朱維紅,張 吉,奚加榮

(1.江蘇省交通工程建設(shè)局,江蘇 南京 210004;2.華設(shè)設(shè)計集團股份有限公司,江蘇 南京 210006)

0 引言

智慧高速公路是助力智慧交通、打造交通強國的支撐點,它也始終是業(yè)界內(nèi)外的焦點。在“十四五”規(guī)劃中,智慧高速成為許多地方的重要建設(shè)內(nèi)容。其建設(shè)的主要目標是安全、便捷、高效、綠色和經(jīng)濟,通過多網(wǎng)融合,實現(xiàn)精準感知、精確分析、精細管理和精心服務(wù)能力。江蘇省五峰山未來高速、河北京雄高速等國內(nèi)多條智慧高速公路已經(jīng)完工并投入使用,智慧高速公路正在朝著高質(zhì)量的發(fā)展,將迎來規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化的推進。當前,智慧高速建設(shè)正蓬勃發(fā)展,智慧高速建設(shè)的初衷是為了使路網(wǎng)管理更加便捷、用戶體驗更加完善。隨著人們對高速公路出行抱有更多的期待,也對高速公路出行所提供的服務(wù)提出了更高要求,如何通過信息化手段不斷增強出行者的服務(wù)體驗是交通行業(yè)的一個重要課題。在高速公路不斷發(fā)展建設(shè)過程中,如何有效地為出行用戶與駕乘人員提供實時、準確的出行信息服務(wù),始終是智慧高速建設(shè)的重點內(nèi)容,但是當前交通行業(yè)尚未形成快捷、有效的信息發(fā)布模式,采取的模式依舊存在一定的局限性?？勺冃畔⑶閳蟀迨苤朴诎惭b數(shù)量和位置,雖受眾范圍最廣,但其發(fā)布的信息時效性和準確性都有一定欠缺;廣播、網(wǎng)站、高德、百度等形式受開啟服務(wù)影響,其受眾范圍因個人偏好影響很大,均做不到全局,且其發(fā)布的信息都有一定的偏好,相對固定,做不到完整。而5G消息基于5G手機原生應(yīng)用屬性與通信運營商龐大的用戶基數(shù),能夠面向更多的用戶提供更加便捷的信息服務(wù),如路況信息、出行資訊、旅游信息、氣象信息、服務(wù)區(qū)信息等均可通過5G消息進行播發(fā),彌補了現(xiàn)有手段的不足。

2020年,三大運營商聯(lián)合發(fā)布了《5G消息白皮書》[1],旨在驅(qū)動產(chǎn)業(yè)合作伙伴共同推進5G消息服務(wù)能力的構(gòu)建。5G消息帶來了技術(shù)與業(yè)務(wù)的躍變,將基礎(chǔ)通信業(yè)務(wù)產(chǎn)品形態(tài)、體驗全面升級,為傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)賦予互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的全新屬性,其富媒體能力支持文本、圖片、語音、視頻、位置等信息。5G消息基于GSMA RCS UP標準構(gòu)建新生態(tài),實現(xiàn)消息的多媒體化,通過引入MaaP技術(shù)實現(xiàn)行業(yè)消息的交互化[2],5G消息帶來全新的人機交互構(gòu)建,在提升用戶體驗的同時,構(gòu)建了全新的信息服務(wù)入口。在高速公路領(lǐng)域,通過5G消息可以實現(xiàn)伴隨式信息服務(wù),提升信息到達率,是一種新型的信息發(fā)布手段。

1 高速公路信息發(fā)布系統(tǒng)的現(xiàn)狀

高速公路常見的信息發(fā)布手段包括交通廣播、喇叭、可變情報板、移動圖商App、手機智能、車路協(xié)同的車載等[3]。

交通廣播利用車載收音設(shè)備接收無線電信號,受眾廣、范圍大,但是精準性不足,觸達率也不高,僅適用于宏觀信息的群體性送達。

可變情報板可發(fā)布一些文字性信息,新型的可變情報板可播放彩色圖片或動畫,發(fā)布的內(nèi)容一般常見的有交通路況信息、安全提醒信息、天氣信息、道路封閉和施工信息以及一些突發(fā)路況信息。但可變情報板為路側(cè)固定設(shè)施,受安裝布設(shè)點位的影響,信息僅可觸達可視范圍內(nèi)的車輛,受眾面小,同時受高速公路車速、環(huán)境、駕駛?cè)藛T對信息接收和理解差異等因素影響,信息觸達效果有限。

