模型,實現對高、中、低三類穩定性通勤人群的準確辨識,并最
130、終發現了預測三種穩定性通勤人群“下一次出行”日期、目的地、時間與方式的出行機理。二是以公交個體出行數據的獲取為基礎,基于 C&RT 決策樹人群分類與八個路徑參數指標的選取,借用“距離”概念,基于 BP 神經網絡發現了公交個體出行路徑的喜好機理。三是考慮他人出行經驗的影響,構建了社會交互和社會學習影響下的出行者的日變路徑選擇模型,發現了考慮他人出行經驗的出行路徑機理。四是將前景理論框架和復制者動態演化博弈模型進行結合,在考慮兩種有限理性特征的基礎上,對動態條件下的個體和群體決策行為演化過程進行分析,發52現了個體和群體的決策行為演化機理。圖圖 3-1基于手機數據的居住人口與機場旅客空間分布對比基
131、于手機數據的居住人口與機場旅客空間分布對比2.大數據驅動的多層級交通流建模與特征發現大數據驅動的多層級交通流建模與特征發現從海量交通數據入手,挖掘微觀駕駛行為、感知中觀交通流狀態、識別宏觀交通特征,以交通大數據為基礎研究了交通系統的宏微觀交通流運行機理。深入研究了交通波對擁堵形成與擴散的影響,開發了網絡級多車道微觀交通流仿真平臺。提出了全數據驅動的交通擁堵識別方法,具有簡單、快速、無需地圖等優點,適用于大數據條件下對交通擁堵的快速識別。以北京市為例,構造了快速路宏觀基本圖,發現了其“8”字形特征,并給出了導致該特征的微觀機理。3.面向城市交通出行源頭的主動引導技術面向城市交通出行源頭的主動引導
132、技術研究了交通需求精準管理總體框架與方法(基于分區域出行特征的交通需求精準管理技術)、城市集約化交通方式的主動引導(面向出行鏈全過程吸引力提升的公交系統優化),以及大型城市特殊場景下的集約化交通方式主動引導(以機場為對象的接續運力動態匹配及調度技術)三方面內容,闡述了以需求為主導、面向城市交通出行源頭的分區分人群的城市交通精細化主動引導策略,從擁堵產生的根源出發實現了交通系統宏觀調控,改善了原有“被動反應”式交通規劃策略所存在的管理粗放、效用延遲、效果不良等多方面缺陷。在多模式公交出行鏈全過程精準追蹤的基礎上,設計了基于分區域出行特征的交通需求精準管理總體框架、面向出行鏈全過程吸引力提升的公交
133、系統優化技術與樞紐接續力動態調配技術,實現了面向全過程出行需求的精細化源頭引導。53圖圖 3-2基于基于 ATMS5 的多元化路徑誘導的多元化路徑誘導4.面向城市交通出行過程的路徑引導技術面向城市交通出行過程的路徑引導技術依托出行需求與出行結構信息的精準獲取,在充分掌握出行與交通運行機理的基礎上,從個體出行誘導與群體出行引導的角度,針對現有交通路徑誘導技術無法自主適應交通流變化和準確有效傳遞信息等問題,基于對城市路網交通流狀態、干道車輛行程時間、人行通道通行狀態的短時預測結果,采用從宏觀系統到微觀個體的一系列的交通協同誘導技術方法,最終實現城市交通系統的均衡配流?;诜菂祷貧w方法、沖擊波理論
134、、一階 Sugeno 模糊推理,設計了針對于路網交通狀態、干道車輛行程時間、人行通道行程時間的短時預測方法。在交通狀態短時預測的基礎上,針對車輛行駛時間難以獲取、誘導信息發布時可變信息板無法自主適應交通流變化、個體用戶路徑誘導算法實時性差/可靠性低等一系列問題,分別設計了基于路段流量監測信息的路徑誘導策略、基于交通狀態的可變交通信息板布局算法、基于用戶偏好適應的個體路徑引導技術,有效解決了宏觀系統最優與微觀個體最優的調和問題,實現系統的最優誘導調控。(二)(二)技術創新技術創新1.大數據支持的城市交通出行行為全息感知技術與機理發現大數據支持的城市交通出行行為全息感知技術與機理發現。采用模糊識別
135、、換乘關聯匹配、靜態設施關聯匹配等處理方法,克服信息的本源缺陷,基于手機信令數據、公交 IC 卡數據及公交 GPS 數據,實現了個體出行節點的有效估計與全過程出行鏈的精準追蹤;融合多源公交數據,采用智能關聯匹配方法,基于對公交出行鏈中多模式關鍵節點的校對,實現了多模式公交出行全鏈條的信息獲??;城市交通大數據支撐下,揭示了通勤人群的出行行為機理、公交出行人群特征喜54好機理、日變路徑選擇機理與個體/群體出行行為演化過程機理等一系列出行行為本源機理。2.大數據驅動的多層級交通流建模與特征發現大數據驅動的多層級交通流建模與特征發現。提出了數據驅動的微觀交通流模型,實現了微觀駕駛行為的精準刻畫,解釋了
136、擁堵形成的微觀機理?;谙∈韪榆嚧髷祿?,提出了高效的不依賴地圖的路網交通擁堵識別模型,滿足了大數據時代對路網狀態識別的模型需求?;诮煌鳈z測器數據,建立了反映路網交通狀態的宏觀基本圖模型,揭示了城市交通系統的宏觀特征以及擁堵傳播的時空演化過程。3.面向城市交通出行源頭的主動引導技術面向城市交通出行源頭的主動引導技術。面向城市交通出行需求源頭,改“被動反應”為“主動引導”,研究了新理念下分區分人群的城市交通精細化主動引導策略。提出了以本征方格人口存量表征確定型人群出行需求的辨識方法?;诩蓪W習構建區域城市路網運行狀態中長期預測模型,提出了大數據驅動的交通需求管理政策全過程多維度評價及滾動優
137、化方法。4.面向城市交通出行過程的路徑引導技術面向城市交通出行過程的路徑引導技術。針對現有交通路徑誘導技術無法自主適應交通流變化和準確有效傳遞信息等問題,基于非參數回歸、沖擊波、一階 Sugeno 模糊推理等相關理論與方法,設計了針對路網交通狀態、干道行程時間、通道行程時間的短時預測方法,并在交通狀態短時預測的基礎上,設計了基于路段流量監測信息的路徑誘導算法、基于交通狀態的可變交通信息板布局算法、基于用戶偏好適應的個體路徑引導算法,有效解決了宏觀系統最優與微觀個體最優的調和問題,最終實現了系統的最優誘導調控。(三)成果(三)成果應用應用一是綜合交通規劃應用?;诙嘣唇煌ù髷祿某鞘薪煌ǔ鲂行袨?/p>
138、全息感知及面向城市交通出行源頭引導技術的應用,支持了我國各等級城市的綜合交通規劃應用。在千萬級城市實現了多模式公交出行的全過程精準追蹤,全面融合公交IC 卡(日均刷卡 1100 萬次)、手機信令(2600 萬用戶)、GPS(2000 輛)等多源異構數據,對出行 OD 進行了推斷,出行信息感知精度超過 90%,為通州副中心的建設奠定了需求探知基礎。二是公交都市應用。對于公交出行鏈的精準追蹤、面向城市交通出行源頭的主動引導技術、面向城市交通出行過程的路徑引導技術有效支撐了北京、廣州、55佛山等多個城市公交都市建設應用。北京市應用中的“一體化出行信息服務技術及主動引導技術”可使每日 1000 余萬人
139、次的公交出行用戶受益,使部分擁擠路段的車輛斷面載客量下降 30%,通道客流監測可使通道事故率下降 20%以上。公交運行狀態動態識別技術為提升廣州公交系統的服務水平提供了重要的技術支撐,通過精準的獲取公交的運行狀態,增強了公交服務的靈活多變性,提升了公交吸引力。面向海量個體的公共交通出行全過程精準感知技術在佛山市公交線網的改造中得到了應用,為進一步發揮公交網絡的整體服務效能、促進多層次公共交通網絡的高效銜接提供了重要的技術支撐。三是城市交通誘導應用。開發了 ATMS5(新一代智能交通管理與服務系統),應用于北京 TOCC 二期工程、首都新機場交通樞紐運行及陸側監控管理系統、中關村西區綜合交通治理
140、方案設計、武漢智能交通示范工程系列項目、長春市“兩橫三縱”快速路智能交通項目、廈門交通緩堵試點示范工程與北京“智慧公交”系列項目、河北省高速公路動態科技防控工程等項目的實踐中。二、時空大數據驅動的公路網運行狀態精準辨識與主動控制技術及應用二、時空大數據驅動的公路網運行狀態精準辨識與主動控制技術及應用北京航空航天大學牽頭完成了時空大數據驅動的公路網運行狀態精準辨識與主動控制技術及應用,提出了利用有序群體行為認知路網運行的創新思路,構建了時空大數據驅動的公路網運行狀態精準辨識與主動控制技術,形成了公路網運行狀態辨識新方法、風險防控新手段、態勢研判新視角與運行效率提升新模式。(一)技術內容(一)技術
141、內容項目圍繞公路網網絡規模大、狀態成因雜、影響因素多所導致的數據處理慢、狀態辨識粗、應急救援難等關鍵問題,基于 2.7 萬 ETC 門架、20 萬余視頻設備、6000 余萬日活車輛所匯聚的億級移動軌跡信息,創新提出了從無序個體軌跡中挖掘有序群體行為特征,精準辨識路網運行狀態的創新思路。在實現千萬級車輛的億級規模軌跡數據重構基礎上,通過研究行為成因推理、時變規律溯源,分別建立個體與群體、群體與路段運行狀態的關聯關系,利用群體移動行為反映路網運行狀態。在此基礎上,結合路網、事件、環境等外部環境數據,通過人工智能、大數據與交通理論耦合驅動方法,融合人車路關聯特征,開展了公路網實時運行狀態精準辨識、態
142、勢研判與主動干預及供需失衡環境下公路網出行需求評估與出行誘導等關鍵技術研究與平臺構建。561.基于全量出行軌跡數據的路網運行狀態精準辨識技術基于全量出行軌跡數據的路網運行狀態精準辨識技術(1)基于時空大數據挖掘的群體出行規律認知理論。針對大規模檢/監測器感知位置離散,數據異構、檢/監測結果差異等問題,提出了基于多層適配融合的軌跡重構技術,在對多源交通數據一致性表達基礎上,準確還原出路網全部通行車輛的全過程出行軌跡。通過群體出行行為建模,從無序個體軌跡中發現了有序群體移動規律;通過研究區域之間群體轉移行為的時變規律,揭示了車輛出行行為成因與時變規律溯源。圖圖 3-3基于時空大數據挖掘的群體出行規
143、律認知研究思路基于時空大數據挖掘的群體出行規律認知研究思路(2)基于時空大數據挖掘與關聯的路網運行狀態精準辨識技術。提出了基于人工智能技術的虛擬多維拓撲圖結構表示學習方法,克服了單一利用圖論表征復雜路網所面臨的空間數據低效檢索與標識問題,將復雜度由現有 n2降低為 n;基于不同路段之間狀態依賴關系的學習,建立了基于層次空間結構的局部路網運行狀態協同辨識技術,突破了當前單結點/路段關聯弱、非線性、波動強的瓶頸。(3)面向大規模監測數據匯聚的時空大數據流式處理與認知計算體系。構建了面向時空大數據的流式處理與認知計算處理環境,實現了面向時空大數據大規模匯聚的彈性處理,解決了軌跡數據時空分布不均且密集
144、性處理需求難題,將交通網絡運行狀態辨識粒度和時效性從“離散處理”提升到“在線解析”;建立了面向多層級路網跨域協同服務的雙層云計算范式,為動態解析交通要素間耦合關系,精準辨識與預測交通狀態的特征和變化規律提供技術與環境支撐?;谏?7述方法,形成了千萬級規模檢測器數據實時匯聚,21 億條/小時的數據高效分析與處理能力。圖圖 3-4路網運行狀態精準辨識技術路線圖路網運行狀態精準辨識技術路線圖圖圖 3-5層次化關系學習層次化關系學習圖圖 3-6時空大數據流式處理與認知計算體系技術路線圖時空大數據流式處理與認知計算體系技術路線圖2.復雜公路網實時運行狀態解析與主動干預技術復雜公路網實時運行狀態解析與主
145、動干預技術(1)復雜公路網實時運行狀態解析技術。提出了基于特征重組的公路網運58行狀態多視角表征方法,通過挖掘群體移動行為特征與路網運行狀態間的關聯關系,將路網運行態勢量化評價由現有“經驗+模型”的人工指定轉變為基于機器學習的自主標定,實現了路網運行狀態的多維度、細粒度的完整表達。(2)公路交通多要素風險評估預警技術。提出了基于動態圖神經網絡的時空關系學習方法,揭示路網結構間動態時空依賴關系。構建了多因素融合的公路交通事故風險閾值自適應模型,拓展了風險評估的適用范圍,為交通管控、風險預防提供了決策支撐。實測數據表明,公路交通風險自動評估模型準確度超 80%,風險預測準確率提升超 30%。圖圖
146、3-7公路交通多要素風險評估與預警技術主要研究內容公路交通多要素風險評估與預警技術主要研究內容(3)道路通行能力折減典型場景下應急交通管控技術。通過對不同類型變量特征提取及融合,研判交通異常事件的時空影響。提出了多因素耦合影響下的路段-區域-路網協同管控策略并構建了綜合管控策略庫;建立了突發事件下不同交通組織目的下的管控方案適用條件并構建了應急預案庫,實現了突發事件下應急管控效率的提升。通過本技術研究,提升了施工區合流效率達 10%,交通事件持續時間預測精度提升近 33%。3.供需失衡環境下大規模公路網出行需求評估與誘導供需失衡環境下大規模公路網出行需求評估與誘導(1)多群體出行需求聯合評估方
147、法。針對公路網日常出行車輛群體多樣且相互影響的特點,建立了多類別出行群體的出行需求聯合評估技術,通過時空關系解析與重組、群體出行關聯關系學習、氣溫,降雨等外部環境因素引入,挖掘出小客車、貨車等各出行群體出行需求并建立了關聯。(2)場景驅動的交通出行智能誘導技術?;诓痪庑枨髸r空分布下路網59動態演化趨勢,構建了“點-線-面”多維交通出行誘導技術,建立了典型場景下“宏觀-中觀-微觀”交通仿真關鍵參數字典,實現了管控與誘導策略的快速評估。(3)公路網運行監測管理與服務平臺。解決了事件響應時效性差、誘導管控不及時的難題。圖圖 3-8公路網運行監測管理與服務平臺架構圖公路網運行監測管理與服務平臺架構
148、圖圖圖 3-9全國公路網運行監測管理與服務平臺示意圖全國公路網運行監測管理與服務平臺示意圖(三)技術創新(三)技術創新1.基于全量出行軌跡數據的路網運行狀態精準辨識技術基于全量出行軌跡數據的路網運行狀態精準辨識技術。提出了基于時空大數據挖掘的群體出行規律認知理論,從無序個體軌跡中發現了有序群體移動規律,60形成了高速公路網全域、全天候感知能力。建立了基于時空大數據挖掘與關聯的路網運行狀態精準辨識技術。揭示了路網空間結構與群體出行特征分層耦合的作用機理,在實現辨識精度提升 23.8%的同時,將百萬級路段規模路網中檢索復雜度由 n2降低為 n。構建了面向大規模監測數據關聯匯聚的時空大數據流式處理與
149、認知計算體系,形成了千萬級規模檢/監測器數據的動態、集成求解能力。2.復雜公路網實時運行狀態解析與主動干預技術復雜公路網實時運行狀態解析與主動干預技術。提出了基于特征重組的公路網運行狀態多視角表征方法,將路網運行狀態評價指標由原有經驗+模型的人工指定、單視角量化轉變為基于機器學習的系統自主標定、多視角組合量化。構建了多要素融合的公路網交通事故風險閾值自適應模型,實現了交通異常事件的時空影響研判與事故風險的預測預判。建立了基于歷史數據挖掘及態勢仿真推演的風險協同管控技術以及道路通行能力折減典型場景下應急交通管控技術,實現了突發事件下路段平均通行能力提升 12%,延誤時間降低 25%。3.供需失衡
150、環境下大規模公路網出行需求評估與誘導技術供需失衡環境下大規模公路網出行需求評估與誘導技術。提出了多群體出行需求聯合評估方法,揭示了小客車、貨車等各群體出行間相互影響關系,實現了各群體出行需求獨立評估,預測準確度提升達 13%。提出了區域供需失衡條件下的復雜路網運行狀態演化預測技術,實現了節假日、事件等影響下的群體出行需求評估,其中,節假日高速路網流量預測精度達 92%。研發了復雜路網運行狀態演化趨勢精準預測技術和場景驅動的交通出行智能誘導技術,實現了管控與誘導策略的快速評估與群體出行誘導。(三)成果應用(三)成果應用項目形成分級聯動、路網運行狀態多視角量化評估技術,目前已在公路網推廣應用,實現
151、了高速公路 16 余萬公里的全域、全天候感知能力,大幅度提高公路網精細化監測預警與主動控制能力,支撐了公路網運行態勢的綜合研判。項目在四川九寨溝地震、北京浮圖峪 5 號隧道事故、四川茂縣特別重大山體滑坡災害影響分析與決策均發揮了重要作用,提前預測出了影響時間及影響范圍。針對 2016 年春運開始階段的“霸王級”寒潮,提前識別出災害氣象影響并及時啟動一級預警、提前制定了部、省區域聯動措施,有效避免了 24 個?。▍^、市)的 128 條高速公路、15 條國道的涉及道路 38023 公里嚴重阻斷和滯留。項目成果支撐了 2017 年以來東北地區秋糧運輸等跨區域出行交通管控工作,61預測出了近 5 年來
152、清明、五一、十一假期高速公路和國省干線公路網流量和運行情況,準確度達 92%,支持了交通部等交通管理部門完成百余份節假日研判報告,為保暢服務及影響評估奠定了基礎。在杭州 G20 峰會期間,實現了浙江、上海、江蘇、安徽、福建、江西五省一市協同決策,提前制定了杭州周邊城市群高速繞行方案。峰會當天更為 30 余萬貨車提供了精準誘導服務,引導貨運車輛有序分流,有效保障了峰會期間區域內路網運行平穩。三、面向車路協同的高速公路交通態勢預測與運營管控關鍵技術三、面向車路協同的高速公路交通態勢預測與運營管控關鍵技術東南大學-威斯康星大學智能網聯交通聯合研究院牽頭,針對高速公路交通出行數據感知不全面、檢測設備布
153、設不合理,高速公路車輛運行特征分析不系統、運動態勢預測不精準,高速公路系統運營協同管控不得力、突發應急調度不完善等問題,提出數據驅動的高速公路交通運行特征感知與交通檢測器布設優化方法、創建車路信息交互高速公路車輛運動特征建模與交通運行態勢預測技術、研發面向車路協同環境高速公路動態協同管控技術與交通應急調配系統,并在基于手機信令數據交通特征感知、車輛群體運動態勢演化預測、時空路權協同管控應急調配等方面形成一系列關鍵技術。(一)核心技術(一)核心技術1.數據驅動的高速公路交通運行特征感知與交通檢測器布設優化方法數據驅動的高速公路交通運行特征感知與交通檢測器布設優化方法(1)基于手機信令數據的高速公
154、路交通特征提取技術)基于手機信令數據的高速公路交通特征提取技術提出基于手機信令數據提取用戶車輛出行軌跡的方法,分析高速公路不同時空條件下的交通流運行特征,通過數據分析和可視化方法對比不同高速公路斷面類型下交通流運行特征存在的差別;綜合交通數據管理與交通狀態匹配,基于高速公路路段交通場景獲得的手機切換數據和微波檢測數據,以支持向量回歸機為工具,建立交通狀態匹配模型,并通過元數據管理技術構建高速公路交通數據挖掘與業務管理平臺,實現高速公路交通狀態實時評估;提出基于手機信令數據的高速公路交通狀態特征表征方法,定義高速公路基本路段交通狀態模糊估計、偏離度估計、時空相關度估計,描述高速公路基本路段的度量
