文 山東省交通運輸廳數(shù)據(jù)應(yīng)用和收費結(jié)算中心 高奎剛 中咨泰克交通工程集團有限公司 張艷 山東省交通規(guī)劃設(shè)計院集團有限公司 王騁程

2021年6月，山東省交通運輸廳在系統(tǒng)總結(jié)京臺智慧高速試點經(jīng)驗基礎(chǔ)上，借鑒國內(nèi)外智慧高速相關(guān)實踐和技術(shù)，組織編印了《智慧高速公路建設(shè)指南（試行）》（以下簡稱《建設(shè)指南》），初步形成了具有山東特色、可示范、可推廣的智慧高速“山東模式”。

2021年9月，山東省首條智慧高速公路試點項目、全國首條全線開通的“改擴建+智慧高速”交通強國試點項目——京臺高速泰安至棗莊段建成通車，標志著山東省智慧高速建設(shè)取得階段性成果。按照山東省委省政府要求，2022年底前，將建設(shè)完成濟青中線智慧高速公路示范項目，2030年底前，山東全省智慧高速公路占比將達到50%以上。

智慧高速的建設(shè)目標與總體架構(gòu)

為響應(yīng)交通強國戰(zhàn)略，加快綜合交通和智慧交通建設(shè)，發(fā)揮示范引領(lǐng)作用，探索智慧高速公路建設(shè)的相關(guān)標準和路徑，2019年10月，交通運輸部確定山東省作為交通強國建設(shè)的第一批試點地區(qū)。2020年，山東省委省政府明確以京臺高速泰安至棗莊段、濟青中線作為智慧高速的示范項目，重點突破高速公路智慧化智能化、“兩客一?！睜I運車輛智能管控、車路協(xié)同等關(guān)鍵技術(shù)，積極開展智慧高速公路系統(tǒng)工程研究，建設(shè)“全天候通行、全路段感知、全過程管控”的智慧化高速公路。

2021年，為更好地指導(dǎo)山東省智慧高速公路建設(shè)，加快推進試點任務(wù)，山東省交通運輸廳按照省委省政府要求，提出了構(gòu)建“智能管服、快速通行、安全保障、綠色節(jié)能、車路協(xié)同”五大支撐體系的總體思路，組織編印了《建設(shè)指南》。《建設(shè)指南》明確，智慧高速建設(shè)要“基于業(yè)務(wù)需求，以數(shù)據(jù)為核心，充分利用現(xiàn)代技術(shù)，提升多源感知、融合分析以及決策支撐能力，促進人車路環(huán)境的深度融合，實現(xiàn)建設(shè)、管理、養(yǎng)護、運營、服務(wù)全過程數(shù)字化和智能化的高速公路”；要遵循“統(tǒng)籌布局、因路制宜、先進適用、分步實施”的建設(shè)原則，實現(xiàn)“全壽命數(shù)字建養(yǎng)、全過程安全暢通、全方位優(yōu)質(zhì)體驗”的建設(shè)目標；開展智慧高速公路建設(shè)，要按照新建、改擴建和運營高速公路進行分類。

智慧高速的總體技術(shù)架構(gòu)由智慧建養(yǎng)體系、智慧運營體系和支撐體系組成。其中，智慧建養(yǎng)體系包括智慧建設(shè)和智慧養(yǎng)護，涵蓋勘察設(shè)計、建設(shè)管理、智慧工地、智能建造、基礎(chǔ)設(shè)施檢測（監(jiān)測）、養(yǎng)護科學(xué)決策等；智慧運營體系包括路網(wǎng)管控和出行服務(wù)，涵蓋交通運行監(jiān)測、主動交通管控、全天候通行保障、應(yīng)急保障、伴隨式信息服務(wù)、智慧服務(wù)區(qū)、車路協(xié)同與自動駕駛等內(nèi)容；支撐體系包含智慧大腦（云控平臺）、信息安全、智慧感知、通信與供電保障等?！督ㄔO(shè)指南》為山東省新建、改擴建和既有高速公路智慧化項目的立項、審批、建設(shè)、驗收等提供了依據(jù)，具有重要意義。

