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1、中国智慧公路发展报告(2022)2023 年年 7 月月编委会:主任:刘文杰副主任:石宝林杨春晖乔云编写组:罗石贵陈小妮芮一康管妮娜孟虎孟晓阳段秀琴林子欢李林恒郑元主编单位:中国公路学会自动驾驶委员会中国公路学会交通工程与信息化分会中国公路学会城市交通分会支持单位:中国公路工程咨询集团有限公司交通运输部科学研究院交通运输部公路科学研究院贵州高速公路集团有限公司贵州交通建设集团有限公司贵州省公路开发集团有限公司东南大学长安大学北京工业大学北京市首都公路发展集团有限公司广东省交通集团有限公司蜀道投资集团有限责任公司山东高速集团有限公司江苏交通控股有限公司河北交通投资集团有限公司重庆高速公路集团有限
2、公司吉林省高速公路集团有限公司四川省数字交通科技股份有限公司广东利通科技投资有限公司河北省交通规划设计研究院有限公司湖南省交通规划勘察设计院有限公司黑龙江省交投信息科技有限责任公司华为技术有限公司百度(中国)有限公司中信科智联科技有限公司千寻位置网络有限公司江苏金晓电子信息股份有限公司前前言言习近平总书记指出,“发展数字经济意义重大,是把握新一轮科技革命和产业变革新机遇的战略选择”。数字经济发展速度之快、辐射范围之广、影响程度之深前所未有,正在成为重组全球要素资源、重塑全球经济结构、改变全球竞争格局的关键力量。发展数字经济,是我们把握新一轮科技革命和产业变革新机遇的战略选择,有利于推动构建新发
3、展格局,有利于推动建设现代化经济体系,有利于推动中国式现代化。习近平总书记牢牢把握数字化、网络化、智能化发展趋势,作出一系列新论断新部署新要求,为引领中国经济从高速增长阶段转向高质量发展阶段指明了前进方向、提供了根本遵循。习近平总书记在第二届联合国全球可持续交通大会开幕式上的主旨讲话中指出,要大力发展智慧交通和智慧物流,推动大数据、互联网、人工智能、区块链等新技术与交通行业深度融合,使人享其行、物畅其流。根据中国工程院 2022 年重大战略研究与咨询项目 智慧公路发展战略研究的成果,智慧公路的定义是指以安全、高效、创新、可持续发展为目标,融合应用大数据、云计算、物联网、人工智能等新一代信息技术
4、和智能装备、新能源等技术,具有实时感知、泛在互联、融合计算、自主决策、智能协同、服务触达等能力,实现公路建设、运营、养护、服务智慧化的新一代公路系统。智慧公路是交通新基建的重要组成部分,智慧公路是综合交通运输高质量发展的重要方向,也是发展数字经济、推动数字经济和实体经济深度融合发展的重要业态,大力发展智能交通有利于推动综合交通运输体系数字化、网联化、智能化发展,有助于引领交通运输转型优化迈向新阶段。报告从智慧公路行业发展、需求供给、关键技术、实践应用、未来展望五个方面入手,系统总结了我国智慧公路发展进展情况、关键技术研究情况和实践应用情况,总结我国智慧公路年度发展的亮点,力争为相关行业管理部门
5、、事业单位、科研单位、高等学校、相关企业和广大市民提供知识参考。I目目录录第一部分行业发展篇.1一、发展环境一、发展环境.2(一)公路设施规模继续扩大.2(二)机动化进程快速推进.3(三)宏观发展政策逐步健全.5二、发展政策二、发展政策.6(一)国家政策明确发展方向.6(二)交通政策明确重点任务.8(三)产业政策推动融合发展.14三、发展特点三、发展特点.15(一)国家重视公路设施智慧发展.15(二)多地开展智慧公路先行先试.15(三)智慧公路关键技术稳步推进.16(四)智慧公路相关标准加快制定.17第二部分需求供给篇.19一、行业需求一、行业需求.20(一)安全需求.20(二)便捷需求.21
6、(三)高效需求.22(四)绿色需求.22(五)经济需求.22二、行业供给二、行业供给.23(一)全网络运行监测.24(二)全过程数字管控.34(三)全天候安全通行.36(四)全方位立体服务.42(五)全生命周期平台.44(六)全渠道配套支撑.47II第三部分关键技术篇.50一、多模式交通出行行为全息感知与一体化服务引导关键技术及应用一、多模式交通出行行为全息感知与一体化服务引导关键技术及应用.51(一)技术内容.51(二)技术创新.53(三)成果应用.54二、时空大数据驱动的公路网运行状态精准辨识与主动控制技术及应用二、时空大数据驱动的公路网运行状态精准辨识与主动控制技术及应用.55(一)技术
7、内容.55(三)技术创新.59(三)成果应用.60三、面向车路协同的高速公路交通态势预测与运营管控关键技术三、面向车路协同的高速公路交通态势预测与运营管控关键技术.61(一)核心技术.61(二)技术创新.65(三)成果应用.66四、道路交通安全主动治理与智能防控关键技术及应用四、道路交通安全主动治理与智能防控关键技术及应用.66(一)技术内容.66(二)技术创新.69(三)成果应用.70五、公路行业交通能源融合关键技术与创新发展五、公路行业交通能源融合关键技术与创新发展.70(一)技术内容.71(二)技术创新.72(三)成果应用.74六、基于北斗高精度服务的智慧公路数字化转型技术六、基于北斗高
8、精度服务的智慧公路数字化转型技术.75(一)技术内容.75(二)技术创新.77(三)成果应用.78七、自动驾驶道路测试场景构建与风险管控关键技术研究及应用七、自动驾驶道路测试场景构建与风险管控关键技术研究及应用.79(一)核心技术.79(二)技术创新.81(三)成果应用.81八、面向新一代未来高速公路关键技术及示范应用八、面向新一代未来高速公路关键技术及示范应用.82III(一)核心技术.82(二)技术创新.86(三)应用效果.87第四部分实践应用篇.88一、智慧公路时实践案例一、智慧公路时实践案例.89(一)京津冀地区.89(二)长三角地区.98(三)川渝地区.101(四)粤港澳大湾区.10
9、3(五)中部地区.105(六)西部地区.110二、现阶段智慧公路建设成效二、现阶段智慧公路建设成效.112三、实践应用存在的短板弱项三、实践应用存在的短板弱项.116(一)顶层设计亟待完善.116(二)标准衔接急需理顺.117(三)协同联动不够紧密.117(四)投入产出效益不高.118(五)复合人才相对短缺.118第五部分未来展望篇.119一、政策体系一、政策体系.120二、发展模式二、发展模式.121三、技术路径三、技术路径.122四、业态场景四、业态场景.123(一)公路智慧建造.123(二)公路智慧养护.124(三)车路协同自动驾驶.125(四)智慧公路数字化监管.126(五)智慧公路“
10、四网融合”.126(六)智慧公路全数据服务.128(七)智慧公路一体化出行.129IV(八)智慧公路专业化物流.1291第一部分行业发展篇2一一、发展环境发展环境(一)公路设施规模继续扩大(一)公路设施规模继续扩大为深入贯彻落实党中央、国务院关于积极扩大有效投资的决策部署,切实发挥交通运输行业在促投资稳增长中的重要作用,全行业持续加大公路建设投入力度,公路里程稳步增长,公路技术等级也稳步提高。从 2016 到 2022 年,全国公路固定资产投资额度基本呈现逐年增长趋势,年平均增长 8%,其中 2017 年增长率最高,达到 18.2%,2022 年全国公路固定资产投资达到 2.85 万亿元。全国
11、高速公路投资总额占比最大,总体上呈现增长趋势,2021 年达到了最高;2016 到2022 年期间,国省道和农村公路投资总额出现一定的波动,投资增长率也呈现一定的波动。2016-2022 年我国公路固定资产投资情况详见表 1-1。表表 1-12016-2022 年我国公路固定资产投资情况年我国公路固定资产投资情况年份年份总投资总投资(亿元)(亿元)高速公路高速公路(亿元)(亿元)占比占比(%)普通国省道普通国省道(亿元)(亿元)占比占比(%)农村公路农村公路(亿元)(亿元)占比占比(%)2045.81608133.83365920.362043.56
12、726434.18473122.262046.74637829.89498623.3720452.54492422.49466321.302020243121347955.44529821.79470319.3420258.28560921.58409515.752022285271626257.01597320.94473316.59全国公路里程从 2016 年的 469.63 万公里增长到 2022 年的 535.48 万公里,年平均增长 2.21%;其中二级及以上等级公路里程从 60.12 万公里增长到 2022年的 74
13、.36 万公里,年平均增长 3.61%,2022 年二级及以上等级公路里程所占比重达到13.9%。全国高速公路里程从2016年的13.1万公里增长到2022年的17.73万公里,年平均增长 5.17%,其中国家高速公里里程从 2016 年的 9.92 万公里增长到 2022 年的 11.99 万公里,国家高速公路里程占比从 2016 年的 75.7%下降到67.63%,地方高速公路建设速度和规模呈现增长趋势。2016-2022 年国家公路网里程变化情况详见图 1-1 和表 1-2。3图图 1-12016-2022 年国家公路网里程变化情况年国家公路网里程变化情况表表 1-22016-2022
14、年我国公路规模变化情况年我国公路规模变化情况类别类别200022全国公路里程(万公里)469.63477.35484.65501.25519.81528.07535.48四级及以上等级公路里程(万公里)422.65433.86446.59469.87494.45506.19516.25二级及以上等级公路里程(万公里)60.1262.2264.7867.270.2472.3674.36二级及以上等级公路里程占比(%)12.80%13.00%13.40%13.40%13.50%13.70%13.9%高速公路里程(万公里)13.113.6514.2614.
15、9616.116.9117.73国家高速公路里程(万公里)9.9210.2310.5510.8611.311.711.99国家高速公路里程占比(%)75.7374.9573.9872.5970.1969.1967.63%(二)机动化进程快速推进(二)机动化进程快速推进一方面我国居民收入和生活水平迅速提高,另一方面我国汽车产业快速发展,推动了我国机动化进程加快发展,全国机动车保有量从 2016 年的 2.9 亿辆增长到 2022 年的 4.17 亿辆,年平均增长 6.24%,其中民用汽车保有量从 1.94 亿辆增长到 3.19 亿辆,年平均增长 8.64%,明显高于机动车增长速度,成为机动车增长
16、4的主力。私人汽车方面,从 2016 年的 1.66 亿辆增长到 2022 年的 2.79 亿辆,年平均增长 9.04%,其中私人轿车保有量从 2016 年的 1.02 亿辆增长到 2022 年的1.67 亿辆,年平均增长 8.56%。2016-2022 年私人汽车和私人轿车保有量变化情况详见图 1-2。全国新能源汽车保有量从 2016 年的 91 万辆增长到 2022 年的 1310 万辆,年平均增长 55.97%。2016-2022 年我国新能源汽车变化情况详见表 1-3。图图 1-22016-2022 年私人汽车和私人轿车保有量变化情况年私人汽车和私人轿车保有量变化情况表表 1-3201
17、6-2022 年我国新能源汽车变化情况年我国新能源汽车变化情况年份年份新能源汽车保新能源汽车保有量(万辆)有量(万辆)占汽车保有量占汽车保有量比重(比重(%)纯电动汽车保有量纯电动汽车保有量(万辆)(万辆)占新能源汽车保占新能源汽车保有量比重(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%近些年来,我国汽车驾驶人增长速度也非常迅猛,从 2016 年的 3
18、.1 亿人增5长到 2022 年的 4.64 亿人,年平均增长 6.95%,高于全国机动车保有量增长速度。2016 年全国驾驶员人数约占全国人数的 22.27%,明显小于 2022 年驾驶员人数占全国人数的比例(35.58%)。小汽车增长情况和驾驶人数增长情况来看,小汽车已成为市民工作和生活中常见的代步工具。随着小汽车越发普及,自驾游急速升温,因其具有更大的灵活度,短距离和长距离自驾旅游越来越多,疫情前全国国道观测的国道交通量来看,增长趋势十分明显。表表 1-42017-2019 年我国国道交通量变化情况年我国国道交通量变化情况年份年份国道网机动车国道网机动车年平均日交通年平均日交通量(辆)量
19、(辆)增长率增长率(%)国家高速公路国家高速公路年平均日交通年平均日交通量(辆)量(辆)增长率增长率(%)普通国道年普通国道年平均日交通平均日交通量(辆)量(辆)增长率增长率(%)2017139168.90%2632810.50%102427.00%2018141793.50%264355.40%103071.40%2019148523.70%279364.10%106413.10%根据交通运输行业发展统计公报,新冠疫情之前的 2017 年至 2019 年期间,全国国道、国家高速公路和普通国道机动车平均日交通量都呈现增长趋势,其中高速公路的增长率明显高于普通国道,预计随机动化进程加快,自驾游等
20、模式必将加快普及,公路交通量将进一步增长。(三)宏观发展(三)宏观发展政策政策逐步逐步健全健全(1)党中央擘画智慧交通发展蓝图)党中央擘画智慧交通发展蓝图2021 年 10 月,第二届联合国全球可持续交通大会在北京召开,习近平总书记发表主旨讲话,赋予了交通运输“当好中国现代化的开路先锋”这一新的使命任务,指出要坚持创新驱动,增强发展动能。当今世界正在经历新一轮科技革命和产业变革,数字经济、人工智能等新技术、新业态已成为实现经济社会发展的强大技术支撑。要大力发展智慧交通和智慧物流,推动大数据、互联网、人工智能、区块链等新技术与交通行业深度融合,使人享其行、物畅其流。要加快形成绿色低碳交通运输方式
21、,加强绿色基础设施建设,推广新能源、智能化、数字化、轻量化交通装备,鼓励引导绿色出行,让交通更加环保、出行更加低碳。2022 年 10 月,党的二十大报告提出,建设现代化产业体系。推动战略性新兴产业融合集群发展,构建新一代信息技术、人工智能、生物技术、新能源、新材料、高端装备、绿色环保等一批新的增长引擎。加快发展物联网,建设高效顺6畅的流通体系,降低物流成本。加快发展数字经济,促进数字经济和实体经济深度融合,打造具有国际竞争力的数字产业集群。优化基础设施布局、结构、功能和系统集成,构建现代化基础设施体系。(2)国家宏观规划谋篇布局新型交通基础设施建设)国家宏观规划谋篇布局新型交通基础设施建设国
22、家高度重视信息化、智能化建设工作,2021 年 3 月印发的中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要 中 12 次提到“智能化”,涉及到制造、服务、设施、管理等多个领域,在第十一章“建设现代化基础设施体系”建设任务中提出:统筹推进传统基础设施和新型基础设施建设,打造系统完备、高效实用、智能绿色、安全可靠的现代化基础设施体系。2021 年 12 月,国务院印发“十四五”数字经济发展规划,指出数字经济正在推动生产方式、生活方式和治理方式深刻变革,成为重组要素资源、重塑经济结构、改变竞争格局的关键力量,正在以前所未有的发展速度、辐射影响范围和深度加快推进,“十四五
23、”是我国数字经济转向深化应用、规范发展、普惠共享的新阶段。规划提出稳步构建智能高效的融合基础设施,提升基础设施网络化、智能化、服务化、协同化水平。高效布局人工智能基础设施,提升支撑“智能”发展的行业赋能能力。加快推进能源、交通运输、水利、物流、环保等领域基础设施数字化改造。推动数字基础设施广泛融入生产生活,对政务服务、公共服务、民生保障、社会治理的支撑作用进一步凸显。二、发展政策二、发展政策智能化正成为新一轮全球科技革命和产业变革的核心驱动力,引领着第四次工业革命时代快步走来,信息化、数字化、智能化正在成为推动经济社会变革和产业升级的重要引擎,推动经济社会各领域从数字化、网络化向智能化加速跃升
24、转型。智慧交通是国民经济智能化发展的重要组成部分和先行领域,在提高运输效率、促进环境保护中发挥着重要作用。近些年来,社会各界不断推进智慧公路政策、技术、设施、装备等方面的研发,不断推进智慧公路加速发展,为服务构建新发展格局、加快建设交通强国提供了坚强保障。(一)国家政策明确(一)国家政策明确发展方向发展方向2019 年 9 月,中共中央国务院印发交通强国建设纲要,是新时代做好交通工作的总抓手,我国建设交通强国的总目标是“人民满意、保障有力、世界7前列”,明确了到本世纪中叶交通强国建设的九大任务。其中涉及到智慧发展重点有三个方面:一是新型载运工具研发一是新型载运工具研发,加强智能网联汽车(智能汽
25、车、自动驾驶、车路协同)研发,形成自主可控完整的产业链。二是推进装备技术升级二是推进装备技术升级,推广新能源、清洁能源、智能化、数字化、轻量化、环保型交通装备及成套技术装备。广泛应用智能高铁、智能道路等新型装备设施,推广应用交通装备的智能检测监测和运维技术。三是大力发展智慧交通,三是大力发展智慧交通,推动大数据、互联网、人工智能、区块链、超级计算等新技术与交通行业深度融合。推进数据资源赋能交通发展,加速交通基础设施网、运输服务网、能源网与信息网络融合发展,构建泛在先进的交通信息基础设施。2021 年 2 月,中共中央国务院印发国家综合立体交通网规划纲要,谋划了现代化高质量国家综合立体交通网建设
26、方案,支撑交通强国、现代化经济体系和社会主义现代化强国建设。规划提出了推进交通基础设施数字化、网联化,提升交通运输智慧发展水平。一是加快提升交通运输科技创新能力一是加快提升交通运输科技创新能力,全方位布局交通感知系统,与交通基础设施同步规划建设,部署关键部位主动预警设施,提升多维监测、精准管控、协同服务能力;加强智能化载运工具和关键专用装备研发,推进智能网联汽车(智能汽车、自动驾驶、车路协同)、智能化通用航空器应用。二是加快既有设施智能化二是加快既有设施智能化,利用新技术赋能交通基础设施发展,加强既有交通基础设施提质升级,提高设施利用效率和服务水平;推动公路路网管理和出行信息服务智能化,完善道
27、路交通监控设备及配套网络;推动智能网联汽车与智慧城市协同发展,建设城市道路、建筑、公共设施融合感知体系,打造基于城市信息模型平台、集城市动态静态数据于一体的智慧出行平台。2021 年 3 月,中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035 年远景目标纲要发布,强调在智能交通重点领域开展试点示范,加快交通基础设施数字化改造升级,进一步推进交通运输低碳转型,同时强调,加快交通、能源、市政等传统基础设施数字化改造,加强泛在感知、终端联网、智能调度体系建设。2021 年 12 月,国务院印发了 “十四五”现代综合交通运输体系发展规划,规划指出了智慧公路相关的重点任务:一是交通基础设施数字化
28、网联化升级工程,其中智慧公路,建设京雄、杭绍甬等智慧高速公路工程;深化高速公路电子不停8车收费系统(ETC)在多场景的拓展应用;建设智慧公路服务区;稳步推进集监测、调度、管控、应急、服务等功能于一体的智慧路网云控平台建设。二是强化交通运输领域关键核心技术研发,加强交通运输领域前瞻性、战略性技术研究储备,加强智能网联汽车、自动驾驶、车路协同等领域技术研发。(二)交通(二)交通政策政策明确重点任务明确重点任务早在国家出台政策前,交通运输部门已经开展了先行先试探索。2017年1月,交通运输部发布 推进智慧交通发展行动计划(2017-2020年),提出:聚焦基础设施、生产组织、运输服务和决策监管等重要
29、领域,加快智慧交通建设,提升基础能力,加强集成应用。以试点示范为抓手,着力实现重点突破。在任务二“推进交通基础设施智能化管理”中提出,选取部分重点公路开展智能化管理试点,开发基于手持移动终端的智能化养护管理系统,实现公路及沿线设施破损情况的随时发现上报、快速跟踪维护、动态督查督办和全程监督评价;推进智慧公路车路协同试点示范,提升区域路网协同管理水平;建立健全跨区域、跨部门的信息共享与交换机制,实现部省间联动管理与服务。2018 年 2 月,交通运输部印发了加快推进新一代国家交通控制网和智慧公路试点的通知,向北京、河北、吉林、江苏、浙江、福建、江西、河南、广东省(市)征集了试点工程。文件首次提出
30、开展智慧公路试点。通知要求,北京、河北、河南、浙江重点应用三维可测实景技术、高精度地图等,实现公路设施数字化采集、管理与应用;江西、河北、广东重点建设北斗高精度基础设施,实现北斗信号在示范路段(含隧道)的全覆盖;吉林、广东利用“互联网+”技术,探索基于车辆特征识别的不停车移动支付技术等。交通控制网和智慧公路试点主题详见表 1-5。表表 1-5交通控制网和智慧公路试点主题交通控制网和智慧公路试点主题序号序号主题主题具体任务具体任务1基础设施数字化应用三维可测实景技术、高精度地图等,实现公路设施数字化采集、管理与应用,构建公路设施资产动态管理系统;选取桥梁、隧道、边坡等,建设基础设施智能监测传感网
31、,实现交通基础设施安全状态综合感知、分析及预警功能。北京、河北、河南、浙江重点实施。2路运一体化车路协同基于高速公路路侧系统智能化升级和营运车辆路运一体化协同,利用 5G 或者拓展应用 5.8GHz 专用短程通信技术,提供极低延时宽带无线通信,探索路侧智能基站系统应用,选取有代表性的高9速公路,以及北京冬奥会、雄安新区项目,开展车路信息交互、风险监测及预警、交通流监测分析等。北京、河北、广东重点实施。3北斗高精度定位综合应用建设北斗高精度基础设施,实现北斗信号在示范路段(含隧道)的全覆盖,在灾害频发路段实施长期可靠的监测与预警;探索开展基于北斗高精度定位的高速公路通行费收费应用研究,强化技术储
32、备。构建基于北斗的高速公路应急救援一体化管理系统,实现车辆人员的迅速定位与救援力量的动态调度和区域协同。江西、河北、广东重点实施。4基于大数据的路网综合管理构建基于大数据的高速公路运营与服务智能化管理决策平台,应用在区域路网综合信息采集、运营调度、收费、资产运维养护、公众信息服务、应急指挥。利用无人机等移动手段,提高运行监测和应急反应能力。利用新媒体、公众信息报告等渠道,实现互动式现场信息采集。开展智能养护、路政和路网事件巡查智能终端示范,融合互联网数据和行业相关数据开展路网运行监测系统建设。福建、河南、浙江、江西重点实施。5“互联网+”路网综合服务利用“互联网+”技术,探索基于车辆特征识别的
33、不停车移动支付技术。开展基于移动互联网的服务区停车位和充电设施引导、预约等增值服务。探索开展高速公路动态充电示范,实现新能源汽车动/静态充电。开展低温条件下精准气象感知及预测,以及车路协同安全辅助服务等。吉林、广东重点实施。6新一代国家交通控制网建设面向城市公共交通及复杂交通环境的安全辅助驾驶、车路协同等技术应用的封闭测试区和开放测试区,形成新一代国家交通控制网实体原型系统和应用示范基地。江苏、浙江先行研究推进。2019 年 7 月,交通运输部印发数字交通发展规划纲要,提出数字交通是数字经济发展的重要领域,是以数据为关键要素和核心驱动,促进物理和虚拟空间的交通运输活动不断融合、交互作用的现代交
34、通运输体系。规划到 2025 年,交通运输基础设施和运载装备全要素、全周期的数字化升级迈出新步伐,数字化采集体系和网络化传输体系基本形成。到 2035 年,交通基础设施完成全要素、全周期数字化,天地一体的交通控制网基本形成,按需获取的即时出行服务广泛应用。规划明确了构建 6 大核心体系,详见表 1-6。表表 1-6数字交通发展规划纲要主要任务数字交通发展规划纲要主要任务序号序号行动行动具体任务具体任务1构建数字化的采集体系推动交通基础设施规划、设计、建造、养护、运行管理等全要素、全周期数字化。推动铁路、公路、水路领域的重点路段、航段,以及隧道、桥梁、互通枢纽、船闸等重要节点的交通感知网络覆盖。
35、鼓励具备多维感知、高精度定位、智能网联功能的终端设备应用。102构建网络化的传输体系推动交通运输基础设施与信息基础设施一体化建设,完善全国高速公路通信信息网络,形成多网融合的交通信息通信网络,提供广覆盖、低时延、高可靠、大带宽的网络通信服务。3构建智能化的应用体系打造数字化出行助手,促进交通、旅游等各类信息充分开放共享,融合发展。大力发展“互联网+”高效物流新模式、新业态,加快实现物流活动全过程的数字化。完善国家综合交通运输信息平台,提高决策支持、安全应急、指挥调度、监管执法、政务服务、节能环保等领域的大数据运用水平,实现精确分析、精准管控、精细管理和精心服务。4培育产业生态体系聚焦基础设施和
36、载运工具数字化的关键环节与核心技术,鼓励优势企业整合电子、软件、通信、卫星、装备制造、信息服务等领域资源,构建强强联合、优势互补、高效适配的协同创新体系。5健全网络和数据安全体系健全信息通报、监测预警、应急处置、预案管理等工作机制,建立专家库。加强网络安全与信息系统同步建设,提高交通运输关键信息基础设施和重要信息系统的网络安全防护能力。6完善标准体系加快完善面向数字交通应用的交通基础设施工程建设标准。加快自动驾驶国家及行业标准体系建设,完善生产制造、测试评价、网络安全、数据共享、运行使用等标准。2019 年 12 月,交通运输部印发推进综合交通运输大数据发展行动纲要(20202025 年),提
37、出到 2025 年推进综合交通运输大数据发展的重点目标:综合交通运输大数据标准体系更加完善,基础设施、运载工具等成规模、成体系的大数据集基本建成。聚焦基础支撑、共享开放、创新应用、安全保障、管理改革等重点环节,实施综合交通运输大数据发展五大行动,包括夯实大数据发展基础、深入推进大数据共享开放、全面推动大数据创新应用、加强大数据安全保障、完善大数据管理体系,总共 21 项具体任务,详见表 1-7。表表 1-7推进综合交通运输大数据发展行动纲要主要任务推进综合交通运输大数据发展行动纲要主要任务序号序号行动行动具体任务具体任务1夯实大数据发展基础包括完善标准体系、强化数据采集、加强技术研发应用等 3
38、 项任务。目的是要实现综合交通运输大数据标准体系更加完善,基础设施、运载工具等成规模、成体系的大数据集基本建成。2推进大数据共享开放包括完善信息资源目录体系、全面构建政务大数据、推动行业数字化转型、稳步开放公共信息资源、引导大数据开放创新等 5 项任务。目的是实现政务大数据有效支撑综合交通运输体系建设,交通运输行业数字化水平显著提升,综合交通运输信息资源深入共享开放。3推动大数据创新应用包括构建综合性大数据分析技术模型、加强在服务国家战略中的应用、提升安全生产监测预警能力、推动应急管理综合应用、加强信用监管、加快推动互联网+监管、深化政务服务一网通办、促进出行服务创新应用、推动货运物流数字化发
39、展等 9 项任务。11目的是让大数据在综合交通运输各业务领域应用更加广泛。4加强大数据安全保障包括完善数据安全保障措施、保障国家关键数据安全 2 项任务。目的是让大数据安全得到有力保障。5完善大数据管理体系包括推动管理体制改革、完善技术管理体系 2 项任务。目的是实现符合新时代信息化发展规律的大数据体制机制取得突破,综合交通大数据中心体系基本构建。2020 年 8 月,交通运输部印发了交通运输部关于推动交通运输领域新型基础设施建设的指导意见,提出以技术创新为驱动,以数字化、网络化、智能化为主线,以促进交通运输提效能、扩功能、增动能为导向,推动交通基础设施数字转型、智能升级,建设便捷顺畅、经济高
40、效、绿色集约、智能先进、安全可靠的交通运输领域新型基础设施。到 2035 年,交通运输领域新型基础设施建设取得显著成效。具体表现为泛在感知设施、先进传输网络、北斗时空信息服务在交通运输行业深度覆盖,行业数据中心和网络安全体系基本建立,智能列车、自动驾驶汽车、智能船舶等逐步应用。为实现发展目标,指导意见明确了当前共三个方面 14 项具体任务,详见表 1-8。表表 1-8新型基础设施建设的指导意见主要任务新型基础设施建设的指导意见主要任务序号序号行动行动具体任务具体任务1打造融合高效的智慧交通基础设施(8 项任务)涉及智慧公路、智能铁路、智慧航道、智慧港口、智慧民航、智慧邮政、智慧枢纽以及新能源新
41、材料行业应用共 8 项任务。这其中包括深化高速公路电子不停车收费系统(ETC)门架应用、推进车路协同等设施建设、建设智能运输和快递配送等冷链基础设施、推进综合客运枢纽智能化升级、推广应用道路客运电子客票、推进货运枢纽(物流园区)智能化升级、建设大功率电动汽车充电设施等内容。2助力信息基础设施建设(5 项任务)一是结合第五代移动通信技术(5G)等协同应用,推动交通基础设施与公共信息基础设施协调建设,逐步在高速公路和铁路重点路段等实现网络覆盖,支持车路协同、自动驾驶等。二是提升交通运输行业北斗系统高精度导航与位置服务能力,鼓励在道路运输及运输服务新业态、航运等领域拓展应用。三是网络安全保护。推动部
42、署灵活、功能自适、云网端协同的新型基础设施内生安全体系建设。四是在数据中心建设上,推动跨部门、跨层级综合运输数据资源充分汇聚、有效共享;推动综合交通运输公共信息资源开放,以数据资源赋能交通运输发展。五是在人工智能发展上,建设一批国家级自动驾驶、智能航运测试基地,实施一批先导应用示范项目。123完善行业创新基础设施(1 项任务)加强以国家重点实验室、国家技术创新中心等重要载体为引领的交通运输领域科研基地体系建设,鼓励社会投资科技基础设施,推动一批科研平台纳入国家科技创新基地建设,推进创新资源跨行业共享。2020 年 12 月,交通运输部印发促进道路交通自动驾驶技术发展和应用的指导意见,提出到 2