155、標準,劃分高速公路基本路段交通狀態表征的類別?;诟咚俟坊韭范谓煌鲿r空分布特性,選取高速公路基本路段交通流表征參數。62(a)Kalman 濾波前結果誤差較大(b)Kalman 濾波后反應真實情況圖圖 3-10優化手機信令數據的交通狀態特征提取技術優化手機信令數據的交通狀態特征提取技術(2)多源融合數據驅動的高速公路交通特征分析方法)多源融合數據驅動的高速公路交通特征分析方法分析基于手機切換的交通信息提取技術、基于手機活動數據的交通信息提取技術和微波交通檢測器采集的數據特性三類數據源,提出一種基于動態時間規整的數據分析方法;提出多源數據交通流參數協同的修復方法和交通事件截面數據的修正方法
156、,提出多元鏈式修正模型,提出面向旅行時間預測的交通數據采集、預處理、融合和特征提取模型;提出基于神經網絡的高速公路多源數據融合方法,提出用于敏感性分析和評估的指標,對可能影響融合精度的因素進行敏感性分析,并應用融合方法進行交通狀態預測,對預測精度進行評估,確立基于神經網絡的融合模塊和估計模塊。(3)面向車路協同高速的交通檢測設施組合布設方法)面向車路協同高速的交通檢測設施組合布設方法提出固定式-固定式交通檢測器組合布設方法,確定整數規劃-基因算法作為最優檢測器組合布設方法。研究已布設檢測器路段加密布設不同類型檢測器的方法,構建單目標優化模型確定加密布設的檢測器的布設位置;提出一種求移動探測車的
157、取樣比例方法,通過比較不同移動式檢測器組合下所檢測車輛路段行程時間的平均相對誤差值,確定各檢測器的最優布設數量,對比分析各組合方案下的檢測數據誤差,形成未布設路段移動式-移動式檢測器組合布設方法;多類型交通檢測器組合布設技術,結合 GPS 探測車、手機探測車、自動車輛定位技術、自動車輛識別技術等移動式檢測手段,分析多組固定式-移動式檢測器組合方案。在影響檢測器工作因素的基礎上制定高速公路檢測器組合布設原則。提出適用于車路協同環境的多類型檢測技術組合優化布設方法。2.車路信息交互高速公路車輛運動特征建模與交通運行態勢預測技術車路信息交互高速公路車輛運動特征建模與交通運行態勢預測技術63(1)高速
158、公路車輛群體運動行為辨識與決策分析模型)高速公路車輛群體運動行為辨識與決策分析模型建立基于穩定跟馳模式、快速逼近模式和緊急制動模式等多控制模式選擇的車輛跟馳模型。構建車路協同環境下混合交通流群體雙向控制通用框架,建立基于駕駛員舒適性的協同式自適應巡航車組引導車模型和基于系統效率最優的協同式自適應巡航車組引導車模型;建立改進的網聯自動駕駛車輛單車期望換道決策模型以及協同換道決策模型,構建一種適用于高速公路車路協同環境的車路分布式換道決策框架,在此基礎上建立車輛分布式自主性換道決策模型;建立基于BP 神經網絡的前車速度估計模型,提出基于最優速度模型、全速度差模型和智能駕駛員模型的高速公路車輛位置估
159、計方法,建立基于長短期記憶網絡-循環神經網絡與門控循環單元-循環神經網絡的多車位置估計模型。(2)高速公路交通運動狀態估計與道路擁堵識別技術)高速公路交通運動狀態估計與道路擁堵識別技術提出基于深度學習的高速公路車輛運動狀態估計方法。構建針對手機活動數據和微波交通檢測器數據的數據融合算法,建立有限的檢測器測量值與交通狀態變量之間的關系模型,提出一種基于多源數據特性的遞進式卡爾曼濾波預測方法,建立基于多源數據的高速公路路段全時空場景下的宏觀交通流模型;發明針對數據樣本量小和數據集不平衡的交通事件的擁堵識別技術;構建基于堆疊的自編碼網絡的交通事件檢測框架,挖掘擁堵狀態下交通流的時空變化原理,發明常規
160、交通擁堵的識別技術。提出基于玻爾茲曼機的變量特征提取方法以及特征級融合方法,建立擁堵持續時間預測模型;建立基于監督學習神經網絡模型的交通狀態預測模型。提出基于手機信號數據和車流波動理論的交通流擁堵特性分析方法,建立車路協同環境的高速公路交通擁堵指數分級體系。(a)多源數據融合結果(b)交通擁堵識別技術圖圖 3-11交通運動狀態估計與道路擁堵識別交通運動狀態估計與道路擁堵識別64(3)可靠度導向的高速公路通行時間預測與效能評價方法)可靠度導向的高速公路通行時間預測與效能評價方法提出基于集合經驗模態分解的旅行時間序列分解方法,建立隨機權神經網絡的簡單序列預測集成模型,在此基礎上提出基于分位數回歸的
161、預測結果區間估計方法,建立考慮外部因素的高速路網交通參數關聯預測模型;提出基于時間和空間相關性分析的時空因素影響特征分析方法,據此建立基于深度置信網絡算法的多目標時空因素影響的通行時間估計方法;建立高速公路行程時間可靠性綜合評估指標體系,提出基于經驗分析法的時空維度行程時間波動性分析方法,提出基于手機信令數據的行程時間概率分布模型的參數估計方法,建立考慮行程時間閾值與服務水平的高速公路行程時間可靠性評估模型,發明考慮可靠度的高速公路行程時間預測技術。3.面向車路協同環境高速公路動態協同管控技術與交通應急調配系統面向車路協同環境高速公路動態協同管控技術與交通應急調配系統(1)多目標導向高速公路動
162、態可變限速控制優化方法)多目標導向高速公路動態可變限速控制優化方法從駕駛員個體的微觀行為影響特征以及交通流的宏觀行為影響特征兩方面研究可變限速對駕駛行為的影響特征,研究匝道-主線等多場景可變速度協調控制對道路通行效率提升以及道路通行安全提升的作用原理;充分考慮高速公路主線上交通流狀態、車型組成、通信設施建設等多因素影響,提出一種控制區域可變的可變限速控制模型;多目標導向的可變限速優化技術,提出通行效率目標和交通安全目標,通過采用不同的控制策略達到不同的優化需求。(a)可變限速控制原理分析(b)車路協同環境下的可變限速控制模型圖圖 3-12多目標導向高速公路動態可變限速控制優化方法多目標導向高速
163、公路動態可變限速控制優化方法(2)高速公路匝道區段特征分析與動態協同管控技術)高速公路匝道區段特征分析與動態協同管控技術匝道控制影響區段特征分析方法,研究出口匝道分流區和入口匝道合流區的交通流特性、駕駛員行為特性,以及主線(可變限速)和匝道協同控制對主線通行能力影響和道路通行效率的影響;提出一種高速公路主線及入口匝道聯合控制系統框架,定義控制系統中各主要的功能模塊及內部邏輯,提出適用于車路協同環境的強化學習入口匝道控制方法;開發一種用于車路協同環境的車輛跟馳及換65道微觀交通仿真模型,將入口匝道控制系統與可變限速系統有機結合,分析匝道控制對交通流控制的效果。(a)主線及入口匝道聯合控制技術(b
164、)虛實結合匝道控制仿真評價圖圖 3-13高速公路匝道區段動態協同管控技術高速公路匝道區段動態協同管控技術(3)高速公路交通應急資源時空配置與協同調度系統)高速公路交通應急資源時空配置與協同調度系統提出基于深度神經網絡的事件檢測模型。根據多源數據可靠性確定數據優先級別,并構建基于 K-means 算法的多源數據交通事件分類模型;精細化應急車道管理技術,制定不同類型交通事件下應急車道臨時通行方案,根據預測的事件持續時間與影響范圍確定應急車道臨時開放和關閉時間點閾值條件;綜合考慮多處匝道進出流量,提出應急車道多路段協同管控策略;研究集數據采集、預警與信息發布系統為一體的信息化系統,利用手機 APP
165、或車載 OBU 實時發布事件信息和車道主動管控策略。(二)技術創新(二)技術創新1.數據驅動的高速公路交通運行特征感知與交通檢測器布設優化方法數據驅動的高速公路交通運行特征感知與交通檢測器布設優化方法。提出基于手機信令數據提取用戶車輛出行軌跡的方法,建立評價基站間相似性的時空距離模型和完整的高速公路通行空間范圍識別模型,發明基于卡爾曼濾波-平滑算法的手機信令參數提取技術,提出多類型檢測技術組合優化布設方法,設計滿足不同類型檢測器功能屬性和布設間距要求的優化布設方案,并搭建高速公路交通數據感知與業務管理平臺。2.車路信息交互高速公路車輛運動特征建模與交通運行態勢預測技術車路信息交互高速公路車輛運
166、動特征建模與交通運行態勢預測技術。建立車路協同環境下的車輛微觀運動行為表征模型,解析全時空場景下高速公路交通流宏觀集聚演化機理,建立基于多模式、多目標、多層次的協同式自適應巡航車組引導車模型,提出車路分布式換道決策框架和車輛分布式自主性換道決策模型,發明針對交通事件和常規交通擁堵的識別技術,建立車路協同環境的高速公路交通擁堵指數分級體系,發明考慮可靠度的高速公路行程時間預測技術,研發高速66公路交通狀態研判與輔助決策系統。3.面向車路協同環境高速公路動態協同管控技術與交通應急調配系統面向車路協同環境高速公路動態協同管控技術與交通應急調配系統。研究高速匝道-主線等多場景可變速度協調控制的作用原理
167、,提出基于多目標遺傳算法的可變控制區域限速控制策略,建立高速匝道流量控制與可變限速協調控制模型,構建一種車路協同環境下的高速公路主線及匝道聯合控制系統框架,建立基于機會成本的高速公路路網應急資源派遣模型,提出一種基于多源數據的事件檢測和事件分類技術,針對高速公路易堵節點和交通事件,提出精細化應急車道管理技術,研發高速公路交通主動管控與智能調度系統。(三)成果應用(三)成果應用結合江蘇、湖北、內蒙古等省高速公路業務需求,研發“高速公路交通數據感知與業務管理”“高速公路交通狀態研判與輔助決策”“高速公路交通主動管控與智能調度”等智能化系統平臺,研究成果較好的應用于江蘇沿江高速、潤揚大橋等高速公路運
168、行監測、運營調度、服務提升等相關設計與實施項目中,有效的提高了江蘇、湖北、內蒙古等省高速公路交通運營與服務水平,主要體現在:將手機信令數據、交調數據等多源交通數據進行融合,有效提升高速公路交通運行特征數據的采集質量,高速公路交通運行特征參數檢測精度提升 11-15%。通過提取高速路網交通態勢信息并及時發布路況信息,幫助駕乘人員縮短出行時間,提升公眾出行效率,相關高速公路車流運行平均延誤降低 7-13%。通過科學管理手段均衡交通需求與供給,提升原路網的整體運輸能力,應用高速公路的通行承載能力提升 10-16%,應用單位的相關高速公路交通事件平均處置時間降低 14%,高速公路運營維護成本總體降低
169、17%。四、道路交通安全主動治理與智能防控關鍵技術及應用四、道路交通安全主動治理與智能防控關鍵技術及應用東南大學牽頭,圍繞道路交通安全治理與防控這一重大科技需求展開科研攻關,針對存在的三大技術難題,即風險辨識精度低、隱患治理憑經驗和風險防控不智能,從多源交通信息環境角度出發進行解決,以大數據風險分析設施隱患主動治理運行風險智能防控為研究主線,形成了一系列的研究成果。(一)技術內容(一)技術內容1.道路交通安全大數據風險分析技術體系道路交通安全大數據風險分析技術體系面向多源交通物聯互聯信息環境,構建了多源異構信息的安全大數據體系,67制定了道路交通安全信息標準化采集方法,提出了多源異構物聯數據高
170、效提取與融合方法,構建了道路交通事故風險因果推理模型,克服了人工經驗或者簡單統計學模型等傳統方法中,難以精準辨析事故成因復雜機理與風險源的問題:通過構建多源異構信息融合的道路交通安全大數據體系并規范數據采集要求,突破了傳統安全分析依賴單一源、小樣本、非標準化數據的重大局限,為安全大數據風險分析提供了重要基礎與標準模板;構建了綜合利用傳統斷面檢測和新型移動互聯感知的道路交通信息質量管控和融合技術方法,為基于多源異構大數據的道路交通安全風險分析提供了連續、有效、準確的數據支撐;構建了基于“相關性-因果性”的兩階段大數據事故風險因果推理技術,突破了傳統安全風險分析無法解釋事故因果關聯的局限性,為道路
171、動靜態風險源的精準辨識提供了重要科學技術手段。2.道路設施安全隱患主動治理創新技術道路設施安全隱患主動治理創新技術提出了道路設施安全隱患主動治理創新技術,包含基于交通沖突鏈理論的道路設施安全隱患智能診斷技術,面向不同道路類型的交安設施綜合設置優化博弈方法和基于 V2X 的新型智慧交安設施三個方面,解決了傳統人工排查、事后安全改善難以解決道路設施安全隱患主動治理的難題:發明了基于交通沖突鏈理論的道路設施安全隱患智能診斷技術,克服了人工經驗排查與事后被動治理,實現了道路設施風險源的精準識別;針對不同類型道路設施的安全風險差異性,提出了道路交安設施綜合設置多目標優化博弈模型,實現了面向不同類型道路設
172、施安全隱患的主動治理方法;全國范圍內率先創新設計、應用并規模推廣了 V2X 智慧新型交安設施,應用在多種道路高風險場景上,實現了全天候、復雜環境下的道路設施安全水平提升。圖圖 3-14基于計算機視覺的車輛高精軌跡提取基于計算機視覺的車輛高精軌跡提取68圖圖 3-15 智慧新型交安設施全天候安全預警智慧新型交安設施全天候安全預警3.道路交通運行風險智能防控技術體系道路交通運行風險智能防控技術體系基于多源交通物聯互聯信息,面向道路事故、重點車輛、二次事故、路網交通流等動態風險源,建立了道路交通系統運行風險“事前主動預警事中快速處置事后協調恢復”全過程智能防控閉環技術體系:構建了基于多源物聯互聯信息
173、的道路交通動態風險源監測與預警方法體系,重點攻克了道路事故精準檢測、二次事故風險預測與重點車輛在途風險主動預警等關鍵技術難題,實現了事前風險主動預警;提出了應急車輛時空路權主動優先技術,填補了目前針對應急救援車輛缺乏主動智能優先算法的空白,顯著提升了應急救援效率,實現了事中快速處置。提出了事件/事故下道路交通系統功能恢復區域調控技術,解決了由于事件/事故發生導致的交通網絡擁堵蔓延與交通流不穩定狀態等潛在風險防控問題,有效提升了道路交通系統的韌性抗風險能力,實現了事后快速恢復。4.道路交通安全大數據智慧管控決策系統道路交通安全大數據智慧管控決策系統基于狀態感知、實時分析、科學決策、精準執行的閉環
174、體系,研發了基于信息物理系統架構的道路交通安全大數據智能管控平臺及支撐系統,滿足了基于多源信息的道路交通安全風險分析、預警、防控輔助決策等需求:構建了面向海量數據接入、分析、處理及應用的交通安全大數據平臺實現了數據的分布式存儲、并行計算和集成應用,為道路交通安全大數據智慧管控決策系統提供了基礎平臺支撐;設計并研發了道路交通安全智慧管控決策平臺,為我國道路交通安全綜合管控平臺的構建提供了標準模板與架構示范;研發了面向車路協同的道路交通安全管控終端設備,支持車內風險主動預警、車內應急信號優先服務等功能,并在多地進行了應用和試點,進一步保障和提升了道路交通安全風險管控技術的實施效果。69(二)技術創
175、新(二)技術創新1.道路交通安全大數據風險辨識技術創新道路交通安全大數據風險辨識技術創新。提出了面向安全的多源異構物聯互聯信息高效提取與融合方法,規范了多種類道路交通信息采集方法,形成了多源物聯信息融合的安全大數據體系,構建了兩階段道路事故風險因果推理模型,精準識別了道路交通動靜態風險源及復雜關系,風險識別精度較傳統模型提升15%。2.道路設施安全隱患主動治理技術創新道路設施安全隱患主動治理技術創新。建立了基于沖突鏈理論的安全隱患主動診斷方法,面向不同類型道路(城市道路、國省干道、農村公路、快速道路等),提出了基于“主動安全引導”思想的安全設施優化設置方法,國內率先設計并推廣了智慧新型交安設施
176、,形成了“聲-光-網”全天候主動安全引導,受到央視特別報道。道路設施隱患治理能力顯著提升,有效降低事故數 50%,減少死亡人數 30%,安裝新型交安設施點位自運行以來保持零事故。圖圖 3-16 車道級霧天行車安全誘導系統車道級霧天行車安全誘導系統3.道路交通運行風險智能防控技術創新道路交通運行風險智能防控技術創新。建立了基于多源物聯信息的交通事故檢測、二次事故風險預測與重點車輛預警技術,發明了應急車輛救援時空優先技術,建立了交通系統功能恢復調控方法,形成了“事前主動預警-事中快速處置-事后協調恢復”的智能防控技術體系,交通運行風險防控能力大幅提升,其中“兩客一?!笔鹿事式档?80%,二次事故數
177、減少 50%,應急響應時間縮短 41%,事故環境下路網效率提升 18%。4.道路交通安全智慧管控系統集成創新道路交通安全智慧管控系統集成創新。自主設計開發了基于物理信息系統架構、集風險監測、預警、應急協同指揮等于一體的智慧安全管控平臺,研發了70成套安全管控硬件設備,實現了基于車路協同的車內風險主動預警與應急信號優先服務功能。(三)成果應用(三)成果應用項目以大數據風險分析設施隱患主動治理運行風險智能防控為主線,重構了道路安全大數據風險分析技術體系,創新了道路設施安全隱患主動治理技術,創建了道路交通系統運行風險全過程智能防控技術體系,自主設計研發了面向安全的大數據智慧管控決策平臺、基于 V2X
178、 的智慧新型交安設施與面向車路協同安全管控的成套網聯硬件設備,實現了多源信息環境下道路交通安全主動治理和智能防控,成果實際應用顯著。一是顯著提升了道路交通安全水平,成果在 31 個城市、176 個工程項目、總長超 3 萬公里道路上得到規模應用。以蘇州市吳江區為例,重點車輛風險預警成功率達 95%,運輸事故數量降低 25%,“兩客一?!敝靥卮笫鹿蕯盗拷档?80%,傷亡人數減少 35%。二是道路設施安全隱患主動治理創新技術成果成功實現了道路安全隱患的主動治理,在超過 1.3 萬公里的國省干道、農村公路、城市道路上得到了應用,主動識別各類道路重大安全風險隱患 338 處,準確率超過 90%,降低道路
179、事故數50%,減少重特大事故 30%,減少死亡人數 30%。三是道路交通運行風險智能防控技術成果在南京、蘇州、寧波、珠海等城市得到了應用,“兩客一?!敝靥卮笫鹿蕯盗拷档?80%,運輸事故總量減少 25%,平均縮短應急響應總時間 26%,最高達 41%,事件發生后通過有效調控使得路網運行效率同比提升 17%,二次事故率降低 50%。四是道路交通安全大數據智慧管控決策系統技術成果在蘇州、寧波、珠海等全國近 10 個城市的政府智能交通重點工程建設項目中得到了廣泛應用。五、公路行業交通能源融合關鍵技術與創新發展五、公路行業交通能源融合關鍵技術與創新發展交通運輸部公路科學研究所牽頭,結合未來公路交通運輸