山東省智慧高速公路建設(shè)目標原則詞云圖

山東省智慧高速公路總體技術(shù)架構(gòu)示意圖

京臺高速試點項目的初步探索

京臺高速是連接華北、華東及華南地區(qū)的國家主干線。試點區(qū)域京臺高速泰安到棗莊段，分別與京臺高速濟南段、青蘭高速、寧梁高速、日蘭高速、棗荷高速、棗木高速、臨棗高速和京臺高速江蘇段相連接。試點項目具有里程長、規(guī)模大、車流量大、場景復(fù)雜、“改擴建+智慧化改造”等特點，具有較強的代表性和極高的試驗價值。

項目特點

里程長項目起點位于京臺高速公路與青蘭高速公路相交叉的泰山樞紐，終點位于魯蘇兩省交界的張山子鎮(zhèn)省界站，途經(jīng)泰安、濟寧、棗莊三市，全長189.5公里。

規(guī)模大項目由原雙向四車道擴建為雙向八車道，設(shè)計時速120公里，全線開展智慧高速公路試點建設(shè)，同步建設(shè)20公里開放式車路協(xié)同試驗路段、48公里全向/定向毫米波雷達融合測試路段和4個特大橋的位移傳感測試等。

車流量大項目施工前日均段面車流量約4萬輛次，其中貨車約占40%，遠高于全國平均水平。建成通車后，由于受新冠肺炎疫情、周邊路網(wǎng)密度增大、泰山樞紐立交施工等影響，車流量尚未全面恢復(fù)，但2022年2月已達日均2.7萬輛次的較高水平。

場景復(fù)雜項目全線設(shè)置特大橋8座，大橋24座，互通式立交20處，服務(wù)區(qū)6對，監(jiān)控通信分中心2處，收費站14處，養(yǎng)護工區(qū)3處。沿線臨近汶河、泗水、微山湖、京杭大運河、多個水庫等水域，部分區(qū)域易發(fā)團霧。沿線穿越山區(qū)、平原、丘陵、礦區(qū)、河流等不同地帶，地質(zhì)形勢復(fù)雜，地勢起伏較大，受雨雪冰霧等惡劣天氣影響，部分路段易造成路面濕滑、車輛擁堵。

在山東省高速公路智慧化建設(shè)的首次探索和嘗試中，京臺智慧高速基于智能感知設(shè)備的多場景應(yīng)用、“智慧大腦”的信息集成、車路協(xié)同、綠色低碳等多個方面實施了積極探索實踐。

智慧實踐

大量多維全息智能感知設(shè)備的多場景應(yīng)用全線共安裝各類視頻感知、交通流感知、交通事件感知、環(huán)境感知、基礎(chǔ)設(shè)施健康檢測等設(shè)備70余類，不同場景監(jiān)控攝像機300余套，各類車載移動設(shè)備、無人機巢、微波車檢器、交調(diào)設(shè)備、護欄防撞傳感設(shè)備、氣象檢測設(shè)備、路面檢測設(shè)備、大橋位移傳感器等120余套，定向/全向毫米波雷達200余套，同時還實現(xiàn)了各類不同的通信、安全、計算、存儲等設(shè)備的多元化測試應(yīng)用。該項目涉及智慧化感知設(shè)備種類之復(fù)雜、數(shù)量之多樣是山東省高速公路傳統(tǒng)機電工程中前所未有的，對于其性能、功能、可靠性、安全性測試和推廣應(yīng)用具有重要價值。

“智慧大腦”實現(xiàn)全路段信息資源集成共享各類智慧化感知設(shè)備種類多、數(shù)量大、型號復(fù)雜，出自于不同廠家，應(yīng)用系統(tǒng)、接口標準、數(shù)據(jù)格式等均不統(tǒng)一，如何集成應(yīng)用、發(fā)揮出最大作用是難點也是重點。該項目通過邊緣計算技術(shù)，實現(xiàn)了所有外場設(shè)備的分級分類管控；通過建設(shè)“智慧大腦”——智慧高速云控平臺，實現(xiàn)了基于多種復(fù)雜場景、多種應(yīng)用需求、車路協(xié)同、“建管養(yǎng)運服”一體化的全路段全業(yè)務(wù)領(lǐng)域信息資源的集成和共享應(yīng)用，實現(xiàn)了交警、路政、醫(yī)院、消防等多方聯(lián)動，為應(yīng)急調(diào)度、事件處置、決策分析等提供了更加高效的服務(wù)。