新型車載終端可以發(fā)布全部的動態(tài)和靜態(tài)信息,將這些信息以語音、圖片、文字等方式顯示,而且可以在整個出行的過程中起到重要的作用。但是,這款車載終端必須有一個完整的信息發(fā)布平臺作為支持,對技術(shù)的要求很高,并且安裝費用也很高。

移動終端(如圖商App等)可發(fā)布出行前和出行中的信息,主要用于路徑規(guī)劃。移動終端發(fā)布信息方式比較機動,但是發(fā)布量小、發(fā)布內(nèi)容不足,且駕駛過程中操作移動終端有較大安全風險。同時圖商平臺與道路管理單位之間尚未實現(xiàn)廣泛的信息聯(lián)通,信息的時效性較難保證。

短信平臺可提供通用化及定制化的全天時交通信息服務(wù),信息發(fā)布對象明確傳送可靠,并且提供個性化服務(wù),缺點是提供的信息為文字且在駕駛過程中難以閱讀,信息實時性不易保障。

5G消息在智慧公路領(lǐng)域的運用,主要是以構(gòu)建“伴隨式信息服務(wù)”為重點目標,充分利用大數(shù)據(jù)、新媒體渠道進行路網(wǎng)公眾信息服務(wù),提升公眾出行服務(wù)等領(lǐng)域的智能化水平,嘗試將公路管理職能從“重管理”到“重服務(wù)”進行轉(zhuǎn)變。隨著5G技術(shù)的持續(xù)發(fā)展,該技術(shù)被廣泛應(yīng)用于智慧高速中,通過協(xié)調(diào)高速公路中的人、車、路、環(huán)境等關(guān)鍵要素,保障高速公路的平穩(wěn)運行。5G消息能夠根據(jù)出行用戶的實時位置實現(xiàn)個性化出行信息的精準下發(fā),實現(xiàn)定制化的消息發(fā)送,并通過終端向用戶播報事件語音信息,解決了駕駛過程中的安全性問題。且最終目標不與現(xiàn)有主流信息發(fā)布手段沖突,能夠作為一種輔助手段快速、有效地對各類交通出行信息進行發(fā)布。智能手機幾乎人手一部,隨身攜帶,可第一時間接收到信息,預(yù)計未來5G智能手機的滲透率將會快速增大,因此在交通出行信息發(fā)布的過程中,5G消息作為其中的一種發(fā)布手段將起到越來越重要的作用。將5G技術(shù)運用于智慧高速,能夠充分發(fā)揮5G技術(shù)的優(yōu)勢,為出行用戶帶來更高效、更安全、更經(jīng)濟、更環(huán)保的出行體驗。

2 高速公路特大型跨江大橋信息發(fā)布需求分析

國內(nèi)某高速公路特大型跨江大橋是以“高速+城際鐵路+一般公路”的形式建造的一座雙層橋面公鐵兩用橋。其主梁采用上下層布置,上層橋面布置雙向6車道高速公路,下層橋面上游側(cè)布置兩線城際鐵路、下游側(cè)布置4車道普通公路,如圖1所示。

圖1 高速公路特大型大橋 “三位一體”特點

項目位于長三角經(jīng)濟較為發(fā)達的錫常泰地區(qū),是區(qū)域內(nèi)重要的過江設(shè)施,同時是揚子江城市群錫常泰組團城際快速出行通道,主要解決兩岸城市、周邊城鎮(zhèn)過江交通問題,并利用周邊路網(wǎng)與附近國道、省道及城市主干路實現(xiàn)交通功能的快速疏解。