180、新業態,從公路能源網宏觀理論架構、微網分布式調度管控和可靠性供給保障 3 個方面出發,研究建立公路與能源融合網絡技術架構和應用技術模式;深入分析未來公路交通設施能源供給、傳輸和管控技術需求,提出公路能源網按需調度模型和微網按需分配管控模型;解決沿線重點用能設施類型、負載特性、用能狀況、能源供給存在的71可靠性保障關鍵技術問題。(一)技術內容(一)技術內容項目從公路能源網宏觀理論架構、微網分布式調度管控和可靠性供給保障 3個方面出發,研究建立公路與能源融合網絡技術架構和應用技術模式;深入分析未來公路交通設施能源供給、傳輸和管控技術需求,提出公路能源網按需調度模型和微網按需分配管控模型;解決沿線重
181、點用能設施類型、負載特性、用能狀況、能源供給存在的可靠性保障關鍵技術問題。1.公路能源互聯網融合創新技術體系模式公路能源互聯網融合創新技術體系模式提出了公路交通設施與太陽能清潔能源融合創新應用技術模式,構建了基于“源-網-荷-儲”架構的公路交通能源互聯網新技術體系,“源”包括光伏發電、風力發電、水力發電、火力發電等多元能源發電系統;“網”為靈活柔性的新型供電網絡;“荷”為主動交通負荷,不僅能夠消耗電能,而且可以通過電動汽車放電輸出電能;“儲”為能源資源的多種儲存設施及儲存方法。圖圖 3-17 公路交通能源互聯網協調運行模式公路交通能源互聯網協調運行模式2.公路能源網按需調度算法模型及微網按需分
182、配管控模型公路能源網按需調度算法模型及微網按需分配管控模型以高速公路為應用載體,提出了面向未來的公路與太陽能清潔能源融合應用場景,形成了我國公路與太陽能清潔能源融合發展行業技術方案,建立了基于換電規則的公路能源網車輛充換電需求模型,充換電站費用降低 20%以上;提出了72基于脈沖寬度調制 PWM、無主均流并聯和按需分配模型的能源微網管控技術,攻克了國際上單相供電單機容量難以超過 100kVA 的世界技術難題,實現了1MVA 級的突破,建設成本節省約 15%。3.公路交通能源網供給可靠性保障關鍵公路交通能源網供給可靠性保障關鍵技術技術提出了大功率超快速動態自愈電能質量優化技術,用能負載故障率降低
183、 50%以上;提出了集中式 LED 燈直流電源智能調節控制技術,大幅度提高設備使用壽命;研發了高適應性在線浮充式后備電源冗余備份技術,廣泛使用于全國近20 個省市 ETC 門架系統,確保 2019 年交通運輸部全國高速公路省界主線收費站撤站工作圓滿完成。(二)技術創新(二)技術創新1.公路能源互聯網融合創新技術體系模式公路能源互聯網融合創新技術體系模式。提出了公路交通設施與太陽能清潔能源融合創新應用技術模式;并構建了基于“源-網-荷-儲”架構的公路交通能源互聯網新技術體系,為未來公路交通能源橫向多元互補與縱向協調控制提供了技術支撐。圖圖 3-18公路交通能源多網融合公路交通能源多網融合2.公路
184、能源網按需調度算法模型及微網按需分配管控模型公路能源網按需調度算法模型及微網按需分配管控模型。建立了基于換電規則的公路能源網車輛充換電需求模型,充換電站費用降低 20%以上;提出了基于脈沖寬度調制(PWM)、無主均流并聯和按需分配模型的能源微網管控技術,開發了超大功率單相分布式供電及智能控制系統;攻克了國際上單相供電單機容量難以超過 100kVA 的世界技術難題,實現 1MVA 級的技術突破,顯著降低了供配電系統空載率和運行能耗,節能量可達到 10%以上。3.公路交通能源網供給可靠性保障關鍵技術公路交通能源網供給可靠性保障關鍵技術。提出的大功率超快速動態自愈電能質量優化方法,可避免供電設施、用
185、電負載與電網之間的相互干擾,用能負73載故障率降低 50%以上;提出了集中式 LED 燈直流電源智能調節控制技術;研制了公路用 LED 燈直流電源配電設備;解決了傳統 LED 光源與電源一體化設置帶來的壽命短、效率低、可靠性差的技術難題;提出了高適應性在線浮充式后備電源冗余備份新方法;開發了集供配電、通信、安全、邊緣計算與存儲、動環監控及智能化管理于一體的多功能、模塊化專用智能機柜。著眼未來公路沿線分布式能源供給需求,提出了公路交通設施與清潔能源融合發展應用技術新模式。圖圖 3-19公路太陽能光伏邊坡公路太陽能光伏邊坡圖圖 3-20ETC 門架系統一體化智能機柜門架系統一體化智能機柜一是基于能
186、源互聯網的技術特征,結合未來公路交通新業態、能源多元化的發展態勢,構筑了公路交通與多元化能源深度融合的新型公路交通能源互聯網創74新應用模式與技術體系框架。二是分別提出了含電動汽車的光伏智能高速公路兩階段優化調度策略、下一目的地導向的電動汽車充電導向策略、基于換電規則優化、電池組與車輛匹配的高速公路充換電站日前優化實時滾動修正兩階段充電優化策略,降低了高速公路系統的運營費用。三是基于物聯網的公路交通多元負載接入按需供電智能控制技術:根據公路交通的多元負載用能特點,實現系統的遠程診斷、遠程控制、遠程分配調節、遠程信息管理;實現供能系統在大功率帶載的同時能夠超快速動態自愈三相不平衡、電壓電壓波動與
187、閃變、諧波干擾、浪涌等電能質量問題。四是 ETC 門架系統高適應性電源全模塊在線冗余備份技術,采用電源全模塊冗余備份設計,保證整個電源系統在任何條件下均可安全、可靠工作。五是基于 AI 技術的公路交通自診斷式全壽命周期資產管理系統:利用人工智能、大數據等技術開發了適用于公路交通資產的自診斷式全壽命周期資產管理系統。(三)成果應用(三)成果應用研發的產品大功率分布式供電系統及 ETC 門架系統一體化智能機柜已在廣東、安徽、江蘇、新疆、吉林、云南、貴族等全國 25 個省市、4000 多公里高速公路、上百座隧道的工程應用;支撐了全國取消省界收費站工程中吉林、山東、湖北、甘肅、重慶等多個省市近千個 E
188、TC 門架系統的穩定、高質量運行,在累積節約工程造價近億元,每年節能量達萬余噸標煤;提出了電動汽車與可控用電負荷的公路兩階段優化調度算法在成都市郫都區電動汽車充電樁規劃和四川省自瀘高速公路得到應用。提出公路供配電系統的供能設備和負載用能按需分配模型,顯著降低供配電系統空載率和運行能耗,節能量可達到 10%以上。提出了大功率超快速動態自愈電能質量優化技術,大幅抑制電力諧波、電網沖擊與閃變,優化整個公路交通供電系統的供電質量,用能負載故障率降低 50%以上。降低智能高速公路協同調度成本,提升運營方收益,降低用戶費用,改善系統負荷特性,負荷峰谷差降低 5%以上,充換電站費用降低 20%以上,平抑了充
189、電負荷波動,最大充電負荷降低 4%,總行駛距離減少 3.09%,總花費時間減少751.25%,負荷峰谷差降低 5%以上;提出了基于脈沖寬度調制 PWM、無主均流并聯和按需分配模型的能源微網管控技術,攻克了國際上單相供電單機容量難以超過 100kVA 的世界技術難題,實現了 1MVA 級的突破,建設成本節省約 15%,提出公路供配電系統的供能設備和負載用能按需分配模型,節能 10%以上。圖圖 3-21公路隧道進出口光伏廊道公路隧道進出口光伏廊道六、基于北斗高精度服務的智慧公路數字化轉型技術六、基于北斗高精度服務的智慧公路數字化轉型技術千尋位置網絡有限公司圍繞“十四五”數字交通規劃和交通新基建行動
190、方案這一重大科技需求展開科研攻關,針對北斗系統與 5G、大數據、人工智能等新興技術融合發展的問題,從多源交通信息環境角度出發進行解決,利用北斗精準、安全、高效的時空信息服務,拓展北斗行業應用的廣度和深度,形成探索形成新一代北斗系統創新應用和滲透式應用,構建基于北斗的數字交通綜合解決方案,加速數字交通進程。(一)技術內容(一)技術內容1.基于北斗高精度定位的專有時空服務基于北斗高精度定位的專有時空服務2018 年 5 月,國家北斗地基增強系統“全國一張網”建設基本完成,由地面北斗基準站系統、通信網絡系統、數據綜合處理系統、數據播發系統等組成。通過衛星、數字廣播、移動通信方式等實時播發,實現北斗地
191、基增強系統服務覆蓋范圍內實時米級、分米級、厘米級和后處理毫米級高精度定位服務。目前北斗地基增強系統,實測的水平到 2 厘米,高程可以到 5 厘米,這樣的高精度會帶來76更多樣化的應用和服務,比如已經從傳統的測量測繪向精準農業、變形監測、自動駕駛、電力巡檢、智慧港口、共享單車等多個領域拓展應用。圖圖 3-22北斗高精度定位服務的海量高精度定位終端北斗高精度定位服務的海量高精度定位終端目前全國北斗地基增強系統一張網已經為 230 多個國家和地區超過 15 億用戶提供了北斗加速定位和北斗高精度服務,總服務次數已經達到 2 萬億次,日服務次數接近 30 億次。全國北斗地基增強系統一張網,為國內共 11
192、0 萬輛共享單車和全國 12 個城市的 20 萬個停車電子圍欄,提供高精度服務,為共享單車的管理提供了技術手段。同時,全國北斗地基增強系統一張網也為國內 21 款智能汽車提供了高精度定位服務,行駛里程已經突破 25 億公里;為國內無人機公司共5 萬架行業類的無人機提供高精度定位服務。圖圖 3-23定位終端示例定位終端示例2.北斗高精度定位服務的海量高精度定位終端北斗高精度定位服務的海量高精度定位終端車載、人員、物產定位終端,包括北斗芯片、模組、算法、天線、終端等一些列多層次北斗高精度硬件解決方案,滿足不同種類人、車、物監控,以及不同77層次的開發、集成需求。配合全國北斗地基增強網的高精度定位服
193、務為用戶提供最佳定位效果;3.基于北斗的高精度地圖基于北斗的高精度地圖高精度地圖導航分辨率已經達到厘米級,高精度地圖有三大主要的特性:第一個是高精度,側重于對交通要素及參與者的絕對位置控制;第二個是高細節度,側重于對于真實的還原;第三個是高現勢性,側重于更新。交通領域具有典型的實時動態特性,每分每秒甚至細節到每一個毫秒,所有的交通參與者的位置,都是在無時無刻發生著變化的,尤其像高速公路場景可能一秒就三十幾米;基于高精度地圖,可以實現公路基礎設施數字化管理,在滿足車路協同、全息感知、主動管控的同時,為路政管理、養護管理提供公路資產電子臺賬、公路實時病害數據庫;北斗的定位和功能能夠完成精準時間信息
194、和位置信息感知,為高精度的地圖帶來更多應用上的創新,比如車道級導航能夠更加精細地展現復雜路口、特殊標線或特殊車道場景,高度還原駕駛環境,車道級定位可實現秒級糾偏和精準誘導,最大限度保障導航的準確性、及時性、安全性。(二)技術創新(二)技術創新1.北斗高精度服務創新點北斗高精度服務創新點全覆蓋:實現全國 99%的高速高精度定位服務能力全覆蓋。全天候:目前北斗高精度定位服務可以在各種復雜天氣下使用。包括一些特殊氣象活動,如太陽黑子、地磁暴、雷雨等,會引起電離層或對流層不規則變化等環境等。全天時:目前北斗高精度服務年統計可用率達到 99.99%,滿足最嚴苛的 L3級自動駕駛工業化應用的需求。通過多維
195、度可視化監控平臺 7x24 小時的實時監控,如有問題可以做到 1 分鐘發現、5 分鐘定位、10 分鐘恢復。大容量:基于分布式云計算技術搭建的大容量服務平臺,可以支持百萬級用戶高并發實時接入,滿足手機車道級導航、共享單車等大眾消費類應用的需求。高安全:高精度定位服務的安全性是自動駕駛等行業用戶的關注焦點。完好性風險指標達到 10-7/h,可以滿足自動駕駛對車規級導航安全性的嚴苛要求。2.北斗北斗+數字交通創新點數字交通創新點精準感知:對交通流及環境等狀態的動態、實時的感知是支撐智慧交通基礎78設施發展的基礎。通過科學布設北斗定位、高清視頻、專用傳感器等多類型監測設備,建立基于北斗高精度服務系統的
196、全要素、全時空精準感知體系。精確表達:基于全面感知的系統網絡,基于北斗的時空智能算法,實現 7*24小時厘米級定位、毫米級感知、納秒級授時服務,賦予交通單元像素級時空標簽,使交通系統具備“一切可連接、一切被連接”的能力。精密分析:基于高速公路業務的運營需求,搭建公路數字平行世界,實現多粒度多層級的全要素視覺表達,包括但不限于對高速道路路面和路側的交通附屬設施,反映真實環境的地形地貌、建筑、自然景觀等,實現交通場景從物理世界遷移到數字世界,有效降低高速公路在各個階段的成本,尤其是后期的運維、養護、服務等。精細管理:面向用戶的個性化服務需求,以北斗高精度定位為代表的時空智能服務促進伴隨式信息服務加
197、快落地,將逐步實現出行前-出行中-出行后全過程精細化引導。例如,結合前方道路事故信息,主動提供車道級行駛方案或引導公眾從最近高速公路出口繞行。(三)成果應用(三)成果應用1.智慧高速主動管控智慧高速主動管控通過搭建包括北斗高精度定位專有服務系統、高精度地圖專有服務系統的時空智能底座,建設時空智能中臺能力中心,構建以數據為核心的新一代車路協同系統,創新高速公路智能一體化管控、聯動協同、綜合服務、生態共享的新模式。目前已在浙江杭紹臺、四川成都二繞、成宜智慧高速、河北延崇高速、河北榮烏高速等多個技術落地。亮點價值:管理模式上,一張圖管理;功能場景上,精細化管控;出行體驗上,車路協同遠程虛擬;新技術上
198、,北斗示范應用。2.數字化公路養護運營數字化公路養護運營依托北斗高精度定位技術、地理信息采集技術、視頻圖像 AI 識別技術、公路專題地圖三維可視化技術等科技手段,形成基于北斗高精度定位的 AI 道路智能巡檢與交通基礎設施數字化管理的輕量化自動巡檢系統,對路側設施及路面病害進行精確識別,結合車道級精準位置標定,為道路巡查計劃、養護計劃和管理提供輔助決策支持。目前已在山東、遼寧、云南等地落地。亮點價值:便利日常養護巡檢;保障養護考核評價;輔助公路養護科學決策。793.公路設施一體化綜合監測公路設施一體化綜合監測以多源感知為核心,將北斗高精度定位與物聯感知技術相結合,通過對橋隧邊坡環境與結構響應的實
199、時監測,及時準確地為客戶提供結構的實際狀態數據,實現結構的狀態預警與評估,為橋隧坡施工和運營階段的安全與正常使用提供必要而可靠的數據,為橋隧坡養護管理提供決策依據。已在重慶市長壽長江大橋、石塔坡大橋、浙江德清乾元大橋等落地應用。亮點價值:設計驗證、及時預警、養護管理、輔助決策。七、自動駕駛道路測試場景構建與風險管控關鍵技術研究及應用七、自動駕駛道路測試場景構建與風險管控關鍵技術研究及應用上海汽車集團股份有限公司研發適用于我國自動駕駛道路測試的場景構建與風險管控關鍵技術,在國際上引領自動駕駛技術發展和智慧交通體系建設,既是重大現實需求,也是重大科技挑戰。針對我國自動駕駛道路測試測試場景布局欠缺、
200、測試評價方法短缺、測試法規政策缺失等風險與挑戰,項目從場景構建、測評方法、政策法規三方面開展了持續、深入、系統和卓有成效的研究,形成了國內外領先的、面向自動駕駛道路測試的場景構建技術與風險管控方法。(一)核心技術(一)核心技術1.分級分類的封閉場地分級分類的封閉場地-地下空間地下空間-開放道路全鏈條測試場景庫開放道路全鏈條測試場景庫針對我國典型的道路交通特征,構建自動駕駛道路測試場景庫是促進自動駕駛技術迭代成熟的關鍵。該項目建立了封閉場地分級分區柔性測試場景,建設了融合新基建的智能化地下停車場(庫)及內部道路、泊車測試設備、測試車輛和測試場景,提出了全風險類別開放道路可測場景,打造了快速路智能
201、集卡示范運營和自動駕駛接駁交通運營場景。圖圖 3-24地下空間復雜場景地下空間復雜場景802.科學合理的綜合測試評價方法科學合理的綜合測試評價方法項目構建了分級定量的政企融合-功能測評-風險評估全維度測評工具鏈,搭建了政企數據融合自動駕駛數據資產管理平臺,提出了虛擬仿真-實際數據融合的封閉場地自動駕駛汽車功能測評技術體系;建立了基于機器學習大數據驅動的自動駕駛開放道路測試運行安全風險評估方法。圖圖 3-25政企數據融合自動駕駛數據資產平臺政企數據融合自動駕駛數據資產平臺3.基于風險思維的前瞻布局基于風險思維的前瞻布局-多方協作多方協作-風控體系全方位政策保障風控體系全方位政策保障提出了“全車型
202、、全出行鏈、全風險類別、全測試環節和融合新基建基礎設施”、“四全一融合”測試環境布局,打造了國際一流、錯位互補的四大開放道路創新示范區;建立了自動駕駛道路測試跨部門跨行業多方協作風險防控機制,在國內率先形成道路測試管理辦法,包括道路測試申請流程、測試場景管理辦法、長三角互認互證互信機制等;建立了自動駕駛道路測試全過程風險辨識與評估方法,形成了道路測試風險管控和責任主體落實的組織管理工作體系。圖圖 3-26自動駕駛道路測試風險管控工作體系目標自動駕駛道路測試風險管控工作體系目標81(二)技術創新(二)技術創新1.建立了基于測試場景的多層級功能分區設計方法,提出了面向自動駕駛道路測試的道路環境分級
203、方法,構建了智能化地下及內部道路、泊車測試設備、測試車輛和測試場景,探索建設了基于“5G+車路協同”技術的快速路智能集卡示范運營和自動駕駛接駁交通運營場景,布局了自動駕駛開放道路四類風險類別全覆蓋的可測場景,搭建了分級分類的封閉場地-地下空間-開放道路全鏈條測試場景庫。2.搭建了政企數據融合自動駕駛數據資產平臺,提出了數據驅動-虛擬仿真融合的封閉場地自動駕駛汽車測評體系,建立了基于機器學習大數據驅動的開放道路測試運行安全風險評估方法,建立了自動駕駛開放測試運行安全風險評估指標體系和避險脫離率模型,構建了分級定量的政企融合-功能測評-風險評估全維度測評工具鏈,為分級有序、風險可控、逐級開放全鏈條
204、測試場景提供了支撐。3.提出了“全車型、全出行鏈、全風險類別、全測試環節和融合新基建基礎設施”、“四全一融合”測試環境布局方法,打造了國際一流、錯位互補的四大開放道路創新示范區,建立了自動駕駛道路測試跨部門跨行業多方協作風險防控機制,實現長三角地區測試區域互通、測試結果互認,建立了自動駕駛道路測試全過程風險辨識與評估方法,構建了道路測試風險管控和責任主體落實的組織管理工作體系,形成了風險思維的前瞻布局-多方協作-風控體系全方位政策保障力。(三)成果應用(三)成果應用項目成果已在上海、北京、深圳、江蘇、浙江、安徽、重慶、山西等 8 個省市推廣應用,既有效防控了自動駕駛道路測試安全風險,又有力推動