新基建促進高速公路數(shù)字化轉(zhuǎn)型基于C-V2X及北斗高精度定位技術(shù)，建成了全國里程最長的開放式車路協(xié)同試驗路段和全國首條全向/定向毫米波雷達融合路段，實現(xiàn)了分合流、彎道、地形起伏區(qū)域的高級輔助駕駛，完成了車路協(xié)同條件下的單車自動駕駛及重載車隊編隊行駛的實車測試。依托雷視融合、智能道釘、視頻檢測、無人機巡查等技術(shù)，通過智慧大腦的分析研判和可視化呈現(xiàn)，實現(xiàn)了精細化運行管理、一體化應(yīng)急救援、預(yù)防性智能養(yǎng)護的轉(zhuǎn)變。實現(xiàn)檔案數(shù)據(jù)一次錄入、多層引用，建成了全國首個改擴建高速公路“建管養(yǎng)一體化”電子檔案管理系統(tǒng)，智能建造水平得到全面提升。完成了高速公路橋梁裝配化施工技術(shù)研發(fā)和試點，實現(xiàn)了橋梁立柱、蓋梁、涵節(jié)精準預(yù)制拼裝，極大地降低了人力、施工成本和工期。

道路通行能力和用戶體驗感明顯提升針對不同地域易發(fā)團霧、冰雪、擁堵等情況，該項目采用交通運行態(tài)勢評估算法及交通誘導(dǎo)管控方法，融合應(yīng)用主動發(fā)光標志、雨夜標線、霧區(qū)智能誘導(dǎo)、融冰除雪等設(shè)施，同時結(jié)合可變信息標志引導(dǎo)、語音提示等方式，實現(xiàn)路域范圍內(nèi)各種特殊環(huán)境下的狀態(tài)感知、安全預(yù)警、融冰除雪及預(yù)警分流、行車誘導(dǎo)全鏈條保障。針對貨車比例高的情況，在部分平直路段安裝防疲勞激光光幕，夜間可自動開啟，發(fā)射綠色射線，對雙向車流發(fā)出防疲勞提醒，且不影響車輛正常行駛。通過智慧服務(wù)區(qū)建設(shè)，實現(xiàn)車位級停車導(dǎo)航，推薦多種個性化優(yōu)惠服務(wù)，并支持ETC用戶洗車、加油等無感支付，讓出行者獲得更好的服務(wù)體驗。據(jù)初步測算，京臺高速通過智慧化建設(shè)，通行能力提升20%以上。

探索綠色低碳生態(tài)高速公路建設(shè)新模式針對舊橋梁板再利用問題和高性能瀝青路面材料再生利用問題，該項目研究應(yīng)用梁板破壞機制與車輛荷載模型，形成既有板梁橋再利用的評價方法，全線再利用舊橋梁板節(jié)約資金近10億元；提出全厚式再生路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，實現(xiàn)路面再生利用率超70%。為從源頭減少生產(chǎn)能耗和污染，提高新能源使用效率，推廣利用了新材料泡沫鋁制成的新型護欄及聲屏障，并大量使用光伏發(fā)電、新能源充電、污水回收再利用等技術(shù)，探索綠色高速公路建設(shè)模式。

山東省智慧高速公路總體技術(shù)架構(gòu)示意圖

濟青中線示范項目的深入實踐

濟青中線智慧高速公路是山東省內(nèi)第一條新建智慧高速公路，是山東省高速公路網(wǎng)規(guī)劃布局“九縱五橫一環(huán)七射多連”的重要組成部分。自西向東先后連接濟南繞城高速二環(huán)線東環(huán)段、濱萊、長深、濰日高速，通過濰日高速濰坊連接線和濰萊高速、青銀高速相連接，途經(jīng)濟南市、淄博市、濰坊市、青島市范圍內(nèi)的11個市縣區(qū)，是連接濟南都市圈和膠東都市圈的重要干線和中部大通道。