43、025 年,自动驾驶基础理论研究取得积极进展,道路基础设施智能化、车路协同等关键技术及产品研发和测试验证取得重要突破;建成一批国家级自动驾驶测试基地和先导应用示范工程,在部分场景实现规模化应用,推动自动驾驶技术产业化落地。文件提出加强基础设施智能化发展规划研究的任务。积极发挥规划引领作用,推动感知网络、通信系统、云控平台等智能化要素与基础设施同步规划。结合交通强国建设试点工作等,先行先试打造融合高效的智慧交通基础设施,及时总结经验,科学推进基础设施数字转型、智能升级。文件提出有序推进基础设施智能化建设的任务。鼓励结合载运工具应用水平和应用场景实际需求,按照技术可行、经济合理的原则,统筹数字化交
44、通工程设施、路侧感知系统、车用无线通信网络、定位和导航设施、路侧计算设施、交通云控平台等部署建设,推动道路基础设施、载运工具、运输管理和服务、交通管控系统等互联互通。2021 年 8 月,交通运输部印发交通运输领域新型基础设施建设行动方案(20212025 年),提出到 2025 年,打造一批交通新基建重点工程,形成一批可复制推广的应用场景,制修订一批技术标准规范,促进交通基础设施网与运输服务网、信息网、能源网融合发展,精准感知、精确分析、精细管理和精心服务能力显著增强,智能管理深度应用,一体服务广泛覆盖,交通基础设施运行效率、安全水平和服务质量有效提升。文件提出了智慧公路建设行动、智慧航道建
45、设行动、智慧港口建设行动、智慧枢纽建设行动、交通信息基础设施建设行动、交通创新基础设施建设行动、标准规范完善行动七大建设行动。其中智慧公路建设行动内容和重点工程详见表 1-9 和表 1-10。表表 1-9智慧公路建设行动主要内容智慧公路建设行动主要内容序号序号行动行动具体任务具体任务1提升公路智能推动公路感知网络与公路基础设施建设养护工程同步规划、同步实施,提升公路基础设施全要素、全周期数字化水平。增强在役基础设施检13化管理水平测监测、评估预警能力。开展对跨江跨海跨峡谷等长大桥梁结构健康的实时监测,提升特长隧道、隧道群结构灾害、机电故障、交通事故及周边环境风险等监测预警和应急处置技术应用水平
46、。建设监测、调度、管控、应急、服务一体的智慧路网平台,深化大数据应用,实现视频监控集成管理、事件自动识别、智能监测与预警、分车道管控、实时交通诱导和路网协同调度等功能。2提升公路智慧化服务水平推广交通突发事件信息的精准推送和伴随式出行服务,在团雾、冰冻多发区域研究推进车道级雾天行车诱导、消冰除雪等应用,支持重点路段全天候通行。推进高速公路电子不停车收费(ETC)系统应用,推进与公路运行监测等数据融合,全面提升公路信息服务水平。准确定位车辆位置,提供“一键式”智能应急救援服务。提升服务区智能化水平,完善智能感知设施,为充换电设施建设提供便利,建设服务区综合信息平台,实现大数据在运营管理、安全应急
47、、信息服务等应用。逐步丰富车路协同应用场景。表表 1-10智慧公路重点工程智慧公路重点工程序号序号行动行动具体任务具体任务1智慧公路立足京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝双城经济圈和海南自贸港等重点区域发展战略,依托京哈、京港澳、杭绍甬、沈海、沪昆、成渝、海南环岛等国家高速公路重点路段以及京雄高速、济青中线等城际快速通道开展智慧公路建设,提升路网运行管理水平,降低事故发生率,缓解交通拥堵,提升通行效率。2智慧桥梁推进港珠澳大桥等公路长大桥梁结构健康监测系统建设实施工作,推动深中通道、常泰长江大桥等在建工程同步加强桥梁结构健康监测能力,动态掌握长大桥梁运行状况,防范化解公路长大桥梁运行重大安全风
48、险。3智慧隧道依托天山胜利隧道、秦岭隧道群等开展智慧工地、智慧运营与应急管理等系统建设,增强隧道运行管理可靠性,提升应急救援能力。4智慧服务区推进江西等地高速公路智慧服务区建设,推广卡口车流和服务区客流监测、全景视频监控、停车位诱导等设备设施,提高服务区运营管理和出行信息服务水平。2021 年 8 月,交通运输部印发数字交通“十四五”发展规划,是“十四五”时期未来五年数字交通发展的纲领性文件。规划提出到 2025 年,“交通设施数字感知,信息网络广泛覆盖,运输服务便捷智能,行业治理在线协同,技术应用创新活跃,网络安全保障有力”的数字交通体系深入推进,“一脑、五网、两体系”的发展格局基本建成,交
49、通新基建取得重要进展,行业数字化、网络化、智能化水平显著提升,有力支撑交通运输行业高质量发展和交通强国建设。“一脑”即为“打造综合交通运输数据大脑”;“五网”包含构建交通新型融合基础设施网络、部署北斗 5G 等信息基础设施应用网络、建设一体衔接的数字出14行网络、建设多式联运的智慧物流网络、升级现代化行业管理信息网络;“两体系”是指培育数字交通创新发展体系、构建网络安全综合防范体系。在智慧公路领域,提出要完善公路感知网络,推进公路基础设施全要素全周期数字化,发展车路协同和自动驾驶,推动重点路段开展恶劣天气行车诱导,缓解交通拥堵、提升运行效率。深化高速公路电子不停车收费系统(ETC)应用,建设监
50、测、调度、管控、应急、服务一体的智慧路网平台。推动公路建设施工及养护智能化。推进公路智慧服务区建设。交通新型基础设施网络工程中,建设干线公路智能运行网,完善公路网运行监测管理与服务功能;深化 ETC 系统应用,在重要运输通道布局感知设施设备,实现视频、气象、事件检测等信息联网汇聚,提升应对特殊天气、突发事件能力;不断优化公路治超监控设施网络和干线公路交通情况调查网络。(三)产业(三)产业政策政策推动推动融合发展融合发展2020 年 2 月,国家发改委联合 10 部委印发了智能汽车创新发展战略,指出智能汽车已成为全球汽车产业发展的战略方向,发展智能汽车对于我国建设交通强国具有重要的战略意义。战略
51、提出了我国智能汽车产业发展任务的同时,也将配套和支撑领域的发展任务进行了明确,其中关于智慧公路方面的有三类,一是基础设施体系,二是车用无线通信网络,三是道路交通地理信息系统。一是构建先进完备的智能汽车基础设施体系。推进智能化道路基础设施规划建设,制定智能交通发展规划,建设智慧道路及新一代国家交通控制网。分阶段、分区域推进道路基础设施的信息化、智能化和标准化建设。结合 5G 商用部署,推动 5G 与车联网协同建设。统一通信接口和协议,推动道路基础设施、智能汽车、运营服务、交通安全管理系统、交通管理指挥系统等信息互联互通。二是建设广泛覆盖的车用无线通信网络。开展车用无线通信专用频谱使用许可研究,快
52、速推进车用无线通信网络建设。统筹公众移动通信网部署,在重点地区、重点路段建立新一代车用无线通信网络,提供超低时延、超高可靠、超大带宽的无线通信和边缘计算服务。在桥梁、隧道、停车场等交通设施部署窄带物联网,建立信息数据库和多维监控设施。三是建设覆盖全国路网的道路交通地理信息系统。开发标准统一的智能汽车基础地图,建立完善包含路网信息的地理信息系统,提供实时动态数据服务。制15作并优化智能汽车基础地图信息库模型与结构。推动建立智能汽车基础地图数据和卫星遥感影像数据共享机制。构建道路交通地理信息系统快速动态更新和在线服务体系。2021 年 12 月,中央网络安全和信息化委员会印发“十四五”国家信息化规
53、划,对我国“十四五”时期信息化发展作出部署安排。在“建设物联数通的新型感知基础设施”任务中,加快公共安全、交通、水利、能源等领域公共基础设施的数字化、智能化升级。开展长三角新一代信息基础设施互联互通先行示范。“智能网联”设施建设和应用推广工程中的第一个任务是开展车联网应用创新示范。遴选打造国家级车联网先导区,加快智能网联汽车道路基础设施建设、5G-V2X 车联网示范网络建设,提升车载智能设备、路侧通信设备、道路基础设施和智能管控设施的“人、车、路、云、网”协同能力,实现 L3 级以上高级自动驾驶应用。三三、发展特点发展特点(一)国家(一)国家重视重视公路公路设施设施智慧发展智慧发展从国务院、各
54、部委发布的规划和政策文件来看,国家十分重视交通等领域基础设施的智慧化发展,2019 年以来,国家发布了两项指导交通运输行业未来近30 年的纲领性文件,即交通强国建设纲要和国家综合立体交通网规划纲要,两个文件明确了建设交通强国和现代化综合交通体系的发展方向:智慧化、绿色化、网络化等,明确了我国现代综合交通体系建设的目标:人民满意、保障有力、世界前列;明确了智慧设施、先进装备、先进技术与交通设施装备的融合等方面的重点发展任务。交通运输部和国家发改委等发布了数字交通发展规划纲要、智慧交通发展行动计划、智慧公路试点、交通运输领域新型基础设施建设的指导意见、智能汽车创新发展战略等专项政策,进一步细化了智
55、慧交通基础设施发展的专项任务,进一步明确了智慧交通基础设施实施路径,上述国家层面的政策文件,是智慧公路发展的顶层制度,为智慧公路规划、建设、运营、监测、维护等提供了政策指引。(二)多地(二)多地开展智慧公路先行先试开展智慧公路先行先试交通运输部办公厅关于开展新一代国家交通控制网和智慧公路试点(第一批)工作的通知(交办规划函20171084 号)和交通运输部办公厅关于16加快推进新一代国家交通控制网和智慧公路试点的通知(交办规划函2018265 号)两个文件印发后,交通运输部积极支持各省开展智慧公路相关建设。多个省市都有智慧公路建设试点,如京雄高速、长益高速公路扩容工程、沪宁高速公路、珲乌高速公
56、路和吉舒联络线、杭州绕城西复线高速公路、杭绍台高速公路、杭绍甬智慧高速、宁定高速公路、昌九高速公路改扩建工程、河南济源境内国道208 和国道 327 共 120.8 公里路段、河北荣乌高速新线、无锡 S342 智慧公路示范工程和 G524 常熟段智慧公路科技示范工程,这些工程肩负着先行先试的重任,试点内容涉及到材料、设施、装备、互联网+等方面,试点工程的平稳推进,实现了多项新技术的应用,为大规模建设智慧公路积累了经验,也为推动我国更大规模的智慧公路建设开了好头。(三)智慧(三)智慧公路公路关键技术稳步推进关键技术稳步推进国家进一步加大了智慧公路等交通基础设施建设、监测等技术研发,针对基础设施状
57、态信息识别和采集、物联网、车联网、协同运行等设置了课题进行研究。2018 年发布的国家重点研发计划“综合交通运输与智能交通”重点专项,设置了道路基础设施智能感知理论与方法、道路设施状态智能联网监测预警、车路协同系统要素耦合机理与协同优化方法、车路协同环境下车辆群体智能控制理论与测试验证、大规模网联车辆协同服务平台、协同式智能车路系统集成与示范等研究内容。2022 年发布的国家重点研发计划“交通载运装备与智能交通技术”重点专项申报指南中,课题 2 为“自主式交通系统共性技术”,强调了研究不同交通方式对可视范围内其他载运装备、基础设施及其运行环境状态的感知与态势预测共性技术,考核指标里提到了“对可
58、视范围内载运装备、基础设施、辅助设施、交通参与者、路权/航道管控状态及微观自然环境感知精度95%;对超视距范围载运装备运行环境状态感知精度95%、超视距交通运行环境状态评估与辨识精度90%”。2022 年 4 月,交通运输部、科技部联合印发“十四五”交通领域科技创新规划,从基础设施、交通装备、运输服务 3 个要素维度和智慧、安全、绿色3 个价值维度,布局了六大领域 18 个重点研发方向。在基础设施领域,围绕推17进高质量基础设施建设和构建布局完善、立体互联的交通基础设施网络,提出研发重大基础设施建设关键技术、交通基础设施数字化升级关键技术等任务。为了确保规划任务落地,布局了交通基础设施长期性能
59、科学观测网建设、交通基础设施数字化、交通运输装备关键核心技术攻坚、智能交通先导应用试点、北斗导航系统智能化应用等多项科技工程。(四)智慧(四)智慧公路公路相关标准加快制定相关标准加快制定智慧公路的快速发展,必然对标准规范产生巨大的需求,以指导行业规范有序发展。近些年,在工信部、交通运输部、公安部、住建部等部委业务指导下,中国通信标准化协会、全国汽车标准化技术委员会、全国智能运输系统标准化技术委员会、全国道路交通管理标准化技术委员会、全国智能建筑及居住区数字化标准化技术委员会等各领域相关标准化技术委员会组织开展标准制定工作,建立起国标、行标协同配套的标准体系,推动智慧公路和车联网产业发展。从 2
60、017年到 2022 年期间,工信部、交通部、公安部、国标委等多部委联合陆续出台了国家车联网产业标准体系建设指南系列顶层设计文件,按照不同行业属性划分为智能网联汽车标准体系、信息通信标准体系、智能交通相关标准体系、车辆智能管理标准体系、电子产品与服务标准体系,并在此基础上统筹协同产业各方共同构建车联网网络安全和数据安全标准体系建设指南,形成了我国完善的车联网产业标准体系,共计规划制修订国家标准/行业标准 500 余项。一是国家标准方面一是国家标准方面。开展的研究主要有合作式智能运输系统应用集 第 1部分:车辆辅助驾驶应用集合作式智能运输系统应用集 第 2 部分:车辆协同驾驶应用集 车路协同系统
61、智能路侧一体化协同控制设备技术要求和测试方法自动驾驶封闭测试场地建设技术要求智能运输系统 智能驾驶电子道路图数据模型与表达 第 1 部分:封闭道路 智能运输系统 智能驾驶电子道路图数据模型与表达 第 2 部分:开放道路公路沿线设施太阳能供电系统通用技术规范等。二是行业标准方面。二是行业标准方面。开展的研究主要有公路信息化技术规范公路网管理平台技术规范公路网运行监测技术规范公路工程适应自动驾驶附属设施技术规范公路出行信息服务技术规范制订收费公路移动支付技术规范制订收费公路移动支付运营和服务规范制订公路网管理平台技术规范18制订 基于车路协同的营运车辆前方交通障碍预警系统要求营运车辆车路/车车通信
62、(V2X)终端性能要求和检测方法等。19第二部分需求供给篇20一、行业需求一、行业需求2023 年,交通运输部、国家铁路局、中国民用航空局、国家邮政局、中国国家铁路集团有限公司联合发布了加快建设交通强国五年行动计划(2023-2027)年。要求构建“安全安全、便捷便捷、高效高效、绿色绿色、经济经济”的现代化综合交通运输体系,实现交通运输质的有效提升和量的合理增长,奋力加快建设交通强国,努力当好中国式现代化的开路先锋,为全面建设社会主义现代化国家、全面推进中华民族伟大复兴提供坚强有力的交通运输服务保障。本篇从安全、便捷、高效、绿色、经济五个层面进行剖析智慧公路发展趋势,细分拆解各大类需求。(一)
63、安全需求(一)安全需求安全需求是公路业务需求中最根本的需求,是一切需求的基础。在解决交通安全需求领域,全世界不同层面做出不懈努力。2021 年联合国大会第 74 届会议通过决议,宣布 2021-2030 年为道路安全行动十年,并发布了道路安全行动十年全球计划,提出从 2021 年到 2030 年道路交通死伤人数将减少至少 50%。世卫组织表示,在全球范围内,道路交通事故每年造成近 130 万本可预防的死亡以及约 5000 万人受伤,道路安全成为全世界儿童和青年死亡的主要因素。若照目前趋势,今后十年道路安全问题还将造成约 1300 万人死亡,5 亿人受伤。道路交通事故造成的死伤都是可预防的,可惜
64、它仍然是全球死亡的一个主要原因。如何在道路交通事故发生前预防、发生中减轻损失、发生后快速排险成为安全需求的根本。1.预防事故发生预防事故发生任何风险因素其背后都蕴含着事故发生的“必然”规律。在车辆行驶过程中风险因素并不一定立即形成交通事故,当遇到一些偶发事件后就演化为事故。防范于未然永远是遏制交通事故的最有效方式。核心需求是提前识别潜在交通事故隐患并及时给予管控手段。2.减轻事故损失减轻事故损失事故无法完全避免,零死亡愿景短期内较难实现。在这个大背景下,减轻事故的人员和财产损失就显得尤为重要。在车辆发生撞击的过程中,车速、车型、时间是影响安全的三大因素,其中车速起着重要作用,撞击程度、损毁情况
65、与车21速快慢成正比,车速越快、撞击力造成的破坏越大,引发的交通事故越严重。3.降低事故影响降低事故影响事故无论发生在路侧还是路中,都会导致交通流发生一定程度的变化。影响断面的车流速度和行驶状态,通行能力降低影响了交通流的状态,从原来相对比较稳定的状态进入到不稳定的状态,会带来额外风险,这些额外风险会导致二次事故。二次事故是指在原有的交通事故基础上,由于自然不可抗力、救援方的疏忽、或当事人的错误操作引起的事故。二次事故是一次事故的危险因素的第二次激发,造成事故的扩大蔓延。从统计学来讲,初次事故一旦发生,发生二次事故的概率随着时间逐步上升。(二)便捷需求(二)便捷需求出行便捷体验作为公路需求中相
66、对较为高层次的需求,逐渐得到了道路使用者的关注,确保用户安全高效通行的同时,需要考虑如何使交通参与者获得高品质的信息服务体验是便捷的前提。现阶段信息发布方式存在碎片化、实时更新差异化的问题,各种信息发布方式受信息采集和播发方式限制较大,要提升公众出行服务水平,需充分利用大数据、新媒体渠道进行路网公众信息服务,尝试将公路管理职能从“重管理”到“重服务”进行转变,打造服务信息长廊。从服务质量、管理策略、信息触达三大方面切实有效的提升服务品质是智慧公路核心保障。公路全面信息服务需求公路全面信息服务需求。重点瞄准信息服务覆盖面、新媒体的拓展应用,形成可变情报板、广播、第三方导航及车载终端等多种形式并存
67、的信息发布方式,增强信息发布的全面指导性和触达性,做好伴随式信息服务。公路精细管理控制需求公路精细管理控制需求。出行者对信息服务的需求,按宏观时间序列可分为出行前、中、后三部分,按中微观时间序列可分为事件发生前、中、后三部分。根据不同时期管理控制方对信息需求的摸排,制定科学有序的信息发布策略,满足多时段、多场景的精细化管控。公路优化交通体验需求公路优化交通体验需求。需要从安全性需要、经济性需要、快速性需要、连续性需要、独立性需要、舒适性需要、社会性需要七大方面确定交通参与者更易接受、更愿接受、更有成效的信息,切实有效提升出行者体验感,提升智慧公路的社会认同度。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(包含最少的货币成本和时间成本、最舒适和最安全的出行体验等),利用某种交通方式完成某种出行目的的活动。出行高效强调的是“全过程”出行,即真正的“门到门”服务,包括从家到车站或停车场、从车站或停车场到达目的地过程中取车或两端接驳、等车、开车或乘车、换乘等环节的“全出行链”总体效率,全过程的出行链效率决定了交通系统的服务水平。在其中发挥最大作用的就是占最大比重的公路系统。在大规模建设期完成后,除道路基础设施供给规模和汽车保有量外,交通秩序、交通规则等软指标成为提升交通效率的关键因素。而规则的制定和秩序的维护策略缺乏数据支撑与实际验证成为制约发展的瓶颈。如何通过技术手
69、段提升公路运输能力能力,促进供需信息的对接,保障人和物能够出得去、进得来是关键,需要新技术给传统公路赋能。(四)绿色需求(四)绿色需求交通运输是目前我国能源消费增长最快、环境影响较大的行业领域。其中,公路运输是最主要的成品油消费行业领域,随着公路规模的不断扩大,能源消费总量与用能结构处于增长与变化中,低碳交通成为引领绿色变革的主要载体。面向个体车辆。面向个体车辆。节能需求是个体车辆降低出行成本的核心需求。拥堵规避、车速引导、行程规划等多方面的车辆驾驶行为优化策略,减少车辆急刹急停增加不必要的油耗,减少百公里耗油损失成为刚需。面向低碳社会面向低碳社会。在建设资源节约型、环境友好型社会的综合战略要
70、求下,降低公路运输对环境的负面影响。低碳社会主要包括两个方面需求。一是优化公路一是优化公路对新能源车辆的配合度对新能源车辆的配合度。通过智慧化手段提高新能源车辆充能便利度;二是改进二是改进运输组织管理运输组织管理。提高车辆实载率和里程利用率,大大提高路网运行效率。三是促三是促进交能融合。进交能融合。开发路域光伏资源等,推动双碳目标落实。(五)经济需求(五)经济需求经济需求是对交通设施的投入产出比要求,最终体现在让道路使用者可以在其可承受的价格范围内享受到的高性价比运输服务,全面适应并支撑经济社会发展。其可以通过三个方面体现,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、对交通运输时间成本和支出费用的可承受能力,以及交通基础设施建设财23务可持续能力、全生命周期成本可承受能力、有效防范债务风险能力。二是交通二是交通运输经济贡献。运输经济贡献。运输经济贡献反映交通运输业对 GDP 增长贡献程度,包括直接贡献和通过促进消费、带动相关产业增长的间接贡献等。三是经济集聚带动贡献三是经济集聚带动贡献。经济集聚带动贡献反映运输通道、枢纽等组团式交通基础建设对经济引领促进水平,体现对客流、物流、资金流、信息流等集聚带动作用,以及促进经济要素循环、推动交通与周边经济协同发展的能力。二、行业供给二、行业供给针对行业需求,近年来出现了大量不同层面和阶段的解决方案,本篇从全网络运行
72、监测、全过程数字管控、全天候安全通行、全方位立体服务、全生命周期平台、全渠道配套支撑六个方面进行了收集分析。表表 2-1行业供给清单行业供给清单全网络运行监测视频感知全程视频感知车辆精准感知无人机视频感知交通流感知微波车辆检测器毫米波雷达DSRC 设备采集交通调查站交通事件感知基于 AI 的视频事件检测毫米波雷达事件检测交通环境感知气象感知水资源环境感知基础设施健康监测高边坡监测桥梁隧道监测路基健康监测路面健康监测护栏监测外部数据接入两客一危数据接入互联网数据接入旅游部门数据接入气象部门数据接入与城市交通部门数据接入24全过程数字管控车道级动态管控匝道控制应急车道管控重点营运车辆安全管控全天候
73、安全通行智能行车安全诱导夜间行车诱导雾区行车诱导智慧道钉诱导气象自动监测预警团雾监测预警基于精准气象的边坡动态监测预警智能融冰除雪隧道安全管控隧道车辆超温预警隧道内车辆火灾预警隧道疲劳唤醒隧道精准管控全方位立体服务伴随式信息服务系统互联网+服务系统智慧服务区智慧照明全生命周期平台综合管控系统应急处置调度系统资产管理系统道路养护管理系统机电运维管理系统公众出行服务系统区块链数据开放系统全渠道配套支撑融合通信光纤数字传输网5G 无线传输C-V2X 通信系统短程通信专网窄带物联网北斗高精度定位系统智慧杆件(一)(一)全全网络网络运行监测运行监测通过布设视频感知、交通流感知、交通事件感知、交通环境感知
74、、基础设施25健康监测等设备,构建一个多元多维度的全息泛在感知体系,实现对公路运行状态、环境状态、设备安全运行状态的实时感知,为智慧公路的运营管理和公众服务提供数据支撑。1.视频感知视频感知(1)全程视频感知全程视频感知系统采用视频图像感知设备,实时、直观地对公路现场设施和交通运行状况进行远端图像感知,获得可视信息,使管理者在管理分中心即可了解道路沿线的交通运行情况、气象状况以及交通异常事件现场的真实情况,迅速采取疏导交通和救援等措施。获得全程感知的交通流量、过车记录和异常事件,大幅提升监控系统的数据挖掘程度,为公路交通管理和科学决策提供重要的信息和依据。图图 2-1全程监控示意图全程监控示意
75、图(2)车辆精准感知车辆精准感知在公路上对车辆进行精准管控,可实现车牌识别、车身颜色识别、车标识别、车型识别等精准识别功能,实时掌握每辆行驶在公路封闭空间内的车辆的具体信息。车辆精准监控卡口设备可与毫米波雷达配合使用,实现车辆的实时跟踪。设置车辆精准感知设备可实现对车辆的抓拍,并对图片进行识别,提取车牌照信息;可接收监控摄像机的数据和图片,进行比对分析,并将数据存入数据库中;可提供按时间、地点、车牌号码等分类统计查询、按时间段比对查询等功能,以精确方式或者模糊方式检索查询车辆历史记录,并能以图形、图表方式显示、打印;基于模块化的架构,采用多模块的模式,支持扩展开发。26图图 2-2全程监控示意
76、图全程监控示意图(3)无人机视频感知无人机视频感知随着公路数字化和智能化的需求日益增长,无人机在公路领域的应用前景非常广阔,成本低、速度快、效果好的特点使其大大超越了传统人工管理和监控的方法,令公路的管理和监控变得更高效、准确、及时。在公路上设置无人机视频感知系统,一方面可应用于日常交通状态巡视,通过预先设定巡航路线实现自动长线巡航,采集公路动态视频信息,有效替代人工巡逻,并且可以抵达人工巡检不便到达的地点,为公路交通运行状态、路面状态监测及预警提供实时高效的信息来源。另一方面可用于应对突发事件的紧急处理,当公路发生拥堵、事故等突发事件时,可在第一时间指派就近无人机飞往现场,快速获取现场信息并
77、将视频实时回传至指挥中心,便于管理者快速组织应急救援和现场交通疏导。此外,无人机具备路面自动巡检功能,目前公路的路面巡检主要依托人工方式,费时费力。利用无人机监控系统可预先设置无人机巡航路线,通过布控多架“无人机”实现长线自主飞行,不仅可快速完成公路路面巡检任务,还能保证全天候不间断巡视频度,极大提高路政部门的工作效率。2.交通流感知交通流感知(1)微波车辆检测器微波车辆检测器微波检测器设备采集的数据包括:分车型交通量(大车、小车)、平均速度、时间占有率等。实现对所在区域的位置信息、交通流量、速度等准确采集和可信传输,为掌握公路交通动态运行状况和公路出行信息服务提供有力支持。27图图 2-3微
78、波检测器数据采集原理示意图微波检测器数据采集原理示意图(2)毫米波雷达毫米波雷达为进一步实现对车辆的车道级精准定位、车辆轨迹实时追踪、车道级动态交通管控等,采用毫米波雷达对公路上行驶的交通流信息进行感知。每个毫米波雷达传感器可以实现对 1 公里范围内的 360 度全方位监测,监测范围可以覆盖整个路面以及每条车道的各个方位,对目标的监测数量无上限。系统可以不断监测车辆的运行状态,获取精准的路段交通流量、平均速度、车道占有率等实时的交通分析数据。同时,在发现异常事件时,通过视频控制平台自动调取摄像机至事件发生方位,通过视频快速确认事件现场状况。(3)DSRC 设备采集设备采集基于专用短程通信(DS
79、RC)的道路交通流获取系统采用在公路沿线合理布设 DSRC 设备,当 ETC 车辆的车载设备(ETC-OBU)通过 DSRC 设备的信号覆盖区域,被微波信号唤醒,与 DSRC 设备发生信息交互,DSRC 设备从 ETC 车载设备上获取唯一标识车辆的 OBU ID,并将该 OBU ID 及交互时间上传至监控中心,实现区间交通运行状态的实时监测,为交通运行状态的实时评估及行程时间估计与预测等提供数据来源。DSRC 检测器设备采集的数据包括:设备位置信息、ETC 车辆经过时间、ETC 车辆 OBU ID 等信息,通过这些信息可获得单车的行程时间、平均速度、车辆轨迹等信息,获得路段的运行速度及行程时间
80、信息。实现对所在路段平均运行速度、平均行程时间及 ETC 车辆数等信息的准确采集和可信传输。(4)交通调查站交通调查站28一类、二类交通调查站可检测交通量、平均车速、占有率等,可实现对所在区域的位置信息、交通流量、速度等信息的准确采集和可信传输。3.交通事件感知交通事件感知(1)基于基于 AI 的视频事件检测的视频事件检测针对摄像机采集的视频图像,从图像序列的变化中选取目标信息进行计算处理,分析车辆移动轨迹,并根据图像处理算法产生事件告警。可对以下交通事件进行检测:停车、交通拥堵、车辆排队超限、行人进入隧道、车辆逆行、交通事故、车辆丢抛物检测、能见度检测,并且通过声光告警信号提示监控值班员。同
81、时,也能提供检测范围内的交通参数如车流量、平均车速、车间距、车道占有率等。视频事件自动检测技术为提高交通监控的实时性和可视性提供了良好的监控手段,将对提高紧急事件的响应速度、减少二次事故的发生、降低事故损失、提升运营管理水平具有重要意义。图图 2-4交通事件检测系统架构图交通事件检测系统架构图(2)毫米波雷达事件检测毫米波雷达事件检测由于毫米波雷达传感器不受各种光线变化影响及各种天气影响,误报率低,能够始终保持高可靠的数据输出,可在特殊天气(雨、雪、雾、霾、沙尘、烟)及无光照现有监控摄像机全部“致盲”的情况下,提供准确的路况信息、交通状态信息、事件事故位置信息、车辆分布信息、预警信息等。与高清
82、卡口配合,可实现按照时间节点提供道路上行驶的每一辆车的运动轨迹,实现对车辆的全程追踪,以及行驶轨迹回溯功能。基于毫米波雷达的全方位跟踪检测系统具有远距离、大范围探测能力和低误29报率的特点。单个高频雷达可以检测半径 500 米圆形范围内的道路(单向多车道、双向多车道、互通交叉车道),检测事件类型包括:车辆停驶、交通事故、车辆拥堵、车辆排队、车辆逆行、车辆慢行、抛洒物、行人以及特定区域的非法入侵等等重要事件,几秒钟就可以形成报警予以提示。当检测到异常事件时系统会驱动雷达临近的摄像机对异常车辆、行人或事故现场进行持续自动跟踪定位查看,极大的减少了监控人员的劳动强度。系统还可以实现对特殊车辆的轨迹追
83、踪、两客一危车辆、重点车队的跟踪定位,同时,还可与收费黑名单及逃逸违法车辆进行定位跟踪,发挥利益最大化,为“一路多方”单位可提供服务支撑。4.交通环境感知交通环境感知(1)气象感知气象感知及时掌握公路山区天气状况,根据不断变化的气象状况,采取必要的交通安全措施,对山区公路的运营管理非常重要。因此,建立气象感知系统采集实时公路沿线气象数据,获知公路沿线气象预测信息,为异常天气条件下各种应用措施准备工作提供支持,为公路运行管理(恶劣天气条件下及时清理路面、确保通行安全等)和面向出行者的公路出行提供气象信息支持,是构建“平安交通”的基石。图图 2-5气象感知子系统结构图气象感知子系统结构图(2)水资