針對本項目高速公路特大型大橋的特點,結(jié)合功能定位和周邊路網(wǎng)的需求,分析其高速公路信息發(fā)布需求主要包括以下幾方面。

(1)高效觸達。該特大型跨江大橋兼具城際和通道功能,在工作日早晚和節(jié)假日易出現(xiàn)突發(fā)性增長,引發(fā)交通擁堵和交通事故交通流量大,且貨車占比較高,易出現(xiàn)交通擁堵和交通事故,采用多種信息發(fā)布手段融合實現(xiàn)出行誘導(dǎo)服務(wù),實現(xiàn)大流量下的安全、高效出行。

(2)精準誘導(dǎo)。該特大型跨江大橋上層高速公路路線長,下層橋面是半封閉式的,普通公路為雙向4車道,且無應(yīng)急車道,主橋上一旦發(fā)生事故,對周邊路網(wǎng)交通影響大,需要結(jié)合事故等異常情況發(fā)生的位置,事件緊急程度、影響范圍等多重因素,制定精準信息發(fā)布策略,向本路段內(nèi)、周邊路網(wǎng)等范圍內(nèi)的車輛發(fā)送不同的信息內(nèi)容。如警示離事件發(fā)生距離較近的車輛停車或是減速避讓,較遠處車輛通過其他道路繞行,從而實現(xiàn)精準的信息誘導(dǎo)。

因此,針對該特大型跨江大橋的信息發(fā)布需求,在現(xiàn)有可變情報板、廣播、車路協(xié)同終端等手段的基礎(chǔ)上,5G消息可以作為有效的信息發(fā)送手段,利用5G消息的富媒體和位置精準性識別的特點,實現(xiàn)基于位置的伴隨式信息服務(wù)。通過創(chuàng)新手段實現(xiàn)對跨江大橋及周邊道路狀況全面、實時、準確的感知,掌握路橋、車輛、環(huán)境的現(xiàn)狀并精準預(yù)測發(fā)展趨勢,使其能夠在全天候條件下低能耗、低排放運行。

3 5G消息擴散策略

3.1 事件信息分類分級

隨著智慧高速公路的廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展,各地的高速公路建設(shè)指南越來越多地提及伴隨式信息服務(wù),并要求交通信息服務(wù)需要包括路況、氣象、應(yīng)急事件、交通管控等類型。此外,這些指南還要求信息服務(wù)需要滿足一定的數(shù)據(jù)格式、接口規(guī)范、發(fā)布頻率和數(shù)據(jù)質(zhì)量要求,以保證信息的準確性和及時性。在這樣的背景下,出行公眾對精準化、個性化出行體驗的需求也日益增加。高速公路、周邊路網(wǎng)可向駕乘人員提供的信息常見的包括:

(1)靜態(tài)交通信息,如路段基本信息、收費站基本信息、服務(wù)區(qū)節(jié)點信息、高速公路路側(cè)設(shè)施基本信息等。

(2)動態(tài)交通信息,如交通事故信息、交通設(shè)施使用狀況信息、交通運行狀況信息、交通事件信息、施工養(yǎng)護信息、交通管制信息、重點區(qū)城視頻監(jiān)控信息等。

(3)氣象信息,如氣象預(yù)報信息、路側(cè)氣象監(jiān)測信息、路面積水/積雪/結(jié)冰監(jiān)測信息等。

(4)路徑規(guī)劃信息,如路徑誘導(dǎo)、在途時間預(yù)測信息等。

(5)其他信息,如安全主題類信息、新聞、本地服務(wù)等。

上述信息的種類和可預(yù)見的數(shù)量是巨大的,如不對以上信息進行有效區(qū)分,將所有信息發(fā)送給在途司機,將會降低緊急預(yù)警和誘導(dǎo)信息的警示作用,也會引起“信息爆炸”,降低用戶的體驗。因此,有必要針對大橋智慧高速服務(wù)對象的需求,結(jié)合5G消息的特點,對事件信息分級分類,根據(jù)分級分類形成信息權(quán)重,以便應(yīng)用于擴散模型的優(yōu)選。因此,以面向駕乘人員為基礎(chǔ),對信息分類進行篩選,形成事件信息的分級分類,如表1所示。