205、了自動駕駛技術的發展和智慧交通體系的建設,基于車路協同新基建融合單車智能的測試和示范運營場景具有顯著的社會經濟效益。表 3-1 為主要應用單位及應用情況。表表 3-1主要應用單位及應用情況表主要應用單位及應用情況表應用單位名稱應用情況上海市交通委員會支撐上海四全一融合場景布局和開放 243 條 559.87 公里測試道路,向 24 家企業頒發了 184 張道路測試或示范應用牌照中國汽車技術研究中心有限公司聯合開展自動駕駛測試評估技術相關工作,為工業和信息化部、公安部、交通運輸部聯合發布智能網聯汽車道路測試管理規范(試行)提供了技術支撐上海智能網聯汽車技術中心有限公司支撐打造上海市奉賢區“智能駕
206、駛全出行鏈創新示范區”82上海臨港智能網聯汽車研究中心有限公司支撐國家智能網聯汽車自動駕駛封閉場地測試基地(上海)上海淞泓智能汽車科技有限公司支撐上海淞泓創新打造了上海市嘉定區“L3+高度自動駕駛創新示范區”北京北大千方科技有限公司在國內率先提出以“場-路-區”逐級遞進的試驗和示范環境,支撐國家智能汽與智慧交通(京冀)示范區的管理、建設與運營招商局檢測車輛技術研究院有限公司打造重慶市自動駕駛與車路協同封閉、半開放及開放一體化測試基地,開展了單車智能與網聯協同自動駕駛汽車的研發驗證及測試評價工作深圳市未來智能網聯交通系統產業創新中心支撐建立了立體化智能網聯交通測試示范平臺,搭建了完善的“車-路-
207、云”測試環境江蘇智能交通及智能駕駛研究院集 10km 安全輔助駕駛線路(開放)、6 公里自動駕駛線路(半開放)業務路線;南京市溧水經濟開發區 1.62 公里半開放受控測試道路、5 公里開放測試道路特路(北京)科技有限公司浙江省德清智能網聯封閉測試場和示范區的規劃設計,分為 172 畝的城市工況測試區、鄉村工況測試區和多車道測試區,以及 2.1 公里的長直線和 180 畝的動態廣場六安智梭無人車科技有限公司構建安徽省六安市智慧物流測試示范區,結合長三角一體化的主要理念,形成智慧物流區塊產業鏈山西省交通科技研發有限公司支撐山西省“智能網聯重載貨運車路協同科研實驗路段”八、面向新一代未來高速公路關鍵
208、技術及示范應用八、面向新一代未來高速公路關鍵技術及示范應用江蘇省交通工程建設局牽頭完成的面向未來的五峰山新一代高速公路關鍵技術及示范應用。項目以打造新一代未來高速公路為目標,以“智慧”和“綠色”為核心,構建未來高速的基本內涵、特征和技術框架,研究創新的高速公路建造技術、創新的高速公路運營管理技術,為新一代高速公路建設提供標桿示范和堅實的理論基礎,通過技術創新,將智慧屬性、綠色屬性貫穿于項目建、管、養、運全生態全鏈條體系中,將未來的高速公路打造成為便捷順暢、經濟高效、綠色集約、智能先進、安全可靠的交通運輸領域新型基礎設施。(一)核心技術(一)核心技術1.面向未來的新一代高速公路框架體系研究面向未
209、來的新一代高速公路框架體系研究項目依托五峰山過江通道南北公路接線工程構建了“四全高速”體系,初步實現“安全保障全天候、出行服務全方位、運營維護全數字、綠色建管全壽命”,通過拓展“四全”基本形態勾勒面向未來的新一代高速公路圖景,闡釋了基本內涵、特征和技術框架,為新一代高速公路建設提供標桿示范和堅實的理論依據。83圖圖 3-27面向未來的新一代高速公路場景面向未來的新一代高速公路場景打造保障全天候安全的一流設施,五峰山新一代高速公路具備全面、實時、準確的感知能力,掌握路橋、車輛、環境的現狀并精準預測發展趨勢,為各種天候條件下的行車安全提供保障;提供全方位出行的一流服務,具備全場景信息供給、全方位硬
210、件覆蓋的服務能力,為駕乘者提供精準出行信息服務,提供高品質服務體驗,實現高速公路服務無處不在;形成全數字協同運營維護的一流管理,具備數字、智能、網聯的管理能力,高效協同各個要素,實現創新管理;研發綠色建管全壽命覆蓋的一流技術,具備低能耗、低排放、和諧共生的營建能力,貫穿建管養運全壽命周期,實現高速公路綠色發展?!八娜崩碚摶パa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涵、特征和技術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范、確立標準提供示范試點與理論基礎。圖圖 3-28面向未來的新一代高速公路理論框架面向未來的新一代高速公路理論框架2.安全保障全天候安全保
211、障全天候廣義車路協同。項目依托五峰山過江通道項目研究了高速廣義車路協同,以84分析應用場景為前提,以基于手機終端的車路協同系統和基于智能車載單元(OBU)車路協同系統在五峰山高速公路落地實施和推廣應用為目的,針對性的研究開放式的高速公路環境下車路協同系統實施的若干關鍵技術。低能見度交通事件極速感知關鍵技術。主要以車輛與護欄碰撞的光纖感知為主要的極速感知手段,采用碰撞主動感知、機器視覺、毫米波雷達的組合,實現交通事件 10 秒級的智能感知。分合流路段誘導和警示關鍵技術。分合流路段誘導和警示系統著力于提升匝道行車的安全水平,解決了車檢器定位車道精度不高的問題;實現了設備的可持續應用,提示和警示高速
212、公路分合流路段的通行車輛的同時,還可以避免鏟雪等道路養護等作業的破壞。3.出行服務全方位出行服務全方位車道級霧天行車誘導系統研發。明確車道級霧天誘導系統的架構,實現了功能示范;開發了地面誘導燈、車道級的車檢器;開發和示范應用了路側激光測距車檢器,實現了高速公路運行車輛所在車道的動態感知;完成了車道級霧天誘導系統的地面誘導燈布設方案比選和實測;明確了地面誘導燈在瀝青路面安裝工藝。圖圖 3-29智慧服務區智慧服務區圖圖 3-30車道級精細化管控布設車道級精細化管控布設85智慧服務區。通過多桿合一、車流疏密度算法、車流分析等技術,對不同駕乘車輛精準引導,對?;囕v做到全程級監管;以 BIM 模型為載
213、體,開發了基于 BIM 的服務區物聯網綜合管理平臺,融合服務區物聯網的實時運行數據,進行空間與設備運維管理,同時利用大數據分析與人工智能技術實現服務區各項指標數據的深度融合與邏輯關聯;通過藍牙 mesh 無線技術等手段,實現服務區室內外照明的按需控制,最終實現照明節能;應用了廁位引導、崗位式排風等技術提升旅客如廁體驗,改善廁所空氣品質;服務區還設置了無線充電的示范區域。車道級精細化管控技術應用。建立了車道級精細化管理體系;制定了車道級精細化管控的安全規則;形成了主線車道管控決策體系:涵蓋車型控制、車道控制和車速控制三個模塊;在高速公路主線上,實施精細化車道管控等。4.運營維護全數字運營維護全數
214、字全數字綜合管理系統研發。通過有線加無線傳輸復雜網絡,達到數據傳輸、業務系統的融合。通過 SD-WAN 的網絡架構設計,實現端對端的訪問控制??梢允垢鲗蛹壠脚_系統數據、信息能夠互通。圖圖 3-31數據中心功能數據中心功能電磁響應敏感度增強的鐵氧體水穩碎石混合料開發。明確了鐵氧體電磁響應敏感度增強機理并進行了材料選型,開發了鐵氧體復合水泥穩定碎石混合料,提升了基層內部缺陷圖像識別效果。5G+4K 無人機數據采集與分析應用。建設一套基于 5G+4K 的無人機高速公路自動化巡檢系統,解決了遠距離 4K 視頻實時傳輸、無人機專用 5G CPE 通信模塊、設備參數選型與標準制定、數據采集與平臺應用集成接
215、口、遠程自動化起降作業等關鍵問題。86圖圖 3-325G+4K 無人機無人機5.綠色建管全壽命綠色建管全壽命可吸放熱的復合相變瀝青混合料開發。明確瀝青路面使用需求,特別是需求路面性能及耐久性的提升,因此開展對環境溫度的主動調節研究,以期解決高低溫導致的車轍、開裂問題。光伏人行路面。利用人行步道鋪設光伏組件,有效的解決了服務區光伏發電用地不足的問題;光伏人行路面采用了復合材料的路面專用組件,既保證電池發電效率,也滿足組件具有耐久、承載能力和防滑性能。圖圖 3-33光伏行人路面光伏行人路面智慧海綿服務場區。探究適合服務區建設的生態海綿措施,并因地制宜靈活運用,結合新型海綿材料,建設“自然存積、自然
216、滲透、自然凈化”的海綿場區。(二)技術創新(二)技術創新1.提出了“安全保障全天候、出行服務全方位、運營維護全數字、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涵、特征和技術框架,為面向未來的新一代高速公路形成規范、確立標準提供示范試點與理論基礎。2.提出了高速公路廣義車路協同的概念,開發了高速公路車路協同原型系統,實現了通過路側單元與智能車輛的信息交互和引導控制,為高速公路車路協同系87統實施和建設提供了應用示范。3.研發了匝道交通預警誘導和警示產品和方法,從駕駛者的視角豐富和提升了多種天氣條件下的典型節點行車安全。研發了車道級霧天行車安全智能誘導系統,研發了超微功率地面誘
217、導燈和超低功耗誘導運行控制技術,有效保障和提升了惡劣天氣下的行車安全。4.通過研發和運用智慧停車、基于 BIM 的數字服務區物聯網綜合管理平臺、智慧照明、智慧廁所、智慧海綿服務區等多項創新技術,創新建設了高速公路數字智慧服務區。5.研發了基于了鐵氧體復合水泥穩定碎石混合料的高速公路感知路面技術,有效提升了探測雷達圖像識別效果。研發并實現了基于復合相變瀝青混合料高速公路路面溫度自調節技術。(三)應用效果(三)應用效果面向未來的新一代高速公路“四全”理論體系及關鍵技術已在五峰山過江通道南北公路接線工程中得到成功應用,在降本增效、推動綠色交通發展、交通運輸安全保障等方面進行了應用。一是降本增效方面。
218、基于智能化手段及時感知交通運行狀態和路域環境狀態,通過“交通基礎設施數字化”“基于人工智能的養護決策”“廣義車路協同技術”等提升運營效率,保障道路暢通,交通安全,減少擁堵、事故等帶來的經濟損失。復合相變瀝青混合料等技術的研發與應用,提升了瀝青路面抵抗高溫車轍、低溫開裂與結冰的能力,年平均養護資金的進一步降低;再加上,建立了基于 AI 智能分析系統提供全生命周期的評估體系與方法,為預防性養護提供決策支持,可以減少人工巡查的費用外,還可以在問題發生之前采取預防性措施,節省大量運維費用。二是促進綠色發展方面。項目通過超微功率地面誘導燈、超低功耗誘導運行控制技術、被動房技術、地源熱泵等新技術的應用,實
219、現了耗能控制。三是安全保障方面。通過“霧區誘導”“消冰除雪”“匝道分合流預警”等創新技術和系統全面保障行車安全,在惡劣天氣下進行霧區行駛誘導和智能消除冰雪等,減少惡劣天氣引發交通事故的概率從而減少安全事故產生的經濟損失。88第四部分實踐應用篇89在現階段實踐中,各交通強國試點和智慧高速試點項目取得了積極成效,但同時也存在一些問題,本篇從實踐成果分析、取得成效、存在問題視角對智慧交通實踐應用進行論述和分析。一、智慧一、智慧公路公路時實踐時實踐案例案例自 2018 年我國啟動新一代國家交通控制網和智慧公路(第一批)試點工程以來,國內許多省份對智慧高速進行了實踐,建立了智慧監控系統、智慧標志等,開發
220、了智慧高速公路配套的系統。目前國內各 27 省份智慧高速在建里程已經突破 4000 公里,我國已經完成或正在開展智慧高速的項目呈現星火燎原、百花齊放的態勢,為后續智慧高速的發展提供了寶貴的經驗。表表 4-1智慧公路六個試點方向及相關試點省份表智慧公路六個試點方向及相關試點省份表試點方向試點方向試點省份試點省份建設思路建設思路基礎設施數字化北京、河北、河南、浙江公路設施資產動態管理系統;基礎設施智能監測傳感網;路運一體化車路協同北京、河北、廣東路側系統智能化升級;5G/5.8G 無線通信技術;探索路側智能基站應用;北斗高精度定位綜合應用江西、河北、廣東建設北斗高精度基礎設施;高速公路收費應用研究
221、;應急救援一體化管理系統;基于大數據的路網綜合管理福建、河南、浙江、江西智能化管理決策平臺;運行監測和應急反應能力;互動式現場信息采集;路網運行監測系統建設;互聯網+路網綜合服務吉林、廣東不停車移動支付技術;服務區增值服務;高速公路動態充電示范;精準氣象感知及預測;新一代國家交通控制網江蘇、浙江城市公共交通及復雜交通;安全輔助駕駛、車路協同;封閉測試區和開放測試區。(一)京津冀地區(一)京津冀地區借助大興機場、冬奧會等契機,北京河北兩地開展多項智慧高速建設試點工程,探索智慧高速建設新模式。1.北京北京(1)智慧高速公路)智慧高速公路2018 年 2 月,交通運輸部啟動了新一代國家交通控制網和智
222、慧公路試點工90作,北京市的重點試點主題為“基礎設施數字化”和“路運一體化車路協同”。延崇高速(北京段)智慧公路是試點示范項目之一,延崇高速(北京段)是京禮高速的組成部分,延崇北京段路線長約 33.2 公里,設計速度 80 公里/小時,橫斷面布置為雙向四車道,2018 年 11 月,北京市交通委印發 關于延崇高速公路(北京段)工程智慧公路總體建設方案(代可研)的批復,項目投資 2.62 億元。延崇高速(北京段)主要開展了基礎設施數字化、車路協同示范應用、基于大數據的路網綜合管理和服務等三方面的智慧化建設。實現了對特大橋、特長隧道、超高邊坡等基礎設施的實時健康監測;圍繞自動駕駛、車路協同保障需求
223、,建設了高清攝像機、毫米波雷達、路側通信單元及邊緣計算單元等設施設備;建設了基于云計算、大數據的智慧高速公路云數據中心,以及基于可變情報板、交通信息服務 APP 等多方式結合的交通協同信息發布系統,實現了高速公路交通運行實時監測、快速應急處置及伴隨式信息服務。延崇高速北京段在交通環境感知、車路協同示范以及隧道安全運行等多個方面進行了創新研發應用。一是環境感知方面,延崇高速北京段山區里程在總公路里程中占比很大,相關部門研發建立了氣象感知系統,實時采集公路沿線氣象數據,獲知公路沿線氣象預測信息,為異常天氣條件下各種應用措施準備提供支持,為公路運行管理和出行者提供氣象信息保障。二是車路協同示范方面,
224、延崇高速(北京段)在全時空動態交通訊息的基礎上展開車輛協同安全節制和道路交通主動節制,保證交通安全,提高通行效力,從而構成安全、高效和環保的交通系統。運用物聯網、云計算、人工智能、衛星導航等技術,實現車與人、車、路、云的智能信息交互,為實現自動駕駛奠定技術基礎。三是隧道安全運行方面,通過燈光控制為隧道內通行的車輛提供安全的運行環境,考慮到不同的氣象條件下,駕駛員對隧道內道路交通、環境條件視認的色溫需求不同,采用變色溫控制隧道照明,實現洞內外色溫變化的柔性和諧調整,保障運行安全。(2)智慧普通公路)智慧普通公路北京市延慶區松閆路是 2022 年北京冬奧會重要的保障路。2020 年大修工程和 20
225、21 年市交通委專項提升兩項工程中,松閆路急彎處共設置了 161 套彎道盲91區預警系統。每個彎道的前后兩端都設有一個彎道預警系統主機,主機顯示“前方”“急彎”的字樣。在主機之間,則根據彎道的弧度和長度設置間隔距離不一、數量不同的智慧路樁。當車輛通過時,預警主機會發出“前方會車”語音提醒,智慧路樁依次閃爍箭頭形狀的標識,同時低空照明設施開啟,為駕駛者標出清晰的彎道輪廓線。松閆路 2020 年大修工程中,在最易產生暗冰的路段安裝了 2 套冰雪預警系統,一旦出現降水天氣,氣象監測傳感器就能通過高精度激光和雷達傳感器迅速判斷地面溫度、濕度、積雪結冰等情況,在冬季降雪時,更能快速準確地測算出降雪的厚度
226、,實時傳輸到信息平臺,并及時通知相關部門進行處理,有效保障道路通行。2021 年松閆路專項提升工程中,又新建了一套雷視一體機,該設備能夠實現橫向多車道、縱向遠距離、多個目標跟蹤檢測,形成高精度交通軌跡數據和可視化特征數據的全面感知。雷視一體機彎道預警設備平安花預警系統冰雪預警系統圖圖 4-1北京市延慶區松閆路智慧公路建設北京市延慶區松閆路智慧公路建設2.河北河北河北省是新一代國家交通控制網和智慧公路試點首批 9 個試點省份之一,河北省重點試點主題為“基礎設施數字化”“路運一體化車路協同”“北斗高精度定位綜合應用”。河北省智慧高速建設在涵蓋平原、山區、高寒高海拔等多種地貌類型,也涵蓋四六八等多車
227、道布局以及多霧、長大下坡、特長螺旋隧道等易發事故區。河北省共實施 4 條智慧高速,總長 320 公里,總投資 20 億元。92(1)延崇高速)延崇高速延崇高速公路(河北段)突出“智慧設施、智慧決策、智慧管控和智慧服務”,打造“3353”(三示范三體驗五亮點三服務)的智慧公路建設目標?!?”即以智慧理念引領“綠色、科技、智慧公路”三個示范工程,完成基礎設施數字化、路運一體化車路協同、北斗高精定位綜合應用、基于大數據的路網綜合管理和服務等試點任務建設?!?”即以先進技術打造“車路協同、智能誘導、高精定位”三種享受體驗?!?”即實現“五個國內第一條”智慧公路建設:國內第一條支撐奧運標準的智慧化高速公
228、路、國內第一條實現全要素物聯網集群監測的數字化高速公路、國內第一條運營開放路段車路協同示范高速公路、國內第一條基于視覺的隧道智能綜合誘導高速公路、國內第一條北斗衛星信號和 5G 信號全覆蓋的高速公路?!?”即建設面向服務的彈性云數據中心,構建數據賦能的綜合管理服務體系,為公眾、冬奧會、管理者提供優質服務。延崇高速重點解決隧道行車安全、冰雪天氣通行、兼顧原有系統升級等關鍵問題,打造山區智慧高速典型示范,打造奧運標準的智慧化高速公路。延崇高速綜合利用攝像機、雷達、車輛特征識別單元、氣象監測站等監測設備以及數字孿生技術,實現交通運行狀態、車輛狀態、環境信息的全面感知以及四維仿真呈現;同時利用大數據云
229、控平臺的高性能計算分析能力實現交通事故、突發事件,以及自然災害發現、跟蹤、分析、處置的全過程智能管控;并通過車載智能單元、路側智能基站和公眾服務平臺、車道級高精度導航服務 APP 以及北斗高精度定位系統,實現安全、效率等兩類、十三項應用場景的落地,為冬奧車輛提供更安全高效的交通保障。延崇高速主線實現了測速雷達、RSU(路側單元)全覆蓋,測速雷達負責實時觀測路上情況,并將情況數據反饋給平臺,數據經過邊緣計算和平臺的“大腦”處理后會傳遞給 RSU,由 RSU 向車輛及時“廣播”。通行車輛只要安裝 OBU(車載單元),會通過車載顯示終端及時提醒駕駛員擁堵及服務區關閉情況。關于解決隧道安全行車問題,延