84、源环境感知水资源环境感知为了避免公路的建设及运营对沿途河流造成污染,确保当地供水安全,建设水资源环境监测系统,对途径重点河流的水环境进行自动监测。系统应用物联网技术,通过高精度传感器、数据采集、无线网络、地理信息系统和全球定位系统30等技术手段,对沿途水资源的基本信息进行远程自动、实时监测,包括水位、流量、降水、水质等,并借助高速云数据平台,实现海量监测数据的及时有效存储和处理,不仅为沿途水资源的安全及可持续利用提供保障,而且具有防汛预警功能。图图 2-6水资源环境监测示意图水资源环境监测示意图图图 2-7中央断面布设示意图中央断面布设示意图(3)基础设施健康监测基础设施健康监测高边坡监测遇到
85、沟谷密度大,切割深,山坡陡峻,有盆地、河谷、坝区、山区相间分布特点的地形复杂路段时,需要进行高边坡监测。通过在高边坡中埋设锚索测力计、31多点位移计、测缝计、测斜孔、雨量计以及锚索测力计等监测器,结合北斗定位,对影响边坡稳定性的因素和边坡变形及内力情况进行连续监测,通过 5G 物联网卡无线传输至管理分中心,通过公有云云平台完成信息汇集与处理,完成预警模型的构建、失稳分析,对于异常信息及时预警,并及时响应。桥梁隧道监测桥梁和隧道健康监测就是在桥梁和隧道正常运营过程中,在桥梁和隧道的关键结构部位布设结构整体性态传感器和局部性态传感器,实时监控桥梁的整体和局部行为,对桥梁和隧道的损伤位置、程度进行诊
86、断,对桥梁和隧道的服役情况、可靠性、耐久性、承载能力进行智能评估,在桥梁和隧道结构使用状况严重异常时或遇突发事件时触发预警信号;同时监测桥梁和隧道上的车辆荷载,实时评定、预测桥梁的运营安全状态,为桥梁和隧道维修和关闭等决策提供依据和指导,并为桥梁和隧道的运营安全管理积累原始性数据。通过在桥隧结构中埋设应力传感器、温度传感器、位移计、加速度传感器等对桥隧健康状态进行监测,通过 5G 物联网卡无线传输至监控分中心,通过公有云云平台完成信息汇集与处理,完成相关预警和健康状态评估。将先进的机器人技术和无损传感的物联网技术相结合,长期、实时、空间上连续地获得隧道内部的设备运行状态信息。图图 2-8路堤监
87、测断面示意图路堤监测断面示意图路基健康监测软土地基、特殊土路基、高填方路堤、半填半挖路堤、陡坡路堤、岩溶地基、填切交界频繁和深切路段等是路基修筑的棘手问题。为了优质高效建好复杂地质条件下的公路,就必须进行路基变形的动态观测,提高服务能力。通过在路基中埋设孔隙水压计、综合测斜仪、位移计、水分计、单点沉降计、剖面沉降探头等传感器,对路基状态进行监测,通过 5G 物联网卡无线传输至监控分中心,通过32公有云云平台完成信息汇集与处理,完成相关预警和路基变形和动态观测。路面健康监测对路面进行健康信息采集,部署部分传感器,包括光栅类传感器(竖向应力、三向应变、加速度等)、温度传感、深度多位移传感器、湿度传
88、感器等,获取道面结构参数。结合建设过程中的路面板基本信息(原材料、施工时间、施工天气、施工因素、路基状况、基层状况、路线状况、养生状况等),以及运营过程中的路面性能长期检测数据(路面破损 PCI、行驶质量 RQI、抗滑系数 SKI 和构造深度等)记录每块板的病害状况(材料类病害、结构类病害、功能性病害等),建立路面的历史演变数据库,结合运营期路面板病害与路面基本信息数据库,进行大量数据的差异性和关联性分析。通过以上各类数据信息分析,进行路面路用长期性能监测。还可结合气象检测器中路面状态监测,获得路面表面附着状态(积水、结冰、积雪等)的路表信息,向路用长期性能监测体系提供用数据。护栏监测交通护栏
89、是设置在路肩外侧和交通分隔带的一种交通安全设施。公路设计时速较高,一旦发生车辆与护栏相撞,势必会对护栏造成较大“创伤”。受到损坏的护栏如果不能做到及时修复,会使得该路段区域不再具有车辆防护设施,而且受到损坏的护栏一般会产生变形,如果这种变形阻碍了车辆正常行驶,则极易引发二次事故。传统的对道路交通护栏维护管理方法多采用人工方式,造成发现问题严重滞后,给交通安全带来严重的隐患。因此,护栏发生损坏后的快速感知尤为重要。为了给道路使用者营造一个安全的行车环境,设置护栏监测系统,实现事故的及时发现、有效处理。护栏监测系统融合光纤传感、物联网、大数据分析、人工智能等技术,对传统护栏进行升级,使其具备感知能
90、力,实现实时的、全过程的、不间断的防撞护栏智能监测、事件报警并精确定位,帮助公路管理部门提早发现护栏碰撞事故、并快速到达事故地点,为事故处置和护栏维护赢得时间;有效避免二次事故的发生,降低交通事故发生率,极大的缩短事故的发现时间并提高管理部门对交通事件的应急响应速度,助于保障行车安全、提高车辆通行率。33图图 2-9光纤护栏碰撞监测预警系统构成图光纤护栏碰撞监测预警系统构成图5.外部数据接入外部数据接入为提升路况实时分析与预测、辅助决策、应急管理,以及信息发布的准确性,将第三方互联网企业、政府等与公路相关的数据和信息接入,例如区域气象信息、交通事故报警、重点营运车辆等数据,为更广阔、更深入的数
91、据分析提供支撑。(1)两客一危数据接入)两客一危数据接入共享并接入重点营运车辆数据,为大数据融合分析提供多源数据。在事故发生后,第一时间联动现场和后台,极速响应,做出分级报警和联动救援。准确定位事故,实施精准救援,最大程度减少事故造成的人员伤害和损失。(2)互联网数据接入)互联网数据接入通过合适的技术手段和途径,将高德、百度等互联网数据接入,结合管理部门的信息,形成更为准确的实时路况数据,加以综合利用,为精准决策分析提供充分的数据来源。(3)旅游部门数据接入)旅游部门数据接入与旅游部门合作,共享数据,进行精准分析,为游客提供全面精准服务,为管理者提供决策分析支撑。(4)气象部门数据接入)气象部
92、门数据接入与气象部门进行数据对接,加强精细化预测预报工作,发布各出入口最新气象信息、未来 24 小时预测信息,为驾驶人员选择出行路线提供气象保障,切实34增强应对恶劣天气和突发事件能力。(5)与城市交通部门数据接入)与城市交通部门数据接入随着城市建设的不断推进,远期需要与城市交通部门进行数据对接,与城市路网实现联动管控,与城市共享信息发布等,为综合交通提供基础数据,增强与城市道路的衔接与协同联动的能力。(二)(二)全过程数字管控全过程数字管控公路建设正处在数字化转型发展的关键时期,对公路全过程进行数字化管控有利于对交通事件、应急响应做出有效的决策。通过对车道级管控、匝道控制、应急车道控制,实现
93、车道级动态限速、车道资源动态分配、路网交通流动态分配等,提升通行能力;应用北斗高精度定位,实现对重点营动车辆的管理以及日常指挥调度。1.车道级动态管控车道级动态管控基于门架式动态限速标志实现公路车道级智能管控,通过对沿线交通流状态,以及环境特征进行自动检测和分析,实现对当前路线交通流运行状态的实时分析和主动判别;基于预先设置的交通控制策略自动调整车道级限速值,并通过门架式动态限速标志发布当前车道限速值和异常交通状况预警信息,实施智能管控,实现车道级动态限速、车道资源动态分配、路网交通流动态分配,从而可以实现对公路交通流的主动干预,达到稳定交通流状态、降低行驶速度差、提高通行效率和降低交通事故率
94、的目的。当某区域发生突发事件时,需对上游车辆进行速度管控。借助动态调整上游路段的限速值,控制逐渐靠近事件发生路段的行驶车辆,通过限速值逐渐减小,减缓沿线的车流车速,实现对突发事件智能管控。隧道内如发生超速、违法停车、拥堵、事故等现状,可通过车道级实时管控手段,维持交通秩序,保障车辆在隧道内通行安全;结合隧道内车道指示标志,增加可变限速标志,系统根据感知分析数据情况,实现隧道内动态调控,减少事故发生率,实现隧道内主动干预,达到稳定交通流状态、降低行驶速度差、提高通行效率和降低交通事件影响。2.匝道控制匝道控制匝道控制是匝道超视距服务,根据主线的流通量或突发事情实施智能诱导车辆汇入和流出,汇入车辆
95、间歇性交替放行。匝道控制系统根据路段监控中心实时35检测分析的公路的客流量、路车流量、天气环境等信息,实时把握公路主辅路和城市相邻道路的交通流状况,有效地调控进出公路的交通流量,保证公路发挥快速、通畅、大容量的功能,实现公路交通资源得到最优利用,提高公路交通系统的通行效率,在避免交通拥堵的同时,又充分利用公路的道路通行资源,从而创造一个高效、畅通、方便、安全的城市道路交通系统。图图 2-10匝道控制系统组成匝道控制系统组成3.应急车道管控应急车道管控感知到事件发生后,平台对交通事件影响进行评估,根据智能交通应急疏导算法计算结果,结合人工判断,确定事件/拥堵类型/原因、通行能力降低程度、事件预期
96、持续时间、持续时间中交通需求及关键上游分流点的位置等,并同步生成疏导方案,灵活应用应急车道,提升通行能力。4.重点营运车辆安全管控重点营运车辆安全管控可实现重点营运车辆的实时动态监管、驶入管辖区域内的重点营运车辆的运行轨迹与车辆信息、对重点营运车辆异常行驶状态进行告警等,为预判和执法布局提供决策支持。除重点营运车辆动态管控系统外,后续也可根据运营需求建立区域级智慧营管平台,能够实现从被动监测向智能感知转型、实现高效的协同作业和应急指挥、实现数据深度挖掘,提供数据支撑、实现数据融合分析,提供决36策支持。管理分中心的营管平台能实现全路段公路交通运行状态及道路环境情况的实时监督,能对报警事件进行统
97、一协调、统一管理,具备对全区域内的路网进行宏观监视、事件应急处理、协调、交通透导的功能;能够增强路网资源的协调管理、及时诱导疏散拥挤阻塞地段交通、加快事故处理速度,减少交通延误和因交通事故造成的经济损失和人员伤亡;可从整体上提升道路交通的管控力度及服务水平。重点营运车辆智能管控系统以行业特点和业务需求为出发点,依托交通运输部重点车辆联网联控系统的车辆动态数据、经纬度信息基础数据,结合电子地图、数据查询与分析等技术,在系统内完成重点营运车辆信息传达、发布与数据联动。实现 PC 端、移动端等平台联动,真正实现业务一体化、智能化、人性化。图图 2-11重点营运车辆智能管控系统构成图重点营运车辆智能管
98、控系统构成图(三)(三)全天候安全通行全天候安全通行通过对车辆进行智能行车诱导、对气候进行自动监测与预警、对隧道进行安全管控,并利用智慧道钉、团雾预警、智能融冰除雪等技术手段,实现公路运行风险的全面感知、精准研判、高效联动和主动干预,从而全面提升公路交通安全保障科技应用水平和全天候通行保障能力,便于公路管理部门提前采取应急措施,保证恶劣天气下的安全行驶。1.智能行车安全诱导智能行车安全诱导37(1)夜间行车诱导夜间行车诱导交通标志作为当前车、路交互的重要媒介,传统标志的功能发挥原理主要是通过逆反射材料和机动车车灯照射来实现信息视认,属于被动反光措施,在能见度较低的恶劣天气或夜间光照效果不佳的交
99、通环境下,视认效果较差,容易引发交通事故,不利于行车安全;另外,传统标志传递信息为静态,信息化程度较低,无法提供表征交通运行实时状况及诱导方面的信息,不利于出行及管理效率的提升。夜间行车安全诱导系统可满足各种恶劣气候条件,有效降低交通事故发生率。该系统在标志保留传统反光膜的基础上,增加了 LED 发光单元、感光元件及数据集成模块,构成智能网联化主动显示标志。主动显示标志光线穿透力强,可视距离远,感光元件可依据周边环境亮度感知调整自身发光亮度,以解决夜间或恶劣天气能见度低下的信息视认问题;数据集成模块则是利用管理平台或地图运营商数据接口获得交通流信息、服务设施场区运营饱和度情况,转化为通行时间或
100、停车位数量并显示于标志板上,便于实时指引或分流诱导。图图 2-12夜间行车安全显示效果图夜间行车安全显示效果图(2)雾区行车诱导雾区行车诱导通过安装在道路两侧的智能诱导灯,利用其发出的红、黄光语信号帮助驾驶人员判断前方道路状况(路宽、线性、边界位置等)和前方车辆状况(车速、车距、数量等),能够在雨、雾、雪、夜间等低能见度环境中实现安全示廓、警示和防止追尾预警等智能诱导功能,提升驾乘司机的道路感知管控能力以及危险路段的警示预警能力,为公路安全行车提供高可靠性的智能诱导视觉导航服务,大幅降低了一次事故率、避免了追尾等二次事故的发生,有效提高了车辆通行效率及通行安全。同时,系统支持对车辆的流量、车速
101、、道路占有率进行采集,辅助38公路运行监测。图图 2-13行车诱导效果图行车诱导效果图(3)智慧道钉诱导智慧道钉诱导针对雾区的能见度不高、弯道路段的视距受限等需求,在路段中设置能见度检测器、智慧道钉与控制器,实现相应路段的车道线示廓、后方车辆预警、会车预警、车辆压线警示等功能。2.气象自动监测与预警气象自动监测与预警(1)团雾监测预警团雾监测预警团雾受局部地区微气候环境的影响而产生,团雾的范围比较小,仅仅几公里甚至几百米,团雾外视线较好,内部能见度极低,只有几十米甚至十几米,属于强浓雾,具有突发性、局地性尺度小、浓度大、预测预报难的特点。受风力影响,团雾可以移动,移到公路上就会导致能见度突然变
102、化,对公路交通安全极具危害性,容易酿成重大交通事故,因此,团雾也被称为公路的“流动杀手”。图图 2-14团雾监测预警示意图团雾监测预警示意图团雾监测预警系统适用于团雾易发路段,通过合理增加能见度监测设备的密度,实现对团雾的有效监测,通过布设在雾区前端的可变信息提示牌和可变限速39标志实现对团雾的预警,并根据能见度值实时启动雾引导系统,以避免因团雾而发生的交通事故,提高道路的安全保障能力。(2)基于精准气象的边坡动态监测预警基于精准气象的边坡动态监测预警公路边坡,尤以山区为代表的特殊地段,存在工程条件复杂、影响因素多、管养难度大的问题,一旦发生边坡变形破坏,会对公路运营管理造成巨大困扰。传统边坡
103、监测主要靠管养人员现场巡查,通过人工目测来进行边坡安全监测与判断,无法及时、全面的把握边坡潜在安全风险。(3)智能融冰除雪智能融冰除雪为实现公路全天候通行,确保车辆安全行驶,提高交通运行效率和安全,对路面状态和温度进行实时检测,实时监测桥面的结冰情况,保障冻雨、积雪、凝冰等气象条件下的交通出行,降低交通事故率和恶劣天气引起的封路时长,在易发冻雨、凝冰、积雪的路段、大桥上建设智能融冰除雪系统。目前主要有两种融冰除雪方案应用,一种是管道自动喷洒融雪剂,另一种是线缆发热融雪。方案一:管道自动喷洒融雪剂通过在路侧安装道路路面和温度检测器,对路面状态和温度进行实时检测,实时监测桥面的结冰情况,系统根据计
104、算得出道路结冰时间和冰层厚度,在道路结冰前,通过泵和电磁阀,及时将融雪剂喷洒到路面,确保车辆安全行驶。图图 2-15边坡气象监测示意图边坡气象监测示意图40图图 2-16管道自动喷洒融雪剂系统原理图管道自动喷洒融雪剂系统原理图方案二:线缆发热融雪线缆发热融雪是由气象检测器、控制主机以及碳纤维发热线缆组成。该方案主要原理是将电能转变为热能,热能通过铺面材料与冰雪的接触面向上传导,冰雪吸收热量后温度逐渐升高,实现融冰雪的目的。该系统的设置方案是在易结冰路面上预埋碳纤维发热线缆,当气象检测器检测到路面结冰、积雪后将报警信号发送到控制主机,再由控制主机控制路面上的预埋电缆通电,从而实现加热化冰、除雪。
105、系统原理图如下:图图 2-17线缆发热融雪系统原理图线缆发热融雪系统原理图智能融冰除雪系统通过对气象站采集来的交通气象数据及路面凝冰、暗冰信息进行实时分析,自动生成凝冰、暗冰预警方案,利用路侧智能终端喷洒环保液体融冰除雪剂,该融雪剂会在雪与道面之间形成抗凝冰雪泥隔离层,确保 24 小时以内不结冰,最大程度地降低冰雪、暗冰灾害对道路交通安全的影响,避免恶41劣天气引起的重大交通事故及封路现象发生。3.隧道安全管控隧道安全管控(1)隧道车辆超温预警隧道车辆超温预警为有效避免大客车、大货车等高危车辆因温度过高而发生自燃事故,布设车辆超温预警系统,对超温车辆实现持续关注,减少车辆火灾的发生,切实提高应
106、急事件事前处置能力。该系统通过前端智能化设备对异常车温的车辆进行自动检测,并在后台实时关注,实现分级预警。一旦触发预警可实时进行联动、跟踪,并通过指挥中心的平台报警、现场广播预警、现场 LED 情报进行预警。若超温车辆进入隧道区域,则通过隧道内的车辆跟踪系统进行持续跟踪,实现“事前预防”,提升隧道通行安全性与可靠性。(2)隧道内车辆火灾预警隧道内车辆火灾预警隧道是特殊的地下管状构造物,存在着易出事故、导航盲区等问题,一旦出现事件事故是不可控的,应隐患防范于未然,做到“早预警、早发现、早处理”,火灾隐患是隧道管理重中之重,目前隧道综合管理系统包括:视频、温湿度、能见度、火灾报警等事故监测系统,但
107、其诊断结果存在诸多局限性,一方面是以往的火灾报警技术只有在发生火情后才能报警,仅能保证处理事故的及时性,不具备减少或避免事故发生的可能性;另一方面部分大货车过载过负容易引起车辆自燃或车货箱自燃等火灾现象,一旦有火灾隐患的车辆驶入隧道造成巨大的损失及安全隐患,应建立一套火灾车辆预警系统,能及时有效的对火灾报警事件进行预警报警,且能有效的减免燃爆事故的发生。(3)隧道疲劳唤醒隧道疲劳唤醒驾驶员在隧道内长期行驶容易造成疲劳,采用灯影结合方式,打造文旅、历史文化等主题,利用隧道内光线、震动、指示牌、灯影等对驾驶员视觉、触觉进行多维度全方位的刺激。经过跟高校合作研究得知,80%的驾驶员在隧道内行驶至 3
108、.8km(80km/h 的行车速度约 3 分钟)的时候会产生疲劳,唤醒时间以 6-7S为宜,颜色以蓝、紫、青最为敏感。为提高隧道内驾驶员行驶的安全性,宜在特长隧道内设置疲劳唤醒段,考虑到车辆在隧道内行驶时,对声音的敏感度较低,建议采用视觉唤醒方案,以蓝、紫、青为基准色,结合当地人文、历史等特点,利用光线、色彩、影像等方式打破隧道内单调的环境,达到“唤醒”效果。42图图 2-18隧道疲劳唤醒渲染图隧道疲劳唤醒渲染图(4)隧道精准管控隧道精准管控以实现公路精准管控为目标,将结合公路实际需求,在隧道特殊节点进行数字孪生系统的示范。从公路交通运行多源动态信息采集、交通大数据人工智能AI 分析处理入手,
109、实现公路车辆画像、车辆轨迹跟踪刻画。整合高分影像地形数据、BIM 道路结构数据以及基础设施数据,搭建数字孪生平台底层模型。基于底层模型,以智能全息视觉交通感知技术和数据为基础,融合北斗高精定位、微波、激光雷达、地感线圈、CO/VI、气象等多传感器、诱导标志、信息发布标志以及隧道风机等设备的数据构建的全息交通数字孪生体系。构建数据孪生系统,为公路高效、精准、科学的交通监测、管控提供技术和平台支撑。选取交通安全作为数字孪生基础平台的拓展应用领域,基于数字孪生基础平台拓展公路安全管控数字孪生应用,为公路安全风险的精准防控提供技术支撑。(四)(四)全方位立体服务全方位立体服务1.伴随式信息服务系统伴随
110、式信息服务系统伴随式公众出行服务系统通过系统平台分析处理公路沿线交通信息数据,根据不同情况由可变信息标志、手机应用软件、5G 消息等多种方式发布信息,以扩大交通信息发布的覆盖面,增强交通信息发布的及时性,提高通行效率,确保交通安全,满足出行者大众化、普适性的出行服务要求。伴随式公众出行服务信息内容由管理分中心统一规划,统一数据交互方式,由路侧外场设备可变信息标志、第三方出行服务平台以及 5G 消息等进行发布。发布内容包括公路基础设施信息、服务设施状态信息、出行规划信息、交通运行状态信息、交通突发事件信息、公路施工养护信息、公路气象环境信息、应急救援信息及其他信息等。432.互联网互联网+服务系
111、统服务系统互联网+信息服务系统基于交通信息服务平台,可实现交通行业数据综合搜索,交通运行报告的发布,对内、对外不同渠道的各种类型信息发布。通过网站、手机 APP、微信小程序等方式提供服务信息。互联网+信息服务面向公众提供出行前、出行中、出行后的一站式交通信息服务和定制化的专项服务,主要功能包括:道路阻断事件信息服务、综合环境信息服务、精细化气象信息服务、一键紧急救援、交通辅助信息、交通运行状态查询、路网信息服务等。3.智慧服务区智慧服务区智慧服务区的建设以提升过往驾驶员及乘客的服务体验为核心,多层次、宽领域地展现绿色环保、低碳节能、科技智能、高效安全等理念。智慧服务区可分为一般智慧服务区和特色
112、服务区。一般智慧服务区设置客流统计与分析系统、视频监控系统、一键报警系统、智慧公厕系统、智能充电桩系统、信息发布及旅游查询系统、智慧停车系统、出入口卡口系统、危化品车辆监控系统、服务区 WIFI 系统、综合管理平台等,提升服务区服务水平。特色智慧服务区在一般智慧服务区的基础上,可增加旅游 VR 体验、服务机器人、无人超市、无人售卖车、智能垃圾桶、智能体育设施(智能跑道、地面互动游戏、智能座椅)等新鲜元素,并结合当地文化、政治、旅游等特色,运用跨界思维,发展交旅融合,打造主题式服务区,提升旅客出行体验,带动当地旅游经济发展。4.智慧照明智慧照明路灯照明是为了保障车辆安全通行,有稳定的供电来源。常
113、规路灯的开启控制方式为变电站站内控制或根据时间设定自动控制。随着“创新、协调、绿色、开放、共享”发展理念的不断深入,利用照明灯杆进行资源共享、利用传感设备做到智能开启、利用数据平台进行综合管控成为路灯照明的研究方向,智慧照明因此应运而生。智慧照明主要由智慧路灯、智慧照明系统及配套变电站组成。(1)智慧路灯智慧路灯在道路两侧按照一定间距设置智慧路灯,采用变色温 LED 灯作为照明光源,根据需求搭载环境监测、视频监测、紧急呼叫、WiFi 基站、信息发布、充电等44功能的配套设备。(2)智慧照明系统智慧照明系统智慧照明系统是应用传感设备、电力线载波或无线通信技术等,将路灯串联起来,形成物联网,实现对
114、路灯的远程集中控制与管理,具有根据车流量、时间、天气情况等条件设定方案自动调节亮度、远程照明控制、故障主动报警、灯具线缆防盗、远程抄表等功能。(3)配套变电站配套变电站在路侧合适位置设置箱式变电站,为智慧路灯提供电源。(五)(五)全生命周期平台全生命周期平台1.综合管控系统综合管控系统综合管控平台基于操作系统、数据库系统、感知系统等软硬件基础,通过统一数据平台、通用服务组件和数据通讯接口实现数据资源共享,对现有的各类交通管理数据进行汇聚、融合、分析、挖掘,构建宏观、中观、微观模型,获取交通运行状态、交通运行态势、道路安全风险、突发事件报警等信息,为管理者分析决策提供科学依据,从而实现对相关事件
115、进行提前处理和果断部署,大大提升了综合监控系统在信息服务、决策分析、管控水平的能力,以提升公路监控管理水平。实现全状态感知、全设施可控、全智能诱导和全路径最优,实现交通管控由被动向主动管控的根本转变。综合管控平台的功能包括实时监控与预警、运行状态综合评估、交通态势分析、交通事件处置、信息发布和综合管理等功能。图图 2-19应急处置调度功能架构应急处置调度功能架构452.应急处置调度系统应急处置调度系统公路应急调度系统是在紧急情况下为实现救援、应急指挥而设的平台。系统整合公路分布信息、动态监测数据、突发事件信息等应急资源,构建应急管理全过程信息化体系,满足日常应急管理与突发事件应急指挥调度的需要
116、,实现各类自然灾害、安全生产事故灾难、交通事故、及其它事故的迅速响应、科学决策、有序调度和高效处置。实现应急救援全流程智慧化管理,包括预案管理、应急资源保障、应急值守管理、应急联动处置、应急评估、监督管理等。3.资产管理系统资产管理系统基于高分+BIM 技术,集成静态的资产基础信息、动态的业务数据及实时定位和监控数据,实现公路全资产、全生命周期图库一体化管理,满足智慧公路资产精细化、可视化管理的需要。根据各类资产的属性特征和管理要求,采集各类公路资产信息,建立公路资产信息库,实现路域全资产树式分类管理、资产多维信息卡片式调阅和维护、资产信息批量快捷维护、高级检索等功能,主要功能包括:资产分类树
117、、资产列表、资产卡片等。为满足高效管理空间上分散分布的公路资产,利用高分+BIM+GIS 一张图技术,实现地图基本操作、专题图层管理、实时定位数据接入和展示、按桩号定位和综合检索等。结合高分的资产图库一体化管理:资产涵盖路界范围内的所有有形和无形资产,具有类型众多、规模庞大、分布分散等特点。本系统利用高分交通一张图,实现空间维度和时间维度的跨组织、跨专业、跨项目的集中式配置、整合、管理公路资产。结合 BIM 的公路资产可视化管理主要包括建立公路资产基础 BIM、建立公路资产履历 BIM、基于 BIM 的公路资产可视化管理三个方面。4.道路养护管理系统道路养护管理系统道路养护管理系统包括路况评定
118、管理、构造物养护管理、日常养护管理、养护工程管理、养护机械管理、养护统计报表、养护地图、系统管理等模块。具备以下几个关键功能:(1)支持动态路段划分技术、单元划分技术,管理对象的颗粒度达到 100米级别;(2)路况评定模块可兼容常规多种检测设备文件格式的导入;46(3)利用 GIS 技术直观展示养护管理对象、路线路网的路况检测评定状况、养护方案等。5.机电运维管理系统机电运维管理系统机电智慧运维系统充分利用物联网、移动互联网及大数据等信息技术,集机电前端智能感知设备、智慧运维管理平台、运维智库管理三大模块,提供全新的运维服务新模式。通过建设公路机电智慧运维子系统,逐步实现养护工作的统一管理标准
119、化、规范化、透明化、专业化和精细化,提升运维作业效率、提高运维管理水平、降低运维综合成本,达到“重点感知、充分整合、全程可溯、闭环管理”的管理目标。通过长期逐步积累的全量数据,形成数据分析模型,从而能够在“设备抢修、巡检排查、保养维护”三大养护环节提供以“运维对象(设备设施)、运维人员、备品备件”为核心要素的运维业务决策辅助。机电智慧运维管理平台为用户提供综合监测与报警、运维工单管理、运维资源及单位管理等多种服务,可实现对设备资产的全生命周期精细化管理、智慧化运维、科学化评价,提高设备故障维修的效率,降低设备管理成本和难度。6.公众出行服务系统公众出行服务系统公众出行服务系统旨在打通 PC 端
120、、移动端、交通广播等,为用户提供多渠道、全方位信息获取方式,让公众切身感受交通信息服务的便利。公众出行服务系统能够为公众出行提供及时、准确的路网运行状态信息,为驾车出行者提供路况、突发事件、施工、沿途、气象、环境等信息,并可推送服务区信息、气象信息、隧道信息、惠民信息、旅游推荐等。公众可通过出行服务网站、微信公众号、手机导航、可变信息标志、服务区查询终端等多种渠道和手段获得出行信息,享受便捷的出行服务。依托全息泛在物联感知体系及各类互联网交通信息数据,与互联网公司(百度、高德等)通过数据共享,实现出行信息的交互。在公众出行服务系统中,系统可通过百度、高德公司 APP 等渠道实时获取公路路网运行
121、状态、路径规划的数据、道路交通事件和道路救援等信息,将收集到路网运行状态与道路交通事件信息与本地数据进行数据融合,通过综合管控系统对主线道路设置智慧可变信息标志、服务区可变信标志发布信息,通过互联网公司的信息融合,从而展现出更加准确的路网运行状态以及图形化、路网化、智能化的各类丰富的交通事件信息,47让出行者切身感受互联网+交通的便利。推动人、车和路三元素的连接、协同,提升出行者的出行效率和体验。7.区块链数据开放系统区块链数据开放系统数字经济时代,数据的共享融合是未来产业发展的大趋势,通过打造高性能区块链数据开放系统,构建分布式数据交互网络与数据共享交易体系,融合区块链、物联网、大数据、云计
122、算、人工智能等先进技术,推动公路智能化、数字化改造,为智慧高速生态建设提供基础设施。通过“人、车、路、云”数据互通,支持智慧高速管控、服务、商业、新能源等区块链应用需求。区块链数据开放系统提供一套基于区块链的数据存证、确权、共享、交易机制,实现高效的数据资产化及价值化。基于区块链的数据开放系统具有开放式网络和数据安全共享的特点,开放式网络可邀请政府部门、大数据中心、商业企业等共同参与提供数据及共享交易数据;数据安全共享,是全新的数据流通机制,原始数据存储在企业自己的数据库,通过哈希存证、数字身份、可信计算、点对点传输等技术实现数据的确权、授权与可信交易过程,既保护了数据隐私,又确保数据的真实性
123、。(六)全渠道(六)全渠道配套配套支撑支撑1.融合通信融合通信面向不同用户、设备和场景提供高效的信息传输服务,构建多网融合、三维覆盖、多元一体的融合网络体系,包括光传输专网、5G 移动网络、WIFI、LTE-V、DSRC 和卫星通讯。(1)光纤数字传输网光纤数字传输网光纤数字传输网主要由光缆,以及外场设备处的工业以太网交换机组成。在全线管道内敷设光缆,为全线外场设施提供可靠的传输介质。光缆芯数除了实际使用芯数外,还需留有充分余量,以利将来扩展业务使用。(2)5G 无线传输无线传输5G 无线传输用于满足道路外场设备的灵活接入需求,是道路范围内实现宽带无线接入的支撑设施。可根据项目具体情况,采用租
124、用或者自建方式。租用5G 移动通信带宽或者打包租赁服务的方式应用 5G 技术,根据业务流进行按需租赁,开通相关业务的租赁流量成本以及带有相应入网许可的终端设备采购和服48务。(3)C-V2X 通信系统通信系统C-V2X 主要应用 LTE-V2X、5G-V2X(PC5 接口)技术,同时支持 4G/5G应用(Uu 接口),用于满足车路协同通信需求,实现车辆与周围车辆、道路设施、网络之间的信息传递,支持车车、车路信息交互。C-V2X 通信技术具有高速移动、低延时、多用户、高可靠性、高安全性等特性,不仅能服务于车路协同安全、效率、信息服务类应用,同时是以 C-V2X 为核心的车路通信系统也是车路协同自
