李建強

（中交第四航務工程局有限公司，廣州 510290）

1 引言

2019 年，交通運輸部印發(fā)《數(shù)字交通發(fā)展規(guī)劃綱要》指出：以“數(shù)據(jù)鏈”為主線，構建數(shù)字化的采集體系，推動交通基礎設施規(guī)劃、設計、建造、養(yǎng)護、運行管理等全要素、全周期數(shù)字化，到2025 年，我國將基本實現(xiàn)智慧道路、智能交通在精準感知、精確分析等方面的全面提升[1]。美國于21 世紀初期實施的弗吉尼亞州智慧公路項目（Smart Road）開啟了美國智能公路設施的進程，立足于設施服役性態(tài)監(jiān)測、自動駕駛等方向進行技術整合，應用在一段長2.2 英里（約3 540.56 m）的智慧道路[2]。從國內外進展來看，道路基礎設施的智慧化、數(shù)字化是智能公路建設、無人駕駛、智能交通等領域發(fā)展的必要先決條件。中國城市道路設施的管理功能分散，數(shù)字化程度不發(fā)達，在建的智慧道路感知數(shù)據(jù)類型多、數(shù)據(jù)種類多、數(shù)據(jù)體量大、數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一，建立一個統(tǒng)一的智慧道路設施解構與完備編碼管理體系，是當今我國道路設施數(shù)字化急需解決的問題[3]。

研究建立標準化的智慧道路設施編碼體系，對不同來源和形式的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的編碼，為智慧道路設施數(shù)字化系統(tǒng)的開發(fā)和推廣提供基礎標準。對工程系統(tǒng)結構分解體系的探討分析；應用EBS 實現(xiàn)白駒大道智慧道路設施的分解、編碼、建立編碼體系，基于此設計建立智慧道路設施數(shù)據(jù)庫，開發(fā)智慧道路系統(tǒng)應用。

2 工程系統(tǒng)結構分解（EBS）體系研究

2.1 工程系統(tǒng)結構分解（EBS）編碼技術

我國目前在智慧道路及其信息編碼技術方面的應用經驗不足，行業(yè)內缺乏統(tǒng)一的編碼標準，各省市、甚至同區(qū)使用單位編碼方式差異性較大，沒有成熟、完善的統(tǒng)一編碼體系支持智慧道路項目的數(shù)字化編碼。在信息數(shù)字編碼體系中，目前應用較多的是工程系統(tǒng)結構分解編碼（Engineering Breakdown Structure，EBS）。EBS 以工程系統(tǒng)為對象，將工程的物理屬性結構進行逐層解分，對各層的所屬工程結構編碼，從而形成一套可以代表系統(tǒng)工程整體的編碼方式。國內外學者進行了大量EBS 數(shù)據(jù)編碼體系方面的應用研究，余健俊等[4]對EBS編碼和WBS 編碼方式的不同進行了對比研究，解釋了EBS編碼和WBS 編碼的特點以及2 種編碼方式在工程項目應用中的不同；羅艷芳等[5]針對目前推廣的數(shù)字編碼體系，主要研究了工程結構分解方法的不同框架，進一步完善了對工程結構分解編碼（EBS）的編碼方法；劉振邦[6]從橋梁結構為入手點，總結和歸納了橋梁建設工程中的各類信息體，涵蓋大量橋梁基礎信息的工程結構分解編碼方法，為橋梁結構的編碼和橋梁信息管理提供了基礎，利用BIM 技術，實現(xiàn)了橋梁結構信息的二維與三維的編碼映射，提高了編碼技術水平。EBS 方法可以完整地體現(xiàn)項目工程的特點及全功能、全要素的構成[7]，利用EBS，將道路從規(guī)劃、設計，到現(xiàn)場實施、運營運維，可以無遺漏、無偏差地聯(lián)系起來，在全壽命周期信息管理中發(fā)揮作用，可保證工程系統(tǒng)的完整性。

2.2 應用EBS 技術的智慧道路設施編碼方法

應用EBS 體系，實現(xiàn)對城市智慧道路工程的解構，形成多層級編碼（見圖1）。主要方法為：

圖1 智慧道路工程項目結構分解方法

1）將智慧道路工程項目中獨立功能部分分解形成子項目，例如，道路結構、道路面層、道路基層、供排水設施、供電設施、照明設施、桿件、視頻監(jiān)控設施、公交站臺、園林綠化設施、護欄、標線標識、交通信號控制系統(tǒng)等；

2）依照工程項目本身的框架在分項下形成一系列子系統(tǒng)，例如，道路結構分為路基、橋梁、隧道、涵洞、地下通道，供排水設施分為供水管道、排水管道、河道設施、檢查井等；

3）對工程項目的最基本的支持構件要素進行層級劃分，直到子單元，再對子單元進行編碼，編碼項應考慮通用的元素：外觀尺寸、顏色、材質、位置、功能，同時也應考慮專用的元素：橋梁的結構形式、燈柱的制造廠家、井蓋的開啟狀態(tài)等。

例如，檢查井，細分為井體結構、井蓋、井蓋監(jiān)測設備。每個檢查井的井蓋均進行獨立編碼，寫入數(shù)據(jù)庫表進行管理，精確到單個井蓋每分鐘的狀態(tài)，實時狀態(tài)反饋到軟件，從而提高市政道路設施管理的精細化水平。

對于已分解形成的各分項、子系統(tǒng)、構件要素，按照從頂層逐級向下的方式進行細分編碼，根據(jù)編碼規(guī)則，形成具有唯一標識和標志特征的編碼結構。在該編碼體系中，由上層向下層逐級順序編碼，各子類的編碼獨立且不重復，下一級子類屬于上一級。對于每一個編碼單元形成1 組編碼對應的屬性，屬性包括初始信息和變化更新的信息。在道路工程智慧化項目中，建議編碼規(guī)則包括：