230、崇高速首先解決“看”的問題,目前已經實施了基于視覺的隧道智能綜合誘導,該項工作在延崇高速金家莊螺旋隧道設置面光源、變色溫、調光燈具 17000 根,通過智能動態實時管控誘導系統進行無級調光控制和冷暖色溫調控。通過帶狀連續照明燈帶、自適應顏色調節、注意力喚醒93實現視覺舒適的隧道照明。在“看”的問題基礎上,布設誘導標 8944 處,結合隧道監控設施等實現隧道綜合誘導。同時,解決“聽”的問題,以緊急電話為基礎,應用隧道廣播微基站、語音播報器,共同構建可“視”可“聽”的隧道誘導服務,全時段保障隧道行車安全。圖圖 4-2延崇高速公路智慧建設延崇高速公路智慧建設(2)榮烏高速新線)榮烏高速新線榮烏高速公
231、路智慧化建設突出五大系統:全息化數字感知、車道化主動控制、一體化車路協同、精細化交通管理、智慧化交通服務,打造車路云網一體化智慧高速示范路與智慧化貨運通道,榮烏高速公路全長 72.8 公里,共計 2000 多個核心控制單元,實現速度和車道的管理和誘導。一是全息化數字感知系統。全線設置千米超距毫米波交通雷達,形成雷達組網。通過雷視融合,可捕獲行駛車輛的車牌、速度、軌跡等特征,融合信息實現車輛唯一 ID 連續跟蹤。全線設置 158 套智慧門架,每個門架設 5 組分車道顯示屏,每個屏分為兩個控制單元,集約設置了超距雷達、卡口攝像機、分車道 LED信息屏、標志牌、智能控制箱、邊緣計算單元、RSU 等,
232、未來可加裝 5G 等設備,實現“一架多用”。二是車道級主動控制系統。這是主動控制技術在國內首次進行系統性應用。94主動控制系統分析感知系統采集的交通數據,能夠實時評估交通運行態勢,預測安全風險,并通過面向效率與安全的策略融合,實現分路段、分車道、分時段的交通主動管控。榮烏高速公路還提出了一級組織區、二級控制區、三級聯動區的分層控制架構體系。一級組織區確定事件周圍區域內交通組織方案,包括車道封閉情況、安全行駛速度、交通通行規則等;二級控制區基于組織區方案進行交通流主動控制,包括可變限速控制、車道功能控制、交通流量控制、預警信息發布等;三級聯區是全線多個交通事件發生區域之間進行速度、流量、車道功能
233、等協同適應的區域,確保全線交通運行平穩、有序、連貫。圖圖 4-3榮烏高速新線智慧建設榮烏高速新線智慧建設三是精細化交通管理系統。以車聯網云控平臺為基礎搭建交通云控管理平臺,在實現道路管理功能的同時,預留車輛向智能網聯和云控自動駕駛發展的空間。四是一體化車路協同系統。打造高速智慧化管控系統基礎底座云控管理平臺,打通感知、協同、管理、控制、服務五大系統數據鏈路,實時監控項目整體情況和高速實時路況,從宏觀層面把握實時數據。五是智慧交通服務系統。搭建起智慧高速公路全過程管理體系,實現人、車、道路、環境的互融互通,提供全流程地圖融合出行服務、準全天候通行服務、高精度定位服務和高精度地圖服務,滿足人民群眾
234、日益增長的出行需求。95(3)京雄高速)京雄高速京雄高速河北段包括主線和大興國際機場北線高速支線京冀界至主線段,路線全長約 75km。其中主線起點與京雄高速北京段相接,終點與既有榮烏高速相接,長 69.462km;支線起點與北京段順接,終點與主線相接,長 5.570km。京雄智慧公路建設,綜合運用北斗高精定位、物聯網、大數據、5G、云計算、人工智能、自動駕駛等新一代信息技術,構建“11456”智慧交通體系,即 1 個云計算數據中心、1 個智慧管理服務平臺、4 方面智能感知(設備設施數字化、道路運行狀態、環境狀態、設備設施安全運行狀態 4 方面智能感知)、5 種網絡融合(光纖數字傳輸網、短程通信
235、專網、無線寬帶走廊、窄帶物聯網和北斗高精定位網 5 大網絡融合)、6 項智慧體驗(智能收費、車路協同、準全天候通行、全媒體融合調度、智慧照明、綜合運維 6 項體驗),打造新時代示范性智慧高速。試點任務一是智慧中樞桿(燈桿),京雄高速公路全線設置了 3728 根智慧中樞干,每個中樞桿集成了智慧專用攝像機、路側通信設備、能見度檢測儀、路面狀況檢測器等新型智能設備,它們可以利用北斗高精度定位、高精度數字地圖、可變信息桿和車路通信系統等,向高速通行車輛提供車路通信、高精度導航和合流區預警等服務。綜上,智慧中樞桿具備智能感知、智慧照明、節能降耗“一桿多用”功能,可以保障低能見度下高速公路通行安全,并輔助
236、夜間視頻監控、事件識別、應急處置。試點任務二是建設自動駕駛專用車道。一是在標志標線方面,京雄高速將行車方向最內側車道設置為自動駕駛專用車道,專用車道和其他車道之間采用軟隔離,可變信息標志在測試期間進行“智慧測試專用車道”提示。二是在專用設備支撐方面,配合管理需求和規章制度,設置智慧專用車道攝像機,用于提供智慧專用車道非開放狀態時的普通車輛車道闖入抓拍。三是基于車道級高精地圖,搭建京雄高速數字孿生平臺,融合監控視頻與北斗數據,實現事件實施映射、可視化監測、可視化救援、視頻回溯、車輛軌跡還原、軌跡跟蹤等業務應用,提升高速精細化管控水平。96圖圖 4-4京雄高速公路智慧建設京雄高速公路智慧建設(4)
237、京德高速)京德高速京德高速為北京新機場至德州高速公路京冀界至津石高速段,路線全長約87km,采用雙向 6 車道高速公路標準建設,設計速度 120km/h,于 2021 年 5 月29 日建成通車,智慧高速同步建設。京德高速的試點內容是建成安全風險預警系統為統領,推動交通基礎設施數字轉型、智能升級,建設便捷順暢、經濟高效、綠色集約、智能先進、安全可靠的新型交通基礎設施。京德高速結合自身功能定位,以“感知、控制、協同、管理、服務”五大系統為核心,依托“安全風險預警系統”,打造“實時碰撞風險預測平臺”,建立“運行監控、態勢分析、風險預測、預警應對”四大功能板塊,全力保障行車安全,打造“交通安全風險智
238、慧防控示范路”。京德高速公路安置了主動發光輪廓標安裝,可實現道路邊緣可視化,更加清晰地進行道路邊界引導,打造全線微光誘導環境,在大霧、團霧、雨、雪等惡劣行車環境條件下有效降低和預防一次事故、二次事故的發生,提高道路通行效率,保障行車安全。京德高速公路還安裝有毫米波雷達、路側智能單元、門架可變信息標志、懸臂可變信息標志、車牌識別設備、氣象設備、監控攝像機、雷達等,支撐交通運行、環境狀態等基礎數據采集。通過大數據平臺的存儲及融合,推送97給安全風險預警系統,依據實時數據可進行風險評估,結合歷史風險溯源判斷風險等級,發布風險提示信息。提示信息通過可變信息情報板、懸臂屏準確送達司乘人員,快速引導車輛安
239、全行駛,實現交通風險可感、可控。京德智慧高速公路以數據為核心,以業務為主線,充分體現“人車路云網環境”之間的相互關系,主要實現感知信息全面性、風險判別準確性、控制策略有效性、協同聯動統一性、管理處置及時性、服務公眾通達性六方面功能。一是感知信息的全面性。自主研發的毫米波雷達與攝像機、氣象設備配合實現全面、精準感知,可感知車速、車型、行駛車道、車輛的軌跡、區段內交通流量等數據,為智慧交通提供數據支撐,為出行者提供超視距數據服務。二是風險判別的準確性。通過軟件處理可發現事故發生的前兆特征,預判將要發生的事故,及時調整管理控制策略,防止事故發生。圖圖 4-5京德高速公路智慧建設京德高速公路智慧建設三
240、是控制策略的有效性。利用京德高速實時數據,優化交通安全風險模型,實時評估交通運行狀態,形成融合多種場景的動態控制策略。通過分車道信息發布、主動發光交通標志等措施實現信息發布及誘導,實現高速公路實時交通管理與控制,提高通行效率。四是協同聯動的統一性。協同系統提供“路+可變信息情報板+動態控制”98“路+APP+動態控制”“路+(RSU+OBU)+動態控制”多種模式,實現不同階段的信息與人、車、路之間的有效交互。依托高精地圖、手機 APP,有效擴展交通服務受眾群體,提升道路車輛通行效率與廣大司乘人員的高速駕駛體驗。五是管理處置的及時性。通過軟件計算,可提前預知將要發生的事故或惡劣天氣等信息,提醒管
241、理者及早采取措施,減少惡劣天氣對通行的影響,最大程度輔助路段行車安全,提高路段通行效率。六是服務公眾的通達性。通過人、車、路的互聯互通,及時發布路段及區域交通信息,為出行者提供智能化動態路徑規劃、導航及個性化出行服務,隨時預約高速沿線充電、加油、就餐、住宿等服務。(二)長三角地區(二)長三角地區1.江蘇江蘇五峰山長江大橋南北公路接線全長 33 公里。全線采用雙向八車道高速公路標準建設,共設 6 處互通式立交、4 處匝道收費站和 1 處服務區。2021 年 6 月30 日,五峰山長江大橋南北公路接線建成通車,五峰山智慧高速公路聚焦“安全保障全天候、出行服務全方位、運營維護全數字、綠色建管全壽命”
242、五個方面,5G、人工智能、物聯網、車聯網等前瞻性、創新性技術在五峰山長江大橋公路接線工程成功試點應用。項目擁有霧天行車誘導、橋梁自動消冰除雪、擁堵誘導分流等多項功能。駕車通過五峰山智慧高速公路,出行體驗會大幅提升。一是實時提供交通服務信息。利用 5G 網絡極低延時的通信鏈路,所有交通信息將實時反饋到指揮后臺,這些實時路況信息第一時間通過路側廣播誘導、高精度導航提醒等方式,向出行者提供道路危險狀況提示、限速預警、前方擁堵提醒、車輛匯流碰撞預警、匝道分合流預警等信息,這樣行車會更加安全和省心。二是不封路全天候通行。在雨雪、大霧等極端天氣下,通過智能消冰除雪系統、霧天行車誘導系統等,降低惡劣天氣對道
243、路行駛影響;在雨雪、團霧環境下,設置在車道兩側的誘導燈就會自動點亮,通過探測后方車輛的距離,以紅燈顯示警示區域,提醒后方車輛保持距離;在雨雪等極端惡劣天氣下,通過遙感式路面狀態檢測器或埋入式傳感器自動啟動橋面加熱系統給橋面加熱或噴灑融雪劑,將橋面冰雪及時融化掉,既避免了積雪結冰,保證交通安全,又能節約大量的人力物力,提升惡劣天氣快速響應度。通過護欄碰撞感知并結合機器視覺、毫米波雷99達等科技組合,既能對碰撞事件快速響應,第一時間快速進行救援,還能極速捕獲擁堵、車輛違規行駛等特殊情況。三是第一時間快速救援。通過護欄碰撞感知并結合機器視覺、毫米波雷達等科技組合,既能對碰撞事件快速響應,第一時間快速
244、進行救援,還能極速捕獲擁堵、車輛違規行駛等特殊情況。四是全天候監控路面。五峰山過江通道沿線,布設億級像素攝像機,像“鷹眼”一樣對路面進行全天候監控。這種智能設備具備事件處理功能,能夠對輕微碰擦車輛進行智能取證,避免因事故造成的駕駛人員糾紛,以及對交通流的影響。五是智慧服務區提供全方位出行服務。揚州廣陵服務區作為江蘇新建體量最大的服務區,達到高速公路服務區的“頂級配置”,處處閃耀智慧光芒:室內外智慧照明傳感網,點亮服務區的每一個角落;無線充電模式讓電動汽車即停即充,簡單高效;廁所異味監測傳感裝置配套新風除霾系統確??諝馇逍?。霧天誘導系統橋面信號塔高速公路路面智慧服務區圖圖 4-6五峰山長江大橋南
245、北公路接線五峰山長江大橋南北公路接線2.浙江浙江杭紹臺高速公路作為浙江省交通“十二五”規劃中單體投資最大的項目,概100算總投資約 381 億元人民幣,該項目起于錢江通道南接線與杭甬高速相交的齊賢樞紐,經過越城區、柯橋區、嵊州市等 7 個區(縣、市),全長約 160.7 公里,2019 年 3 月被浙江省交通運輸廳列為省智慧高速公路試點項目。2022 年 2 月 10日,杭紹臺高速公路實現全線通車。杭紹臺高速打造了“準全天候通行”“智慧隧道”“車路協同”“智慧服務區”為核心的四大特色應用場景。一是準全天候通行。打造全息感知的智慧高速云控平臺,通過在特殊路段布設交通檢測、路面狀態檢測器、氣象傳感
246、器,同步實施智慧霧燈檢測系統,可實現底層數據感知層、支撐及決策層、協同業務層以及數據的交互共享,實現了高速公路主動交通管控和服務,支持準全天候通行。二是智慧隧道?;谥腔鬯淼拦芸仄脚_,為隧道提供全面的感知、可靠的物聯、高效的協同、智慧的應急,保障杭紹臺隧道安全運行。其中智慧應急方面,將隧道交通預案、環境預案、火災預案進行統一管理與部署,當報警或事件發生時,自動調度預先設置的策略實現自動、或半自動的隧道機電控制策略,減少處理時間,提升處置效率,實現隧道智慧應急。通過隧道智能疏散指示系統,智能決策提供正確的安全逃生通道以及安全門自動開啟等,提高隧道運營安全性。云控平臺智慧隧道圖圖 4-7杭紹臺高速
247、公路智慧建設杭紹臺高速公路智慧建設三是車路協同。集成動態交通流感知、高精定位和高精地圖服務、多模式無線通信(5G)、數字化標志標線等路側系統,利用大數據構建云控平臺,引入AI 技術實現智能管控,構建路網綜合運行監測與預警系統,讓高速公路在技術層面上達到具備“無人駕駛”的條件。此外,還將實現人-車-路的協同和信息交互,駕駛員可以通過、板、智能網聯汽車的車載終端等多種方式掌握實時路況,避免擁堵。101四是智慧服務區。充分利用服務區、隧道口等現有場地,建設光伏發電系統,構建一個綠化能源供應體系,設置電動車充電樁,為高速公路上的新能源車用戶提供充足的保障,實現智能充電、智能導航、智能公廁等特殊功能。服
248、務區布設智慧路樁、智慧道釘、智能停車系統等 11 種豐富的外場設施,實現資源科學調配,升級出行體驗。(三)川渝地區(三)川渝地區川渝地區把“新基建”作為后發追趕、彎道超車的重要機遇,堅持“早謀劃、早啟動、早落地、抓機遇、促發展”,提前謀劃一批智慧高速項目。1.四川四川成都到宜賓高速公路是四川省高速公路網規劃的 16 條成都放射線高速之一,線路全長約 157 公里,總投資 246 億元,2020 年 12 月 31 日正式通車。成宜高速是四川省交通強國試點省份實施方案中的重點項目之一,同時還是四川省“新基建示范工程”、四川省交通強省“首批示范項目”。成宜高速為分階段建設數字高速。第一階段是“自動
249、駕駛”,前期布設 10公里“自動駕駛”基礎設施,達到 L3.5 級自動駕駛標準。第二階段為“車路協同”,構建完善的高速公路網智能感知體系,實現全路段人工智能視頻分析、預判、報警等功能,提升高速公路運營能力。第三階段為“智慧高速”,基于數字新基建的建設,成宜高速將達到全路段 5G 覆蓋,為“數字交通”的信息傳輸提供更加方便快捷的服務支撐。成宜高速智慧化建設的主要特點:一是完善智慧設施配置。成宜高速共鋪設 273 根雷視融合智慧桿,每一根智慧桿都安裝了 9 個外場監測設備,實現全線路段空間 100%全覆蓋、車輛全線軌跡融合還原,對道路擁堵、異常停車、天氣能見度檢測等異常事件進行實時和可視化的智能監
250、測,對人、車、路、環境進行全要素感知,實現了全路段無間隙監測,奠定了高速公路的數字化、精細化管理與服務基礎。二是搭建自動化處理中心平臺。成宜智慧高速運行調度中心是這條智慧高速的自動化調度中心,全面實現事務處置流程線上化。它對事件進行毫秒級感知后進行確認,一鍵下發工單,自動實現多部門協調聯動,極大提升了人工協同處理的效率,使處置人員抵達現場和事件整體處置時長得到大幅縮短。三是推進“智慧高速+車機導航”服務。研發專門的用戶 APP,實現智慧高102速數據與車機導航融合,做到了智慧的高速公路與普通用戶的交互體驗,可以把更清晰的路面狀況信息發送給用戶。針對雨雪霧惡劣天氣以及駕車視線受到遮擋,用戶通過手
251、持終端即可享受到車路協同提供的超視距感知服務,實現全天候通行更安全、更精準。四是打造智慧收費服務。以觀音收費站為例,該收費站目前每天的車流量在2000 輛車以上,目前成宜高速采用的智能收費亭具備中央總控系統、智能收費系統、新風系統、智能環境控制及監控系統、語音服務、多媒體 LED 顯示屏等功能,在為出行者提供方便、快捷、智能服務的同時,也更加節能環保。智慧桿智慧高速+車機導航圖圖 4-8成宜高速公路智慧建設成宜高速公路智慧建設2022 年 6 月底發布的數據顯示,成宜高速交通事故數量同比下降 60%,“零事故”天數從每周 0.5 天提升到 1.8 天。除了明顯降低事故率,成宜高速的交通事故辦案
252、率也提升了 20%,辦結時間平均縮短了 20 分鐘。2.重慶重慶重慶石渝(滬渝南線)高速是重慶的重要骨架公路之一,是促進三峽庫區發展的重要建設路段,沿線地質、氣象條件極其復雜。G5021 石渝高速涪陵至豐都段車路協同試驗路段雙向全長 128.6 公里,起點位于涪陵龍橋互通,終點位于豐都東互通,具有長隧道、特大橋、長下坡、急彎、團霧天氣、積水、上下行車道分離等全場景路況。試驗路段的橋隧比高達 47%以上,其中長隧道 7 條,里程超過 14 公里。103路側感知設備C-V2X 車路協同系統圖圖 4-9石渝高速公路智慧建設石渝高速公路智慧建設項目使用 350 余臺 C-V2X RSU,400 余套路
253、側感知、計算、顯示設備,其中包括了攝像頭、雷達、能見度傳感器、積水傳感器等,覆蓋了 12 處隧道、8處交通互通、5 處事故多發區域,實現包含隧道等區域的 C-V2X 網絡全覆蓋、定位全覆蓋、重點區域感知全覆蓋。一旦出現異常情況,信息都會及時傳送到AI 專家決策系統,進行自動處理和及時報警,有效保障了異常情況的快速發現、快速通知、快速處置。該項目形成的車路協同系統主要構建了三方面的能力:一是隧道增強感知,對隧道內的行車情況進行提前感知,為后進入隧道車輛提前預警隧道內情況,避免車速過快且無法辨別隧道內情況而引發事故;二是事故多發區域專項治理,主要對急彎、急下坡、多霧、積水、施工區等通過感知單元進行
254、事件檢測、感知,借助可變信息情報板、車載終端實現車輛提醒及事故提前預警,實現智能安全誘導;三是出入口事故綜合防治,為出行者提供高速公路出入口、服務區出入口的道路合流區實時預警。正式運營時,G5021 石渝高速涪豐路段,具備穩定的通信網、集約高效的管理服務信息系統和高科技安防設施設備,能夠支撐道路全方位安全預警、實時引導、專用車道、編隊行駛、自由流收費、全天候通行、精準管控調度等創新服務,為現有車輛提供精準信息服務和安全提醒。G5021 石渝高速涪豐路段車路協同系統結合車、路、網、云、圖、位六大要素,讓車、路有了相互感知能力,實現了車車及車路信息互通、路云信息同步、平臺一體化調度等多項應用功能。