125、动驾驶的必要条件。(4)短程通信专网短程通信专网短程通信专网是为车路协同通信所发展的无线数据传输网,其中车-路、车-路侧单元车通信以及附加的节点边缘计算是一个相对独立的功能性网络。(5)窄带物联网窄带物联网窄带物联网方案采用 NB-IoT,是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。利用物联网为车、路、设备、自然环境等物联提供接入通信,将高速交通元素联网;利用物联网接入种类丰富性、对传感器的大容量特点,通过密集布设传感器,再结合 BIM 技术,可以为智慧公路基础设施数字化管理、运维提供持续有效的拟真环境。(6)北斗高精度定位系统北斗高精度定位系统北斗高精度定位系统是我国着
126、眼于国家安全和经济社会发展需要,自主建设、独立运行的卫星导航系统,是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。利用北斗地面增强系统及相关技术,可以实现非隧道路段的全天候高精度定位服务。通过高精度定位平台提供的高精度定位导航服务,为包括道路状态精准感知、路网管理与服务、自动驾驶与车路协同、专用车辆运营监管与服务、收费等应用提供必要的支撑。2.智慧杆件智慧杆件智慧杆件是集智慧照明、视频监控、交通管理、环境监测、无线通信、应急求助等多功能于一体的新型基础设施。智慧杆件能挂载 5G 通信基站、WiFi 无线网络、智能节能路灯、智能安防监控、广播、LED 显示屏等
127、设备,实现“多杆合一,一杆多用”,避免设备杆件的重复建设,节约空间,达到节能环保的效果。49智慧杆件与后台管理系统相结合,可实现智能照明、道路监控、车流人流量监测、环境气象检测、政务信息发布、实时交通信息播报、语音广播、紧急疏散、智能充电、便民 WIFI 等功能。智慧杆件采用模块化结构设计,可实现智慧高速各节点的多种功能的任意组合与扩展。50第三部分关键技术篇51随着人工智能、大数据分析、云计算、物联网等新兴技术在交通领域,特别是公路领域的融合应用,技术赋能为交通安全和效率、服务和管理等多方面提供了强大动力。技术不断迭代和创新的目标都是围绕解决交通问题,形成人、车、路、环境更高效的统一,发挥协
128、同效应,保障交通安全、提高交通运行效率、加强服务体验、改善交通运输环境和提高能源利用效率。本章围绕智慧公路建设与应用,从全息感知、状态辨识、态势预测、主动管控、智能防控等主要技术,到能源融合、北斗定位等相关技术,最后到集成示范这一逻辑链,介绍了国内近年来相对成熟的前沿关键技术,包含核心技术、技术创新和成果应用等方面内容。一一、多模式交通出行行为全息感知与一体化服务引导关键技术及应用、多模式交通出行行为全息感知与一体化服务引导关键技术及应用北京工业大学牵头开展的面向城市交通出行源头治理的出行服务主动引导技术研究,以应用主动引导技术改善城市交通系统运行环境为目标,根据系统评估、政策与规划、运营与管
129、理、信息服务、诱导管控等多领域的实际应用需求,综合利用多源交通大数据,围绕多方式交通出行感知、出行与交通运行机理发现、出行源头引导与出行过程诱导三个层面,研究形成了针对全过程出行链的精细化感知与机理发现、交通流宏微观机理特征发现、面向出行需求的主动引导、面向出行过程的主动诱导等四方面的技术。(一)(一)技术内容技术内容1.大数据支持的城市交通出行行为全息感知技术与机理发现技术大数据支持的城市交通出行行为全息感知技术与机理发现技术一是通过构建个体出行行为知识图谱,精准提取出行个体行为特征指标,构建了基于 3 层 BP 网络结构的出行个体分类模型,实现对高、中、低三类稳定性通勤人群的准确辨识,并最
130、终发现了预测三种稳定性通勤人群“下一次出行”日期、目的地、时间与方式的出行机理。二是以公交个体出行数据的获取为基础,基于 C&RT 决策树人群分类与八个路径参数指标的选取,借用“距离”概念,基于 BP 神经网络发现了公交个体出行路径的喜好机理。三是考虑他人出行经验的影响,构建了社会交互和社会学习影响下的出行者的日变路径选择模型,发现了考虑他人出行经验的出行路径机理。四是将前景理论框架和复制者动态演化博弈模型进行结合,在考虑两种有限理性特征的基础上,对动态条件下的个体和群体决策行为演化过程进行分析,发52现了个体和群体的决策行为演化机理。图图 3-1基于手机数据的居住人口与机场旅客空间分布对比基
131、于手机数据的居住人口与机场旅客空间分布对比2.大数据驱动的多层级交通流建模与特征发现大数据驱动的多层级交通流建模与特征发现从海量交通数据入手,挖掘微观驾驶行为、感知中观交通流状态、识别宏观交通特征,以交通大数据为基础研究了交通系统的宏微观交通流运行机理。深入研究了交通波对拥堵形成与扩散的影响,开发了网络级多车道微观交通流仿真平台。提出了全数据驱动的交通拥堵识别方法,具有简单、快速、无需地图等优点,适用于大数据条件下对交通拥堵的快速识别。以北京市为例,构造了快速路宏观基本图,发现了其“8”字形特征,并给出了导致该特征的微观机理。3.面向城市交通出行源头的主动引导技术面向城市交通出行源头的主动引导
132、技术研究了交通需求精准管理总体框架与方法(基于分区域出行特征的交通需求精准管理技术)、城市集约化交通方式的主动引导(面向出行链全过程吸引力提升的公交系统优化),以及大型城市特殊场景下的集约化交通方式主动引导(以机场为对象的接续运力动态匹配及调度技术)三方面内容,阐述了以需求为主导、面向城市交通出行源头的分区分人群的城市交通精细化主动引导策略,从拥堵产生的根源出发实现了交通系统宏观调控,改善了原有“被动反应”式交通规划策略所存在的管理粗放、效用延迟、效果不良等多方面缺陷。在多模式公交出行链全过程精准追踪的基础上,设计了基于分区域出行特征的交通需求精准管理总体框架、面向出行链全过程吸引力提升的公交
133、系统优化技术与枢纽接续力动态调配技术,实现了面向全过程出行需求的精细化源头引导。53图图 3-2基于基于 ATMS5 的多元化路径诱导的多元化路径诱导4.面向城市交通出行过程的路径引导技术面向城市交通出行过程的路径引导技术依托出行需求与出行结构信息的精准获取,在充分掌握出行与交通运行机理的基础上,从个体出行诱导与群体出行引导的角度,针对现有交通路径诱导技术无法自主适应交通流变化和准确有效传递信息等问题,基于对城市路网交通流状态、干道车辆行程时间、人行通道通行状态的短时预测结果,采用从宏观系统到微观个体的一系列的交通协同诱导技术方法,最终实现城市交通系统的均衡配流。基于非参数回归方法、冲击波理论
134、、一阶 Sugeno 模糊推理,设计了针对于路网交通状态、干道车辆行程时间、人行通道行程时间的短时预测方法。在交通状态短时预测的基础上,针对车辆行驶时间难以获取、诱导信息发布时可变信息板无法自主适应交通流变化、个体用户路径诱导算法实时性差/可靠性低等一系列问题,分别设计了基于路段流量监测信息的路径诱导策略、基于交通状态的可变交通信息板布局算法、基于用户偏好适应的个体路径引导技术,有效解决了宏观系统最优与微观个体最优的调和问题,实现系统的最优诱导调控。(二)(二)技术创新技术创新1.大数据支持的城市交通出行行为全息感知技术与机理发现大数据支持的城市交通出行行为全息感知技术与机理发现。采用模糊识别
135、、换乘关联匹配、静态设施关联匹配等处理方法,克服信息的本源缺陷,基于手机信令数据、公交 IC 卡数据及公交 GPS 数据,实现了个体出行节点的有效估计与全过程出行链的精准追踪;融合多源公交数据,采用智能关联匹配方法,基于对公交出行链中多模式关键节点的校对,实现了多模式公交出行全链条的信息获取;城市交通大数据支撑下,揭示了通勤人群的出行行为机理、公交出行人群特征喜54好机理、日变路径选择机理与个体/群体出行行为演化过程机理等一系列出行行为本源机理。2.大数据驱动的多层级交通流建模与特征发现大数据驱动的多层级交通流建模与特征发现。提出了数据驱动的微观交通流模型,实现了微观驾驶行为的精准刻画,解释了
136、拥堵形成的微观机理。基于稀疏浮动车大数据,提出了高效的不依赖地图的路网交通拥堵识别模型,满足了大数据时代对路网状态识别的模型需求。基于交通流检测器数据,建立了反映路网交通状态的宏观基本图模型,揭示了城市交通系统的宏观特征以及拥堵传播的时空演化过程。3.面向城市交通出行源头的主动引导技术面向城市交通出行源头的主动引导技术。面向城市交通出行需求源头,改“被动反应”为“主动引导”,研究了新理念下分区分人群的城市交通精细化主动引导策略。提出了以本征方格人口存量表征确定型人群出行需求的辨识方法。基于集成学习构建区域城市路网运行状态中长期预测模型,提出了大数据驱动的交通需求管理政策全过程多维度评价及滚动优
137、化方法。4.面向城市交通出行过程的路径引导技术面向城市交通出行过程的路径引导技术。针对现有交通路径诱导技术无法自主适应交通流变化和准确有效传递信息等问题,基于非参数回归、冲击波、一阶 Sugeno 模糊推理等相关理论与方法,设计了针对路网交通状态、干道行程时间、通道行程时间的短时预测方法,并在交通状态短时预测的基础上,设计了基于路段流量监测信息的路径诱导算法、基于交通状态的可变交通信息板布局算法、基于用户偏好适应的个体路径引导算法,有效解决了宏观系统最优与微观个体最优的调和问题,最终实现了系统的最优诱导调控。(三)成果(三)成果应用应用一是综合交通规划应用。基于多源交通大数据的城市交通出行行为
138、全息感知及面向城市交通出行源头引导技术的应用,支持了我国各等级城市的综合交通规划应用。在千万级城市实现了多模式公交出行的全过程精准追踪,全面融合公交IC 卡(日均刷卡 1100 万次)、手机信令(2600 万用户)、GPS(2000 辆)等多源异构数据,对出行 OD 进行了推断,出行信息感知精度超过 90%,为通州副中心的建设奠定了需求探知基础。二是公交都市应用。对于公交出行链的精准追踪、面向城市交通出行源头的主动引导技术、面向城市交通出行过程的路径引导技术有效支撑了北京、广州、55佛山等多个城市公交都市建设应用。北京市应用中的“一体化出行信息服务技术及主动引导技术”可使每日 1000 余万人
139、次的公交出行用户受益,使部分拥挤路段的车辆断面载客量下降 30%,通道客流监测可使通道事故率下降 20%以上。公交运行状态动态识别技术为提升广州公交系统的服务水平提供了重要的技术支撑,通过精准的获取公交的运行状态,增强了公交服务的灵活多变性,提升了公交吸引力。面向海量个体的公共交通出行全过程精准感知技术在佛山市公交线网的改造中得到了应用,为进一步发挥公交网络的整体服务效能、促进多层次公共交通网络的高效衔接提供了重要的技术支撑。三是城市交通诱导应用。开发了 ATMS5(新一代智能交通管理与服务系统),应用于北京 TOCC 二期工程、首都新机场交通枢纽运行及陆侧监控管理系统、中关村西区综合交通治理
140、方案设计、武汉智能交通示范工程系列项目、长春市“两横三纵”快速路智能交通项目、厦门交通缓堵试点示范工程与北京“智慧公交”系列项目、河北省高速公路动态科技防控工程等项目的实践中。二、时空大数据驱动的公路网运行状态精准辨识与主动控制技术及应用二、时空大数据驱动的公路网运行状态精准辨识与主动控制技术及应用北京航空航天大学牵头完成了时空大数据驱动的公路网运行状态精准辨识与主动控制技术及应用,提出了利用有序群体行为认知路网运行的创新思路,构建了时空大数据驱动的公路网运行状态精准辨识与主动控制技术,形成了公路网运行状态辨识新方法、风险防控新手段、态势研判新视角与运行效率提升新模式。(一)技术内容(一)技术
141、内容项目围绕公路网网络规模大、状态成因杂、影响因素多所导致的数据处理慢、状态辨识粗、应急救援难等关键问题,基于 2.7 万 ETC 门架、20 万余视频设备、6000 余万日活车辆所汇聚的亿级移动轨迹信息,创新提出了从无序个体轨迹中挖掘有序群体行为特征,精准辨识路网运行状态的创新思路。在实现千万级车辆的亿级规模轨迹数据重构基础上,通过研究行为成因推理、时变规律溯源,分别建立个体与群体、群体与路段运行状态的关联关系,利用群体移动行为反映路网运行状态。在此基础上,结合路网、事件、环境等外部环境数据,通过人工智能、大数据与交通理论耦合驱动方法,融合人车路关联特征,开展了公路网实时运行状态精准辨识、态
142、势研判与主动干预及供需失衡环境下公路网出行需求评估与出行诱导等关键技术研究与平台构建。561.基于全量出行轨迹数据的路网运行状态精准辨识技术基于全量出行轨迹数据的路网运行状态精准辨识技术(1)基于时空大数据挖掘的群体出行规律认知理论。针对大规模检/监测器感知位置离散,数据异构、检/监测结果差异等问题,提出了基于多层适配融合的轨迹重构技术,在对多源交通数据一致性表达基础上,准确还原出路网全部通行车辆的全过程出行轨迹。通过群体出行行为建模,从无序个体轨迹中发现了有序群体移动规律;通过研究区域之间群体转移行为的时变规律,揭示了车辆出行行为成因与时变规律溯源。图图 3-3基于时空大数据挖掘的群体出行规
143、律认知研究思路基于时空大数据挖掘的群体出行规律认知研究思路(2)基于时空大数据挖掘与关联的路网运行状态精准辨识技术。提出了基于人工智能技术的虚拟多维拓扑图结构表示学习方法,克服了单一利用图论表征复杂路网所面临的空间数据低效检索与标识问题,将复杂度由现有 n2降低为 n;基于不同路段之间状态依赖关系的学习,建立了基于层次空间结构的局部路网运行状态协同辨识技术,突破了当前单结点/路段关联弱、非线性、波动强的瓶颈。(3)面向大规模监测数据汇聚的时空大数据流式处理与认知计算体系。构建了面向时空大数据的流式处理与认知计算处理环境,实现了面向时空大数据大规模汇聚的弹性处理,解决了轨迹数据时空分布不均且密集
144、性处理需求难题,将交通网络运行状态辨识粒度和时效性从“离散处理”提升到“在线解析”;建立了面向多层级路网跨域协同服务的双层云计算范式,为动态解析交通要素间耦合关系,精准辨识与预测交通状态的特征和变化规律提供技术与环境支撑。基于上57述方法,形成了千万级规模检测器数据实时汇聚,21 亿条/小时的数据高效分析与处理能力。图图 3-4路网运行状态精准辨识技术路线图路网运行状态精准辨识技术路线图图图 3-5层次化关系学习层次化关系学习图图 3-6时空大数据流式处理与认知计算体系技术路线图时空大数据流式处理与认知计算体系技术路线图2.复杂公路网实时运行状态解析与主动干预技术复杂公路网实时运行状态解析与主
145、动干预技术(1)复杂公路网实时运行状态解析技术。提出了基于特征重组的公路网运58行状态多视角表征方法,通过挖掘群体移动行为特征与路网运行状态间的关联关系,将路网运行态势量化评价由现有“经验+模型”的人工指定转变为基于机器学习的自主标定,实现了路网运行状态的多维度、细粒度的完整表达。(2)公路交通多要素风险评估预警技术。提出了基于动态图神经网络的时空关系学习方法,揭示路网结构间动态时空依赖关系。构建了多因素融合的公路交通事故风险阈值自适应模型,拓展了风险评估的适用范围,为交通管控、风险预防提供了决策支撑。实测数据表明,公路交通风险自动评估模型准确度超 80%,风险预测准确率提升超 30%。图图
146、3-7公路交通多要素风险评估与预警技术主要研究内容公路交通多要素风险评估与预警技术主要研究内容(3)道路通行能力折减典型场景下应急交通管控技术。通过对不同类型变量特征提取及融合,研判交通异常事件的时空影响。提出了多因素耦合影响下的路段-区域-路网协同管控策略并构建了综合管控策略库;建立了突发事件下不同交通组织目的下的管控方案适用条件并构建了应急预案库,实现了突发事件下应急管控效率的提升。通过本技术研究,提升了施工区合流效率达 10%,交通事件持续时间预测精度提升近 33%。3.供需失衡环境下大规模公路网出行需求评估与诱导供需失衡环境下大规模公路网出行需求评估与诱导(1)多群体出行需求联合评估方
147、法。针对公路网日常出行车辆群体多样且相互影响的特点,建立了多类别出行群体的出行需求联合评估技术,通过时空关系解析与重组、群体出行关联关系学习、气温,降雨等外部环境因素引入,挖掘出小客车、货车等各出行群体出行需求并建立了关联。(2)场景驱动的交通出行智能诱导技术。基于不均衡需求时空分布下路网59动态演化趋势,构建了“点-线-面”多维交通出行诱导技术,建立了典型场景下“宏观-中观-微观”交通仿真关键参数字典,实现了管控与诱导策略的快速评估。(3)公路网运行监测管理与服务平台。解决了事件响应时效性差、诱导管控不及时的难题。图图 3-8公路网运行监测管理与服务平台架构图公路网运行监测管理与服务平台架构
148、图图图 3-9全国公路网运行监测管理与服务平台示意图全国公路网运行监测管理与服务平台示意图(三)技术创新(三)技术创新1.基于全量出行轨迹数据的路网运行状态精准辨识技术基于全量出行轨迹数据的路网运行状态精准辨识技术。提出了基于时空大数据挖掘的群体出行规律认知理论,从无序个体轨迹中发现了有序群体移动规律,60形成了高速公路网全域、全天候感知能力。建立了基于时空大数据挖掘与关联的路网运行状态精准辨识技术。揭示了路网空间结构与群体出行特征分层耦合的作用机理,在实现辨识精度提升 23.8%的同时,将百万级路段规模路网中检索复杂度由 n2降低为 n。构建了面向大规模监测数据关联汇聚的时空大数据流式处理与
149、认知计算体系,形成了千万级规模检/监测器数据的动态、集成求解能力。2.复杂公路网实时运行状态解析与主动干预技术复杂公路网实时运行状态解析与主动干预技术。提出了基于特征重组的公路网运行状态多视角表征方法,将路网运行状态评价指标由原有经验+模型的人工指定、单视角量化转变为基于机器学习的系统自主标定、多视角组合量化。构建了多要素融合的公路网交通事故风险阈值自适应模型,实现了交通异常事件的时空影响研判与事故风险的预测预判。建立了基于历史数据挖掘及态势仿真推演的风险协同管控技术以及道路通行能力折减典型场景下应急交通管控技术,实现了突发事件下路段平均通行能力提升 12%,延误时间降低 25%。3.供需失衡
150、环境下大规模公路网出行需求评估与诱导技术供需失衡环境下大规模公路网出行需求评估与诱导技术。提出了多群体出行需求联合评估方法,揭示了小客车、货车等各群体出行间相互影响关系,实现了各群体出行需求独立评估,预测准确度提升达 13%。提出了区域供需失衡条件下的复杂路网运行状态演化预测技术,实现了节假日、事件等影响下的群体出行需求评估,其中,节假日高速路网流量预测精度达 92%。研发了复杂路网运行状态演化趋势精准预测技术和场景驱动的交通出行智能诱导技术,实现了管控与诱导策略的快速评估与群体出行诱导。(三)成果应用(三)成果应用项目形成分级联动、路网运行状态多视角量化评估技术,目前已在公路网推广应用,实现
151、了高速公路 16 余万公里的全域、全天候感知能力,大幅度提高公路网精细化监测预警与主动控制能力,支撑了公路网运行态势的综合研判。项目在四川九寨沟地震、北京浮图峪 5 号隧道事故、四川茂县特别重大山体滑坡灾害影响分析与决策均发挥了重要作用,提前预测出了影响时间及影响范围。针对 2016 年春运开始阶段的“霸王级”寒潮,提前识别出灾害气象影响并及时启动一级预警、提前制定了部、省区域联动措施,有效避免了 24 个省(区、市)的 128 条高速公路、15 条国道的涉及道路 38023 公里严重阻断和滞留。项目成果支撑了 2017 年以来东北地区秋粮运输等跨区域出行交通管控工作,61预测出了近 5 年来
152、清明、五一、十一假期高速公路和国省干线公路网流量和运行情况,准确度达 92%,支持了交通部等交通管理部门完成百余份节假日研判报告,为保畅服务及影响评估奠定了基础。在杭州 G20 峰会期间,实现了浙江、上海、江苏、安徽、福建、江西五省一市协同决策,提前制定了杭州周边城市群高速绕行方案。峰会当天更为 30 余万货车提供了精准诱导服务,引导货运车辆有序分流,有效保障了峰会期间区域内路网运行平稳。三、面向车路协同的高速公路交通态势预测与运营管控关键技术三、面向车路协同的高速公路交通态势预测与运营管控关键技术东南大学-威斯康星大学智能网联交通联合研究院牵头,针对高速公路交通出行数据感知不全面、检测设备布
153、设不合理,高速公路车辆运行特征分析不系统、运动态势预测不精准,高速公路系统运营协同管控不得力、突发应急调度不完善等问题,提出数据驱动的高速公路交通运行特征感知与交通检测器布设优化方法、创建车路信息交互高速公路车辆运动特征建模与交通运行态势预测技术、研发面向车路协同环境高速公路动态协同管控技术与交通应急调配系统,并在基于手机信令数据交通特征感知、车辆群体运动态势演化预测、时空路权协同管控应急调配等方面形成一系列关键技术。(一)核心技术(一)核心技术1.数据驱动的高速公路交通运行特征感知与交通检测器布设优化方法数据驱动的高速公路交通运行特征感知与交通检测器布设优化方法(1)基于手机信令数据的高速公
154、路交通特征提取技术)基于手机信令数据的高速公路交通特征提取技术提出基于手机信令数据提取用户车辆出行轨迹的方法,分析高速公路不同时空条件下的交通流运行特征,通过数据分析和可视化方法对比不同高速公路断面类型下交通流运行特征存在的差别;综合交通数据管理与交通状态匹配,基于高速公路路段交通场景获得的手机切换数据和微波检测数据,以支持向量回归机为工具,建立交通状态匹配模型,并通过元数据管理技术构建高速公路交通数据挖掘与业务管理平台,实现高速公路交通状态实时评估;提出基于手机信令数据的高速公路交通状态特征表征方法,定义高速公路基本路段交通状态模糊估计、偏离度估计、时空相关度估计,描述高速公路基本路段的度量
155、标准,划分高速公路基本路段交通状态表征的类别。基于高速公路基本路段交通流时空分布特性,选取高速公路基本路段交通流表征参数。62(a)Kalman 滤波前结果误差较大(b)Kalman 滤波后反应真实情况图图 3-10优化手机信令数据的交通状态特征提取技术优化手机信令数据的交通状态特征提取技术(2)多源融合数据驱动的高速公路交通特征分析方法)多源融合数据驱动的高速公路交通特征分析方法分析基于手机切换的交通信息提取技术、基于手机活动数据的交通信息提取技术和微波交通检测器采集的数据特性三类数据源,提出一种基于动态时间规整的数据分析方法;提出多源数据交通流参数协同的修复方法和交通事件截面数据的修正方法
156、,提出多元链式修正模型,提出面向旅行时间预测的交通数据采集、预处理、融合和特征提取模型;提出基于神经网络的高速公路多源数据融合方法,提出用于敏感性分析和评估的指标,对可能影响融合精度的因素进行敏感性分析,并应用融合方法进行交通状态预测,对预测精度进行评估,确立基于神经网络的融合模块和估计模块。(3)面向车路协同高速的交通检测设施组合布设方法)面向车路协同高速的交通检测设施组合布设方法提出固定式-固定式交通检测器组合布设方法,确定整数规划-基因算法作为最优检测器组合布设方法。研究已布设检测器路段加密布设不同类型检测器的方法,构建单目标优化模型确定加密布设的检测器的布设位置;提出一种求移动探测车的
157、取样比例方法,通过比较不同移动式检测器组合下所检测车辆路段行程时间的平均相对误差值,确定各检测器的最优布设数量,对比分析各组合方案下的检测数据误差,形成未布设路段移动式-移动式检测器组合布设方法;多类型交通检测器组合布设技术,结合 GPS 探测车、手机探测车、自动车辆定位技术、自动车辆识别技术等移动式检测手段,分析多组固定式-移动式检测器组合方案。在影响检测器工作因素的基础上制定高速公路检测器组合布设原则。提出适用于车路协同环境的多类型检测技术组合优化布设方法。2.车路信息交互高速公路车辆运动特征建模与交通运行态势预测技术车路信息交互高速公路车辆运动特征建模与交通运行态势预测技术63(1)高速
158、公路车辆群体运动行为辨识与决策分析模型)高速公路车辆群体运动行为辨识与决策分析模型建立基于稳定跟驰模式、快速逼近模式和紧急制动模式等多控制模式选择的车辆跟驰模型。构建车路协同环境下混合交通流群体双向控制通用框架,建立基于驾驶员舒适性的协同式自适应巡航车组引导车模型和基于系统效率最优的协同式自适应巡航车组引导车模型;建立改进的网联自动驾驶车辆单车期望换道决策模型以及协同换道决策模型,构建一种适用于高速公路车路协同环境的车路分布式换道决策框架,在此基础上建立车辆分布式自主性换道决策模型;建立基于BP 神经网络的前车速度估计模型,提出基于最优速度模型、全速度差模型和智能驾驶员模型的高速公路车辆位置估
159、计方法,建立基于长短期记忆网络-循环神经网络与门控循环单元-循环神经网络的多车位置估计模型。(2)高速公路交通运动状态估计与道路拥堵识别技术)高速公路交通运动状态估计与道路拥堵识别技术提出基于深度学习的高速公路车辆运动状态估计方法。构建针对手机活动数据和微波交通检测器数据的数据融合算法,建立有限的检测器测量值与交通状态变量之间的关系模型,提出一种基于多源数据特性的递进式卡尔曼滤波预测方法,建立基于多源数据的高速公路路段全时空场景下的宏观交通流模型;发明针对数据样本量小和数据集不平衡的交通事件的拥堵识别技术;构建基于堆叠的自编码网络的交通事件检测框架,挖掘拥堵状态下交通流的时空变化原理,发明常规
160、交通拥堵的识别技术。提出基于玻尔兹曼机的变量特征提取方法以及特征级融合方法,建立拥堵持续时间预测模型;建立基于监督学习神经网络模型的交通状态预测模型。提出基于手机信号数据和车流波动理论的交通流拥堵特性分析方法,建立车路协同环境的高速公路交通拥堵指数分级体系。(a)多源数据融合结果(b)交通拥堵识别技术图图 3-11交通运动状态估计与道路拥堵识别交通运动状态估计与道路拥堵识别64(3)可靠度导向的高速公路通行时间预测与效能评价方法)可靠度导向的高速公路通行时间预测与效能评价方法提出基于集合经验模态分解的旅行时间序列分解方法,建立随机权神经网络的简单序列预测集成模型,在此基础上提出基于分位数回归的
161、预测结果区间估计方法,建立考虑外部因素的高速路网交通参数关联预测模型;提出基于时间和空间相关性分析的时空因素影响特征分析方法,据此建立基于深度置信网络算法的多目标时空因素影响的通行时间估计方法;建立高速公路行程时间可靠性综合评估指标体系,提出基于经验分析法的时空维度行程时间波动性分析方法,提出基于手机信令数据的行程时间概率分布模型的参数估计方法,建立考虑行程时间阈值与服务水平的高速公路行程时间可靠性评估模型,发明考虑可靠度的高速公路行程时间预测技术。3.面向车路协同环境高速公路动态协同管控技术与交通应急调配系统面向车路协同环境高速公路动态协同管控技术与交通应急调配系统(1)多目标导向高速公路动
162、态可变限速控制优化方法)多目标导向高速公路动态可变限速控制优化方法从驾驶员个体的微观行为影响特征以及交通流的宏观行为影响特征两方面研究可变限速对驾驶行为的影响特征,研究匝道-主线等多场景可变速度协调控制对道路通行效率提升以及道路通行安全提升的作用原理;充分考虑高速公路主线上交通流状态、车型组成、通信设施建设等多因素影响,提出一种控制区域可变的可变限速控制模型;多目标导向的可变限速优化技术,提出通行效率目标和交通安全目标,通过采用不同的控制策略达到不同的优化需求。(a)可变限速控制原理分析(b)车路协同环境下的可变限速控制模型图图 3-12多目标导向高速公路动态可变限速控制优化方法多目标导向高速
163、公路动态可变限速控制优化方法(2)高速公路匝道区段特征分析与动态协同管控技术)高速公路匝道区段特征分析与动态协同管控技术匝道控制影响区段特征分析方法,研究出口匝道分流区和入口匝道合流区的交通流特性、驾驶员行为特性,以及主线(可变限速)和匝道协同控制对主线通行能力影响和道路通行效率的影响;提出一种高速公路主线及入口匝道联合控制系统框架,定义控制系统中各主要的功能模块及内部逻辑,提出适用于车路协同环境的强化学习入口匝道控制方法;开发一种用于车路协同环境的车辆跟驰及换65道微观交通仿真模型,将入口匝道控制系统与可变限速系统有机结合,分析匝道控制对交通流控制的效果。(a)主线及入口匝道联合控制技术(b
164、)虚实结合匝道控制仿真评价图图 3-13高速公路匝道区段动态协同管控技术高速公路匝道区段动态协同管控技术(3)高速公路交通应急资源时空配置与协同调度系统)高速公路交通应急资源时空配置与协同调度系统提出基于深度神经网络的事件检测模型。根据多源数据可靠性确定数据优先级别,并构建基于 K-means 算法的多源数据交通事件分类模型;精细化应急车道管理技术,制定不同类型交通事件下应急车道临时通行方案,根据预测的事件持续时间与影响范围确定应急车道临时开放和关闭时间点阈值条件;综合考虑多处匝道进出流量,提出应急车道多路段协同管控策略;研究集数据采集、预警与信息发布系统为一体的信息化系统,利用手机 APP
165、或车载 OBU 实时发布事件信息和车道主动管控策略。(二)技术创新(二)技术创新1.数据驱动的高速公路交通运行特征感知与交通检测器布设优化方法数据驱动的高速公路交通运行特征感知与交通检测器布设优化方法。提出基于手机信令数据提取用户车辆出行轨迹的方法,建立评价基站间相似性的时空距离模型和完整的高速公路通行空间范围识别模型,发明基于卡尔曼滤波-平滑算法的手机信令参数提取技术,提出多类型检测技术组合优化布设方法,设计满足不同类型检测器功能属性和布设间距要求的优化布设方案,并搭建高速公路交通数据感知与业务管理平台。2.车路信息交互高速公路车辆运动特征建模与交通运行态势预测技术车路信息交互高速公路车辆运