不同于京臺改擴建項目，濟青中線全部為新建路段，全長約210公里，其中濟南至濰坊段約162公里，濰坊至青島段約47公里；設(shè)大橋特大橋60座，隧道22座，全線橋隧占比30%以上；穿越丘陵、山區(qū)、河流、礦區(qū)和一條地震活躍帶，地形、地貌、地質(zhì)和氣候條件復(fù)雜；建設(shè)標準高，全線采用雙向六車道標準，設(shè)計時速120公里，具有新的探索價值與示范作用。

探索綠色低碳生態(tài)建設(shè)新模式的京臺高速公路

按照《建設(shè)指南》要求和路域特點進行重點設(shè)計，在京臺改擴建項目的基礎(chǔ)上，濟青中線進一步實踐并探索了智慧高速的“山東模式”。

共用一個“智慧大腦”按照山東省交通運輸廳關(guān)于全省智慧高速“一盤棋”、全省智慧高速信息資源集約共享的要求，濟青中線在建設(shè)過程中汲收了京臺智慧高速的部分成功經(jīng)驗，與京臺智慧高速共用一個“智慧大腦”——云控平臺，并進行了適當(dāng)升級擴容，打破了以往信息系統(tǒng)建設(shè)的壁壘和瓶頸，合理利用現(xiàn)有資源，實現(xiàn)了效率和質(zhì)量雙提升。

打造智慧隧道新亮點根據(jù)全線隧道密集特點，濟青中線智慧高速公路以“智慧隧道”為突破點和新亮點，構(gòu)建隧道不降速通行體系，打造隧道智慧管養(yǎng)平臺。通過合理設(shè)計隧道斷面形式、在隧道口設(shè)置新能源遮光棚洞，消除“側(cè)壁效應(yīng)”和“黑白洞效應(yīng)”，解決隧道不降速問題；研發(fā)巡檢機器人、結(jié)構(gòu)檢測機器人等，實現(xiàn)日常自動化巡檢養(yǎng)護，降低運維成本。

完善全天候通行保障進一步完善惡劣天氣通行管控決策支持系統(tǒng)，實現(xiàn)沿線精準氣象監(jiān)測預(yù)警和管控策略生成；同時，通過無機熱管與抗凝冰路面等多種新型環(huán)保融雪方式組合實現(xiàn)高速公路重點路段主動融冰雪，保障高速公路全天候通行。在夜間和霧區(qū)視距不良的情況下，通過智慧誘導(dǎo)設(shè)施實現(xiàn)行車安全誘導(dǎo)，提升交通安全和高速公路服務(wù)水平。

建設(shè)車路協(xié)同應(yīng)用示范在包含路、橋、隧典型路段的龍埠樞紐至章丘東互通段，實施基于主動安全預(yù)警信息和車載終端發(fā)布為主的車路協(xié)同應(yīng)用示范，其余路段做好預(yù)留及規(guī)劃，未來逐步完善沿線車路協(xié)同基礎(chǔ)設(shè)施和云邊計算平臺，逐步實現(xiàn)全線支持L3級自動架駛。

構(gòu)建綠色能源供給體系根據(jù)沿線設(shè)施的特點結(jié)合不同形式的綠色發(fā)電技術(shù)，充分利用空間資源，在滿足沿線設(shè)施功能需求、保障安全與美觀的前提下，打造光伏與高速公路沿線設(shè)施一體化的綠色能源供給體系。

筑牢“GIS+BIM”數(shù)字孿生基礎(chǔ)進一步完善全線精細化BIM模型，開發(fā)基于“GIS+BIM”數(shù)字孿生系統(tǒng)，接入各種監(jiān)測、感知設(shè)備數(shù)據(jù)，為路網(wǎng)云控平臺各專業(yè)系統(tǒng)提供物理現(xiàn)實鏡像，同時為車路協(xié)同提供空間環(huán)境映射的信息支持。