1）每一層EBS 編碼一般由該級項目的英文縮寫標識，由2～4 位大寫英文字母組成；

2）編碼應包括項目的基本信息和擴展信息以及預留項等。

3 基于EBS 的白駒大道智慧道路設施編碼模型

海口白駒大道工程包括道路、綠化、智慧道路系統(tǒng)等部分。其中，智慧道路系統(tǒng)細分為智慧綜合感知系統(tǒng)、車路協(xié)同系統(tǒng)、井蓋管理系統(tǒng)、服務系統(tǒng)等。智慧道路綜合感知系統(tǒng)包括道路及附屬設施監(jiān)測編碼、交通運行狀態(tài)監(jiān)測編碼、道路環(huán)境監(jiān)測編碼（見圖2）。

圖2 智慧道路設施編碼分類

3.1 道路及附屬設施監(jiān)測編碼

細分為道路狀態(tài)監(jiān)測、橋梁狀態(tài)監(jiān)測、隧道狀態(tài)監(jiān)測、交通工程設施狀態(tài)監(jiān)測。此類編碼數(shù)據(jù)主要為開展道路及附屬設施的養(yǎng)護和運維提供數(shù)據(jù)支持。

3.1.1 道路狀態(tài)監(jiān)測編碼

主要指標項包含路面動荷載、路面病害和路基異常等，其中路面病害包含路面裂縫、坑槽、車轍、擁包等，路基異常包含局部坍塌、路基沉降等。道路狀態(tài)監(jiān)測EBS 編碼模型見表1。

表1 道路狀態(tài)監(jiān)測編碼模型

3.1.2 橋梁狀態(tài)監(jiān)測編碼

橋梁狀態(tài)監(jiān)測（標識BR-）的主要指標項包含結構應力PRE、變形DIS、結構裂縫DIC、環(huán)境腐蝕COR、交通荷載WIM和結構溫度BTM 等。變形又分為水平位移HDIS、線性下?lián)螪DIS 和基礎沉降SED。橋梁狀態(tài)監(jiān)測編碼模型靜態(tài)信息包括橋梁名稱、橋梁位置；動態(tài)信息則為各類監(jiān)測指標。

3.1.3 隧道（電纜溝）狀態(tài)監(jiān)測編碼

隧道（電纜溝）狀態(tài)監(jiān)測的主要指標項包含能見度VIS、CO 濃度CO、風速風向WND、亮度LT、火災FIR、積水深度DEP 和結構安全狀態(tài)STR 等。

3.1.4 交通工程設施狀態(tài)監(jiān)測編碼

交通工程及沿線設施狀態(tài)監(jiān)測（標識IFT-）的主要指標項為交安設施狀態(tài)，其中安全設施狀態(tài)監(jiān)測SA；服務設施狀態(tài)監(jiān)測SR；管理設施狀態(tài)監(jiān)測MA；機電設備運行狀態(tài)包含設備供電狀態(tài)PWR、通信狀態(tài)CMM、防雷器狀態(tài)LTP、機箱開門狀態(tài)CA、箱內溫濕度TH 等。

3.2 交通運行狀態(tài)監(jiān)測編碼

主要包含交通參數(shù)監(jiān)測、交通事件檢測及車流運行監(jiān)測，此類數(shù)據(jù)主要為制定道路管理措施、指揮調度等提供數(shù)據(jù)。

3.2.1 交通參數(shù)監(jiān)測編碼

交通參數(shù)監(jiān)測（標識TRPM-）的主要指標項包含交通量TRV、速度SPD、占有率LOC、車道LAN、車輛類型TYP、車輛長度LTH 等，支持按車道統(tǒng)計交通參數(shù)信息。

3.2.2 交通事件檢測測編碼

交通事件檢測（標識TREV-）的主要指標項宜包含交通擁堵JAM、異常停車PAK、違法變道LCH、路面污染PLU、拋灑物SPL等。

3.2.3 車流運行監(jiān)測編碼

車流運行監(jiān)測（標識TRRN-）的主要指標項包含車輛身份信息CAR、實時定位信息LCT、運行狀態(tài)信息OPR、行駛軌跡信息TRC 等。

3.3 道路環(huán)境監(jiān)測編碼

道路運行環(huán)境監(jiān)測（EV-）主要包含路面積水結冰監(jiān)測、團霧監(jiān)測以及溫度濕度監(jiān)測等。此類數(shù)據(jù)主要為惡劣天氣預警、安全信息提示等提供數(shù)據(jù)支持。主要指標項包含能見度VIS、路面溫度RTM、路面狀態(tài)RST（干燥、潮濕、積水、結冰、積雪）、風速風向WND 等。

4 結語

本研究建立標準化的智慧道路設施編碼體系，為智慧道路設施系統(tǒng)的開發(fā)和推廣提供基礎標準。對工程系統(tǒng)結構分解（EBS）體系研究；開展智慧道路設施的分解、編碼，建立了一套完整的智慧道路設施編碼體系，包括道路及附屬設施監(jiān)測、交通運行狀態(tài)監(jiān)測設施、路運行環(huán)境監(jiān)測設施等的EBS 編碼模型。提供對智慧道路設施解構與編碼。基于此，編碼體系建立了白駒大道智慧道路數(shù)據(jù)字典和數(shù)據(jù)庫，開發(fā)了智慧道路系統(tǒng)軟件，用于智慧道路數(shù)字化管理監(jiān)管和維護，具有良好的應用價值。