255、(四)粵港澳大灣區(四)粵港澳大灣區深圳外環高速公路是廣東省智慧高速省級科技示范路,由深圳段和東莞段組成,全長約 94km。全線采用雙向六車道高速公路標準建設。深圳外環高速公路104深圳段一期工程作是交通運輸部智慧公路試點示范項目。深圳外環高速打造廣東省智慧高速省級科技示范路,實現交通管理智慧化:一是以交通數據標準化為基礎,建立深圳外環高速大數據中心及交通綜合監測系統,實現對高速公路路網運行狀態、車輛實時運行、交通事件和交通環境的動態化、一體化監測和預測。二是利用 BIM 技術,實現了高速公路基礎設施的數字化和深圳外環高速資產智慧化運營管理。三是沿線布設 135 根多功能智能桿,掛載基站實現全
256、線 5G 通訊網絡全覆蓋。深圳段一期工程通車 2020 年 12 月開通運營,深圳外環高速成為以多功能智能桿為載體實現 5G 網絡全覆蓋的新建通車高速公路。多功能智能桿全要素路網監測協同化交通誘導管控精細化道路管養全實時路況仿真預測全流程應急指揮優化圖圖 4-10深圳外環高速公路智慧建設深圳外環高速公路智慧建設105這些多功能智能桿通過綜合應用 5G、邊緣機算、人工智能、大數據等新技術,搭載的激光雷達、毫米波雷達、視頻監控、氣象監測、RSU 及電子車牌等智能化監測設備,可以對高速公路上的人、車、路、環境等相關數據進行車道級高精度采集,以及亞秒級動態化刷新;多維傳感數據經由桿載邊緣計算節點進行實
257、時動態融合,通過 5G 傳輸及后端平臺側 AI 分析,支撐了深圳外環高速實現精準化交通信息服務、全要素路網監測、精細化道路管養、全實時路況仿真預測、協同化交通誘導管控、全流程應急指揮優化、支撐車路協同應用等智慧交通多場景應用。表表 4-2深圳外環高速公路智慧應用場景和功能深圳外環高速公路智慧應用場景和功能序號序號應用場景應用場景具體功能具體功能1精準化交通信息服務將高精度實時交通運行環境、前方異常事件及天氣情況等信息精準化推送至個人或智能汽車終端?;诮煌ㄔ诰€仿真及預測技術,可對部分車輛實現車道級誘導。配合各類道路交通平臺,提供精準出行服務,提升大家的高速公路出行體驗。2全要素路網監測車道級精
258、準交通感知及亞秒級路網動態復現,實現道路路網實時精確監測,有效降低人力成本,提高路網運力。3協同化交通誘導管控多功能智能桿基于桿載實時高精度動態路網感知,整合高速公路沿線路網數據,通過平臺化 AI 算法,輔助交管部門生成交通流量誘導方案,形成全路網協同聯動能力,支持整體化協同調控,保障高速公路運行通暢。4精細化道路管養通過車道級道路養護數據數字化及交通設施狀態數據數字化管控,結合道路養護平臺 AI 預測性運維算法,實現道路精細化養護及運維,提高管養效率,優化服務質量。5全實時路況仿真預測將桿載設備采集到的實時高精度交通數據以及歷史經驗數據融合,利用在線交通仿真技術,推演預測未來短時期的車道級交
259、通流量、密度、車速等交通發展趨勢,協助交通監管部門及早掌控交通態勢,主動進行路網管理部署及誘導管控。6支撐車路協同應用桿載感知設備采集道路高精度實時動態信息,通過邊緣計算節點實現多維融合,并將路側信息通過 RSU 向道路車輛車載單元實時推送,支撐未來車路協同相關應用實踐。(五)中部地區(五)中部地區1.山東山東京臺高速公路泰安至棗莊段是國家高速公路網七條首都放射線之一,是貫穿山東南北的交通大動脈。該項目起自京臺高速公路與青蘭高速公路交叉設置的泰山樞紐,止于魯蘇兩省交界,接京臺高速公路江蘇段,路線全長 189 公里,概算投資 264 億元,將原有雙向四車道拓寬為雙向八車道。2021 年 9 月京
260、臺高速公106路泰安至棗莊段項目按照“全國領先、遠近結合、適度超前、先進適用”的建設原則和“全路段感知、全過程管控、全天候通行”的建設定位,通過先進技術集成創新應用、先行先試,建成開放式車路協同試驗路段和全國首條全向/定向毫米波雷達融合路段。(1)打造安全暢行服務體驗)打造安全暢行服務體驗高端、豐富的外場設施裝備是京臺智慧高速的亮點之一,70 余類涵蓋感知、監測、誘導、發布等功能的外場設施,在此基礎上,京臺智慧高速以全天候通行為目標,提出了交通運行態勢評估算法及交通誘導管控方法,融合應用主動發光標志、雨夜標線、霧區智能誘導、融冰除雪等設施設備,提高道路輪廓可視性,實現路域范圍內“雨雪冰霧夜”等
261、特殊環境狀態感知、安全預警、融冰除雪及行車誘導全鏈條保障,通行能力可提升 20%以上。京臺智慧高速還通過服務區高精地圖繪制、車位占用動態獲取,打通導航軟件與服務區管理系統的交互屏障,實現了“端到端”的車位級停車導航和反向尋車功能;服務區入口的 ETC 天線通過識別車輛及用戶信息,分析車輛通行數據,為用戶提供餐飲、購物、洗車等多種個性化優惠服務,并支持 ETC 用戶洗車、加油等無感支付,極大提升了出行者的服務體驗。智慧服務區管理平臺智慧洗車服務圖圖 4-11京臺高速公路泰安至棗莊段智慧建設京臺高速公路泰安至棗莊段智慧建設(2)實現精準運營智慧養護)實現精準運營智慧養護京臺智慧高速充分利用 5G、
262、北斗、大數據、云計算等新一代信息技術,通過對道路狀況、附屬設施、通行情況進行可視化呈現,實現了運行管理、應急救援、道路養護的智能決策,實現“人、車、路、網、云”于一體的車路協同。在高速公路運營管理方面,按照交通事件“檢測評估管控救援”的思路,依托雷視融合、智能道釘、“平安花”、車載視頻檢測等技術,實現合流區預警、107燈光誘導、“平安花”異常警示驅離的精準管控,提升了道路行車安全與效率。利用無人機巡查、毫米波雷達采集、視頻監控等手段,建立了交通事件智能快速識別和響應系統,實現一鍵報警、一鍵救援。在高速公路養護管理方面,面向檢測監測智能化、養護決策科學化、養護工程精準化的發展方向,開展了基礎設施
263、智能檢測監測技術、科學養護決策體系、養護“四新”技術等的研究及應用,構建了“一圖(公路一張圖)、一庫(養護大數據中心庫)、一平臺(養護綜合管控平臺)”的高速公路智能養護管理系統,實現了養護全過程一體化業務閉環。應用可視化、可移動的基礎設施檢測智能裝備及技術,實現了對路面病害的快速精準檢測,推動了從“事后養護”向“預防性養護”的轉變。(3)打造綠色低碳的生態高速)打造綠色低碳的生態高速京臺智慧高速采用國際先進設備測試舊橋板梁受力性能,研究梁板破壞機制與車輛荷載模型,形成一套成熟的既有板梁橋利用的評價方法,最終保留全線舊橋梁板 1.2 萬余片,節約資金近 10 億元;為實現老路銑刨料再利用,項目研
264、究了高性能瀝青路面材料再生利用成套技術,采用大摻量 RAP 瀝青路面冷再生、溫再生技術,實現瀝青銑刨回收率 100%,路面再生利用率超 70%。項目推廣利用新材料泡沫鋁制成的新型護欄及聲屏障,從材料生產源頭實現節能減排。此外,改造后的京臺高速在沿線設置了大量光伏發電、新能源充電、污水處理等設施,最大限度提高了新能源使用效率,降低對自然環境的破壞,踐行了“路與自然和諧共生”的綠色發展理念。2.湖南湖南2020 年 8 月 31 日,隨著 G5517 長益北線高速正式開通,湖南長沙建成了支持車路協同自動駕駛的智慧高速,項目全長 93 公里,包括長沙繞城高速西北段、西南段 63 公里,以及此次開通啟
265、用的 G5517 長益北線高速 30 公里。該項目打造了共計 98 個智能網聯汽車相關場景,主要滿足智慧交通管理、智能網聯汽車測試及網聯輔助駕駛等功能。(1)“人車路網云一體人車路網云一體”構筑智慧高速構筑智慧高速長益北線智慧高速路段匝道每個節點部署智能路側系統,包括一套視覺感知設備、一套 V2X 通訊設備、一套邊緣計算單元,可以滿足網聯輔助駕駛和高速108公路運營監管需求。其中,長益北線高速觀音巖互通到烏山隧道路段為測試段,高密度覆蓋智能路側系統,每 150 米部署一處邊緣感知,每 450 米部署一套邊緣計算單元??梢詽M足車路協同自動駕駛車輛測試、網聯輔助駕駛、高速公路運營監管需求。除了智能
266、化路側系統,長益復線高速公路還擁有云控平臺,不僅實現了智能汽車的云控數據交互,支撐智能汽車高速公路運行。還可以服務長益復線高速公路路網監測,基于高精地圖做到車道級的車輛運營狀態監控;能夠進行路網態勢感知,融合互聯網出行數據和道路實施監控數據,預判道路交通流態勢,預知高速出行流量;還可以基于前端邊緣計算單元的 AI 感知能力,實現高速公路事件AI 發布和推送。(2)掌握高速車道實時路況情況)掌握高速車道實時路況情況長益北線高速共打造 98 個智能網聯汽車相關場景。其中包括高級自動駕駛功能測試在內的測試場景 56 個,應用類場景 42 個,包括車輛行駛安全、道路事件預警提示與行駛引導、道路信息提示
267、、主動救援輔助、云端決策輔助、云端協同決策、交通感知管理、交通管理全局優化等。駕駛在長益北線智慧高速上的車主,可以通過手持終端接收相關道路交通信息。以駕駛 L0 級別普通車輛的車主為例,出行者可以通過使用特定的 APP 接收相關道路信息,例如前方車道上是否有拋灑物,車輛通行情況,道路施工情況等。讓出行者對道路情況有所預判,采取相應措施。(3)自動定位并報警突發交通事故)自動定位并報警突發交通事故當發生交通事故后,長益北線智慧高速路側感知可以連續覆蓋路段通過交通事故的實時檢測和車道級定位,以及通過云控平臺與高速交警的數據打通,實時快速上報交通事故的信息。同時,智能路側系統和云控平臺不斷將車道級事
268、故信息進行超視距的消息廣播和云端下發,提醒后方來車提前變道繞行疏導,提高交通通行效率、支持交通事故快速處理,防止了二次事故的發生。接到報警以后,交警、路政、消防救援、醫護、高速施救、應急管理等部門密切配合,做到了一個小時內迅速響應、快速處置、恢復通車。除了應對突發情況的快速應急處理,對于日常出現的車內拋灑雜物、行人闖入和匝道口逆行等場景,智慧高速的提醒會更加提前,處理更加迅速。1093.吉林吉林2020 年 9 月 15 日,吉林省智慧高速公路雙洮高速正式通車。雙洮高速公路起自雙遼市,主要經由長嶺縣、通榆縣至終點洮南市。主線全長 187.203 公里,連接線長 13 公里,采用雙向四車道高速公
269、路標準,設計時速 120 公里,項目總投資 110.74 億元。雙洮高速項目全面采用智能化、信息化,大力實施互聯網+智慧施工和智慧安全生產。(1)實施)實施 BIM 智能管理智能管理雙洮高速對道路、橋梁、互通、涵洞、排水、防護等所有工程結構進行 BIM技術建模,將 187 公里高速公路全部翻譯成 BIM 模型,并按照 1:1 比例融入地理信息系統平臺,在 BIM 建模的同時,將幾何尺寸、材料性質、力學指標、工程數量等信息存儲到構件模型之中,通過 BIM 模型的建立,實現了三維表達的設計成果。雙洮高速將物聯網與高速公路建設管理牢牢綁定在一起,即便遠隔千里,也能通過長有天眼的智能設備,將施工信息借
270、助無線網絡,實時傳送到這個BIM 平臺之中,實現工程管理者與設備終端“對話交流”。BIM 技術與現場施工的智能壓路機、智能攤鋪機、智能攪拌站等各種物聯網設備結合后,可以生成數據立體圖模擬施工,從而實現建設過程的數字化、可視化、智能化。應用 BIM技術進行施工過程管理,信息存儲調用,也可為后期運營過程中預防性養護提供基礎數據。(2)開展智慧安全生產)開展智慧安全生產雙洮項目運用信息化、高科技手段不斷強化安全管理,提升產品質量和生產效率水平。在各工區建立門禁系統、龍門吊紅外防碰撞系統、安全衛士信息系統、“互聯網+安全”監管平臺、智能監控預警系統;自主研發的“互聯網+綠化智能化二維碼管理系統”使雙洮
271、高速公路沿線每顆喬木都有可追溯的“身份證”;“互聯網+安全、質量監管系統”為雙洮高速公路保存近 50 萬張隱蔽工程和日常施工管理照片。并在全線建設了 6 個“VR 安全體驗館”及培訓基地,累計培訓8015 人次。同時,在施工過程中,項目部大量運用新技術、新工藝、新設備、新材料,先后投入智能設備 119 臺套,以自動化控制減少人為操作,大幅提升了安全生產水平。110(六)西部地區(六)西部地區1.貴州貴州貴州省著力推進數字產業化、產業數字化,強化科技和人才支撐,大力發展數字經濟,貴州高速集團作為具體推進主體,加快建設智慧高速公路建設,采用“云網邊端”架構模式,以“大平臺、大系統、大數據”總體思路
272、來建設“高速云”,整合分散建設的信息,將“信息孤島”用“高速云”串聯起來,推進貴州高速公路數字化轉型發展?!案咚僭啤表椖渴峭ㄟ^先進適用的信息技術與管理服務業務深度融合,構建以數據鏈為核心的高速公路智能管控、協同管理、綜合服務、產業生態的新模式,是貴州高速集團數字化轉型發展的重要載體?!案咚僭啤惫卜譃?5 大平臺,分別是:業主管理系統、智慧養護管理系統、應急管理平臺、物流服務功能、公眾服務功能,涵蓋高速公路從規劃、建設、運營再到服務的全流程應用。(1)業主管理系統。包含業主權限管理、機電管維、收費稽核、資產管理、服務區管理等功能,該系統通過集約化建設,降低信息化建設成本,實現各業務系統“一數一源
273、”及集團公司數據資產的統一匯聚、業務系統的統一監管,實現高速公路的經濟效益和社會效益最大化。(2)智慧養護管理系統。接入現有的橋梁、邊坡檢測系統數據,依托日常養護巡檢數據、智能化檢測數據、歷史數據,同時,運用視頻設備 AI 識別為預養護提供數據支撐,建立養護信息數據庫,通過該系統實現高速公路基礎信息及養護施工狀況實時查詢,合理配置養護資源,形成智慧化養護流程,延長大修周期,有效控制養護成本,增加道路通行率。特別在日常巡檢方面,通過該系統的應用,讓每 100 公里的巡檢時間從原來 8 小時縮短為 2 小時,日常養護巡查效率提高 3 倍。2022 年,貴州高速集團自主研發建成了“路橋隧一體化管理平
274、臺”,在壩陵河大橋進行試點使用。該平臺接入了 287 個物聯感知設備,實現了對橋梁結構、交通流量、交通事件等 14 大類動態、靜態數據的實時采集、呈現和預警,并基于 UE45 技術秒級呈現數千平方公里場景,讓大橋的營運管養、應急調度更加智慧高效,推動形成路橋隧全路網一體化管控格局。平臺上線后,應急救援與調度效率、數據檢測與分析能力提高超 20。111(3)應急管理平臺。該平臺包含了路態狀況、應急處置、清障救援、運營總覽等內容,構建智慧應急調度管理系統,實現對氣象、事件等路網態勢的預警和全面感知。應急管理平臺上線運行后,清障救援響應時間從 15 分鐘降低至 10分鐘,清障救援響應效率提升了 33
275、%,有效降低二次事故發生。(4)物流服務功能。通過向物流業務車輛提供不同路線通行時間、通行里程、通行費用差異化方案查詢展示,促進忙線降堵、冷線增流的車流調度,提高通行效率。(5)公眾服務功能整合了高速公路所有沿線設施,包括收費站、服務區、加油站、擁堵點、事故點等信息,采用微信服務號、導航軟件等方式對外發布,選擇性開放路段視頻,并為道路使用者提供多維度路網、氣象、商貿、娛樂及物流配套等信息專屬服務,提升路衍經濟發展和公眾出行滿意。2.廣西廣西沙吳高速是南寧市區通往吳圩機場與空港區的第三條高速大通道,是交通強國試點和廣西交通運輸科技示范工程。沙吳高速公路項目起點位于南寧繞城高速公路沙井樞紐互通,終
276、點位于南友高速公路吳圩西樞紐互通,順接吳大高速公路。主線全長 28.5 公里,項目概算總投資為 53.2 億元。其中,起點沙井至那洋互通采用雙向六車道標準建設;那洋互通至吳圩西互通段采用雙向八車道標準建設;南壇高速公路四車道舊線改移為八車道新線。沙吳高速為廣西智慧交通示范項目,布設 26 處通信 5G 宏站、6 處北斗高精度基站及相關外場感知設備,建設智慧云控系統。沙吳高速智慧交通示范項目主要包括北斗高精度增強網工程、全生命周期高精度多模態空間數據工程、車路協同數據互聯與云管控平臺工程、基于 5G 的車路協同通信工程、交通控制工程以及數字化施工、智慧服務區示范應用工程六大工程,服務于高速公路的
277、建設、養護、運營、管理等業務。該項目致力打造成開放的智慧交通試驗測試平臺,推動5G 通信網絡服務、北斗導航與位置服務、車路協同、交通運行智能管控、新能源智能網聯車等智慧交通產業、數字經濟產業,對東盟數字交通、智慧交通發展起到引領、示范作用。項目在沙井收費站出口匝道處設置自由流收費門架,采取“匝道 ETC 設施預收費+出口驗證”新一代收費模式,提升車輛整體的通行速度,ETC 和 C-V2X112融合的智慧高速。在智慧服務區建設方面,智慧服務區平臺在車輛臨近服務區時,能夠智能提示司機是否需要進入服務區,并通過智能停車誘導系統引導駕車者尋找泊位,規范停車秩序;同時可對服務區的設施狀態、環境狀況、“兩
278、客一?!?、人流車流量以及經營管理、交旅融合等資源信息進行實時匯集,為決策提供先進的智慧化管理手段,為司乘人員提示公眾服務信息。沙吳高速通過道路兩側的北斗基站、5G 通信基站、路測感知設備、氣象系統等,可在大雨、大霧等極端天氣為車輛提供智能輔助駕駛及為未來高級自動駕駛安全性提供保障。二、現階段智慧公路建設成效二、現階段智慧公路建設成效一是智慧一是智慧公路公路相關地方標準團體相關地方標準團體標準迅速發展標準迅速發展。上海、廣東、浙江、江蘇、四川、重慶、山東、云南、甘肅等省市為了及時總結試點實踐經驗教訓、提煉研究成果,針對建設、管理、養護、運營等地域特點,立足于提升高速公路運行管理能力和提升出行者服
279、務體驗,制定發布了相關的地方標準或建設指南等指導性文件,對智慧高速的總體架構、應用場景和具體內容進行了規定,明確了智慧高速公路的發展目標、建設原則、總體架構和主要內容,以及了每一部分的功能要求、性能要求和實施要求,強調了 5G、北斗、云計算、高分遙感、人工智能等新一代信息技術在高速公路的應用場景。表表 4-3智慧公路六個試點方向及相關試點省份表智慧公路六個試點方向及相關試點省份表序號序號省份省份時間時間名稱名稱1浙江2020 年 3 月智慧高速公路建設指南(暫行)(ZJ/ZN 2020-01)2江蘇2020 年 11 月江蘇省智慧高速公路建設技術指南(JSITS/T 0001-2020)江蘇省
280、普通國省道智慧公路建設技術指南(JSITS/T0002-2020)3山東2021 年 6 月智慧高速公路建設指南(試行)(SDITS/GL2021-01)42022 年 8 月智慧高速公路建設指南(DB37/T4541-2022)5寧夏2021 年 2 月寧夏公路網智能感知設施建設指南(NXJT/XJJ0001-2021)6四川重慶2021 年 12 月智慧高速公路 第 1 部分:總體技術要求智慧高速公路 第 2 部分:智慧化分級智慧高速公路 第 3 部分:路測設施設置規范智慧高速公路 第 4 部分:車路協同系統數據交換7云南2022 年 1 月云南省智慧高速公路建設指南(試行)(2022 版