166、动特征建模与交通运行态势预测技术。建立车路协同环境下的车辆微观运动行为表征模型,解析全时空场景下高速公路交通流宏观集聚演化机理,建立基于多模式、多目标、多层次的协同式自适应巡航车组引导车模型,提出车路分布式换道决策框架和车辆分布式自主性换道决策模型,发明针对交通事件和常规交通拥堵的识别技术,建立车路协同环境的高速公路交通拥堵指数分级体系,发明考虑可靠度的高速公路行程时间预测技术,研发高速66公路交通状态研判与辅助决策系统。3.面向车路协同环境高速公路动态协同管控技术与交通应急调配系统面向车路协同环境高速公路动态协同管控技术与交通应急调配系统。研究高速匝道-主线等多场景可变速度协调控制的作用原理
167、,提出基于多目标遗传算法的可变控制区域限速控制策略,建立高速匝道流量控制与可变限速协调控制模型,构建一种车路协同环境下的高速公路主线及匝道联合控制系统框架,建立基于机会成本的高速公路路网应急资源派遣模型,提出一种基于多源数据的事件检测和事件分类技术,针对高速公路易堵节点和交通事件,提出精细化应急车道管理技术,研发高速公路交通主动管控与智能调度系统。(三)成果应用(三)成果应用结合江苏、湖北、内蒙古等省高速公路业务需求,研发“高速公路交通数据感知与业务管理”“高速公路交通状态研判与辅助决策”“高速公路交通主动管控与智能调度”等智能化系统平台,研究成果较好的应用于江苏沿江高速、润扬大桥等高速公路运
168、行监测、运营调度、服务提升等相关设计与实施项目中,有效的提高了江苏、湖北、内蒙古等省高速公路交通运营与服务水平,主要体现在:将手机信令数据、交调数据等多源交通数据进行融合,有效提升高速公路交通运行特征数据的采集质量,高速公路交通运行特征参数检测精度提升 11-15%。通过提取高速路网交通态势信息并及时发布路况信息,帮助驾乘人员缩短出行时间,提升公众出行效率,相关高速公路车流运行平均延误降低 7-13%。通过科学管理手段均衡交通需求与供给,提升原路网的整体运输能力,应用高速公路的通行承载能力提升 10-16%,应用单位的相关高速公路交通事件平均处置时间降低 14%,高速公路运营维护成本总体降低
169、17%。四、道路交通安全主动治理与智能防控关键技术及应用四、道路交通安全主动治理与智能防控关键技术及应用东南大学牵头,围绕道路交通安全治理与防控这一重大科技需求展开科研攻关,针对存在的三大技术难题,即风险辨识精度低、隐患治理凭经验和风险防控不智能,从多源交通信息环境角度出发进行解决,以大数据风险分析设施隐患主动治理运行风险智能防控为研究主线,形成了一系列的研究成果。(一)技术内容(一)技术内容1.道路交通安全大数据风险分析技术体系道路交通安全大数据风险分析技术体系面向多源交通物联互联信息环境,构建了多源异构信息的安全大数据体系,67制定了道路交通安全信息标准化采集方法,提出了多源异构物联数据高
170、效提取与融合方法,构建了道路交通事故风险因果推理模型,克服了人工经验或者简单统计学模型等传统方法中,难以精准辨析事故成因复杂机理与风险源的问题:通过构建多源异构信息融合的道路交通安全大数据体系并规范数据采集要求,突破了传统安全分析依赖单一源、小样本、非标准化数据的重大局限,为安全大数据风险分析提供了重要基础与标准模板;构建了综合利用传统断面检测和新型移动互联感知的道路交通信息质量管控和融合技术方法,为基于多源异构大数据的道路交通安全风险分析提供了连续、有效、准确的数据支撑;构建了基于“相关性-因果性”的两阶段大数据事故风险因果推理技术,突破了传统安全风险分析无法解释事故因果关联的局限性,为道路
171、动静态风险源的精准辨识提供了重要科学技术手段。2.道路设施安全隐患主动治理创新技术道路设施安全隐患主动治理创新技术提出了道路设施安全隐患主动治理创新技术,包含基于交通冲突链理论的道路设施安全隐患智能诊断技术,面向不同道路类型的交安设施综合设置优化博弈方法和基于 V2X 的新型智慧交安设施三个方面,解决了传统人工排查、事后安全改善难以解决道路设施安全隐患主动治理的难题:发明了基于交通冲突链理论的道路设施安全隐患智能诊断技术,克服了人工经验排查与事后被动治理,实现了道路设施风险源的精准识别;针对不同类型道路设施的安全风险差异性,提出了道路交安设施综合设置多目标优化博弈模型,实现了面向不同类型道路设
172、施安全隐患的主动治理方法;全国范围内率先创新设计、应用并规模推广了 V2X 智慧新型交安设施,应用在多种道路高风险场景上,实现了全天候、复杂环境下的道路设施安全水平提升。图图 3-14基于计算机视觉的车辆高精轨迹提取基于计算机视觉的车辆高精轨迹提取68图图 3-15 智慧新型交安设施全天候安全预警智慧新型交安设施全天候安全预警3.道路交通运行风险智能防控技术体系道路交通运行风险智能防控技术体系基于多源交通物联互联信息,面向道路事故、重点车辆、二次事故、路网交通流等动态风险源,建立了道路交通系统运行风险“事前主动预警事中快速处置事后协调恢复”全过程智能防控闭环技术体系:构建了基于多源物联互联信息
173、的道路交通动态风险源监测与预警方法体系,重点攻克了道路事故精准检测、二次事故风险预测与重点车辆在途风险主动预警等关键技术难题,实现了事前风险主动预警;提出了应急车辆时空路权主动优先技术,填补了目前针对应急救援车辆缺乏主动智能优先算法的空白,显著提升了应急救援效率,实现了事中快速处置。提出了事件/事故下道路交通系统功能恢复区域调控技术,解决了由于事件/事故发生导致的交通网络拥堵蔓延与交通流不稳定状态等潜在风险防控问题,有效提升了道路交通系统的韧性抗风险能力,实现了事后快速恢复。4.道路交通安全大数据智慧管控决策系统道路交通安全大数据智慧管控决策系统基于状态感知、实时分析、科学决策、精准执行的闭环
174、体系,研发了基于信息物理系统架构的道路交通安全大数据智能管控平台及支撑系统,满足了基于多源信息的道路交通安全风险分析、预警、防控辅助决策等需求:构建了面向海量数据接入、分析、处理及应用的交通安全大数据平台实现了数据的分布式存储、并行计算和集成应用,为道路交通安全大数据智慧管控决策系统提供了基础平台支撑;设计并研发了道路交通安全智慧管控决策平台,为我国道路交通安全综合管控平台的构建提供了标准模板与架构示范;研发了面向车路协同的道路交通安全管控终端设备,支持车内风险主动预警、车内应急信号优先服务等功能,并在多地进行了应用和试点,进一步保障和提升了道路交通安全风险管控技术的实施效果。69(二)技术创
175、新(二)技术创新1.道路交通安全大数据风险辨识技术创新道路交通安全大数据风险辨识技术创新。提出了面向安全的多源异构物联互联信息高效提取与融合方法,规范了多种类道路交通信息采集方法,形成了多源物联信息融合的安全大数据体系,构建了两阶段道路事故风险因果推理模型,精准识别了道路交通动静态风险源及复杂关系,风险识别精度较传统模型提升15%。2.道路设施安全隐患主动治理技术创新道路设施安全隐患主动治理技术创新。建立了基于冲突链理论的安全隐患主动诊断方法,面向不同类型道路(城市道路、国省干道、农村公路、快速道路等),提出了基于“主动安全引导”思想的安全设施优化设置方法,国内率先设计并推广了智慧新型交安设施
176、,形成了“声-光-网”全天候主动安全引导,受到央视特别报道。道路设施隐患治理能力显著提升,有效降低事故数 50%,减少死亡人数 30%,安装新型交安设施点位自运行以来保持零事故。图图 3-16 车道级雾天行车安全诱导系统车道级雾天行车安全诱导系统3.道路交通运行风险智能防控技术创新道路交通运行风险智能防控技术创新。建立了基于多源物联信息的交通事故检测、二次事故风险预测与重点车辆预警技术,发明了应急车辆救援时空优先技术,建立了交通系统功能恢复调控方法,形成了“事前主动预警-事中快速处置-事后协调恢复”的智能防控技术体系,交通运行风险防控能力大幅提升,其中“两客一危”事故率降低 80%,二次事故数
177、减少 50%,应急响应时间缩短 41%,事故环境下路网效率提升 18%。4.道路交通安全智慧管控系统集成创新道路交通安全智慧管控系统集成创新。自主设计开发了基于物理信息系统架构、集风险监测、预警、应急协同指挥等于一体的智慧安全管控平台,研发了70成套安全管控硬件设备,实现了基于车路协同的车内风险主动预警与应急信号优先服务功能。(三)成果应用(三)成果应用项目以大数据风险分析设施隐患主动治理运行风险智能防控为主线,重构了道路安全大数据风险分析技术体系,创新了道路设施安全隐患主动治理技术,创建了道路交通系统运行风险全过程智能防控技术体系,自主设计研发了面向安全的大数据智慧管控决策平台、基于 V2X
178、 的智慧新型交安设施与面向车路协同安全管控的成套网联硬件设备,实现了多源信息环境下道路交通安全主动治理和智能防控,成果实际应用显著。一是显著提升了道路交通安全水平,成果在 31 个城市、176 个工程项目、总长超 3 万公里道路上得到规模应用。以苏州市吴江区为例,重点车辆风险预警成功率达 95%,运输事故数量降低 25%,“两客一危”重特大事故数量降低 80%,伤亡人数减少 35%。二是道路设施安全隐患主动治理创新技术成果成功实现了道路安全隐患的主动治理,在超过 1.3 万公里的国省干道、农村公路、城市道路上得到了应用,主动识别各类道路重大安全风险隐患 338 处,准确率超过 90%,降低道路
179、事故数50%,减少重特大事故 30%,减少死亡人数 30%。三是道路交通运行风险智能防控技术成果在南京、苏州、宁波、珠海等城市得到了应用,“两客一危”重特大事故数量降低 80%,运输事故总量减少 25%,平均缩短应急响应总时间 26%,最高达 41%,事件发生后通过有效调控使得路网运行效率同比提升 17%,二次事故率降低 50%。四是道路交通安全大数据智慧管控决策系统技术成果在苏州、宁波、珠海等全国近 10 个城市的政府智能交通重点工程建设项目中得到了广泛应用。五、公路行业交通能源融合关键技术与创新发展五、公路行业交通能源融合关键技术与创新发展交通运输部公路科学研究所牵头,结合未来公路交通运输
180、新业态,从公路能源网宏观理论架构、微网分布式调度管控和可靠性供给保障 3 个方面出发,研究建立公路与能源融合网络技术架构和应用技术模式;深入分析未来公路交通设施能源供给、传输和管控技术需求,提出公路能源网按需调度模型和微网按需分配管控模型;解决沿线重点用能设施类型、负载特性、用能状况、能源供给存在的71可靠性保障关键技术问题。(一)技术内容(一)技术内容项目从公路能源网宏观理论架构、微网分布式调度管控和可靠性供给保障 3个方面出发,研究建立公路与能源融合网络技术架构和应用技术模式;深入分析未来公路交通设施能源供给、传输和管控技术需求,提出公路能源网按需调度模型和微网按需分配管控模型;解决沿线重
181、点用能设施类型、负载特性、用能状况、能源供给存在的可靠性保障关键技术问题。1.公路能源互联网融合创新技术体系模式公路能源互联网融合创新技术体系模式提出了公路交通设施与太阳能清洁能源融合创新应用技术模式,构建了基于“源-网-荷-储”架构的公路交通能源互联网新技术体系,“源”包括光伏发电、风力发电、水力发电、火力发电等多元能源发电系统;“网”为灵活柔性的新型供电网络;“荷”为主动交通负荷,不仅能够消耗电能,而且可以通过电动汽车放电输出电能;“储”为能源资源的多种储存设施及储存方法。图图 3-17 公路交通能源互联网协调运行模式公路交通能源互联网协调运行模式2.公路能源网按需调度算法模型及微网按需分
182、配管控模型公路能源网按需调度算法模型及微网按需分配管控模型以高速公路为应用载体,提出了面向未来的公路与太阳能清洁能源融合应用场景,形成了我国公路与太阳能清洁能源融合发展行业技术方案,建立了基于换电规则的公路能源网车辆充换电需求模型,充换电站费用降低 20%以上;提出了72基于脉冲宽度调制 PWM、无主均流并联和按需分配模型的能源微网管控技术,攻克了国际上单相供电单机容量难以超过 100kVA 的世界技术难题,实现了1MVA 级的突破,建设成本节省约 15%。3.公路交通能源网供给可靠性保障关键公路交通能源网供给可靠性保障关键技术技术提出了大功率超快速动态自愈电能质量优化技术,用能负载故障率降低
183、 50%以上;提出了集中式 LED 灯直流电源智能调节控制技术,大幅度提高设备使用寿命;研发了高适应性在线浮充式后备电源冗余备份技术,广泛使用于全国近20 个省市 ETC 门架系统,确保 2019 年交通运输部全国高速公路省界主线收费站撤站工作圆满完成。(二)技术创新(二)技术创新1.公路能源互联网融合创新技术体系模式公路能源互联网融合创新技术体系模式。提出了公路交通设施与太阳能清洁能源融合创新应用技术模式;并构建了基于“源-网-荷-储”架构的公路交通能源互联网新技术体系,为未来公路交通能源横向多元互补与纵向协调控制提供了技术支撑。图图 3-18公路交通能源多网融合公路交通能源多网融合2.公路
184、能源网按需调度算法模型及微网按需分配管控模型公路能源网按需调度算法模型及微网按需分配管控模型。建立了基于换电规则的公路能源网车辆充换电需求模型,充换电站费用降低 20%以上;提出了基于脉冲宽度调制(PWM)、无主均流并联和按需分配模型的能源微网管控技术,开发了超大功率单相分布式供电及智能控制系统;攻克了国际上单相供电单机容量难以超过 100kVA 的世界技术难题,实现 1MVA 级的技术突破,显著降低了供配电系统空载率和运行能耗,节能量可达到 10%以上。3.公路交通能源网供给可靠性保障关键技术公路交通能源网供给可靠性保障关键技术。提出的大功率超快速动态自愈电能质量优化方法,可避免供电设施、用
185、电负载与电网之间的相互干扰,用能负73载故障率降低 50%以上;提出了集中式 LED 灯直流电源智能调节控制技术;研制了公路用 LED 灯直流电源配电设备;解决了传统 LED 光源与电源一体化设置带来的寿命短、效率低、可靠性差的技术难题;提出了高适应性在线浮充式后备电源冗余备份新方法;开发了集供配电、通信、安全、边缘计算与存储、动环监控及智能化管理于一体的多功能、模块化专用智能机柜。着眼未来公路沿线分布式能源供给需求,提出了公路交通设施与清洁能源融合发展应用技术新模式。图图 3-19公路太阳能光伏边坡公路太阳能光伏边坡图图 3-20ETC 门架系统一体化智能机柜门架系统一体化智能机柜一是基于能
186、源互联网的技术特征,结合未来公路交通新业态、能源多元化的发展态势,构筑了公路交通与多元化能源深度融合的新型公路交通能源互联网创74新应用模式与技术体系框架。二是分别提出了含电动汽车的光伏智能高速公路两阶段优化调度策略、下一目的地导向的电动汽车充电导向策略、基于换电规则优化、电池组与车辆匹配的高速公路充换电站日前优化实时滚动修正两阶段充电优化策略,降低了高速公路系统的运营费用。三是基于物联网的公路交通多元负载接入按需供电智能控制技术:根据公路交通的多元负载用能特点,实现系统的远程诊断、远程控制、远程分配调节、远程信息管理;实现供能系统在大功率带载的同时能够超快速动态自愈三相不平衡、电压电压波动与
187、闪变、谐波干扰、浪涌等电能质量问题。四是 ETC 门架系统高适应性电源全模块在线冗余备份技术,采用电源全模块冗余备份设计,保证整个电源系统在任何条件下均可安全、可靠工作。五是基于 AI 技术的公路交通自诊断式全寿命周期资产管理系统:利用人工智能、大数据等技术开发了适用于公路交通资产的自诊断式全寿命周期资产管理系统。(三)成果应用(三)成果应用研发的产品大功率分布式供电系统及 ETC 门架系统一体化智能机柜已在广东、安徽、江苏、新疆、吉林、云南、贵族等全国 25 个省市、4000 多公里高速公路、上百座隧道的工程应用;支撑了全国取消省界收费站工程中吉林、山东、湖北、甘肃、重庆等多个省市近千个 E
188、TC 门架系统的稳定、高质量运行,在累积节约工程造价近亿元,每年节能量达万余吨标煤;提出了电动汽车与可控用电负荷的公路两阶段优化调度算法在成都市郫都区电动汽车充电桩规划和四川省自泸高速公路得到应用。提出公路供配电系统的供能设备和负载用能按需分配模型,显著降低供配电系统空载率和运行能耗,节能量可达到 10%以上。提出了大功率超快速动态自愈电能质量优化技术,大幅抑制电力谐波、电网冲击与闪变,优化整个公路交通供电系统的供电质量,用能负载故障率降低 50%以上。降低智能高速公路协同调度成本,提升运营方收益,降低用户费用,改善系统负荷特性,负荷峰谷差降低 5%以上,充换电站费用降低 20%以上,平抑了充
189、电负荷波动,最大充电负荷降低 4%,总行驶距离减少 3.09%,总花费时间减少751.25%,负荷峰谷差降低 5%以上;提出了基于脉冲宽度调制 PWM、无主均流并联和按需分配模型的能源微网管控技术,攻克了国际上单相供电单机容量难以超过 100kVA 的世界技术难题,实现了 1MVA 级的突破,建设成本节省约 15%,提出公路供配电系统的供能设备和负载用能按需分配模型,节能 10%以上。图图 3-21公路隧道进出口光伏廊道公路隧道进出口光伏廊道六、基于北斗高精度服务的智慧公路数字化转型技术六、基于北斗高精度服务的智慧公路数字化转型技术千寻位置网络有限公司围绕“十四五”数字交通规划和交通新基建行动
190、方案这一重大科技需求展开科研攻关,针对北斗系统与 5G、大数据、人工智能等新兴技术融合发展的问题,从多源交通信息环境角度出发进行解决,利用北斗精准、安全、高效的时空信息服务,拓展北斗行业应用的广度和深度,形成探索形成新一代北斗系统创新应用和渗透式应用,构建基于北斗的数字交通综合解决方案,加速数字交通进程。(一)技术内容(一)技术内容1.基于北斗高精度定位的专有时空服务基于北斗高精度定位的专有时空服务2018 年 5 月,国家北斗地基增强系统“全国一张网”建设基本完成,由地面北斗基准站系统、通信网络系统、数据综合处理系统、数据播发系统等组成。通过卫星、数字广播、移动通信方式等实时播发,实现北斗地
191、基增强系统服务覆盖范围内实时米级、分米级、厘米级和后处理毫米级高精度定位服务。目前北斗地基增强系统,实测的水平到 2 厘米,高程可以到 5 厘米,这样的高精度会带来76更多样化的应用和服务,比如已经从传统的测量测绘向精准农业、变形监测、自动驾驶、电力巡检、智慧港口、共享单车等多个领域拓展应用。图图 3-22北斗高精度定位服务的海量高精度定位终端北斗高精度定位服务的海量高精度定位终端目前全国北斗地基增强系统一张网已经为 230 多个国家和地区超过 15 亿用户提供了北斗加速定位和北斗高精度服务,总服务次数已经达到 2 万亿次,日服务次数接近 30 亿次。全国北斗地基增强系统一张网,为国内共 11
192、0 万辆共享单车和全国 12 个城市的 20 万个停车电子围栏,提供高精度服务,为共享单车的管理提供了技术手段。同时,全国北斗地基增强系统一张网也为国内 21 款智能汽车提供了高精度定位服务,行驶里程已经突破 25 亿公里;为国内无人机公司共5 万架行业类的无人机提供高精度定位服务。图图 3-23定位终端示例定位终端示例2.北斗高精度定位服务的海量高精度定位终端北斗高精度定位服务的海量高精度定位终端车载、人员、物产定位终端,包括北斗芯片、模组、算法、天线、终端等一些列多层次北斗高精度硬件解决方案,满足不同种类人、车、物监控,以及不同77层次的开发、集成需求。配合全国北斗地基增强网的高精度定位服
193、务为用户提供最佳定位效果;3.基于北斗的高精度地图基于北斗的高精度地图高精度地图导航分辨率已经达到厘米级,高精度地图有三大主要的特性:第一个是高精度,侧重于对交通要素及参与者的绝对位置控制;第二个是高细节度,侧重于对于真实的还原;第三个是高现势性,侧重于更新。交通领域具有典型的实时动态特性,每分每秒甚至细节到每一个毫秒,所有的交通参与者的位置,都是在无时无刻发生着变化的,尤其像高速公路场景可能一秒就三十几米;基于高精度地图,可以实现公路基础设施数字化管理,在满足车路协同、全息感知、主动管控的同时,为路政管理、养护管理提供公路资产电子台账、公路实时病害数据库;北斗的定位和功能能够完成精准时间信息
194、和位置信息感知,为高精度的地图带来更多应用上的创新,比如车道级导航能够更加精细地展现复杂路口、特殊标线或特殊车道场景,高度还原驾驶环境,车道级定位可实现秒级纠偏和精准诱导,最大限度保障导航的准确性、及时性、安全性。(二)技术创新(二)技术创新1.北斗高精度服务创新点北斗高精度服务创新点全覆盖:实现全国 99%的高速高精度定位服务能力全覆盖。全天候:目前北斗高精度定位服务可以在各种复杂天气下使用。包括一些特殊气象活动,如太阳黑子、地磁暴、雷雨等,会引起电离层或对流层不规则变化等环境等。全天时:目前北斗高精度服务年统计可用率达到 99.99%,满足最严苛的 L3级自动驾驶工业化应用的需求。通过多维
195、度可视化监控平台 7x24 小时的实时监控,如有问题可以做到 1 分钟发现、5 分钟定位、10 分钟恢复。大容量:基于分布式云计算技术搭建的大容量服务平台,可以支持百万级用户高并发实时接入,满足手机车道级导航、共享单车等大众消费类应用的需求。高安全:高精度定位服务的安全性是自动驾驶等行业用户的关注焦点。完好性风险指标达到 10-7/h,可以满足自动驾驶对车规级导航安全性的严苛要求。2.北斗北斗+数字交通创新点数字交通创新点精准感知:对交通流及环境等状态的动态、实时的感知是支撑智慧交通基础78设施发展的基础。通过科学布设北斗定位、高清视频、专用传感器等多类型监测设备,建立基于北斗高精度服务系统的
196、全要素、全时空精准感知体系。精确表达:基于全面感知的系统网络,基于北斗的时空智能算法,实现 7*24小时厘米级定位、毫米级感知、纳秒级授时服务,赋予交通单元像素级时空标签,使交通系统具备“一切可连接、一切被连接”的能力。精密分析:基于高速公路业务的运营需求,搭建公路数字平行世界,实现多粒度多层级的全要素视觉表达,包括但不限于对高速道路路面和路侧的交通附属设施,反映真实环境的地形地貌、建筑、自然景观等,实现交通场景从物理世界迁移到数字世界,有效降低高速公路在各个阶段的成本,尤其是后期的运维、养护、服务等。精细管理:面向用户的个性化服务需求,以北斗高精度定位为代表的时空智能服务促进伴随式信息服务加
197、快落地,将逐步实现出行前-出行中-出行后全过程精细化引导。例如,结合前方道路事故信息,主动提供车道级行驶方案或引导公众从最近高速公路出口绕行。(三)成果应用(三)成果应用1.智慧高速主动管控智慧高速主动管控通过搭建包括北斗高精度定位专有服务系统、高精度地图专有服务系统的时空智能底座,建设时空智能中台能力中心,构建以数据为核心的新一代车路协同系统,创新高速公路智能一体化管控、联动协同、综合服务、生态共享的新模式。目前已在浙江杭绍台、四川成都二绕、成宜智慧高速、河北延崇高速、河北荣乌高速等多个技术落地。亮点价值:管理模式上,一张图管理;功能场景上,精细化管控;出行体验上,车路协同远程虚拟;新技术上
198、,北斗示范应用。2.数字化公路养护运营数字化公路养护运营依托北斗高精度定位技术、地理信息采集技术、视频图像 AI 识别技术、公路专题地图三维可视化技术等科技手段,形成基于北斗高精度定位的 AI 道路智能巡检与交通基础设施数字化管理的轻量化自动巡检系统,对路侧设施及路面病害进行精确识别,结合车道级精准位置标定,为道路巡查计划、养护计划和管理提供辅助决策支持。目前已在山东、辽宁、云南等地落地。亮点价值:便利日常养护巡检;保障养护考核评价;辅助公路养护科学决策。793.公路设施一体化综合监测公路设施一体化综合监测以多源感知为核心,将北斗高精度定位与物联感知技术相结合,通过对桥隧边坡环境与结构响应的实
199、时监测,及时准确地为客户提供结构的实际状态数据,实现结构的状态预警与评估,为桥隧坡施工和运营阶段的安全与正常使用提供必要而可靠的数据,为桥隧坡养护管理提供决策依据。已在重庆市长寿长江大桥、石塔坡大桥、浙江德清乾元大桥等落地应用。亮点价值:设计验证、及时预警、养护管理、辅助决策。七、自动驾驶道路测试场景构建与风险管控关键技术研究及应用七、自动驾驶道路测试场景构建与风险管控关键技术研究及应用上海汽车集团股份有限公司研发适用于我国自动驾驶道路测试的场景构建与风险管控关键技术,在国际上引领自动驾驶技术发展和智慧交通体系建设,既是重大现实需求,也是重大科技挑战。针对我国自动驾驶道路测试测试场景布局欠缺、
200、测试评价方法短缺、测试法规政策缺失等风险与挑战,项目从场景构建、测评方法、政策法规三方面开展了持续、深入、系统和卓有成效的研究,形成了国内外领先的、面向自动驾驶道路测试的场景构建技术与风险管控方法。(一)核心技术(一)核心技术1.分级分类的封闭场地分级分类的封闭场地-地下空间地下空间-开放道路全链条测试场景库开放道路全链条测试场景库针对我国典型的道路交通特征,构建自动驾驶道路测试场景库是促进自动驾驶技术迭代成熟的关键。该项目建立了封闭场地分级分区柔性测试场景,建设了融合新基建的智能化地下停车场(库)及内部道路、泊车测试设备、测试车辆和测试场景,提出了全风险类别开放道路可测场景,打造了快速路智能
201、集卡示范运营和自动驾驶接驳交通运营场景。图图 3-24地下空间复杂场景地下空间复杂场景802.科学合理的综合测试评价方法科学合理的综合测试评价方法项目构建了分级定量的政企融合-功能测评-风险评估全维度测评工具链,搭建了政企数据融合自动驾驶数据资产管理平台,提出了虚拟仿真-实际数据融合的封闭场地自动驾驶汽车功能测评技术体系;建立了基于机器学习大数据驱动的自动驾驶开放道路测试运行安全风险评估方法。图图 3-25政企数据融合自动驾驶数据资产平台政企数据融合自动驾驶数据资产平台3.基于风险思维的前瞻布局基于风险思维的前瞻布局-多方协作多方协作-风控体系全方位政策保障风控体系全方位政策保障提出了“全车型
202、、全出行链、全风险类别、全测试环节和融合新基建基础设施”、“四全一融合”测试环境布局,打造了国际一流、错位互补的四大开放道路创新示范区;建立了自动驾驶道路测试跨部门跨行业多方协作风险防控机制,在国内率先形成道路测试管理办法,包括道路测试申请流程、测试场景管理办法、长三角互认互证互信机制等;建立了自动驾驶道路测试全过程风险辨识与评估方法,形成了道路测试风险管控和责任主体落实的组织管理工作体系。图图 3-26自动驾驶道路测试风险管控工作体系目标自动驾驶道路测试风险管控工作体系目标81(二)技术创新(二)技术创新1.建立了基于测试场景的多层级功能分区设计方法,提出了面向自动驾驶道路测试的道路环境分级
203、方法,构建了智能化地下及内部道路、泊车测试设备、测试车辆和测试场景,探索建设了基于“5G+车路协同”技术的快速路智能集卡示范运营和自动驾驶接驳交通运营场景,布局了自动驾驶开放道路四类风险类别全覆盖的可测场景,搭建了分级分类的封闭场地-地下空间-开放道路全链条测试场景库。2.搭建了政企数据融合自动驾驶数据资产平台,提出了数据驱动-虚拟仿真融合的封闭场地自动驾驶汽车测评体系,建立了基于机器学习大数据驱动的开放道路测试运行安全风险评估方法,建立了自动驾驶开放测试运行安全风险评估指标体系和避险脱离率模型,构建了分级定量的政企融合-功能测评-风险评估全维度测评工具链,为分级有序、风险可控、逐级开放全链条
204、测试场景提供了支撑。3.提出了“全车型、全出行链、全风险类别、全测试环节和融合新基建基础设施”、“四全一融合”测试环境布局方法,打造了国际一流、错位互补的四大开放道路创新示范区,建立了自动驾驶道路测试跨部门跨行业多方协作风险防控机制,实现长三角地区测试区域互通、测试结果互认,建立了自动驾驶道路测试全过程风险辨识与评估方法,构建了道路测试风险管控和责任主体落实的组织管理工作体系,形成了风险思维的前瞻布局-多方协作-风控体系全方位政策保障力。(三)成果应用(三)成果应用项目成果已在上海、北京、深圳、江苏、浙江、安徽、重庆、山西等 8 个省市推广应用,既有效防控了自动驾驶道路测试安全风险,又有力推动
205、了自动驾驶技术的发展和智慧交通体系的建设,基于车路协同新基建融合单车智能的测试和示范运营场景具有显著的社会经济效益。表 3-1 为主要应用单位及应用情况。表表 3-1主要应用单位及应用情况表主要应用单位及应用情况表应用单位名称应用情况上海市交通委员会支撑上海四全一融合场景布局和开放 243 条 559.87 公里测试道路,向 24 家企业颁发了 184 张道路测试或示范应用牌照中国汽车技术研究中心有限公司联合开展自动驾驶测试评估技术相关工作,为工业和信息化部、公安部、交通运输部联合发布智能网联汽车道路测试管理规范(试行)提供了技术支撑上海智能网联汽车技术中心有限公司支撑打造上海市奉贤区“智能驾
206、驶全出行链创新示范区”82上海临港智能网联汽车研究中心有限公司支撑国家智能网联汽车自动驾驶封闭场地测试基地(上海)上海淞泓智能汽车科技有限公司支撑上海淞泓创新打造了上海市嘉定区“L3+高度自动驾驶创新示范区”北京北大千方科技有限公司在国内率先提出以“场-路-区”逐级递进的试验和示范环境,支撑国家智能汽与智慧交通(京冀)示范区的管理、建设与运营招商局检测车辆技术研究院有限公司打造重庆市自动驾驶与车路协同封闭、半开放及开放一体化测试基地,开展了单车智能与网联协同自动驾驶汽车的研发验证及测试评价工作深圳市未来智能网联交通系统产业创新中心支撑建立了立体化智能网联交通测试示范平台,搭建了完善的“车-路-