打造精準智能的動態(tài)管控體系對車輛軌跡、交通時空信息進行精準感知、精準定位，經(jīng)云控平臺智能分析形成科學(xué)決策，合理調(diào)控交通狀態(tài)，實現(xiàn)“主動安全控制、智能運行誘導(dǎo)、高效指揮調(diào)度、統(tǒng)籌區(qū)域管理”精細化智能動態(tài)交通管控，提高事故處理效率和整體通行效率。

進一步提升服務(wù)區(qū)特色水平利用新一代信息技術(shù)，建設(shè)服務(wù)區(qū)智慧管理與服務(wù)平臺、服務(wù)區(qū)智慧停車引導(dǎo)系統(tǒng)、?；奋囕v停放管理系統(tǒng)等，實現(xiàn)對服務(wù)區(qū)設(shè)備的一體化管理，提高服務(wù)區(qū)的管理效率、用戶體驗和安全保障能力。

濟青中線智慧高速五大特色體系

問題與建議

在《建設(shè)指南》的指導(dǎo)下，山東省在智慧高速公路新建、改擴建等方面取得了一定突破，探索了“山東經(jīng)驗”，但有些問題仍需進一步研究、亟待解決。

駕乘人員的智慧化體驗有待提高智慧高速建得好不好，要由人民群眾說了算。目前，各省在智慧高速建設(shè)過程中，較多地關(guān)注了建設(shè)者、管理者需求，但基于當(dāng)前車輛智能化水平還不夠高的現(xiàn)狀，智慧高速建成后，用戶體驗方面還需要進一步提升。智慧高速建設(shè)，需立足當(dāng)前、兼顧長遠，將新技術(shù)應(yīng)用、新設(shè)備引進、數(shù)字化改造、智慧化建設(shè)等與群眾出行需求緊密結(jié)合，讓出行者真正的體驗到智慧高速的“與眾不同”。

關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備的測試驗證結(jié)果需及時共享各省份在智慧高速的建設(shè)過程中，基于不同的側(cè)重點，對不同的關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備開展了攻關(guān)和測試，而相關(guān)的結(jié)果共享方面還不夠及時和全面。山東省充分利用京臺智慧高速、智能網(wǎng)聯(lián)測試基地等路段和平臺，對關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備的實際效果實施測試驗證，并根據(jù)具體需求將經(jīng)過論證的成熟技術(shù)納入智慧高速建設(shè)，為未來技術(shù)發(fā)展和使用做好研判。

通車后系統(tǒng)性能驗證、軟件需加強迭代優(yōu)化目前，我國部分省份已建成通車多條智慧高速，但通車運行僅僅是智慧高速邁出的第一步，一方面，需要在運行期間不斷總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，驗證系統(tǒng)的長期使用效果；另一方面，還需要不斷的對軟件、算法進行更新迭代，提升性能。同時在運營過程中，需要對通行效率、管理效率、服務(wù)性能指標等進行總結(jié)，以更好的指導(dǎo)后續(xù)項目的實施。

需盡快出臺智慧高速建設(shè)的相關(guān)標準各省份在智慧高速公路建設(shè)過程中進行了有益的探索，需盡快、全面、細致地總結(jié)經(jīng)驗，討論和歸納有關(guān)問題與不足，避免重走彎路。應(yīng)進一步明確傳統(tǒng)高速公路和智慧高速公路的相關(guān)界面，能夠達成共識的要盡快形成行業(yè)標準。

及時修訂《建設(shè)指南》《建設(shè)指南》是現(xiàn)階段“山東模式”和“山東經(jīng)驗”的初步總結(jié)，但有些量化指標還不夠完善，有些方面還有待工程實踐的進一步驗證。

下一步需結(jié)合濟青中線建設(shè)，根據(jù)實際情況及時做好修訂工作。要圍繞“安全、高效、便捷、舒適、智能、綠色”的功能導(dǎo)向，以智慧化出行體驗為核心，打造智慧高速公路建設(shè)的山東標準，推動山東交通和智慧高速的高質(zhì)量發(fā)展，為交通強國貢獻山東力量。