281、)8北京2022 年 1 月智慧高速公路建設指南(試行)(BJJT/00602021)9甘肅2022 年 4 月甘肅省智慧高速公路建設技術指南11310上海2022 年 9 月上海市智慧高速公路建設技術導則11廣東2022 年 10 月廣東省智慧高速公路建設指南(試行)表表 4-4部分省市智慧高速公路建設指南部分省市智慧高速公路建設指南/標準對比表標準對比表序序號號省省市市名稱名稱智慧高速定義智慧高速定義建設原則建設原則建設目標建設目標總體框架總體框架智慧建養智慧建養體系體系1川川渝渝區區域域地方標準基于高速公路運行特性,綜合利用現代信息技術,融合建設智慧感知、智慧通信、智慧管理、智慧服務配套
282、體系,隨技術發展不斷自我演進,為未來交通出行體驗與全天候安全通行等提供可持續服務支持的高速公路。技術適度超前,方案因地制宜,實施統籌協同,運營綠色智慧,服務安全高效無總體技術要求、智慧化分級、路側設施設置、車路協同系統數據交換四部分規定了智慧高速公路總體要求、路側設施、云控平臺、應用服務和信息安全等方面的技術要求2浙浙江江建設指南(暫行)對通信技術、控制技術和信息技術等在公路系統中集成應用的通稱,包括智能設施、智能決策、智能服務和智能管控等,從而形成的具備信息化、智能化、社會化的交通運輸綜合管理、運營服務和控制系統以人為本、因路制宜、快速迭代、適度超前智能、快速、綠色、安全總體上分為“基本應用
283、建設和創新應用”兩部分全壽命周期智能養護3江江蘇蘇建設技術指南無系統性,實用性,安全性,先進性,經濟性,可擴展性近期目標即“在(預測)交通流量大的主干通道,開展智慧公路試點示范,實現惡劣天氣、復雜環境下的道路交通事故率下降20%以上,關鍵節點及路段的通行效率提升20%以上。全要素感知、全方位服務、全業務管理、車路協同與自動駕駛、支撐及保障、新技術應用”六部分全業務管理114序序號號省省市市名稱名稱智慧高速定義智慧高速定義建設原則建設原則建設目標建設目標總體框架總體框架智慧建養智慧建養體系體系4山山東東建設指南(試行)基于業務需求,以數據為核心,充分利用現代技術,提升多源感知、融合分析以及決策支
284、持能力,促進人車路環境的深度融合,實現建設、管理、養護、運營、服務全過程數字化和智能化的高速公路。統籌布局,因路制宜,先進適用,分步實施全壽命數字鍵養、全過程安全暢通,全方位優質體驗“智慧建養體系、智慧運營體系、支撐體系”三部分智慧建養體系5北北京京建設指南充分利用新一代技術,實現智慧化感知、智慧化服務、智慧化管理,促進人車路環境的深度融合及協同,最終實現建設、管理、養護、運營、服務全過程數字化和智能化的高速公路。統籌規劃、因地制宜、先進實用、互聯互通、迭代演進協同、便捷、高效、綠色、安全智慧化感知、智慧化服務、智慧化管理、共性服務平臺、支撐及保障環境五部分內容智慧建設、運營、維養6云云南南建
285、設指南智慧高速公路是指在高速公路沿線布設相應設施設備并建有交通運行控制中心,集成應用傳感、通信、信息、云計算、大數據、人工智能和綠色能源等先進技術,實現汽車更加安全、快速和綠色行駛的高速公路。因路制宜、適度超前、遠近結合、快速迭代、生態友好安全可靠、便捷順暢、經濟高效、綠色集約、智能先進支撐型應用、業務型應用、創新型應用建設三部分全業務管理7甘甘肅肅建設技術指南智慧公路是在云計算、邊緣計算、物聯網、5G、人工智能等先進技術的支撐下,可以實現路網信息全面精準感知、數據傳輸雙向高效互通,在數據和模型的雙重驅動下,具備多智能體協同的精確交通管控能力,可以為用戶提滿足實用性、可靠性、先進性、安全性、經
286、濟性、可維護性、可擴展性不斷提高公路通行效率、服務水平及行車安全,實現公路建設、管理、養護、運營全生命周期的智慧化管理與服務全要素感知、支撐及保障、典型應用、創新應用及建設管理五部分。貫穿于設計、施工、運營全過程115序序號號省省市市名稱名稱智慧高速定義智慧高速定義建設原則建設原則建設目標建設目標總體框架總體框架智慧建養智慧建養體系體系供針對性的豐富出行服務,最終實現安全、便捷、綠色、高效的公路系統??偪偨Y結大都稱為“指南”,只有川渝是地方標準,表明了各省都有建設需求,但還未形成統一標準?;旧隙际腔诔鲂?、管理、養護等需求,通過新技術的應用達到“智慧高速或全數字化建管養”的目標,更好服務于出
287、行。關鍵詞:適度超前、可擴展綠色、安全、提速、數字化可歸納為基于“端-邊-云”架構智慧高速基本涵蓋“建管養運”團體標準方面,中國智能交通產業聯盟發布了智慧高速公路建設總體技術要求(T/CITSA32-2023)、智慧高速公路路側設施布設規范(T/CITSA33-2023)、智能網聯汽車道路測試及示范應用監管平臺建設規范(T/CITSA30-2022)、智慧道路邊緣計算網關通信接口規范(T/CITSA 27-2022)、智慧高速公路路側設備共桿共享技術要求(T/CITSA 16-2021)、網聯車輛平臺間協同服務信息交互規范(T/CITSA18-2021)、車路協同系統 應用層數據標準(T/CI
288、TSA09-2021)、城市交通時空大數據格式標準(T/CITSA10-2021)、道路交通可變信息標志技術規范(T/CITSA 11-2021)等團體標準,積極推進智能公路標準化建設。二是新技術實現道路高精度感知二是新技術實現道路高精度感知。高清攝像機、各種雷達、氣象站、路面檢測儀等設備構建高精度環境監測系統,對路況、天氣等能夠進行更精準的監測,進一步提升了道路服務水平。新技術的加持如多源異構雷視融合組網技術、北斗時鐘同步技術的應用,為道理管理運營單位全面掌控交通流態勢,精準感知通事件,為主動控制等其他功能系統提供基礎數據支撐;構建高精度環境監測系統,為惡劣天氣通行提供精準數據。三是數字化建
289、設與三是數字化建設與應用應用提升管理水平提升管理水平。路段數字化、路側設備數字化等建設為系統整合資源、打破信息孤島、增強業務協作能力、實施建管養運一體化奠定了基礎。數字化建設在運營過程中提供更強的管理能力,如多元化感知能力;如交通環境、車輛、交通設備、能耗等多種監測能力。數字化建設能做到及時精準綜合監測保障交通安全;面向道路使用者提供專屬業務場景,面向高級用戶提供綜合管控場景;滿足高速管理、維養、安全保障、應急指揮業務需求。還可以構116建具備時空特性的高速公路數字孿生系統,實現對實體世界的一一映射。通過空間軸實時映射高速公路交通狀態、事件信息和氣象狀況;通過時間軸實現歷史信息可回溯、實時信息
290、可追蹤、未來狀態可預測;通過自動巡航功能,實現分鐘級無現場全線巡查,大大提升通行效率及安全性。四是初步四是初步實現主動交通管控實現主動交通管控、安全風險預警和安全風險預警和準全天候通行準全天候通行。第一,在較高精度監測基礎上依據實時交通流、環境、事件數據,動態評估交通運行態勢,建成系統耦合性最高、場景策略最豐富的車道級主動管控系統,實現公里級分路段、分車道、分時段的主動交通管控,包括道路安全、交通事件、天氣事件等,降低通行風險,減少二次事故率。第二,依托智能感知設備獲取交通實時運行數據,通過風險辨識算法,實現對交通事件、氣象環境、交通態勢、計劃管制等四大類風險源的識別,預判各類風險發生概率及風
291、險等級。針對于各類潛在風險和已發生事件形成對應場景的車道級控制策略,實現風險預警、路途提示和動態控制等的聯動發布與協同管控,降低事故發生率,提高行車安全。第三,部分高速率先開啟準全天候通行技術保障測試,提出準全天候通行部署標準,為公路主通道實現準全天候通行做好先行先試,同比其他高速減少封路次數。三、實踐應用存在的短板弱項三、實踐應用存在的短板弱項(一)頂層設計亟待完善(一)頂層設計亟待完善從各地實踐來看,我國的智慧公路建設內涵外延沒有明確的定義,各個地方對“智慧公路”的理解并不一致,包括對智慧高速的定義、建設原則、建設目標、總體框架等等方面都各有差異,更多是針對本省、本地區的需求開展,系統性、
292、整體性不強,導致智慧公路難以成網連片。智慧公路適配法律法規支撐不足,面向智慧公路建設運營的評價體系相對缺乏。智慧公路外場感知體系仍然不完善,存在覆蓋有盲區、部分設備老舊、采集數據類型單一、數據資源不全面等問題,亟待通過加密完善情報板、視頻監控、ETC 門架等外場設備,逐步實現全面、智能、實時、準確的感知;數字公路平臺的資源整合、共享和協同治理水平依然有待提升,亟待實現各層級單位、各業務條線、各管控流程、各功能模塊數據大匯聚、大融合。智慧高速公路建設是一個不斷發展、不斷完善的過程,不存在一個終極的智慧狀態。按照“現有技術用足、未來技術預留”的原則,智慧高速公路近期應能117實現既定目標,遠期可以
293、跟蹤前沿科技做好對接和預留。需開展智慧高速公路頂層設計研究,差異化地指導智慧高速公路規劃、設計、施工及系統集成,重點開展交通安全、效率提升、信息服務等方面的應用,如:雨雪等惡劣氣象條件帶來的影響、山區高速公路事故多發、大交通流量高速公路的通行能力提升等等,為公路支持車路協同自動駕駛奠定堅實基礎。(二)標準銜接急需理順(二)標準銜接急需理順各省所發布的智慧公路標準類規范,基本上都是基于出行、管理、養護等需求,通過新技術的應用達到“智慧高速或全數字化建管養”的目標,更好服務于出行,總體建設框架可歸納為基于“端-邊-云”架構智慧高速。但目前智慧高速的建設主要以單條路的試點示范為主,缺乏系統性的技術標
294、準和規范指導規劃建設,各方對智慧高速體系架構、建設重點、后期運營等還未形成全國范圍統一標準,依然存在數據源不統一、數據標準不一致等現象,容易造成信息孤島、平臺異構、投資決策難等問題。智慧公路尚處于技術體系確立和逐漸形成的初期,現行公路工程相關標準無法解決智慧公路建設過程中的新問題。此外,公路工程智能建造還沒有具體的行業標準,存在著相關技術的成熟度不足等問題,導致智慧工地、信息化平臺種類繁多,不僅信息參數、數據格式、建設標準不統一,建設內容、適用對象等也不對應,各自為戰,實用性、系統性不強。不同環節間數據共享程度不高,甚至出現應用隨項目結束而停止的情形,數據也未能得到有效繼承。亟需總結試點實踐經
295、驗教訓、提煉研究成果,編制行業層面的技術標準,以指導、規范、引領全國各地智慧公路的建設。(三)協同聯動不夠(三)協同聯動不夠緊密緊密區域發展不平衡顯著,京津冀、長三角、粵港澳大灣區、川渝地區步伐大且快,成效顯著。受區域發展和財政收入等因素限制,發展不均衡特點突出,導致地區之間無法實現有效的協同聯動。再者,缺乏協同聯動機制。一是交通部門和交管部門在主動交通管控系統應用等方面缺乏聯動機制。目前主動交通管控系統由高速公路運營單位使用,但車道限速、車道關閉、應急車道開啟等交通管控信息由交警控制與發布,缺乏一套有效的協同聯動機制及時響應高速公路的主動管控需求。二是省內各業主之間、118各省高速公路管理運
296、營單位之間缺乏聯動機制,無法支撐全國一張網運營、一體化服務格局的形成與發展。(四)投入產出效益不高(四)投入產出效益不高智慧高速的建設成本相對較高,目前的投入產出比還很難衡量,經濟效益不明顯,導致建設決策壓力大,考慮到投資利益,如何實現可持續發展仍然需要繼續探索。智慧公路相比較傳統機電系統,投入產值大幅增長,造價遠遠高于傳統機電,但是用戶體驗感、運營管理等效力未實現相應程度增加,造成投入產出比不理想;以前傳統機電在工程中一直處于附屬地位,業界傳統對附屬設施投資造價仍處于較低價位,智慧高速設施造價高對其也是較大的沖擊。目前來看,我國的智慧公路普遍存在道路者使用感不強,效能體現欠佳,部分系統堆疊過
297、多,進一步加劇了投資性價比偏低的問題。(五)復合人才相對短缺(五)復合人才相對短缺智慧公路設計理念已比較超前,但系統落地后相關單位和人員對智慧系統尚未有深入理解,對新系統及其數據的應用仍有所欠缺,目前仍極度缺乏既懂信息化、智慧化又懂路橋專業知識的綜合人才。急需加快智慧公路領域的人才培養,通過高端人才引進、人才孵化基地等形式,為智慧公路建設發展注入新鮮活力;加強產學研合作,加強與高等院校、頭部科技企業合作,通過推動行業聯合共建實驗室、工程中心等平臺機構,加強關鍵技術攻關,推動數字孿生、5G 通信、區塊鏈等先進技術在智慧公路建設、數字公路平臺營運管理的應用落地,以此實現加快培養復合型人才的目的。1
298、19第五部分未來展望篇120推動智慧公路發展,要加強智慧公路發展頂層設計,構建智慧社會大背景下與智慧公路發展相適應的發展模式,明確智慧公路發展內涵、發展目標、發展路徑,從政策規劃、法律法規、標準規范、數據治理等方面逐步完善智慧公路發展政策體系;要明確智慧公路發展產業經濟模式,解決“如何投入、效益如何”關鍵痛點,通過政策促進、金融支持、研發創新、產業應用、人才成長等方面,為智慧公路產業經濟提供全方位的發展助力,營造良好的發展環境;要解構智慧公路發展技術路徑,以推動智慧公路細分業態場景功能實現為導向,從數據感知、數據傳輸、數據融合、分析決策、業務協同層面,加大科技研發投入,促進智慧公路關鍵技術發展
299、,推進智慧公路運行車路云網圖一體化;要構建智慧公路發展具體業態場景,主要包括公路智慧建造、公路智慧養護、車路協同自動駕駛、智慧公路數字化監管、智慧公路“四網融合”、智慧公路全數據服務、智慧公路一體化出行、智慧公路專業化物流等,繪制智慧公路產業經濟發展繁榮圖景。一、政策體系一、政策體系貫徹落實交通強國綱要國家綜合立體交通網規劃綱要“大力發展智慧交通”“推進智慧發展,提升智慧發展水平,加快既有設施智能化”總體部署,加強智慧公路發展頂層設計,構建智慧社會大背景下與智慧公路發展相適應的發展模式,涵蓋公路智慧建造、公路智慧養護、車路協同自動駕駛、智慧公路數字化監管、智慧公路“四網融合”、智慧公路全數據服
300、務、智慧公路一體化出行、智慧公路專業化物流等智慧公路發展關鍵領域,從規劃、投資、監管、建設、運營、養護、服務全過程出發,明確智慧公路發展內涵、發展目標、發展路徑,從政策規劃、法律法規、標準規范、數據治理等方面逐步完善智慧公路發展政策體系,以智慧公路全鏈條數據資源協同融合為統領,在智慧公路各分類業態場景規則下,充分發揮數據資源的關鍵作用,推動智慧公路產業健康發展,保障智慧公路與智慧城市、智能網聯汽車、新能源汽車產業協同,實現智慧城市、智慧公路、智能網聯汽車、新能源汽車及其關聯領域產業經濟蓬勃發展。推動智慧公路一體化統籌規劃推動智慧公路一體化統籌規劃。結合智慧公路發展實際需要,建立城市、交通、能源
301、、信息、汽車等多領域一體化統籌協調機制,通過多領域規劃協同一體化推進智慧公路發展,在實施過程中加強規劃的監測評估,建立智慧公路發展統計監測體系和指標評價體系,做好土地、資金、環保等協同政策保障。121創新智慧公路投融資體制機制創新智慧公路投融資體制機制。研究設立“里程稅(費)”替代高速公路通行附加費、燃油稅,覆蓋高速公路及普通公路,通過車輛購置稅、里程稅(費)以及各級交通專項財政資金來支持智慧公路發展。在里程稅(費)改革基礎上,探索發行智慧公路建設長期債券、設立智慧公路發展基金等公路投融資模式,健全與智慧公路發展資金需求和期限相匹配的長期資金籌措渠道,拓展多元化市場融資方式,積極引導社會資本參
302、與智慧公路建設。探索建立與智慧公路發展向適應的監管框架探索建立與智慧公路發展向適應的監管框架。推動智慧公路關聯數據安全有序開放、多元協同共享,構建智慧公路部省聯動的大數據中心,探索建立政府、平臺、企業、行業組織和社會公眾多元參與、有效協同的智慧公路數據治理體系、數據安全治理體系,保障智慧公路數據資源的有效利用、有序流通。探索建立多樣化的數據開發利用機制,開展政府數據授權運營試點,鼓勵第三方深化對公共數據的挖掘利用,推動數據價值產品化、服務化。依托智慧公路數據資源,推進公路智慧執法體系建設。加強智慧公路發展標準規范和法律法規研究加強智慧公路發展標準規范和法律法規研究。開展公路智慧建造、公路智慧養
303、護、車路協同自動駕駛、智慧公路數字化監管、智慧公路“四網融合”、智慧公路全數據服務、智慧公路一體化出行、智慧公路專業化物流等領域數據感知、數據傳輸、數據融合、數據服務、數據治理等方面的標準規范研究,完善里程稅(費)、車路協同自動駕駛、智慧公路“四網融合”等領域相關法律法規。二、發展模式二、發展模式利用大數據、人工智能、區塊鏈、超級計算、5G 通信、北斗導航、建筑信息模型(BIM)、地理信息系統(GIS)、數字孿生、高精地圖和智能裝備、新能源等新技術將公路建設、監管、運營、養護、服務全過程數字化,全面提高公路基礎設施數據感知、傳輸、存儲和運算能力,推進支持車路協同自動駕駛、智能網聯汽車、新能源汽
304、車的智慧公路建設,將公路工程建造數據、路網監測管理數據、市場審批監管數據、公路運行服務數據、公路工程養護數據以及智慧公路出行和物流數據等進行匯集應用,推動實現智慧公路全鏈條數據資源的有效協同,通過智慧公路全鏈條數據資源將用戶、物資、資金、智能網聯汽車、新能源汽車、智慧公路資產及其各類衍生服務有機組織起來,構建完善的智慧公路產業生態,提供更為安全、便捷、高效、綠色、經濟的交通運輸服務,提高社會生產效率、122流通效率,全面提升社會生活體驗,促進智慧公路及其關聯領域產業經濟發展。在產業投資層面在產業投資層面,發展智慧公路產業為政府和社會資本提供了一個極具價值的投資方向,以車輛購置稅、里程稅(費)、
305、交通專項財政資金為基礎,以多元市場化產業資本、金融資本為補充,為智慧公路產業發展提供可持續的資金保障,同時智慧公路產業體系下天量數據資源也為各類社會資本介入提供了諸多可量化評估、具備實際操作條件的金融場景,市場上的各類社會資本、金融科技、金融產品和服務,可以借助智慧公路產業天量數據資源得以與豐富多樣的智慧公路業態場景緊密結合起來,有效擴展延伸了資本觸達的產業領域,有利于各類社會資本積極參與智慧公路及其關聯產業發展。在產業發展層面在產業發展層面,發展智慧公路產業,將公路建設、監管、運營、養護全過程數字化,具有極其廣闊、可持續成長的產業空間,有助于培育出諸多高價值的細分產業,創造出眾多高價值的產業