207、云”测试环境江苏智能交通及智能驾驶研究院集 10km 安全辅助驾驶线路(开放)、6 公里自动驾驶线路(半开放)业务路线;南京市溧水经济开发区 1.62 公里半开放受控测试道路、5 公里开放测试道路特路(北京)科技有限公司浙江省德清智能网联封闭测试场和示范区的规划设计,分为 172 亩的城市工况测试区、乡村工况测试区和多车道测试区,以及 2.1 公里的长直线和 180 亩的动态广场六安智梭无人车科技有限公司构建安徽省六安市智慧物流测试示范区,结合长三角一体化的主要理念,形成智慧物流区块产业链山西省交通科技研发有限公司支撑山西省“智能网联重载货运车路协同科研实验路段”八、面向新一代未来高速公路关键
208、技术及示范应用八、面向新一代未来高速公路关键技术及示范应用江苏省交通工程建设局牵头完成的面向未来的五峰山新一代高速公路关键技术及示范应用。项目以打造新一代未来高速公路为目标,以“智慧”和“绿色”为核心,构建未来高速的基本内涵、特征和技术框架,研究创新的高速公路建造技术、创新的高速公路运营管理技术,为新一代高速公路建设提供标杆示范和坚实的理论基础,通过技术创新,将智慧属性、绿色属性贯穿于项目建、管、养、运全生态全链条体系中,将未来的高速公路打造成为便捷顺畅、经济高效、绿色集约、智能先进、安全可靠的交通运输领域新型基础设施。(一)核心技术(一)核心技术1.面向未来的新一代高速公路框架体系研究面向未
209、来的新一代高速公路框架体系研究项目依托五峰山过江通道南北公路接线工程构建了“四全高速”体系,初步实现“安全保障全天候、出行服务全方位、运营维护全数字、绿色建管全寿命”,通过拓展“四全”基本形态勾勒面向未来的新一代高速公路图景,阐释了基本内涵、特征和技术框架,为新一代高速公路建设提供标杆示范和坚实的理论依据。83图图 3-27面向未来的新一代高速公路场景面向未来的新一代高速公路场景打造保障全天候安全的一流设施,五峰山新一代高速公路具备全面、实时、准确的感知能力,掌握路桥、车辆、环境的现状并精准预测发展趋势,为各种天候条件下的行车安全提供保障;提供全方位出行的一流服务,具备全场景信息供给、全方位硬
210、件覆盖的服务能力,为驾乘者提供精准出行信息服务,提供高品质服务体验,实现高速公路服务无处不在;形成全数字协同运营维护的一流管理,具备数字、智能、网联的管理能力,高效协同各个要素,实现创新管理;研发绿色建管全寿命覆盖的一流技术,具备低能耗、低排放、和谐共生的营建能力,贯穿建管养运全寿命周期,实现高速公路绿色发展。“四全”理论互补互促、共生交融,针对五峰山过江通道南北公路接线工程的基本内涵、特征和技术框架等方面先行先试、锐意探索,为面向未来的新一代高速公路形成规范、确立标准提供示范试点与理论基础。图图 3-28面向未来的新一代高速公路理论框架面向未来的新一代高速公路理论框架2.安全保障全天候安全保
211、障全天候广义车路协同。项目依托五峰山过江通道项目研究了高速广义车路协同,以84分析应用场景为前提,以基于手机终端的车路协同系统和基于智能车载单元(OBU)车路协同系统在五峰山高速公路落地实施和推广应用为目的,针对性的研究开放式的高速公路环境下车路协同系统实施的若干关键技术。低能见度交通事件极速感知关键技术。主要以车辆与护栏碰撞的光纤感知为主要的极速感知手段,采用碰撞主动感知、机器视觉、毫米波雷达的组合,实现交通事件 10 秒级的智能感知。分合流路段诱导和警示关键技术。分合流路段诱导和警示系统着力于提升匝道行车的安全水平,解决了车检器定位车道精度不高的问题;实现了设备的可持续应用,提示和警示高速
212、公路分合流路段的通行车辆的同时,还可以避免铲雪等道路养护等作业的破坏。3.出行服务全方位出行服务全方位车道级雾天行车诱导系统研发。明确车道级雾天诱导系统的架构,实现了功能示范;开发了地面诱导灯、车道级的车检器;开发和示范应用了路侧激光测距车检器,实现了高速公路运行车辆所在车道的动态感知;完成了车道级雾天诱导系统的地面诱导灯布设方案比选和实测;明确了地面诱导灯在沥青路面安装工艺。图图 3-29智慧服务区智慧服务区图图 3-30车道级精细化管控布设车道级精细化管控布设85智慧服务区。通过多杆合一、车流疏密度算法、车流分析等技术,对不同驾乘车辆精准引导,对危化车辆做到全程级监管;以 BIM 模型为载
213、体,开发了基于 BIM 的服务区物联网综合管理平台,融合服务区物联网的实时运行数据,进行空间与设备运维管理,同时利用大数据分析与人工智能技术实现服务区各项指标数据的深度融合与逻辑关联;通过蓝牙 mesh 无线技术等手段,实现服务区室内外照明的按需控制,最终实现照明节能;应用了厕位引导、岗位式排风等技术提升旅客如厕体验,改善厕所空气品质;服务区还设置了无线充电的示范区域。车道级精细化管控技术应用。建立了车道级精细化管理体系;制定了车道级精细化管控的安全规则;形成了主线车道管控决策体系:涵盖车型控制、车道控制和车速控制三个模块;在高速公路主线上,实施精细化车道管控等。4.运营维护全数字运营维护全数
214、字全数字综合管理系统研发。通过有线加无线传输复杂网络,达到数据传输、业务系统的融合。通过 SD-WAN 的网络架构设计,实现端对端的访问控制。可以使各层级平台系统数据、信息能够互通。图图 3-31数据中心功能数据中心功能电磁响应敏感度增强的铁氧体水稳碎石混合料开发。明确了铁氧体电磁响应敏感度增强机理并进行了材料选型,开发了铁氧体复合水泥稳定碎石混合料,提升了基层内部缺陷图像识别效果。5G+4K 无人机数据采集与分析应用。建设一套基于 5G+4K 的无人机高速公路自动化巡检系统,解决了远距离 4K 视频实时传输、无人机专用 5G CPE 通信模块、设备参数选型与标准制定、数据采集与平台应用集成接
215、口、远程自动化起降作业等关键问题。86图图 3-325G+4K 无人机无人机5.绿色建管全寿命绿色建管全寿命可吸放热的复合相变沥青混合料开发。明确沥青路面使用需求,特别是需求路面性能及耐久性的提升,因此开展对环境温度的主动调节研究,以期解决高低温导致的车辙、开裂问题。光伏人行路面。利用人行步道铺设光伏组件,有效的解决了服务区光伏发电用地不足的问题;光伏人行路面采用了复合材料的路面专用组件,既保证电池发电效率,也满足组件具有耐久、承载能力和防滑性能。图图 3-33光伏行人路面光伏行人路面智慧海绵服务场区。探究适合服务区建设的生态海绵措施,并因地制宜灵活运用,结合新型海绵材料,建设“自然存积、自然
216、渗透、自然净化”的海绵场区。(二)技术创新(二)技术创新1.提出了“安全保障全天候、出行服务全方位、运营维护全数字、绿色建管全寿命”的理念,阐释了面向未来的新一代高速公路的基本内涵、特征和技术框架,为面向未来的新一代高速公路形成规范、确立标准提供示范试点与理论基础。2.提出了高速公路广义车路协同的概念,开发了高速公路车路协同原型系统,实现了通过路侧单元与智能车辆的信息交互和引导控制,为高速公路车路协同系87统实施和建设提供了应用示范。3.研发了匝道交通预警诱导和警示产品和方法,从驾驶者的视角丰富和提升了多种天气条件下的典型节点行车安全。研发了车道级雾天行车安全智能诱导系统,研发了超微功率地面诱
217、导灯和超低功耗诱导运行控制技术,有效保障和提升了恶劣天气下的行车安全。4.通过研发和运用智慧停车、基于 BIM 的数字服务区物联网综合管理平台、智慧照明、智慧厕所、智慧海绵服务区等多项创新技术,创新建设了高速公路数字智慧服务区。5.研发了基于了铁氧体复合水泥稳定碎石混合料的高速公路感知路面技术,有效提升了探测雷达图像识别效果。研发并实现了基于复合相变沥青混合料高速公路路面温度自调节技术。(三)应用效果(三)应用效果面向未来的新一代高速公路“四全”理论体系及关键技术已在五峰山过江通道南北公路接线工程中得到成功应用,在降本增效、推动绿色交通发展、交通运输安全保障等方面进行了应用。一是降本增效方面。
218、基于智能化手段及时感知交通运行状态和路域环境状态,通过“交通基础设施数字化”“基于人工智能的养护决策”“广义车路协同技术”等提升运营效率,保障道路畅通,交通安全,减少拥堵、事故等带来的经济损失。复合相变沥青混合料等技术的研发与应用,提升了沥青路面抵抗高温车辙、低温开裂与结冰的能力,年平均养护资金的进一步降低;再加上,建立了基于 AI 智能分析系统提供全生命周期的评估体系与方法,为预防性养护提供决策支持,可以减少人工巡查的费用外,还可以在问题发生之前采取预防性措施,节省大量运维费用。二是促进绿色发展方面。项目通过超微功率地面诱导灯、超低功耗诱导运行控制技术、被动房技术、地源热泵等新技术的应用,实
219、现了耗能控制。三是安全保障方面。通过“雾区诱导”“消冰除雪”“匝道分合流预警”等创新技术和系统全面保障行车安全,在恶劣天气下进行雾区行驶诱导和智能消除冰雪等,减少恶劣天气引发交通事故的概率从而减少安全事故产生的经济损失。88第四部分实践应用篇89在现阶段实践中,各交通强国试点和智慧高速试点项目取得了积极成效,但同时也存在一些问题,本篇从实践成果分析、取得成效、存在问题视角对智慧交通实践应用进行论述和分析。一、智慧一、智慧公路公路时实践时实践案例案例自 2018 年我国启动新一代国家交通控制网和智慧公路(第一批)试点工程以来,国内许多省份对智慧高速进行了实践,建立了智慧监控系统、智慧标志等,开发
220、了智慧高速公路配套的系统。目前国内各 27 省份智慧高速在建里程已经突破 4000 公里,我国已经完成或正在开展智慧高速的项目呈现星火燎原、百花齐放的态势,为后续智慧高速的发展提供了宝贵的经验。表表 4-1智慧公路六个试点方向及相关试点省份表智慧公路六个试点方向及相关试点省份表试点方向试点方向试点省份试点省份建设思路建设思路基础设施数字化北京、河北、河南、浙江公路设施资产动态管理系统;基础设施智能监测传感网;路运一体化车路协同北京、河北、广东路侧系统智能化升级;5G/5.8G 无线通信技术;探索路侧智能基站应用;北斗高精度定位综合应用江西、河北、广东建设北斗高精度基础设施;高速公路收费应用研究
221、;应急救援一体化管理系统;基于大数据的路网综合管理福建、河南、浙江、江西智能化管理决策平台;运行监测和应急反应能力;互动式现场信息采集;路网运行监测系统建设;互联网+路网综合服务吉林、广东不停车移动支付技术;服务区增值服务;高速公路动态充电示范;精准气象感知及预测;新一代国家交通控制网江苏、浙江城市公共交通及复杂交通;安全辅助驾驶、车路协同;封闭测试区和开放测试区。(一)京津冀地区(一)京津冀地区借助大兴机场、冬奥会等契机,北京河北两地开展多项智慧高速建设试点工程,探索智慧高速建设新模式。1.北京北京(1)智慧高速公路)智慧高速公路2018 年 2 月,交通运输部启动了新一代国家交通控制网和智
222、慧公路试点工90作,北京市的重点试点主题为“基础设施数字化”和“路运一体化车路协同”。延崇高速(北京段)智慧公路是试点示范项目之一,延崇高速(北京段)是京礼高速的组成部分,延崇北京段路线长约 33.2 公里,设计速度 80 公里/小时,横断面布置为双向四车道,2018 年 11 月,北京市交通委印发 关于延崇高速公路(北京段)工程智慧公路总体建设方案(代可研)的批复,项目投资 2.62 亿元。延崇高速(北京段)主要开展了基础设施数字化、车路协同示范应用、基于大数据的路网综合管理和服务等三方面的智慧化建设。实现了对特大桥、特长隧道、超高边坡等基础设施的实时健康监测;围绕自动驾驶、车路协同保障需求
223、,建设了高清摄像机、毫米波雷达、路侧通信单元及边缘计算单元等设施设备;建设了基于云计算、大数据的智慧高速公路云数据中心,以及基于可变情报板、交通信息服务 APP 等多方式结合的交通协同信息发布系统,实现了高速公路交通运行实时监测、快速应急处置及伴随式信息服务。延崇高速北京段在交通环境感知、车路协同示范以及隧道安全运行等多个方面进行了创新研发应用。一是环境感知方面,延崇高速北京段山区里程在总公路里程中占比很大,相关部门研发建立了气象感知系统,实时采集公路沿线气象数据,获知公路沿线气象预测信息,为异常天气条件下各种应用措施准备提供支持,为公路运行管理和出行者提供气象信息保障。二是车路协同示范方面,
224、延崇高速(北京段)在全时空动态交通讯息的基础上展开车辆协同安全节制和道路交通主动节制,保证交通安全,提高通行效力,从而构成安全、高效和环保的交通系统。运用物联网、云计算、人工智能、卫星导航等技术,实现车与人、车、路、云的智能信息交互,为实现自动驾驶奠定技术基础。三是隧道安全运行方面,通过灯光控制为隧道内通行的车辆提供安全的运行环境,考虑到不同的气象条件下,驾驶员对隧道内道路交通、环境条件视认的色温需求不同,采用变色温控制隧道照明,实现洞内外色温变化的柔性和谐调整,保障运行安全。(2)智慧普通公路)智慧普通公路北京市延庆区松闫路是 2022 年北京冬奥会重要的保障路。2020 年大修工程和 20
225、21 年市交通委专项提升两项工程中,松闫路急弯处共设置了 161 套弯道盲91区预警系统。每个弯道的前后两端都设有一个弯道预警系统主机,主机显示“前方”“急弯”的字样。在主机之间,则根据弯道的弧度和长度设置间隔距离不一、数量不同的智慧路桩。当车辆通过时,预警主机会发出“前方会车”语音提醒,智慧路桩依次闪烁箭头形状的标识,同时低空照明设施开启,为驾驶者标出清晰的弯道轮廓线。松闫路 2020 年大修工程中,在最易产生暗冰的路段安装了 2 套冰雪预警系统,一旦出现降水天气,气象监测传感器就能通过高精度激光和雷达传感器迅速判断地面温度、湿度、积雪结冰等情况,在冬季降雪时,更能快速准确地测算出降雪的厚度
226、,实时传输到信息平台,并及时通知相关部门进行处理,有效保障道路通行。2021 年松闫路专项提升工程中,又新建了一套雷视一体机,该设备能够实现横向多车道、纵向远距离、多个目标跟踪检测,形成高精度交通轨迹数据和可视化特征数据的全面感知。雷视一体机弯道预警设备平安花预警系统冰雪预警系统图图 4-1北京市延庆区松闫路智慧公路建设北京市延庆区松闫路智慧公路建设2.河北河北河北省是新一代国家交通控制网和智慧公路试点首批 9 个试点省份之一,河北省重点试点主题为“基础设施数字化”“路运一体化车路协同”“北斗高精度定位综合应用”。河北省智慧高速建设在涵盖平原、山区、高寒高海拔等多种地貌类型,也涵盖四六八等多车
227、道布局以及多雾、长大下坡、特长螺旋隧道等易发事故区。河北省共实施 4 条智慧高速,总长 320 公里,总投资 20 亿元。92(1)延崇高速)延崇高速延崇高速公路(河北段)突出“智慧设施、智慧决策、智慧管控和智慧服务”,打造“3353”(三示范三体验五亮点三服务)的智慧公路建设目标。“3”即以智慧理念引领“绿色、科技、智慧公路”三个示范工程,完成基础设施数字化、路运一体化车路协同、北斗高精定位综合应用、基于大数据的路网综合管理和服务等试点任务建设。“3”即以先进技术打造“车路协同、智能诱导、高精定位”三种享受体验。“5”即实现“五个国内第一条”智慧公路建设:国内第一条支撑奥运标准的智慧化高速公
228、路、国内第一条实现全要素物联网集群监测的数字化高速公路、国内第一条运营开放路段车路协同示范高速公路、国内第一条基于视觉的隧道智能综合诱导高速公路、国内第一条北斗卫星信号和 5G 信号全覆盖的高速公路。“3”即建设面向服务的弹性云数据中心,构建数据赋能的综合管理服务体系,为公众、冬奥会、管理者提供优质服务。延崇高速重点解决隧道行车安全、冰雪天气通行、兼顾原有系统升级等关键问题,打造山区智慧高速典型示范,打造奥运标准的智慧化高速公路。延崇高速综合利用摄像机、雷达、车辆特征识别单元、气象监测站等监测设备以及数字孪生技术,实现交通运行状态、车辆状态、环境信息的全面感知以及四维仿真呈现;同时利用大数据云
229、控平台的高性能计算分析能力实现交通事故、突发事件,以及自然灾害发现、跟踪、分析、处置的全过程智能管控;并通过车载智能单元、路侧智能基站和公众服务平台、车道级高精度导航服务 APP 以及北斗高精度定位系统,实现安全、效率等两类、十三项应用场景的落地,为冬奥车辆提供更安全高效的交通保障。延崇高速主线实现了测速雷达、RSU(路侧单元)全覆盖,测速雷达负责实时观测路上情况,并将情况数据反馈给平台,数据经过边缘计算和平台的“大脑”处理后会传递给 RSU,由 RSU 向车辆及时“广播”。通行车辆只要安装 OBU(车载单元),会通过车载显示终端及时提醒驾驶员拥堵及服务区关闭情况。关于解决隧道安全行车问题,延
230、崇高速首先解决“看”的问题,目前已经实施了基于视觉的隧道智能综合诱导,该项工作在延崇高速金家庄螺旋隧道设置面光源、变色温、调光灯具 17000 根,通过智能动态实时管控诱导系统进行无级调光控制和冷暖色温调控。通过带状连续照明灯带、自适应颜色调节、注意力唤醒93实现视觉舒适的隧道照明。在“看”的问题基础上,布设诱导标 8944 处,结合隧道监控设施等实现隧道综合诱导。同时,解决“听”的问题,以紧急电话为基础,应用隧道广播微基站、语音播报器,共同构建可“视”可“听”的隧道诱导服务,全时段保障隧道行车安全。图图 4-2延崇高速公路智慧建设延崇高速公路智慧建设(2)荣乌高速新线)荣乌高速新线荣乌高速公
231、路智慧化建设突出五大系统:全息化数字感知、车道化主动控制、一体化车路协同、精细化交通管理、智慧化交通服务,打造车路云网一体化智慧高速示范路与智慧化货运通道,荣乌高速公路全长 72.8 公里,共计 2000 多个核心控制单元,实现速度和车道的管理和诱导。一是全息化数字感知系统。全线设置千米超距毫米波交通雷达,形成雷达组网。通过雷视融合,可捕获行驶车辆的车牌、速度、轨迹等特征,融合信息实现车辆唯一 ID 连续跟踪。全线设置 158 套智慧门架,每个门架设 5 组分车道显示屏,每个屏分为两个控制单元,集约设置了超距雷达、卡口摄像机、分车道 LED信息屏、标志牌、智能控制箱、边缘计算单元、RSU 等,
232、未来可加装 5G 等设备,实现“一架多用”。二是车道级主动控制系统。这是主动控制技术在国内首次进行系统性应用。94主动控制系统分析感知系统采集的交通数据,能够实时评估交通运行态势,预测安全风险,并通过面向效率与安全的策略融合,实现分路段、分车道、分时段的交通主动管控。荣乌高速公路还提出了一级组织区、二级控制区、三级联动区的分层控制架构体系。一级组织区确定事件周围区域内交通组织方案,包括车道封闭情况、安全行驶速度、交通通行规则等;二级控制区基于组织区方案进行交通流主动控制,包括可变限速控制、车道功能控制、交通流量控制、预警信息发布等;三级联区是全线多个交通事件发生区域之间进行速度、流量、车道功能
233、等协同适应的区域,确保全线交通运行平稳、有序、连贯。图图 4-3荣乌高速新线智慧建设荣乌高速新线智慧建设三是精细化交通管理系统。以车联网云控平台为基础搭建交通云控管理平台,在实现道路管理功能的同时,预留车辆向智能网联和云控自动驾驶发展的空间。四是一体化车路协同系统。打造高速智慧化管控系统基础底座云控管理平台,打通感知、协同、管理、控制、服务五大系统数据链路,实时监控项目整体情况和高速实时路况,从宏观层面把握实时数据。五是智慧交通服务系统。搭建起智慧高速公路全过程管理体系,实现人、车、道路、环境的互融互通,提供全流程地图融合出行服务、准全天候通行服务、高精度定位服务和高精度地图服务,满足人民群众
234、日益增长的出行需求。95(3)京雄高速)京雄高速京雄高速河北段包括主线和大兴国际机场北线高速支线京冀界至主线段,路线全长约 75km。其中主线起点与京雄高速北京段相接,终点与既有荣乌高速相接,长 69.462km;支线起点与北京段顺接,终点与主线相接,长 5.570km。京雄智慧公路建设,综合运用北斗高精定位、物联网、大数据、5G、云计算、人工智能、自动驾驶等新一代信息技术,构建“11456”智慧交通体系,即 1 个云计算数据中心、1 个智慧管理服务平台、4 方面智能感知(设备设施数字化、道路运行状态、环境状态、设备设施安全运行状态 4 方面智能感知)、5 种网络融合(光纤数字传输网、短程通信
235、专网、无线宽带走廊、窄带物联网和北斗高精定位网 5 大网络融合)、6 项智慧体验(智能收费、车路协同、准全天候通行、全媒体融合调度、智慧照明、综合运维 6 项体验),打造新时代示范性智慧高速。试点任务一是智慧中枢杆(灯杆),京雄高速公路全线设置了 3728 根智慧中枢干,每个中枢杆集成了智慧专用摄像机、路侧通信设备、能见度检测仪、路面状况检测器等新型智能设备,它们可以利用北斗高精度定位、高精度数字地图、可变信息杆和车路通信系统等,向高速通行车辆提供车路通信、高精度导航和合流区预警等服务。综上,智慧中枢杆具备智能感知、智慧照明、节能降耗“一杆多用”功能,可以保障低能见度下高速公路通行安全,并辅助
236、夜间视频监控、事件识别、应急处置。试点任务二是建设自动驾驶专用车道。一是在标志标线方面,京雄高速将行车方向最内侧车道设置为自动驾驶专用车道,专用车道和其他车道之间采用软隔离,可变信息标志在测试期间进行“智慧测试专用车道”提示。二是在专用设备支撑方面,配合管理需求和规章制度,设置智慧专用车道摄像机,用于提供智慧专用车道非开放状态时的普通车辆车道闯入抓拍。三是基于车道级高精地图,搭建京雄高速数字孪生平台,融合监控视频与北斗数据,实现事件实施映射、可视化监测、可视化救援、视频回溯、车辆轨迹还原、轨迹跟踪等业务应用,提升高速精细化管控水平。96图图 4-4京雄高速公路智慧建设京雄高速公路智慧建设(4)
237、京德高速)京德高速京德高速为北京新机场至德州高速公路京冀界至津石高速段,路线全长约87km,采用双向 6 车道高速公路标准建设,设计速度 120km/h,于 2021 年 5 月29 日建成通车,智慧高速同步建设。京德高速的试点内容是建成安全风险预警系统为统领,推动交通基础设施数字转型、智能升级,建设便捷顺畅、经济高效、绿色集约、智能先进、安全可靠的新型交通基础设施。京德高速结合自身功能定位,以“感知、控制、协同、管理、服务”五大系统为核心,依托“安全风险预警系统”,打造“实时碰撞风险预测平台”,建立“运行监控、态势分析、风险预测、预警应对”四大功能板块,全力保障行车安全,打造“交通安全风险智
238、慧防控示范路”。京德高速公路安置了主动发光轮廓标安装,可实现道路边缘可视化,更加清晰地进行道路边界引导,打造全线微光诱导环境,在大雾、团雾、雨、雪等恶劣行车环境条件下有效降低和预防一次事故、二次事故的发生,提高道路通行效率,保障行车安全。京德高速公路还安装有毫米波雷达、路侧智能单元、门架可变信息标志、悬臂可变信息标志、车牌识别设备、气象设备、监控摄像机、雷达等,支撑交通运行、环境状态等基础数据采集。通过大数据平台的存储及融合,推送97给安全风险预警系统,依据实时数据可进行风险评估,结合历史风险溯源判断风险等级,发布风险提示信息。提示信息通过可变信息情报板、悬臂屏准确送达司乘人员,快速引导车辆安
239、全行驶,实现交通风险可感、可控。京德智慧高速公路以数据为核心,以业务为主线,充分体现“人车路云网环境”之间的相互关系,主要实现感知信息全面性、风险判别准确性、控制策略有效性、协同联动统一性、管理处置及时性、服务公众通达性六方面功能。一是感知信息的全面性。自主研发的毫米波雷达与摄像机、气象设备配合实现全面、精准感知,可感知车速、车型、行驶车道、车辆的轨迹、区段内交通流量等数据,为智慧交通提供数据支撑,为出行者提供超视距数据服务。二是风险判别的准确性。通过软件处理可发现事故发生的前兆特征,预判将要发生的事故,及时调整管理控制策略,防止事故发生。图图 4-5京德高速公路智慧建设京德高速公路智慧建设三
240、是控制策略的有效性。利用京德高速实时数据,优化交通安全风险模型,实时评估交通运行状态,形成融合多种场景的动态控制策略。通过分车道信息发布、主动发光交通标志等措施实现信息发布及诱导,实现高速公路实时交通管理与控制,提高通行效率。四是协同联动的统一性。协同系统提供“路+可变信息情报板+动态控制”98“路+APP+动态控制”“路+(RSU+OBU)+动态控制”多种模式,实现不同阶段的信息与人、车、路之间的有效交互。依托高精地图、手机 APP,有效扩展交通服务受众群体,提升道路车辆通行效率与广大司乘人员的高速驾驶体验。五是管理处置的及时性。通过软件计算,可提前预知将要发生的事故或恶劣天气等信息,提醒管
241、理者及早采取措施,减少恶劣天气对通行的影响,最大程度辅助路段行车安全,提高路段通行效率。六是服务公众的通达性。通过人、车、路的互联互通,及时发布路段及区域交通信息,为出行者提供智能化动态路径规划、导航及个性化出行服务,随时预约高速沿线充电、加油、就餐、住宿等服务。(二)长三角地区(二)长三角地区1.江苏江苏五峰山长江大桥南北公路接线全长 33 公里。全线采用双向八车道高速公路标准建设,共设 6 处互通式立交、4 处匝道收费站和 1 处服务区。2021 年 6 月30 日,五峰山长江大桥南北公路接线建成通车,五峰山智慧高速公路聚焦“安全保障全天候、出行服务全方位、运营维护全数字、绿色建管全寿命”
242、五个方面,5G、人工智能、物联网、车联网等前瞻性、创新性技术在五峰山长江大桥公路接线工程成功试点应用。项目拥有雾天行车诱导、桥梁自动消冰除雪、拥堵诱导分流等多项功能。驾车通过五峰山智慧高速公路,出行体验会大幅提升。一是实时提供交通服务信息。利用 5G 网络极低延时的通信链路,所有交通信息将实时反馈到指挥后台,这些实时路况信息第一时间通过路侧广播诱导、高精度导航提醒等方式,向出行者提供道路危险状况提示、限速预警、前方拥堵提醒、车辆汇流碰撞预警、匝道分合流预警等信息,这样行车会更加安全和省心。二是不封路全天候通行。在雨雪、大雾等极端天气下,通过智能消冰除雪系统、雾天行车诱导系统等,降低恶劣天气对道
243、路行驶影响;在雨雪、团雾环境下,设置在车道两侧的诱导灯就会自动点亮,通过探测后方车辆的距离,以红灯显示警示区域,提醒后方车辆保持距离;在雨雪等极端恶劣天气下,通过遥感式路面状态检测器或埋入式传感器自动启动桥面加热系统给桥面加热或喷洒融雪剂,将桥面冰雪及时融化掉,既避免了积雪结冰,保证交通安全,又能节约大量的人力物力,提升恶劣天气快速响应度。通过护栏碰撞感知并结合机器视觉、毫米波雷99达等科技组合,既能对碰撞事件快速响应,第一时间快速进行救援,还能极速捕获拥堵、车辆违规行驶等特殊情况。三是第一时间快速救援。通过护栏碰撞感知并结合机器视觉、毫米波雷达等科技组合,既能对碰撞事件快速响应,第一时间快速
244、进行救援,还能极速捕获拥堵、车辆违规行驶等特殊情况。四是全天候监控路面。五峰山过江通道沿线,布设亿级像素摄像机,像“鹰眼”一样对路面进行全天候监控。这种智能设备具备事件处理功能,能够对轻微碰擦车辆进行智能取证,避免因事故造成的驾驶人员纠纷,以及对交通流的影响。五是智慧服务区提供全方位出行服务。扬州广陵服务区作为江苏新建体量最大的服务区,达到高速公路服务区的“顶级配置”,处处闪耀智慧光芒:室内外智慧照明传感网,点亮服务区的每一个角落;无线充电模式让电动汽车即停即充,简单高效;厕所异味监测传感装置配套新风除霾系统确保空气清新。雾天诱导系统桥面信号塔高速公路路面智慧服务区图图 4-6五峰山长江大桥南
245、北公路接线五峰山长江大桥南北公路接线2.浙江浙江杭绍台高速公路作为浙江省交通“十二五”规划中单体投资最大的项目,概100算总投资约 381 亿元人民币,该项目起于钱江通道南接线与杭甬高速相交的齐贤枢纽,经过越城区、柯桥区、嵊州市等 7 个区(县、市),全长约 160.7 公里,2019 年 3 月被浙江省交通运输厅列为省智慧高速公路试点项目。2022 年 2 月 10日,杭绍台高速公路实现全线通车。杭绍台高速打造了“准全天候通行”“智慧隧道”“车路协同”“智慧服务区”为核心的四大特色应用场景。一是准全天候通行。打造全息感知的智慧高速云控平台,通过在特殊路段布设交通检测、路面状态检测器、气象传感
246、器,同步实施智慧雾灯检测系统,可实现底层数据感知层、支撑及决策层、协同业务层以及数据的交互共享,实现了高速公路主动交通管控和服务,支持准全天候通行。二是智慧隧道。基于智慧隧道管控平台,为隧道提供全面的感知、可靠的物联、高效的协同、智慧的应急,保障杭绍台隧道安全运行。其中智慧应急方面,将隧道交通预案、环境预案、火灾预案进行统一管理与部署,当报警或事件发生时,自动调度预先设置的策略实现自动、或半自动的隧道机电控制策略,减少处理时间,提升处置效率,实现隧道智慧应急。通过隧道智能疏散指示系统,智能决策提供正确的安全逃生通道以及安全门自动开启等,提高隧道运营安全性。云控平台智慧隧道图图 4-7杭绍台高速
247、公路智慧建设杭绍台高速公路智慧建设三是车路协同。集成动态交通流感知、高精定位和高精地图服务、多模式无线通信(5G)、数字化标志标线等路侧系统,利用大数据构建云控平台,引入AI 技术实现智能管控,构建路网综合运行监测与预警系统,让高速公路在技术层面上达到具备“无人驾驶”的条件。此外,还将实现人-车-路的协同和信息交互,驾驶员可以通过、板、智能网联汽车的车载终端等多种方式掌握实时路况,避免拥堵。101四是智慧服务区。充分利用服务区、隧道口等现有场地,建设光伏发电系统,构建一个绿化能源供应体系,设置电动车充电桩,为高速公路上的新能源车用户提供充足的保障,实现智能充电、智能导航、智能公厕等特殊功能。服