表1 事件信息的分級分類

3.2 基于終端位置的內(nèi)容分發(fā)策略

在高速公路上發(fā)生事故、施工等事件時,距離事件發(fā)生位置不同的駕乘人員,所以收到的5G消息內(nèi)容應(yīng)該有所不同,即通過基于終端位置的內(nèi)容分發(fā)策略控制分發(fā)內(nèi)容。如在主橋中部發(fā)生交通事故,同行上橋方向最近的車輛應(yīng)收到“前方事故,請減速慢行”或是“前發(fā)事故引發(fā)火災(zāi),請停車等待”;但在同行上橋方向前一個或是多個互通的車輛,應(yīng)收到“前方事故,請從XX互通駛離,由普通公路過江”等信息。因此,必須結(jié)合事件信息的分級分類,對終端的內(nèi)容進行分發(fā)調(diào)整,如表2所示。

表2 內(nèi)容分發(fā)策略

在制定內(nèi)容分發(fā)策略前,對跨江大橋南北接線和主橋,沿線雙向各標定了38個權(quán)重點位。當事件發(fā)生時,以事件發(fā)生時的位置為基準,最近兩側(cè)的權(quán)重點位權(quán)重值為零,向南北兩邊依次展開,每個權(quán)重點位的值依據(jù)特定算法遞增,由此生成全線所有權(quán)重點位權(quán)重值。終端距離最近的權(quán)重點位的權(quán)重值,即終端的權(quán)重權(quán)。系統(tǒng)依據(jù)權(quán)重值的不同行形成不同分發(fā)內(nèi)容。該策略模型中,位置權(quán)重點位權(quán)重值遞增過程由特定算法控制,算法可結(jié)合信息類型的分級分類、前方互通數(shù)量、車流量、天氣等進行調(diào)整,實現(xiàn)事件信息分級分類與內(nèi)容分發(fā)策略的解耦。

4 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

5G消息擴散策略控制系統(tǒng)由事件分級分類、權(quán)重點管理、位置匹配、權(quán)重算法管理、分發(fā)內(nèi)容控制組成,如圖2所示。

圖2 5G消息擴散策略控制系統(tǒng)設(shè)計

事件分級分類模塊根據(jù)事件檢測系統(tǒng)分析出的事件,對其進行分級分類管理,確定信息形式和發(fā)布優(yōu)先級。

權(quán)重點位管理模塊對全線設(shè)置的點位進行標定管理。

終端信息匹配模塊負責對全線在途車輛及終端的位置進行管理。

權(quán)重算法管理內(nèi)置了多項位置權(quán)重點位權(quán)重值遞增控制的特定算法。

分發(fā)內(nèi)容控制模塊負責應(yīng)用權(quán)重算法,根據(jù)算法擬合,形成對應(yīng)的內(nèi)容分發(fā)策略。

所形成的策略最終通過信息發(fā)送模塊,通過5G消息通道向在途的駕乘人員進行實時發(fā)送。

5 結(jié)語

本文分析了5G消息在高速公路信息發(fā)布中對現(xiàn)有發(fā)布方式所形成的補充,結(jié)合高速公路特大型大橋項目,分析了5G消息在項目中的應(yīng)用方式,對國內(nèi)智慧高速的5G消息應(yīng)用有借鑒意義。所提出的消息分級分類及內(nèi)容分發(fā)策略具有一定的通用性,可結(jié)合實施應(yīng)用中的具體算法擴散應(yīng)用范圍。5G消息作為一種新型的服務(wù)入口,隨著5G手機市場的不斷擴大,結(jié)合5G基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的完善,其在交通領(lǐng)域?qū)⒏玫胤?wù)于出行服務(wù)、安全保障等各個維度,5G消息成熟推廣后,能夠讓智慧公路上的各類預(yù)警和服務(wù)類消息,快速方便觸達司機和乘客,讓出行用戶能夠更為直觀地體驗到智慧高速帶來的安全、高效和精細化的服務(wù),同時它也將成為未來智慧高速提升用戶體驗和服務(wù)感知度的有效手段。