306、崗位,為參與到智慧公路發展事業的個人提供廣闊的成長舞臺;發展智慧公路產業,也有助于將人力從繁重重復勞動中解放出來,改善公路工程生產建設環境,提高公路交通生產建設效率,提升公路交通精細化監管和養護服務水平,在雨雪霧冰凍氣象條件下具備準全天候通行能力,以創新公路交通組織和業態模式,提高社會流通效率,降低社會流通成本,提供優良的出行環境、高品質的產品和服務。三三、技術路徑技術路徑以推動智慧公路細分業態場景功能實現為導向,推進大數據、人工智能、區塊鏈、超級計算、5G 通信、北斗導航、建筑信息模型(BIM)、地理信息系統(GIS)、數字孿生、高精地圖和智能裝備、新能源等新技術在公路領域的融合應用,全面提
307、高公路基礎設施數據感知、傳輸、存儲和運算能力,推進公路作業裝備智能化,加強智慧公路、智能網聯汽車發展聯動,加大科技研發投入,明確車載終端、路側設施、路面設施、服務設施等智慧公路架構功能,推動實現智慧公路運行車路云網圖一體化,全面提升公路通行效率、系統韌性和承載力。數據感知層面,融合多種信息采集手段,對基礎設施健康狀態、道路環境、交通流信息、交通事件、氣象信息等路網狀態進行全要素感知,實現“人-車-路-環-物-事”的全要素實時連續信息的獲取。數據傳輸層面,建立天地一體的交通信息通信網絡,提供廣覆蓋、低時延、123高可靠、大帶寬的交通信息通信服務,保障不同區域公路基礎設施之間信息互聯、道路基礎設施
308、與車和路域環境之間信息互聯,以及公路與通信信息網、能源網、服務網的互聯互通。數據融合層面,具備對多類型數據的多樣化融合處理能力,多維度異構數據實現有效關聯,多模態數據實現綜合處理,支持形成智慧公路全數據信息流,實現海量、多源、異構數據的融合計算和開發利用。分析決策層面,基于海量的數據、豐富的模型算法和強大的算力資源,充分挖掘數據價值,實現預判、預警、比選解決方案等智慧化的分析,進而實現數據驅動輔助決策、預決策或自主決策,提升路網運行效率和安全水平,保障智慧公路全路網具備準全天候通行能力。業務協同層面,實現公路建設、監管、運營、養護、服務全周期業務場景有效銜接,實現智慧公路運行車路云網圖一體化。
309、智慧公路關鍵技術主要包括公路基礎設施精細化感知技術、公路基礎設施狀態信息傳輸與組網技術、公路多源異構數據協同融合處理技術、公路高效安全云/邊協同控制技術、公路高精數字地圖技術、公路數字孿生技術、公路智慧工地技術、公路智慧綠色施工養護裝備技術、車路協同無線通信技術、車輛主動防護及自動預警技術、交通導向的多源多態能源轉換控制與管理技術、交通能源產儲配用一體化技術、“四網融合”綜合基礎設施智能調度管控技術等。四、業態場景四、業態場景大數據、人工智能、區塊鏈、超級計算、5G 通信、北斗導航、建筑信息模型(BIM)、地理信息系統(GIS)、數字孿生、高精地圖和智能裝備、新能源等新技術與公路建設、監管、運
310、營、養護、服務深度融合,衍生出諸多業態場景,主要包括公路智慧建造、公路智慧養護、車路協同自動駕駛、智慧公路數字化監管、智慧公路“四網融合”、智慧公路全數據服務、智慧公路一體化出行、智慧公路專業化物流等。(一)公路智慧建造(一)公路智慧建造構建公路數字孿生工程體系構建公路數字孿生工程體系。推廣公路工程數字化勘測,利用建筑信息模型(BIM)和地理信息系統(GIS)相結合,優化工程勘察測繪流程,推廣無人機(車)載激光雷達測繪、傾斜攝影、高分遙感、北斗定位等新型基礎信息采集手124段,推廣“云+端”公路勘察測繪新模式。推動公路建設全過程建筑信息模型(BIM)應用,推進數字設計與工業化數字建造相融合,建
311、立推廣基于建筑信息模型(BIM)技術的勘察設計工作流程和協同工作模式,完善模塊化正向設計、自動生成工程數量的數字化交付、數字孿生工程驗收模式。推進公路工程智慧工地建設推進公路工程智慧工地建設。推動公路工程建筑信息模型(BIM)設計成果向施工階段協同應用,開展公路智能施工裝備研發,推進快速檢測、無人施工、3D 打印、拌和站智能監測等技術應用,逐步實現公路工程交竣工信息模型(數字孿生工程)與工程實體同步交付。以數字化促進勘察設計流程、施工建造方式和工程管理模式變革,推動實現公路資產“一張圖”建設。(二)公路智慧養護(二)公路智慧養護建立預算績效導向的公路養護評價體系建立預算績效導向的公路養護評價體
312、系。建立改變目前公路養護預算編制以規模、技術等級、年限等參數為依據的較為原始粗放的預算編制模型,建立以安全、效率、綠色、成本等績效目標為導向的科學預算編制模型。公路養護工程安排依據為:提升安全性能、減少交通事故、提高通行車速、減少交通擁堵、促進節能減排、改善路網連接、降低全生命周期成本等績效目標。推進公路養護裝備智能化升級推進公路養護裝備智能化升級。針對數字化公路基礎設施養護需求,推進養護模式和養護流程轉變,開展公路基礎設施服役狀態智能感知、實時監測評估、結構無損檢測、服役性能提升與延壽等技術研發,推廣應用公路基礎設施預防性養護、快速維養修復及擴容改造等新技術、新工藝、新裝備,開展清潔能源、輕
313、量化、低成本、低碳環保路況監測感知與路側信息發布設施裝備研發,研制基于人工智能、物聯網的自動化巡查、長期性能跟蹤、養護工程質量管理等軟硬件系統裝備,提升公路技術狀況檢測及養護施工自動化智能化水平。構建公路智慧養護分析決策系統構建公路智慧養護分析決策系統。應用公路智能化養護裝備,在對公路基礎設施服役狀態實現實時監測感知的基礎上,建立公路養護基礎數據庫,結合交通量、材料結構、自然環境等因素,探索公路養護分析決策模型,構建涵蓋數據融合分析、長期性能預測、養護決策分析、養護決策后評價等功能的公路智慧養護分析決策體系,為公路智慧養護作業提供支撐,從公路全生命周期出發,減少養護作業占道時間,提升公路養護效
314、率,降低公路養護成本。125(三)車路協同自動駕駛(三)車路協同自動駕駛結合智能網聯汽車的發展進展,推進支持車路協同自動駕駛的智慧公路分級,明確支持車路協同自動駕駛條件下不同等級智慧公路的特征和要求,建立車路協同自動駕駛標準體系,按照不同發展階段由低到高,逐步推動車路協同自動駕駛產業發展。車路協同自動駕駛系統主要包括以下三個發展階段:協同感知階段協同感知階段:道路基礎設施具備微觀傳感和基礎預測功能,可以支持低空間和時間解析度的交通信息服務、交通管理和駕駛輔助。具體來說,道路基礎設施系統能夠將道路基礎設施的靜態信息數字化并進行儲存,道路基礎設施感知設備能實時獲取連續空間的車輛和環境等動態數據,自
315、動處理非結構化數據,并結合歷史數據實現車輛行駛的短時、微觀預測。部分數據可以在車輛與車輛之間、車輛與道路基礎設施之間信息共享。協同決策階段協同決策階段:道路基礎設施具備復雜傳感和深度預測功能,可以支持較高空間和時間解析度的自動化駕駛輔助和交通管理。具體來說,除了階段 I 中提供的功能外,智能道路可以實現道路基礎設施等靜態數據在時空上的連續監測和更新,具備更高精度的車輛運動檢測傳感功能。數據之間能夠高度融合,信息采集、處理和傳輸的時延低。道路系統能夠根據感知信息進行長期預測和深度分析,優化車輛駕駛決策。道路和車輛之間能夠進行實時信息交互,即依托 C-V2X系統,道路系統為車輛提供橫向和縱向控制的
316、建議或指令,同時,車輛向道路反饋其最新規劃決策信息,從而實現初步自動駕駛。協同控制階段協同控制階段:道路基礎設施已經具備一定的信息化和智能化,同時以此為基礎,在道路基礎設施覆蓋的道路上可以滿足所有單個自動駕駛車輛(自動化等級 1.5 及以上)在所有場景下完全感知、預測、決策、控制、通訊等功能,并優化部署整個道路基礎設施網絡,實現完全自動駕駛。通過完全控制所有的自動駕駛車輛,交通控制中心可以達到更好的全局優化,并且可以優化部署道路基礎設施的整個網絡。完成自動駕駛所需的子系統無需在自動駕駛車輛設置備份系統,一體化系統將提供全主動安全功能。當遇到特殊情況,由道路基礎設施系統進行控制。126(四)智慧
317、公路數字化監管(四)智慧公路數字化監管構建可視構建可視、可測可測、可控可控、可服務的路網監測體系可服務的路網監測體系。構建智能感知的路網監測網絡,探索大數據、人工智能、機器視覺等新技術應用于路網監測工作,加快推動高速公路視頻全覆蓋和數字高清改造,開展普通國省干線重點路段視頻設施升級改造,構建云網邊端互聯的監測感知網絡,探索開展長大橋隧、災害多發路段以及惡劣天氣的全息感知技術示范,提高公路氣象災害中短期即時預報預警水平及響應能力;打造全天候路網監測調度中心,建成部省聯網的智慧路網云平臺,及時掌握公路設施狀態及運行狀況,探索視頻智能分析與應用,實現對路網運行狀態的精準監測與科學預判,促進路網運行數
318、據跨部門、跨區域、跨層級共享應用,優化路網監測調度與協調處置功能,提升全網日常保暢與應急保通能力。構建高效科學構建高效科學、服務管理并重的公路行業監管服務平臺服務管理并重的公路行業監管服務平臺。建設公路統一市場數據庫,完善公路行業從業單位和從業人員信息庫,規范市場主體信用信息管理機制,推動資質、業績、信用、人員等的信息動態聯動管理,推動與相關部門數據聯通,提升“一網通管”的公路市場數字化監管能力。加強公路市場主體及招投標、合同履約、轉分包等市場行為的數字化監管,強化市場分析、研判與預警能力,加強信用評價信息化管理。完善公路領域農民工實名制數字化管理,強化施工班組和農民工工資監測。加快數字治超站
319、、非現場執法站規劃部署,推動超限治理、綜合執法等業務全國聯網。構建公路安全應急數字管控體系。構建公路安全應急數字管控體系。完善公路基礎設施安全監測預警體系,推動應急管理多元數據匯聚融合,逐步實現災害事故仿真推演、災情研判、應急預案、輔助決策智能化,強化應急處置業務流程閉環和動態調度,促進應急演練、響應、指揮、處置等全流程數字化,推動跨部門、跨區域、跨層級應急信息共享,做好信息發布和輿論引導,全面提升公路災害預防與應急處置水平。研發應急預案可視化、基于 CPS 的應急處置策略推演與仿真等新技術。加強重要通道應急裝備、應急通信、物資儲運、防災防疫、污染應急處置等配套設施建設。強化危險貨物運輸全過程
320、、全網絡監測預警,在精準感知的基礎上實現精確預警,盡可能避免“二次事故”的發生。(五)智慧公路(五)智慧公路“四網融合四網融合”建立安全穩定的智慧公路新型能源供給體系建立安全穩定的智慧公路新型能源供給體系。推動智慧公路與骨干電網統籌127布局、協同建設,新增跨省跨區電力輸送通道建設優先考慮在公路通道沿線布設,配電網改造升級中充分考慮公路交通用能保障,滿足快速增長的電動化公路交通工具和智慧公路裝備運行的用電需求。因地制宜積極推進公路設施分布式光伏建設。利用價格等機制,充分發揮公路交通就地就近消納新能源、參與電力需求側響應的潛力,高比例釋放電動汽車用電負荷的彈性。結合燃料電池重卡技術成熟度和推廣應
321、用需要,適時布局建設加氫設施。推進智慧公路電動汽車充換電設施建設推進智慧公路電動汽車充換電設施建設。結合地區新能源汽車發展加強公路充電設施布局,開展公路充電基礎設施同步規劃、同步建設,加快既有服務區充電基礎設施改造升級,推動局部范圍內動力電池標準統一建設,構建“充換互補”的公路電動汽車充換電體系;充分利用充電服務費靈活調節空間,推動電動汽車參與輔助服務市場,形成對車網互動的有效激勵,構建動態靈活的充放電價格機制;推動建設公路電動汽車充換電設施規劃設計、工程規范、服務平臺、車網協調互動的技術標準等,構建公路電動汽車充換電基礎設施標準體系;提出有效的投資建設模式、運營模式和商業模式。推進天地一體的
322、交通信息通信網絡建設推進天地一體的交通信息通信網絡建設。完善全國高速公路光纖網與電信運營商專線雙備份的行業專網。推動5G網絡覆蓋從城市群區域路網擴大全國路網。推進軟件定義廣域網絡技術(SD-WAN)在公路交通領域應用。完善北斗地基增強加密網,結合高速公路 1000 米以上長大橋梁和長隧道等應用場景需求,在公路沿線補點加密建設北斗地基增強基站,逐步覆蓋高速公路全線。構建統一的信息共享交換平臺,實現公路信息服務“一張網”。推進不設站的智慧公路自由流收費推進不設站的智慧公路自由流收費。在里程稅(費)改革背景下,圍繞公路里程統計、計費、支付、清分、結算、稽核等公路稅費征收核心環節,建立基于北斗衛星導航
323、、5G 通信、金融科技、車路協同自動駕駛、智能網聯汽車等技術融合基礎上的、基于車載終端位置信息的不設站的公路智能收費系統,采用“車輛定位+云端計費”的方式,收取車輛稅(費),在云端電子地圖劃定虛擬收費區域,配合稽查設施、矯正設施和配套的政策制度,無需建設收費站及附屬設施,即可實現稅費的收取,打造“先通行、后付費”的信用通行新模式。推進公路推進公路“四網四網”基礎設施融合基礎設施融合。在實現公路基礎設施數字化、公路路網運營數字化管控、車路協同自動駕駛、公路電動汽車充換電網絡、天地一體的交通128信息通信網絡、公路不設站自由流收費等的基礎上,推動公路“四網”通道、樞紐、設備和終端集成共享,提高資源
324、綜合利用效率,重點是推動電力塔、通信塔等空中走廊、“四網”骨干通道、地下及水下管廊等通道共用,能源網、交通網和信息網的樞紐共建,電力光纖、智慧路燈等設備復用與共享,智能電能表、車載終端、智能手機等終端軟硬件集成,推進“多站融合”的綜合基礎設施建設,構建綜合基礎設施智能調度體系,推進三網各自獨立的感知-決策-控制系統之間的融合感知、即時互聯、精準管控、協同決策與智能調度,實現基于實時信息的優化決策與控制,培育綜合基礎設施運營商,以高品質的綜合服務需求為導向,逐步推動智慧公路基礎設施網、運輸服務網、能源網、信息網“四網融合”向更高形態進行深度融合,為“四網融合”產業生態聯合創新,提供交通、旅游、商
325、貿、物流、能源等多業態融合的一體化服務打下堅實的基礎。(六)智慧公路全數據服務(六)智慧公路全數據服務構建智慧公路產業數據中心構建智慧公路產業數據中心。在公路建設、監管、運營、養護、服務全過程數字化,建立公路數字孿生體系的基礎上,將公路工程建造數據、路網監測管理數據、市場審批監管數據、公路運行服務數據、公路工程養護數據以及智慧公路出行和物流數據等進行匯集融合,建立完善跨區域、跨層級的多源數據協同共享機制,建設智慧公路部省聯動的大數據中心,構建統一標準、統一規范、共享兼容、業務協同的大數據體系,實現全要素感知數據多源融合,推進公路交通大數據應用,有效支撐智慧公路路網運行管理服務以及一體化出行、專
326、業化物流等各類衍生創新業態發展。探索公路行業大數據應用生態探索公路行業大數據應用生態。強化市場主體和行業部門共建共享、行業數據與相關領域數據資源深度融合的大數據應用,逐步形成公路行業大數據應用生態。重點加強公路行業大數據的算法模型研發及創新技術應用,有力支撐公路數字化轉型,充分挖掘數據價值,培育數字產業,壯大公路數字經濟。推動數據價值產品化、服務化,大力發展專業化、個性化數據服務,促進數據、技術、場景深度融合,對具有經濟和社會價值、允許加工利用的政務數據和公共數據,通過數據開放、特許開發、授權應用等方式,鼓勵更多社會力量進行增值開發利用。探索基于智慧公路綜合基礎設施、智慧公路數據要素的新業態模
327、式。129(七)智慧公路一體化出行(七)智慧公路一體化出行推進客運出行全過程數字化推進客運出行全過程數字化。以滿足個性化、高品質出行需求為導向,推進出行服務全程數字化,支持市場主體整合資源,提供“一站式”出行服務,打造順暢銜接的服務鏈,加快培育專業化旅客聯程聯運經營主體,整合線上線下資源,創新一體化聯運產品,打造跨方式、跨區域全程電子化客運服務體系,提供一站式購票、一體化服務等旅客聯運服務,打造服務全國范圍的客運出行聚合平臺,提升群眾出行便捷程度。穩妥發展車路協同自動駕駛等出行服務,引導和規范網約車、共享單車、汽車分時租賃等業態健康發展。打造打造“中國路網中國路網”服務品牌服務品牌。依托智慧公
328、路部省聯動的大數據中心以及涵蓋建設、監管、運營、養護、服務全過程的數據池,延伸匯聚公路服務區、充換電站、高精地圖、景區景點等動態服務信息,構建信息共享和發布機制,面向公眾提供行前規劃、定制出行、點單服務、個性化運游服務、特殊車輛預約申報、“一鍵式”應急救援等服務,打造基于移動終端的“指尖出行”服務,鼓勵和規范發展共享交通、定制客運、網絡預約、互聯網租賃等,探索智慧公路、智能網聯汽車場景下更多創新服務新業態。(八)智慧公路專業化物流(八)智慧公路專業化物流推動專業化物流服務平臺建設推動專業化物流服務平臺建設。依托智慧公路部省聯動的大數據中心以及涵蓋建設、監管、運營、養護、服務全過程的數據池,打造
329、國家物流樞紐運營平臺,集成儲、運、倉、配等物流服務,創新一體化物流組織模式,搭建供應鏈服務平臺,拓展物流信息平臺功能,優化分散物流資源供需對接,加強智慧云供應鏈管理和智慧物流大數據應用,精準匹配供給需求,提供信息、物流等綜合服務,提升物流規?;M織水平,提升物流信息平臺運力整合能力。推進智能收投終端和末端公共服務平臺建設。推廣專業化物流新組織業態模式推廣專業化物流新組織業態模式。加快發展智慧物流,積極應用現代信息技術和智能裝備,提升物流自動化、無人化、智能化水平,發展“互聯網+”高效物流,創新智慧物流營運模式,鼓勵和支持公共“運力池”、共同配送、云倉儲等共享模式發展。創新公路運輸服務業態模式,推廣貨車租賃、掛車共享、定制服務、貨運班線等服務模式,加快快遞擴容增效和數字化轉型,壯大供應鏈服務、冷鏈快遞、即時直遞等新業態新模式,推動大宗貨物儲運一體化,推廣大客戶定130制服務。統一貨物危險特性分類標準,加強貨物包裝、運輸作業和運輸工具標準化建設,推廣智能化儲運監控、風險監測與預警系統應用。優化重點制造業供應鏈物流組織,提升交通運輸對智能制造、柔性制造的服務支撐能力。推進城際干線運輸和城市末端配送有機銜接,探索豐富無人機、無人車等城市配送應用場景。發展差異化、個性化運輸服務,滿足高價值、小批量、時效強的貨運需求。