248、务区布设智慧路桩、智慧道钉、智能停车系统等 11 种丰富的外场设施,实现资源科学调配,升级出行体验。(三)川渝地区(三)川渝地区川渝地区把“新基建”作为后发追赶、弯道超车的重要机遇,坚持“早谋划、早启动、早落地、抓机遇、促发展”,提前谋划一批智慧高速项目。1.四川四川成都到宜宾高速公路是四川省高速公路网规划的 16 条成都放射线高速之一,线路全长约 157 公里,总投资 246 亿元,2020 年 12 月 31 日正式通车。成宜高速是四川省交通强国试点省份实施方案中的重点项目之一,同时还是四川省“新基建示范工程”、四川省交通强省“首批示范项目”。成宜高速为分阶段建设数字高速。第一阶段是“自动
249、驾驶”,前期布设 10公里“自动驾驶”基础设施,达到 L3.5 级自动驾驶标准。第二阶段为“车路协同”,构建完善的高速公路网智能感知体系,实现全路段人工智能视频分析、预判、报警等功能,提升高速公路运营能力。第三阶段为“智慧高速”,基于数字新基建的建设,成宜高速将达到全路段 5G 覆盖,为“数字交通”的信息传输提供更加方便快捷的服务支撑。成宜高速智慧化建设的主要特点:一是完善智慧设施配置。成宜高速共铺设 273 根雷视融合智慧杆,每一根智慧杆都安装了 9 个外场监测设备,实现全线路段空间 100%全覆盖、车辆全线轨迹融合还原,对道路拥堵、异常停车、天气能见度检测等异常事件进行实时和可视化的智能监
250、测,对人、车、路、环境进行全要素感知,实现了全路段无间隙监测,奠定了高速公路的数字化、精细化管理与服务基础。二是搭建自动化处理中心平台。成宜智慧高速运行调度中心是这条智慧高速的自动化调度中心,全面实现事务处置流程线上化。它对事件进行毫秒级感知后进行确认,一键下发工单,自动实现多部门协调联动,极大提升了人工协同处理的效率,使处置人员抵达现场和事件整体处置时长得到大幅缩短。三是推进“智慧高速+车机导航”服务。研发专门的用户 APP,实现智慧高102速数据与车机导航融合,做到了智慧的高速公路与普通用户的交互体验,可以把更清晰的路面状况信息发送给用户。针对雨雪雾恶劣天气以及驾车视线受到遮挡,用户通过手
251、持终端即可享受到车路协同提供的超视距感知服务,实现全天候通行更安全、更精准。四是打造智慧收费服务。以观音收费站为例,该收费站目前每天的车流量在2000 辆车以上,目前成宜高速采用的智能收费亭具备中央总控系统、智能收费系统、新风系统、智能环境控制及监控系统、语音服务、多媒体 LED 显示屏等功能,在为出行者提供方便、快捷、智能服务的同时,也更加节能环保。智慧杆智慧高速+车机导航图图 4-8成宜高速公路智慧建设成宜高速公路智慧建设2022 年 6 月底发布的数据显示,成宜高速交通事故数量同比下降 60%,“零事故”天数从每周 0.5 天提升到 1.8 天。除了明显降低事故率,成宜高速的交通事故办案
252、率也提升了 20%,办结时间平均缩短了 20 分钟。2.重庆重庆重庆石渝(沪渝南线)高速是重庆的重要骨架公路之一,是促进三峡库区发展的重要建设路段,沿线地质、气象条件极其复杂。G5021 石渝高速涪陵至丰都段车路协同试验路段双向全长 128.6 公里,起点位于涪陵龙桥互通,终点位于丰都东互通,具有长隧道、特大桥、长下坡、急弯、团雾天气、积水、上下行车道分离等全场景路况。试验路段的桥隧比高达 47%以上,其中长隧道 7 条,里程超过 14 公里。103路侧感知设备C-V2X 车路协同系统图图 4-9石渝高速公路智慧建设石渝高速公路智慧建设项目使用 350 余台 C-V2X RSU,400 余套路
253、侧感知、计算、显示设备,其中包括了摄像头、雷达、能见度传感器、积水传感器等,覆盖了 12 处隧道、8处交通互通、5 处事故多发区域,实现包含隧道等区域的 C-V2X 网络全覆盖、定位全覆盖、重点区域感知全覆盖。一旦出现异常情况,信息都会及时传送到AI 专家决策系统,进行自动处理和及时报警,有效保障了异常情况的快速发现、快速通知、快速处置。该项目形成的车路协同系统主要构建了三方面的能力:一是隧道增强感知,对隧道内的行车情况进行提前感知,为后进入隧道车辆提前预警隧道内情况,避免车速过快且无法辨别隧道内情况而引发事故;二是事故多发区域专项治理,主要对急弯、急下坡、多雾、积水、施工区等通过感知单元进行
254、事件检测、感知,借助可变信息情报板、车载终端实现车辆提醒及事故提前预警,实现智能安全诱导;三是出入口事故综合防治,为出行者提供高速公路出入口、服务区出入口的道路合流区实时预警。正式运营时,G5021 石渝高速涪丰路段,具备稳定的通信网、集约高效的管理服务信息系统和高科技安防设施设备,能够支撑道路全方位安全预警、实时引导、专用车道、编队行驶、自由流收费、全天候通行、精准管控调度等创新服务,为现有车辆提供精准信息服务和安全提醒。G5021 石渝高速涪丰路段车路协同系统结合车、路、网、云、图、位六大要素,让车、路有了相互感知能力,实现了车车及车路信息互通、路云信息同步、平台一体化调度等多项应用功能。
255、(四)粤港澳大湾区(四)粤港澳大湾区深圳外环高速公路是广东省智慧高速省级科技示范路,由深圳段和东莞段组成,全长约 94km。全线采用双向六车道高速公路标准建设。深圳外环高速公路104深圳段一期工程作是交通运输部智慧公路试点示范项目。深圳外环高速打造广东省智慧高速省级科技示范路,实现交通管理智慧化:一是以交通数据标准化为基础,建立深圳外环高速大数据中心及交通综合监测系统,实现对高速公路路网运行状态、车辆实时运行、交通事件和交通环境的动态化、一体化监测和预测。二是利用 BIM 技术,实现了高速公路基础设施的数字化和深圳外环高速资产智慧化运营管理。三是沿线布设 135 根多功能智能杆,挂载基站实现全
256、线 5G 通讯网络全覆盖。深圳段一期工程通车 2020 年 12 月开通运营,深圳外环高速成为以多功能智能杆为载体实现 5G 网络全覆盖的新建通车高速公路。多功能智能杆全要素路网监测协同化交通诱导管控精细化道路管养全实时路况仿真预测全流程应急指挥优化图图 4-10深圳外环高速公路智慧建设深圳外环高速公路智慧建设105这些多功能智能杆通过综合应用 5G、边缘机算、人工智能、大数据等新技术,搭载的激光雷达、毫米波雷达、视频监控、气象监测、RSU 及电子车牌等智能化监测设备,可以对高速公路上的人、车、路、环境等相关数据进行车道级高精度采集,以及亚秒级动态化刷新;多维传感数据经由杆载边缘计算节点进行实
257、时动态融合,通过 5G 传输及后端平台侧 AI 分析,支撑了深圳外环高速实现精准化交通信息服务、全要素路网监测、精细化道路管养、全实时路况仿真预测、协同化交通诱导管控、全流程应急指挥优化、支撑车路协同应用等智慧交通多场景应用。表表 4-2深圳外环高速公路智慧应用场景和功能深圳外环高速公路智慧应用场景和功能序号序号应用场景应用场景具体功能具体功能1精准化交通信息服务将高精度实时交通运行环境、前方异常事件及天气情况等信息精准化推送至个人或智能汽车终端。基于交通在线仿真及预测技术,可对部分车辆实现车道级诱导。配合各类道路交通平台,提供精准出行服务,提升大家的高速公路出行体验。2全要素路网监测车道级精
258、准交通感知及亚秒级路网动态复现,实现道路路网实时精确监测,有效降低人力成本,提高路网运力。3协同化交通诱导管控多功能智能杆基于杆载实时高精度动态路网感知,整合高速公路沿线路网数据,通过平台化 AI 算法,辅助交管部门生成交通流量诱导方案,形成全路网协同联动能力,支持整体化协同调控,保障高速公路运行通畅。4精细化道路管养通过车道级道路养护数据数字化及交通设施状态数据数字化管控,结合道路养护平台 AI 预测性运维算法,实现道路精细化养护及运维,提高管养效率,优化服务质量。5全实时路况仿真预测将杆载设备采集到的实时高精度交通数据以及历史经验数据融合,利用在线交通仿真技术,推演预测未来短时期的车道级交
259、通流量、密度、车速等交通发展趋势,协助交通监管部门及早掌控交通态势,主动进行路网管理部署及诱导管控。6支撑车路协同应用杆载感知设备采集道路高精度实时动态信息,通过边缘计算节点实现多维融合,并将路侧信息通过 RSU 向道路车辆车载单元实时推送,支撑未来车路协同相关应用实践。(五)中部地区(五)中部地区1.山东山东京台高速公路泰安至枣庄段是国家高速公路网七条首都放射线之一,是贯穿山东南北的交通大动脉。该项目起自京台高速公路与青兰高速公路交叉设置的泰山枢纽,止于鲁苏两省交界,接京台高速公路江苏段,路线全长 189 公里,概算投资 264 亿元,将原有双向四车道拓宽为双向八车道。2021 年 9 月京
260、台高速公106路泰安至枣庄段项目按照“全国领先、远近结合、适度超前、先进适用”的建设原则和“全路段感知、全过程管控、全天候通行”的建设定位,通过先进技术集成创新应用、先行先试,建成开放式车路协同试验路段和全国首条全向/定向毫米波雷达融合路段。(1)打造安全畅行服务体验)打造安全畅行服务体验高端、丰富的外场设施装备是京台智慧高速的亮点之一,70 余类涵盖感知、监测、诱导、发布等功能的外场设施,在此基础上,京台智慧高速以全天候通行为目标,提出了交通运行态势评估算法及交通诱导管控方法,融合应用主动发光标志、雨夜标线、雾区智能诱导、融冰除雪等设施设备,提高道路轮廓可视性,实现路域范围内“雨雪冰雾夜”等
261、特殊环境状态感知、安全预警、融冰除雪及行车诱导全链条保障,通行能力可提升 20%以上。京台智慧高速还通过服务区高精地图绘制、车位占用动态获取,打通导航软件与服务区管理系统的交互屏障,实现了“端到端”的车位级停车导航和反向寻车功能;服务区入口的 ETC 天线通过识别车辆及用户信息,分析车辆通行数据,为用户提供餐饮、购物、洗车等多种个性化优惠服务,并支持 ETC 用户洗车、加油等无感支付,极大提升了出行者的服务体验。智慧服务区管理平台智慧洗车服务图图 4-11京台高速公路泰安至枣庄段智慧建设京台高速公路泰安至枣庄段智慧建设(2)实现精准运营智慧养护)实现精准运营智慧养护京台智慧高速充分利用 5G、
262、北斗、大数据、云计算等新一代信息技术,通过对道路状况、附属设施、通行情况进行可视化呈现,实现了运行管理、应急救援、道路养护的智能决策,实现“人、车、路、网、云”于一体的车路协同。在高速公路运营管理方面,按照交通事件“检测评估管控救援”的思路,依托雷视融合、智能道钉、“平安花”、车载视频检测等技术,实现合流区预警、107灯光诱导、“平安花”异常警示驱离的精准管控,提升了道路行车安全与效率。利用无人机巡查、毫米波雷达采集、视频监控等手段,建立了交通事件智能快速识别和响应系统,实现一键报警、一键救援。在高速公路养护管理方面,面向检测监测智能化、养护决策科学化、养护工程精准化的发展方向,开展了基础设施
263、智能检测监测技术、科学养护决策体系、养护“四新”技术等的研究及应用,构建了“一图(公路一张图)、一库(养护大数据中心库)、一平台(养护综合管控平台)”的高速公路智能养护管理系统,实现了养护全过程一体化业务闭环。应用可视化、可移动的基础设施检测智能装备及技术,实现了对路面病害的快速精准检测,推动了从“事后养护”向“预防性养护”的转变。(3)打造绿色低碳的生态高速)打造绿色低碳的生态高速京台智慧高速采用国际先进设备测试旧桥板梁受力性能,研究梁板破坏机制与车辆荷载模型,形成一套成熟的既有板梁桥利用的评价方法,最终保留全线旧桥梁板 1.2 万余片,节约资金近 10 亿元;为实现老路铣刨料再利用,项目研
264、究了高性能沥青路面材料再生利用成套技术,采用大掺量 RAP 沥青路面冷再生、温再生技术,实现沥青铣刨回收率 100%,路面再生利用率超 70%。项目推广利用新材料泡沫铝制成的新型护栏及声屏障,从材料生产源头实现节能减排。此外,改造后的京台高速在沿线设置了大量光伏发电、新能源充电、污水处理等设施,最大限度提高了新能源使用效率,降低对自然环境的破坏,践行了“路与自然和谐共生”的绿色发展理念。2.湖南湖南2020 年 8 月 31 日,随着 G5517 长益北线高速正式开通,湖南长沙建成了支持车路协同自动驾驶的智慧高速,项目全长 93 公里,包括长沙绕城高速西北段、西南段 63 公里,以及此次开通启
265、用的 G5517 长益北线高速 30 公里。该项目打造了共计 98 个智能网联汽车相关场景,主要满足智慧交通管理、智能网联汽车测试及网联辅助驾驶等功能。(1)“人车路网云一体人车路网云一体”构筑智慧高速构筑智慧高速长益北线智慧高速路段匝道每个节点部署智能路侧系统,包括一套视觉感知设备、一套 V2X 通讯设备、一套边缘计算单元,可以满足网联辅助驾驶和高速108公路运营监管需求。其中,长益北线高速观音岩互通到乌山隧道路段为测试段,高密度覆盖智能路侧系统,每 150 米部署一处边缘感知,每 450 米部署一套边缘计算单元。可以满足车路协同自动驾驶车辆测试、网联辅助驾驶、高速公路运营监管需求。除了智能
266、化路侧系统,长益复线高速公路还拥有云控平台,不仅实现了智能汽车的云控数据交互,支撑智能汽车高速公路运行。还可以服务长益复线高速公路路网监测,基于高精地图做到车道级的车辆运营状态监控;能够进行路网态势感知,融合互联网出行数据和道路实施监控数据,预判道路交通流态势,预知高速出行流量;还可以基于前端边缘计算单元的 AI 感知能力,实现高速公路事件AI 发布和推送。(2)掌握高速车道实时路况情况)掌握高速车道实时路况情况长益北线高速共打造 98 个智能网联汽车相关场景。其中包括高级自动驾驶功能测试在内的测试场景 56 个,应用类场景 42 个,包括车辆行驶安全、道路事件预警提示与行驶引导、道路信息提示
267、、主动救援辅助、云端决策辅助、云端协同决策、交通感知管理、交通管理全局优化等。驾驶在长益北线智慧高速上的车主,可以通过手持终端接收相关道路交通信息。以驾驶 L0 级别普通车辆的车主为例,出行者可以通过使用特定的 APP 接收相关道路信息,例如前方车道上是否有抛洒物,车辆通行情况,道路施工情况等。让出行者对道路情况有所预判,采取相应措施。(3)自动定位并报警突发交通事故)自动定位并报警突发交通事故当发生交通事故后,长益北线智慧高速路侧感知可以连续覆盖路段通过交通事故的实时检测和车道级定位,以及通过云控平台与高速交警的数据打通,实时快速上报交通事故的信息。同时,智能路侧系统和云控平台不断将车道级事
268、故信息进行超视距的消息广播和云端下发,提醒后方来车提前变道绕行疏导,提高交通通行效率、支持交通事故快速处理,防止了二次事故的发生。接到报警以后,交警、路政、消防救援、医护、高速施救、应急管理等部门密切配合,做到了一个小时内迅速响应、快速处置、恢复通车。除了应对突发情况的快速应急处理,对于日常出现的车内抛洒杂物、行人闯入和匝道口逆行等场景,智慧高速的提醒会更加提前,处理更加迅速。1093.吉林吉林2020 年 9 月 15 日,吉林省智慧高速公路双洮高速正式通车。双洮高速公路起自双辽市,主要经由长岭县、通榆县至终点洮南市。主线全长 187.203 公里,连接线长 13 公里,采用双向四车道高速公
269、路标准,设计时速 120 公里,项目总投资 110.74 亿元。双洮高速项目全面采用智能化、信息化,大力实施互联网+智慧施工和智慧安全生产。(1)实施)实施 BIM 智能管理智能管理双洮高速对道路、桥梁、互通、涵洞、排水、防护等所有工程结构进行 BIM技术建模,将 187 公里高速公路全部翻译成 BIM 模型,并按照 1:1 比例融入地理信息系统平台,在 BIM 建模的同时,将几何尺寸、材料性质、力学指标、工程数量等信息存储到构件模型之中,通过 BIM 模型的建立,实现了三维表达的设计成果。双洮高速将物联网与高速公路建设管理牢牢绑定在一起,即便远隔千里,也能通过长有天眼的智能设备,将施工信息借
270、助无线网络,实时传送到这个BIM 平台之中,实现工程管理者与设备终端“对话交流”。BIM 技术与现场施工的智能压路机、智能摊铺机、智能搅拌站等各种物联网设备结合后,可以生成数据立体图模拟施工,从而实现建设过程的数字化、可视化、智能化。应用 BIM技术进行施工过程管理,信息存储调用,也可为后期运营过程中预防性养护提供基础数据。(2)开展智慧安全生产)开展智慧安全生产双洮项目运用信息化、高科技手段不断强化安全管理,提升产品质量和生产效率水平。在各工区建立门禁系统、龙门吊红外防碰撞系统、安全卫士信息系统、“互联网+安全”监管平台、智能监控预警系统;自主研发的“互联网+绿化智能化二维码管理系统”使双洮
271、高速公路沿线每颗乔木都有可追溯的“身份证”;“互联网+安全、质量监管系统”为双洮高速公路保存近 50 万张隐蔽工程和日常施工管理照片。并在全线建设了 6 个“VR 安全体验馆”及培训基地,累计培训8015 人次。同时,在施工过程中,项目部大量运用新技术、新工艺、新设备、新材料,先后投入智能设备 119 台套,以自动化控制减少人为操作,大幅提升了安全生产水平。110(六)西部地区(六)西部地区1.贵州贵州贵州省着力推进数字产业化、产业数字化,强化科技和人才支撑,大力发展数字经济,贵州高速集团作为具体推进主体,加快建设智慧高速公路建设,采用“云网边端”架构模式,以“大平台、大系统、大数据”总体思路
272、来建设“高速云”,整合分散建设的信息,将“信息孤岛”用“高速云”串联起来,推进贵州高速公路数字化转型发展。“高速云”项目是通过先进适用的信息技术与管理服务业务深度融合,构建以数据链为核心的高速公路智能管控、协同管理、综合服务、产业生态的新模式,是贵州高速集团数字化转型发展的重要载体。“高速云”共分为 5 大平台,分别是:业主管理系统、智慧养护管理系统、应急管理平台、物流服务功能、公众服务功能,涵盖高速公路从规划、建设、运营再到服务的全流程应用。(1)业主管理系统。包含业主权限管理、机电管维、收费稽核、资产管理、服务区管理等功能,该系统通过集约化建设,降低信息化建设成本,实现各业务系统“一数一源
273、”及集团公司数据资产的统一汇聚、业务系统的统一监管,实现高速公路的经济效益和社会效益最大化。(2)智慧养护管理系统。接入现有的桥梁、边坡检测系统数据,依托日常养护巡检数据、智能化检测数据、历史数据,同时,运用视频设备 AI 识别为预养护提供数据支撑,建立养护信息数据库,通过该系统实现高速公路基础信息及养护施工状况实时查询,合理配置养护资源,形成智慧化养护流程,延长大修周期,有效控制养护成本,增加道路通行率。特别在日常巡检方面,通过该系统的应用,让每 100 公里的巡检时间从原来 8 小时缩短为 2 小时,日常养护巡查效率提高 3 倍。2022 年,贵州高速集团自主研发建成了“路桥隧一体化管理平
274、台”,在坝陵河大桥进行试点使用。该平台接入了 287 个物联感知设备,实现了对桥梁结构、交通流量、交通事件等 14 大类动态、静态数据的实时采集、呈现和预警,并基于 UE45 技术秒级呈现数千平方公里场景,让大桥的营运管养、应急调度更加智慧高效,推动形成路桥隧全路网一体化管控格局。平台上线后,应急救援与调度效率、数据检测与分析能力提高超 20。111(3)应急管理平台。该平台包含了路态状况、应急处置、清障救援、运营总览等内容,构建智慧应急调度管理系统,实现对气象、事件等路网态势的预警和全面感知。应急管理平台上线运行后,清障救援响应时间从 15 分钟降低至 10分钟,清障救援响应效率提升了 33
275、%,有效降低二次事故发生。(4)物流服务功能。通过向物流业务车辆提供不同路线通行时间、通行里程、通行费用差异化方案查询展示,促进忙线降堵、冷线增流的车流调度,提高通行效率。(5)公众服务功能整合了高速公路所有沿线设施,包括收费站、服务区、加油站、拥堵点、事故点等信息,采用微信服务号、导航软件等方式对外发布,选择性开放路段视频,并为道路使用者提供多维度路网、气象、商贸、娱乐及物流配套等信息专属服务,提升路衍经济发展和公众出行满意。2.广西广西沙吴高速是南宁市区通往吴圩机场与空港区的第三条高速大通道,是交通强国试点和广西交通运输科技示范工程。沙吴高速公路项目起点位于南宁绕城高速公路沙井枢纽互通,终
276、点位于南友高速公路吴圩西枢纽互通,顺接吴大高速公路。主线全长 28.5 公里,项目概算总投资为 53.2 亿元。其中,起点沙井至那洋互通采用双向六车道标准建设;那洋互通至吴圩西互通段采用双向八车道标准建设;南坛高速公路四车道旧线改移为八车道新线。沙吴高速为广西智慧交通示范项目,布设 26 处通信 5G 宏站、6 处北斗高精度基站及相关外场感知设备,建设智慧云控系统。沙吴高速智慧交通示范项目主要包括北斗高精度增强网工程、全生命周期高精度多模态空间数据工程、车路协同数据互联与云管控平台工程、基于 5G 的车路协同通信工程、交通控制工程以及数字化施工、智慧服务区示范应用工程六大工程,服务于高速公路的
277、建设、养护、运营、管理等业务。该项目致力打造成开放的智慧交通试验测试平台,推动5G 通信网络服务、北斗导航与位置服务、车路协同、交通运行智能管控、新能源智能网联车等智慧交通产业、数字经济产业,对东盟数字交通、智慧交通发展起到引领、示范作用。项目在沙井收费站出口匝道处设置自由流收费门架,采取“匝道 ETC 设施预收费+出口验证”新一代收费模式,提升车辆整体的通行速度,ETC 和 C-V2X112融合的智慧高速。在智慧服务区建设方面,智慧服务区平台在车辆临近服务区时,能够智能提示司机是否需要进入服务区,并通过智能停车诱导系统引导驾车者寻找泊位,规范停车秩序;同时可对服务区的设施状态、环境状况、“两
278、客一危”、人流车流量以及经营管理、交旅融合等资源信息进行实时汇集,为决策提供先进的智慧化管理手段,为司乘人员提示公众服务信息。沙吴高速通过道路两侧的北斗基站、5G 通信基站、路测感知设备、气象系统等,可在大雨、大雾等极端天气为车辆提供智能辅助驾驶及为未来高级自动驾驶安全性提供保障。二、现阶段智慧公路建设成效二、现阶段智慧公路建设成效一是智慧一是智慧公路公路相关地方标准团体相关地方标准团体标准迅速发展标准迅速发展。上海、广东、浙江、江苏、四川、重庆、山东、云南、甘肃等省市为了及时总结试点实践经验教训、提炼研究成果,针对建设、管理、养护、运营等地域特点,立足于提升高速公路运行管理能力和提升出行者服
279、务体验,制定发布了相关的地方标准或建设指南等指导性文件,对智慧高速的总体架构、应用场景和具体内容进行了规定,明确了智慧高速公路的发展目标、建设原则、总体架构和主要内容,以及了每一部分的功能要求、性能要求和实施要求,强调了 5G、北斗、云计算、高分遥感、人工智能等新一代信息技术在高速公路的应用场景。表表 4-3智慧公路六个试点方向及相关试点省份表智慧公路六个试点方向及相关试点省份表序号序号省份省份时间时间名称名称1浙江2020 年 3 月智慧高速公路建设指南(暂行)(ZJ/ZN 2020-01)2江苏2020 年 11 月江苏省智慧高速公路建设技术指南(JSITS/T 0001-2020)江苏省
280、普通国省道智慧公路建设技术指南(JSITS/T0002-2020)3山东2021 年 6 月智慧高速公路建设指南(试行)(SDITS/GL2021-01)42022 年 8 月智慧高速公路建设指南(DB37/T4541-2022)5宁夏2021 年 2 月宁夏公路网智能感知设施建设指南(NXJT/XJJ0001-2021)6四川重庆2021 年 12 月智慧高速公路 第 1 部分:总体技术要求智慧高速公路 第 2 部分:智慧化分级智慧高速公路 第 3 部分:路测设施设置规范智慧高速公路 第 4 部分:车路协同系统数据交换7云南2022 年 1 月云南省智慧高速公路建设指南(试行)(2022 版
281、)8北京2022 年 1 月智慧高速公路建设指南(试行)(BJJT/00602021)9甘肃2022 年 4 月甘肃省智慧高速公路建设技术指南11310上海2022 年 9 月上海市智慧高速公路建设技术导则11广东2022 年 10 月广东省智慧高速公路建设指南(试行)表表 4-4部分省市智慧高速公路建设指南部分省市智慧高速公路建设指南/标准对比表标准对比表序序号号省省市市名称名称智慧高速定义智慧高速定义建设原则建设原则建设目标建设目标总体框架总体框架智慧建养智慧建养体系体系1川川渝渝区区域域地方标准基于高速公路运行特性,综合利用现代信息技术,融合建设智慧感知、智慧通信、智慧管理、智慧服务配套
282、体系,随技术发展不断自我演进,为未来交通出行体验与全天候安全通行等提供可持续服务支持的高速公路。技术适度超前,方案因地制宜,实施统筹协同,运营绿色智慧,服务安全高效无总体技术要求、智慧化分级、路侧设施设置、车路协同系统数据交换四部分规定了智慧高速公路总体要求、路侧设施、云控平台、应用服务和信息安全等方面的技术要求2浙浙江江建设指南(暂行)对通信技术、控制技术和信息技术等在公路系统中集成应用的通称,包括智能设施、智能决策、智能服务和智能管控等,从而形成的具备信息化、智能化、社会化的交通运输综合管理、运营服务和控制系统以人为本、因路制宜、快速迭代、适度超前智能、快速、绿色、安全总体上分为“基本应用
283、建设和创新应用”两部分全寿命周期智能养护3江江苏苏建设技术指南无系统性,实用性,安全性,先进性,经济性,可扩展性近期目标即“在(预测)交通流量大的主干通道,开展智慧公路试点示范,实现恶劣天气、复杂环境下的道路交通事故率下降20%以上,关键节点及路段的通行效率提升20%以上。全要素感知、全方位服务、全业务管理、车路协同与自动驾驶、支撑及保障、新技术应用”六部分全业务管理114序序号号省省市市名称名称智慧高速定义智慧高速定义建设原则建设原则建设目标建设目标总体框架总体框架智慧建养智慧建养体系体系4山山东东建设指南(试行)基于业务需求,以数据为核心,充分利用现代技术,提升多源感知、融合分析以及决策支
284、持能力,促进人车路环境的深度融合,实现建设、管理、养护、运营、服务全过程数字化和智能化的高速公路。统筹布局,因路制宜,先进适用,分步实施全寿命数字键养、全过程安全畅通,全方位优质体验“智慧建养体系、智慧运营体系、支撑体系”三部分智慧建养体系5北北京京建设指南充分利用新一代技术,实现智慧化感知、智慧化服务、智慧化管理,促进人车路环境的深度融合及协同,最终实现建设、管理、养护、运营、服务全过程数字化和智能化的高速公路。统筹规划、因地制宜、先进实用、互联互通、迭代演进协同、便捷、高效、绿色、安全智慧化感知、智慧化服务、智慧化管理、共性服务平台、支撑及保障环境五部分内容智慧建设、运营、维养6云云南南建
285、设指南智慧高速公路是指在高速公路沿线布设相应设施设备并建有交通运行控制中心,集成应用传感、通信、信息、云计算、大数据、人工智能和绿色能源等先进技术,实现汽车更加安全、快速和绿色行驶的高速公路。因路制宜、适度超前、远近结合、快速迭代、生态友好安全可靠、便捷顺畅、经济高效、绿色集约、智能先进支撑型应用、业务型应用、创新型应用建设三部分全业务管理7甘甘肃肃建设技术指南智慧公路是在云计算、边缘计算、物联网、5G、人工智能等先进技术的支撑下,可以实现路网信息全面精准感知、数据传输双向高效互通,在数据和模型的双重驱动下,具备多智能体协同的精确交通管控能力,可以为用户提满足实用性、可靠性、先进性、安全性、经
286、济性、可维护性、可扩展性不断提高公路通行效率、服务水平及行车安全,实现公路建设、管理、养护、运营全生命周期的智慧化管理与服务全要素感知、支撑及保障、典型应用、创新应用及建设管理五部分。贯穿于设计、施工、运营全过程115序序号号省省市市名称名称智慧高速定义智慧高速定义建设原则建设原则建设目标建设目标总体框架总体框架智慧建养智慧建养体系体系供针对性的丰富出行服务,最终实现安全、便捷、绿色、高效的公路系统。总总结结大都称为“指南”,只有川渝是地方标准,表明了各省都有建设需求,但还未形成统一标准。基本上都是基于出行、管理、养护等需求,通过新技术的应用达到“智慧高速或全数字化建管养”的目标,更好服务于出
287、行。关键词:适度超前、可扩展绿色、安全、提速、数字化可归纳为基于“端-边-云”架构智慧高速基本涵盖“建管养运”团体标准方面,中国智能交通产业联盟发布了智慧高速公路建设总体技术要求(T/CITSA32-2023)、智慧高速公路路侧设施布设规范(T/CITSA33-2023)、智能网联汽车道路测试及示范应用监管平台建设规范(T/CITSA30-2022)、智慧道路边缘计算网关通信接口规范(T/CITSA 27-2022)、智慧高速公路路侧设备共杆共享技术要求(T/CITSA 16-2021)、网联车辆平台间协同服务信息交互规范(T/CITSA18-2021)、车路协同系统 应用层数据标准(T/CI
288、TSA09-2021)、城市交通时空大数据格式标准(T/CITSA10-2021)、道路交通可变信息标志技术规范(T/CITSA 11-2021)等团体标准,积极推进智能公路标准化建设。二是新技术实现道路高精度感知二是新技术实现道路高精度感知。高清摄像机、各种雷达、气象站、路面检测仪等设备构建高精度环境监测系统,对路况、天气等能够进行更精准的监测,进一步提升了道路服务水平。新技术的加持如多源异构雷视融合组网技术、北斗时钟同步技术的应用,为道理管理运营单位全面掌控交通流态势,精准感知通事件,为主动控制等其他功能系统提供基础数据支撑;构建高精度环境监测系统,为恶劣天气通行提供精准数据。三是数字化建
289、设与三是数字化建设与应用应用提升管理水平提升管理水平。路段数字化、路侧设备数字化等建设为系统整合资源、打破信息孤岛、增强业务协作能力、实施建管养运一体化奠定了基础。数字化建设在运营过程中提供更强的管理能力,如多元化感知能力;如交通环境、车辆、交通设备、能耗等多种监测能力。数字化建设能做到及时精准综合监测保障交通安全;面向道路使用者提供专属业务场景,面向高级用户提供综合管控场景;满足高速管理、维养、安全保障、应急指挥业务需求。还可以构116建具备时空特性的高速公路数字孪生系统,实现对实体世界的一一映射。通过空间轴实时映射高速公路交通状态、事件信息和气象状况;通过时间轴实现历史信息可回溯、实时信息
290、可追踪、未来状态可预测;通过自动巡航功能,实现分钟级无现场全线巡查,大大提升通行效率及安全性。四是初步四是初步实现主动交通管控实现主动交通管控、安全风险预警和安全风险预警和准全天候通行准全天候通行。第一,在较高精度监测基础上依据实时交通流、环境、事件数据,动态评估交通运行态势,建成系统耦合性最高、场景策略最丰富的车道级主动管控系统,实现公里级分路段、分车道、分时段的主动交通管控,包括道路安全、交通事件、天气事件等,降低通行风险,减少二次事故率。第二,依托智能感知设备获取交通实时运行数据,通过风险辨识算法,实现对交通事件、气象环境、交通态势、计划管制等四大类风险源的识别,预判各类风险发生概率及风
291、险等级。针对于各类潜在风险和已发生事件形成对应场景的车道级控制策略,实现风险预警、路途提示和动态控制等的联动发布与协同管控,降低事故发生率,提高行车安全。第三,部分高速率先开启准全天候通行技术保障测试,提出准全天候通行部署标准,为公路主通道实现准全天候通行做好先行先试,同比其他高速减少封路次数。三、实践应用存在的短板弱项三、实践应用存在的短板弱项(一)顶层设计亟待完善(一)顶层设计亟待完善从各地实践来看,我国的智慧公路建设内涵外延没有明确的定义,各个地方对“智慧公路”的理解并不一致,包括对智慧高速的定义、建设原则、建设目标、总体框架等等方面都各有差异,更多是针对本省、本地区的需求开展,系统性、
292、整体性不强,导致智慧公路难以成网连片。智慧公路适配法律法规支撑不足,面向智慧公路建设运营的评价体系相对缺乏。智慧公路外场感知体系仍然不完善,存在覆盖有盲区、部分设备老旧、采集数据类型单一、数据资源不全面等问题,亟待通过加密完善情报板、视频监控、ETC 门架等外场设备,逐步实现全面、智能、实时、准确的感知;数字公路平台的资源整合、共享和协同治理水平依然有待提升,亟待实现各层级单位、各业务条线、各管控流程、各功能模块数据大汇聚、大融合。智慧高速公路建设是一个不断发展、不断完善的过程,不存在一个终极的智慧状态。按照“现有技术用足、未来技术预留”的原则,智慧高速公路近期应能117实现既定目标,远期可以
293、跟踪前沿科技做好对接和预留。需开展智慧高速公路顶层设计研究,差异化地指导智慧高速公路规划、设计、施工及系统集成,重点开展交通安全、效率提升、信息服务等方面的应用,如:雨雪等恶劣气象条件带来的影响、山区高速公路事故多发、大交通流量高速公路的通行能力提升等等,为公路支持车路协同自动驾驶奠定坚实基础。(二)标准衔接急需理顺(二)标准衔接急需理顺各省所发布的智慧公路标准类规范,基本上都是基于出行、管理、养护等需求,通过新技术的应用达到“智慧高速或全数字化建管养”的目标,更好服务于出行,总体建设框架可归纳为基于“端-边-云”架构智慧高速。但目前智慧高速的建设主要以单条路的试点示范为主,缺乏系统性的技术标
294、准和规范指导规划建设,各方对智慧高速体系架构、建设重点、后期运营等还未形成全国范围统一标准,依然存在数据源不统一、数据标准不一致等现象,容易造成信息孤岛、平台异构、投资决策难等问题。智慧公路尚处于技术体系确立和逐渐形成的初期,现行公路工程相关标准无法解决智慧公路建设过程中的新问题。此外,公路工程智能建造还没有具体的行业标准,存在着相关技术的成熟度不足等问题,导致智慧工地、信息化平台种类繁多,不仅信息参数、数据格式、建设标准不统一,建设内容、适用对象等也不对应,各自为战,实用性、系统性不强。不同环节间数据共享程度不高,甚至出现应用随项目结束而停止的情形,数据也未能得到有效继承。亟需总结试点实践经
295、验教训、提炼研究成果,编制行业层面的技术标准,以指导、规范、引领全国各地智慧公路的建设。(三)协同联动不够(三)协同联动不够紧密紧密区域发展不平衡显著,京津冀、长三角、粤港澳大湾区、川渝地区步伐大且快,成效显著。受区域发展和财政收入等因素限制,发展不均衡特点突出,导致地区之间无法实现有效的协同联动。再者,缺乏协同联动机制。一是交通部门和交管部门在主动交通管控系统应用等方面缺乏联动机制。目前主动交通管控系统由高速公路运营单位使用,但车道限速、车道关闭、应急车道开启等交通管控信息由交警控制与发布,缺乏一套有效的协同联动机制及时响应高速公路的主动管控需求。二是省内各业主之间、118各省高速公路管理运
296、营单位之间缺乏联动机制,无法支撑全国一张网运营、一体化服务格局的形成与发展。(四)投入产出效益不高(四)投入产出效益不高智慧高速的建设成本相对较高,目前的投入产出比还很难衡量,经济效益不明显,导致建设决策压力大,考虑到投资利益,如何实现可持续发展仍然需要继续探索。智慧公路相比较传统机电系统,投入产值大幅增长,造价远远高于传统机电,但是用户体验感、运营管理等效力未实现相应程度增加,造成投入产出比不理想;以前传统机电在工程中一直处于附属地位,业界传统对附属设施投资造价仍处于较低价位,智慧高速设施造价高对其也是较大的冲击。目前来看,我国的智慧公路普遍存在道路者使用感不强,效能体现欠佳,部分系统堆叠过
297、多,进一步加剧了投资性价比偏低的问题。(五)复合人才相对短缺(五)复合人才相对短缺智慧公路设计理念已比较超前,但系统落地后相关单位和人员对智慧系统尚未有深入理解,对新系统及其数据的应用仍有所欠缺,目前仍极度缺乏既懂信息化、智慧化又懂路桥专业知识的综合人才。急需加快智慧公路领域的人才培养,通过高端人才引进、人才孵化基地等形式,为智慧公路建设发展注入新鲜活力;加强产学研合作,加强与高等院校、头部科技企业合作,通过推动行业联合共建实验室、工程中心等平台机构,加强关键技术攻关,推动数字孪生、5G 通信、区块链等先进技术在智慧公路建设、数字公路平台营运管理的应用落地,以此实现加快培养复合型人才的目的。1
298、19第五部分未来展望篇120推动智慧公路发展,要加强智慧公路发展顶层设计,构建智慧社会大背景下与智慧公路发展相适应的发展模式,明确智慧公路发展内涵、发展目标、发展路径,从政策规划、法律法规、标准规范、数据治理等方面逐步完善智慧公路发展政策体系;要明确智慧公路发展产业经济模式,解决“如何投入、效益如何”关键痛点,通过政策促进、金融支持、研发创新、产业应用、人才成长等方面,为智慧公路产业经济提供全方位的发展助力,营造良好的发展环境;要解构智慧公路发展技术路径,以推动智慧公路细分业态场景功能实现为导向,从数据感知、数据传输、数据融合、分析决策、业务协同层面,加大科技研发投入,促进智慧公路关键技术发展
299、,推进智慧公路运行车路云网图一体化;要构建智慧公路发展具体业态场景,主要包括公路智慧建造、公路智慧养护、车路协同自动驾驶、智慧公路数字化监管、智慧公路“四网融合”、智慧公路全数据服务、智慧公路一体化出行、智慧公路专业化物流等,绘制智慧公路产业经济发展繁荣图景。一、政策体系一、政策体系贯彻落实交通强国纲要国家综合立体交通网规划纲要“大力发展智慧交通”“推进智慧发展,提升智慧发展水平,加快既有设施智能化”总体部署,加强智慧公路发展顶层设计,构建智慧社会大背景下与智慧公路发展相适应的发展模式,涵盖公路智慧建造、公路智慧养护、车路协同自动驾驶、智慧公路数字化监管、智慧公路“四网融合”、智慧公路全数据服
300、务、智慧公路一体化出行、智慧公路专业化物流等智慧公路发展关键领域,从规划、投资、监管、建设、运营、养护、服务全过程出发,明确智慧公路发展内涵、发展目标、发展路径,从政策规划、法律法规、标准规范、数据治理等方面逐步完善智慧公路发展政策体系,以智慧公路全链条数据资源协同融合为统领,在智慧公路各分类业态场景规则下,充分发挥数据资源的关键作用,推动智慧公路产业健康发展,保障智慧公路与智慧城市、智能网联汽车、新能源汽车产业协同,实现智慧城市、智慧公路、智能网联汽车、新能源汽车及其关联领域产业经济蓬勃发展。推动智慧公路一体化统筹规划推动智慧公路一体化统筹规划。结合智慧公路发展实际需要,建立城市、交通、能源
301、、信息、汽车等多领域一体化统筹协调机制,通过多领域规划协同一体化推进智慧公路发展,在实施过程中加强规划的监测评估,建立智慧公路发展统计监测体系和指标评价体系,做好土地、资金、环保等协同政策保障。121创新智慧公路投融资体制机制创新智慧公路投融资体制机制。研究设立“里程税(费)”替代高速公路通行附加费、燃油税,覆盖高速公路及普通公路,通过车辆购置税、里程税(费)以及各级交通专项财政资金来支持智慧公路发展。在里程税(费)改革基础上,探索发行智慧公路建设长期债券、设立智慧公路发展基金等公路投融资模式,健全与智慧公路发展资金需求和期限相匹配的长期资金筹措渠道,拓展多元化市场融资方式,积极引导社会资本参
302、与智慧公路建设。探索建立与智慧公路发展向适应的监管框架探索建立与智慧公路发展向适应的监管框架。推动智慧公路关联数据安全有序开放、多元协同共享,构建智慧公路部省联动的大数据中心,探索建立政府、平台、企业、行业组织和社会公众多元参与、有效协同的智慧公路数据治理体系、数据安全治理体系,保障智慧公路数据资源的有效利用、有序流通。探索建立多样化的数据开发利用机制,开展政府数据授权运营试点,鼓励第三方深化对公共数据的挖掘利用,推动数据价值产品化、服务化。依托智慧公路数据资源,推进公路智慧执法体系建设。加强智慧公路发展标准规范和法律法规研究加强智慧公路发展标准规范和法律法规研究。开展公路智慧建造、公路智慧养
303、护、车路协同自动驾驶、智慧公路数字化监管、智慧公路“四网融合”、智慧公路全数据服务、智慧公路一体化出行、智慧公路专业化物流等领域数据感知、数据传输、数据融合、数据服务、数据治理等方面的标准规范研究,完善里程税(费)、车路协同自动驾驶、智慧公路“四网融合”等领域相关法律法规。二、发展模式二、发展模式利用大数据、人工智能、区块链、超级计算、5G 通信、北斗导航、建筑信息模型(BIM)、地理信息系统(GIS)、数字孪生、高精地图和智能装备、新能源等新技术将公路建设、监管、运营、养护、服务全过程数字化,全面提高公路基础设施数据感知、传输、存储和运算能力,推进支持车路协同自动驾驶、智能网联汽车、新能源汽
304、车的智慧公路建设,将公路工程建造数据、路网监测管理数据、市场审批监管数据、公路运行服务数据、公路工程养护数据以及智慧公路出行和物流数据等进行汇集应用,推动实现智慧公路全链条数据资源的有效协同,通过智慧公路全链条数据资源将用户、物资、资金、智能网联汽车、新能源汽车、智慧公路资产及其各类衍生服务有机组织起来,构建完善的智慧公路产业生态,提供更为安全、便捷、高效、绿色、经济的交通运输服务,提高社会生产效率、122流通效率,全面提升社会生活体验,促进智慧公路及其关联领域产业经济发展。在产业投资层面在产业投资层面,发展智慧公路产业为政府和社会资本提供了一个极具价值的投资方向,以车辆购置税、里程税(费)、
305、交通专项财政资金为基础,以多元市场化产业资本、金融资本为补充,为智慧公路产业发展提供可持续的资金保障,同时智慧公路产业体系下天量数据资源也为各类社会资本介入提供了诸多可量化评估、具备实际操作条件的金融场景,市场上的各类社会资本、金融科技、金融产品和服务,可以借助智慧公路产业天量数据资源得以与丰富多样的智慧公路业态场景紧密结合起来,有效扩展延伸了资本触达的产业领域,有利于各类社会资本积极参与智慧公路及其关联产业发展。在产业发展层面在产业发展层面,发展智慧公路产业,将公路建设、监管、运营、养护全过程数字化,具有极其广阔、可持续成长的产业空间,有助于培育出诸多高价值的细分产业,创造出众多高价值的产业
306、岗位,为参与到智慧公路发展事业的个人提供广阔的成长舞台;发展智慧公路产业,也有助于将人力从繁重重复劳动中解放出来,改善公路工程生产建设环境,提高公路交通生产建设效率,提升公路交通精细化监管和养护服务水平,在雨雪雾冰冻气象条件下具备准全天候通行能力,以创新公路交通组织和业态模式,提高社会流通效率,降低社会流通成本,提供优良的出行环境、高品质的产品和服务。三三、技术路径技术路径以推动智慧公路细分业态场景功能实现为导向,推进大数据、人工智能、区块链、超级计算、5G 通信、北斗导航、建筑信息模型(BIM)、地理信息系统(GIS)、数字孪生、高精地图和智能装备、新能源等新技术在公路领域的融合应用,全面提
307、高公路基础设施数据感知、传输、存储和运算能力,推进公路作业装备智能化,加强智慧公路、智能网联汽车发展联动,加大科技研发投入,明确车载终端、路侧设施、路面设施、服务设施等智慧公路架构功能,推动实现智慧公路运行车路云网图一体化,全面提升公路通行效率、系统韧性和承载力。数据感知层面,融合多种信息采集手段,对基础设施健康状态、道路环境、交通流信息、交通事件、气象信息等路网状态进行全要素感知,实现“人-车-路-环-物-事”的全要素实时连续信息的获取。数据传输层面,建立天地一体的交通信息通信网络,提供广覆盖、低时延、123高可靠、大带宽的交通信息通信服务,保障不同区域公路基础设施之间信息互联、道路基础设施
308、与车和路域环境之间信息互联,以及公路与通信信息网、能源网、服务网的互联互通。数据融合层面,具备对多类型数据的多样化融合处理能力,多维度异构数据实现有效关联,多模态数据实现综合处理,支持形成智慧公路全数据信息流,实现海量、多源、异构数据的融合计算和开发利用。分析决策层面,基于海量的数据、丰富的模型算法和强大的算力资源,充分挖掘数据价值,实现预判、预警、比选解决方案等智慧化的分析,进而实现数据驱动辅助决策、预决策或自主决策,提升路网运行效率和安全水平,保障智慧公路全路网具备准全天候通行能力。业务协同层面,实现公路建设、监管、运营、养护、服务全周期业务场景有效衔接,实现智慧公路运行车路云网图一体化。
309、智慧公路关键技术主要包括公路基础设施精细化感知技术、公路基础设施状态信息传输与组网技术、公路多源异构数据协同融合处理技术、公路高效安全云/边协同控制技术、公路高精数字地图技术、公路数字孪生技术、公路智慧工地技术、公路智慧绿色施工养护装备技术、车路协同无线通信技术、车辆主动防护及自动预警技术、交通导向的多源多态能源转换控制与管理技术、交通能源产储配用一体化技术、“四网融合”综合基础设施智能调度管控技术等。四、业态场景四、业态场景大数据、人工智能、区块链、超级计算、5G 通信、北斗导航、建筑信息模型(BIM)、地理信息系统(GIS)、数字孪生、高精地图和智能装备、新能源等新技术与公路建设、监管、运
310、营、养护、服务深度融合,衍生出诸多业态场景,主要包括公路智慧建造、公路智慧养护、车路协同自动驾驶、智慧公路数字化监管、智慧公路“四网融合”、智慧公路全数据服务、智慧公路一体化出行、智慧公路专业化物流等。(一)公路智慧建造(一)公路智慧建造构建公路数字孪生工程体系构建公路数字孪生工程体系。推广公路工程数字化勘测,利用建筑信息模型(BIM)和地理信息系统(GIS)相结合,优化工程勘察测绘流程,推广无人机(车)载激光雷达测绘、倾斜摄影、高分遥感、北斗定位等新型基础信息采集手124段,推广“云+端”公路勘察测绘新模式。推动公路建设全过程建筑信息模型(BIM)应用,推进数字设计与工业化数字建造相融合,建
311、立推广基于建筑信息模型(BIM)技术的勘察设计工作流程和协同工作模式,完善模块化正向设计、自动生成工程数量的数字化交付、数字孪生工程验收模式。推进公路工程智慧工地建设推进公路工程智慧工地建设。推动公路工程建筑信息模型(BIM)设计成果向施工阶段协同应用,开展公路智能施工装备研发,推进快速检测、无人施工、3D 打印、拌和站智能监测等技术应用,逐步实现公路工程交竣工信息模型(数字孪生工程)与工程实体同步交付。以数字化促进勘察设计流程、施工建造方式和工程管理模式变革,推动实现公路资产“一张图”建设。(二)公路智慧养护(二)公路智慧养护建立预算绩效导向的公路养护评价体系建立预算绩效导向的公路养护评价体
312、系。建立改变目前公路养护预算编制以规模、技术等级、年限等参数为依据的较为原始粗放的预算编制模型,建立以安全、效率、绿色、成本等绩效目标为导向的科学预算编制模型。公路养护工程安排依据为:提升安全性能、减少交通事故、提高通行车速、减少交通拥堵、促进节能减排、改善路网连接、降低全生命周期成本等绩效目标。推进公路养护装备智能化升级推进公路养护装备智能化升级。针对数字化公路基础设施养护需求,推进养护模式和养护流程转变,开展公路基础设施服役状态智能感知、实时监测评估、结构无损检测、服役性能提升与延寿等技术研发,推广应用公路基础设施预防性养护、快速维养修复及扩容改造等新技术、新工艺、新装备,开展清洁能源、轻
313、量化、低成本、低碳环保路况监测感知与路侧信息发布设施装备研发,研制基于人工智能、物联网的自动化巡查、长期性能跟踪、养护工程质量管理等软硬件系统装备,提升公路技术状况检测及养护施工自动化智能化水平。构建公路智慧养护分析决策系统构建公路智慧养护分析决策系统。应用公路智能化养护装备,在对公路基础设施服役状态实现实时监测感知的基础上,建立公路养护基础数据库,结合交通量、材料结构、自然环境等因素,探索公路养护分析决策模型,构建涵盖数据融合分析、长期性能预测、养护决策分析、养护决策后评价等功能的公路智慧养护分析决策体系,为公路智慧养护作业提供支撑,从公路全生命周期出发,减少养护作业占道时间,提升公路养护效
314、率,降低公路养护成本。125(三)车路协同自动驾驶(三)车路协同自动驾驶结合智能网联汽车的发展进展,推进支持车路协同自动驾驶的智慧公路分级,明确支持车路协同自动驾驶条件下不同等级智慧公路的特征和要求,建立车路协同自动驾驶标准体系,按照不同发展阶段由低到高,逐步推动车路协同自动驾驶产业发展。车路协同自动驾驶系统主要包括以下三个发展阶段:协同感知阶段协同感知阶段:道路基础设施具备微观传感和基础预测功能,可以支持低空间和时间解析度的交通信息服务、交通管理和驾驶辅助。具体来说,道路基础设施系统能够将道路基础设施的静态信息数字化并进行储存,道路基础设施感知设备能实时获取连续空间的车辆和环境等动态数据,自
315、动处理非结构化数据,并结合历史数据实现车辆行驶的短时、微观预测。部分数据可以在车辆与车辆之间、车辆与道路基础设施之间信息共享。协同决策阶段协同决策阶段:道路基础设施具备复杂传感和深度预测功能,可以支持较高空间和时间解析度的自动化驾驶辅助和交通管理。具体来说,除了阶段 I 中提供的功能外,智能道路可以实现道路基础设施等静态数据在时空上的连续监测和更新,具备更高精度的车辆运动检测传感功能。数据之间能够高度融合,信息采集、处理和传输的时延低。道路系统能够根据感知信息进行长期预测和深度分析,优化车辆驾驶决策。道路和车辆之间能够进行实时信息交互,即依托 C-V2X系统,道路系统为车辆提供横向和纵向控制的
316、建议或指令,同时,车辆向道路反馈其最新规划决策信息,从而实现初步自动驾驶。协同控制阶段协同控制阶段:道路基础设施已经具备一定的信息化和智能化,同时以此为基础,在道路基础设施覆盖的道路上可以满足所有单个自动驾驶车辆(自动化等级 1.5 及以上)在所有场景下完全感知、预测、决策、控制、通讯等功能,并优化部署整个道路基础设施网络,实现完全自动驾驶。通过完全控制所有的自动驾驶车辆,交通控制中心可以达到更好的全局优化,并且可以优化部署道路基础设施的整个网络。完成自动驾驶所需的子系统无需在自动驾驶车辆设置备份系统,一体化系统将提供全主动安全功能。当遇到特殊情况,由道路基础设施系统进行控制。126(四)智慧
317、公路数字化监管(四)智慧公路数字化监管构建可视构建可视、可测可测、可控可控、可服务的路网监测体系可服务的路网监测体系。构建智能感知的路网监测网络,探索大数据、人工智能、机器视觉等新技术应用于路网监测工作,加快推动高速公路视频全覆盖和数字高清改造,开展普通国省干线重点路段视频设施升级改造,构建云网边端互联的监测感知网络,探索开展长大桥隧、灾害多发路段以及恶劣天气的全息感知技术示范,提高公路气象灾害中短期即时预报预警水平及响应能力;打造全天候路网监测调度中心,建成部省联网的智慧路网云平台,及时掌握公路设施状态及运行状况,探索视频智能分析与应用,实现对路网运行状态的精准监测与科学预判,促进路网运行数
318、据跨部门、跨区域、跨层级共享应用,优化路网监测调度与协调处置功能,提升全网日常保畅与应急保通能力。构建高效科学构建高效科学、服务管理并重的公路行业监管服务平台服务管理并重的公路行业监管服务平台。建设公路统一市场数据库,完善公路行业从业单位和从业人员信息库,规范市场主体信用信息管理机制,推动资质、业绩、信用、人员等的信息动态联动管理,推动与相关部门数据联通,提升“一网通管”的公路市场数字化监管能力。加强公路市场主体及招投标、合同履约、转分包等市场行为的数字化监管,强化市场分析、研判与预警能力,加强信用评价信息化管理。完善公路领域农民工实名制数字化管理,强化施工班组和农民工工资监测。加快数字治超站
319、、非现场执法站规划部署,推动超限治理、综合执法等业务全国联网。构建公路安全应急数字管控体系。构建公路安全应急数字管控体系。完善公路基础设施安全监测预警体系,推动应急管理多元数据汇聚融合,逐步实现灾害事故仿真推演、灾情研判、应急预案、辅助决策智能化,强化应急处置业务流程闭环和动态调度,促进应急演练、响应、指挥、处置等全流程数字化,推动跨部门、跨区域、跨层级应急信息共享,做好信息发布和舆论引导,全面提升公路灾害预防与应急处置水平。研发应急预案可视化、基于 CPS 的应急处置策略推演与仿真等新技术。加强重要通道应急装备、应急通信、物资储运、防灾防疫、污染应急处置等配套设施建设。强化危险货物运输全过程
320、、全网络监测预警,在精准感知的基础上实现精确预警,尽可能避免“二次事故”的发生。(五)智慧公路(五)智慧公路“四网融合四网融合”建立安全稳定的智慧公路新型能源供给体系建立安全稳定的智慧公路新型能源供给体系。推动智慧公路与骨干电网统筹127布局、协同建设,新增跨省跨区电力输送通道建设优先考虑在公路通道沿线布设,配电网改造升级中充分考虑公路交通用能保障,满足快速增长的电动化公路交通工具和智慧公路装备运行的用电需求。因地制宜积极推进公路设施分布式光伏建设。利用价格等机制,充分发挥公路交通就地就近消纳新能源、参与电力需求侧响应的潜力,高比例释放电动汽车用电负荷的弹性。结合燃料电池重卡技术成熟度和推广应
321、用需要,适时布局建设加氢设施。推进智慧公路电动汽车充换电设施建设推进智慧公路电动汽车充换电设施建设。结合地区新能源汽车发展加强公路充电设施布局,开展公路充电基础设施同步规划、同步建设,加快既有服务区充电基础设施改造升级,推动局部范围内动力电池标准统一建设,构建“充换互补”的公路电动汽车充换电体系;充分利用充电服务费灵活调节空间,推动电动汽车参与辅助服务市场,形成对车网互动的有效激励,构建动态灵活的充放电价格机制;推动建设公路电动汽车充换电设施规划设计、工程规范、服务平台、车网协调互动的技术标准等,构建公路电动汽车充换电基础设施标准体系;提出有效的投资建设模式、运营模式和商业模式。推进天地一体的
322、交通信息通信网络建设推进天地一体的交通信息通信网络建设。完善全国高速公路光纤网与电信运营商专线双备份的行业专网。推动5G网络覆盖从城市群区域路网扩大全国路网。推进软件定义广域网络技术(SD-WAN)在公路交通领域应用。完善北斗地基增强加密网,结合高速公路 1000 米以上长大桥梁和长隧道等应用场景需求,在公路沿线补点加密建设北斗地基增强基站,逐步覆盖高速公路全线。构建统一的信息共享交换平台,实现公路信息服务“一张网”。推进不设站的智慧公路自由流收费推进不设站的智慧公路自由流收费。在里程税(费)改革背景下,围绕公路里程统计、计费、支付、清分、结算、稽核等公路税费征收核心环节,建立基于北斗卫星导航
323、、5G 通信、金融科技、车路协同自动驾驶、智能网联汽车等技术融合基础上的、基于车载终端位置信息的不设站的公路智能收费系统,采用“车辆定位+云端计费”的方式,收取车辆税(费),在云端电子地图划定虚拟收费区域,配合稽查设施、矫正设施和配套的政策制度,无需建设收费站及附属设施,即可实现税费的收取,打造“先通行、后付费”的信用通行新模式。推进公路推进公路“四网四网”基础设施融合基础设施融合。在实现公路基础设施数字化、公路路网运营数字化管控、车路协同自动驾驶、公路电动汽车充换电网络、天地一体的交通128信息通信网络、公路不设站自由流收费等的基础上,推动公路“四网”通道、枢纽、设备和终端集成共享,提高资源
324、综合利用效率,重点是推动电力塔、通信塔等空中走廊、“四网”骨干通道、地下及水下管廊等通道共用,能源网、交通网和信息网的枢纽共建,电力光纤、智慧路灯等设备复用与共享,智能电能表、车载终端、智能手机等终端软硬件集成,推进“多站融合”的综合基础设施建设,构建综合基础设施智能调度体系,推进三网各自独立的感知-决策-控制系统之间的融合感知、即时互联、精准管控、协同决策与智能调度,实现基于实时信息的优化决策与控制,培育综合基础设施运营商,以高品质的综合服务需求为导向,逐步推动智慧公路基础设施网、运输服务网、能源网、信息网“四网融合”向更高形态进行深度融合,为“四网融合”产业生态联合创新,提供交通、旅游、商
325、贸、物流、能源等多业态融合的一体化服务打下坚实的基础。(六)智慧公路全数据服务(六)智慧公路全数据服务构建智慧公路产业数据中心构建智慧公路产业数据中心。在公路建设、监管、运营、养护、服务全过程数字化,建立公路数字孪生体系的基础上,将公路工程建造数据、路网监测管理数据、市场审批监管数据、公路运行服务数据、公路工程养护数据以及智慧公路出行和物流数据等进行汇集融合,建立完善跨区域、跨层级的多源数据协同共享机制,建设智慧公路部省联动的大数据中心,构建统一标准、统一规范、共享兼容、业务协同的大数据体系,实现全要素感知数据多源融合,推进公路交通大数据应用,有效支撑智慧公路路网运行管理服务以及一体化出行、专
326、业化物流等各类衍生创新业态发展。探索公路行业大数据应用生态探索公路行业大数据应用生态。强化市场主体和行业部门共建共享、行业数据与相关领域数据资源深度融合的大数据应用,逐步形成公路行业大数据应用生态。重点加强公路行业大数据的算法模型研发及创新技术应用,有力支撑公路数字化转型,充分挖掘数据价值,培育数字产业,壮大公路数字经济。推动数据价值产品化、服务化,大力发展专业化、个性化数据服务,促进数据、技术、场景深度融合,对具有经济和社会价值、允许加工利用的政务数据和公共数据,通过数据开放、特许开发、授权应用等方式,鼓励更多社会力量进行增值开发利用。探索基于智慧公路综合基础设施、智慧公路数据要素的新业态模
327、式。129(七)智慧公路一体化出行(七)智慧公路一体化出行推进客运出行全过程数字化推进客运出行全过程数字化。以满足个性化、高品质出行需求为导向,推进出行服务全程数字化,支持市场主体整合资源,提供“一站式”出行服务,打造顺畅衔接的服务链,加快培育专业化旅客联程联运经营主体,整合线上线下资源,创新一体化联运产品,打造跨方式、跨区域全程电子化客运服务体系,提供一站式购票、一体化服务等旅客联运服务,打造服务全国范围的客运出行聚合平台,提升群众出行便捷程度。稳妥发展车路协同自动驾驶等出行服务,引导和规范网约车、共享单车、汽车分时租赁等业态健康发展。打造打造“中国路网中国路网”服务品牌服务品牌。依托智慧公
328、路部省联动的大数据中心以及涵盖建设、监管、运营、养护、服务全过程的数据池,延伸汇聚公路服务区、充换电站、高精地图、景区景点等动态服务信息,构建信息共享和发布机制,面向公众提供行前规划、定制出行、点单服务、个性化运游服务、特殊车辆预约申报、“一键式”应急救援等服务,打造基于移动终端的“指尖出行”服务,鼓励和规范发展共享交通、定制客运、网络预约、互联网租赁等,探索智慧公路、智能网联汽车场景下更多创新服务新业态。(八)智慧公路专业化物流(八)智慧公路专业化物流推动专业化物流服务平台建设推动专业化物流服务平台建设。依托智慧公路部省联动的大数据中心以及涵盖建设、监管、运营、养护、服务全过程的数据池,打造
329、国家物流枢纽运营平台,集成储、运、仓、配等物流服务,创新一体化物流组织模式,搭建供应链服务平台,拓展物流信息平台功能,优化分散物流资源供需对接,加强智慧云供应链管理和智慧物流大数据应用,精准匹配供给需求,提供信息、物流等综合服务,提升物流规模化组织水平,提升物流信息平台运力整合能力。推进智能收投终端和末端公共服务平台建设。推广专业化物流新组织业态模式推广专业化物流新组织业态模式。加快发展智慧物流,积极应用现代信息技术和智能装备,提升物流自动化、无人化、智能化水平,发展“互联网+”高效物流,创新智慧物流营运模式,鼓励和支持公共“运力池”、共同配送、云仓储等共享模式发展。创新公路运输服务业态模式,推广货车租赁、挂车共享、定制服务、货运班线等服务模式,加快快递扩容增效和数字化转型,壮大供应链服务、冷链快递、即时直递等新业态新模式,推动大宗货物储运一体化,推广大客户定130制服务。统一货物危险特性分类标准,加强货物包装、运输作业和运输工具标准化建设,推广智能化储运监控、风险监测与预警系统应用。优化重点制造业供应链物流组织,提升交通运输对智能制造、柔性制造的服务支撑能力。推进城际干线运输和城市末端配送有机衔接,探索丰富无人机、无人车等城市配送应用场景。发展差异化、个性化运输服务,满足高价值、小批量、时效强的货运需求。