2018年，交通部印發(fā)《數(shù)字交通發(fā)展規(guī)劃綱要》，為我國高速公路數(shù)字化建設(shè)提供了全新發(fā)展思路。整體要求到2025年，在交通運輸基礎(chǔ)設(shè)施和運載裝備全要素、全周期的數(shù)字化升級方面，要有新發(fā)展，同時要基本建立起數(shù)字化的收集體系和網(wǎng)絡(luò)化傳輸體系；在2035年前，實現(xiàn)全周期的全要素數(shù)字化，初步建成一體化的立體交通網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)“隨需而來”的快速出行。規(guī)劃中還提出一些特殊的要求。一是建立數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)。在高速公路上，最重要的是實現(xiàn)道路網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化建設(shè)，實現(xiàn)道路網(wǎng)絡(luò)的全面感知。二是建立網(wǎng)絡(luò)傳送系統(tǒng)。最終實現(xiàn)“多網(wǎng)合一”的交通運輸網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)，實現(xiàn)“大覆蓋，低延遲，高可靠，大帶寬”的交通運輸網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)。三是建立智慧的運用系統(tǒng)。運輸領(lǐng)域要推進(jìn)行業(yè)管理的現(xiàn)代化，積極構(gòu)建數(shù)字化、信息化的系統(tǒng)與應(yīng)用。

一、高速公路營運業(yè)務(wù)現(xiàn)狀分析

1.經(jīng)營管理一體化的需要。當(dāng)前，高速公路運營的主要內(nèi)容包括收費、路政、養(yǎng)護(hù)、機(jī)電、監(jiān)控、安全、綜合等幾方面，每個方面都會生成海量的運營數(shù)據(jù)。

在運營業(yè)務(wù)融合方面，各業(yè)務(wù)板塊之間有著工作界面的互動以及業(yè)務(wù)協(xié)同的需要。當(dāng)前，它們在數(shù)字化和信息化水平上，還具有很大的不平衡性，運營數(shù)據(jù)不能進(jìn)行流動、共享，相互融合、聯(lián)動方面也比較缺乏，這對于面對突發(fā)事件的應(yīng)急救援不利。

2.商業(yè)業(yè)務(wù)管理的一體化需要。許多高速公路路段都采用綜合監(jiān)控平臺，對大量分散信息進(jìn)行整合，對監(jiān)控大屏的圖形和數(shù)據(jù)進(jìn)行最大限度優(yōu)化。然而，在現(xiàn)實運行中，人們對交通事件、相關(guān)路產(chǎn)、車道、門架、通行服務(wù)等方面的關(guān)注，有的位于收費網(wǎng)段，有的位于公共網(wǎng)段，這些海量信息很難被高效地集成與使用。因此，我們以業(yè)務(wù)融合與系統(tǒng)融合為核心，以解決運營業(yè)務(wù)問題為目標(biāo)，將智慧化、智能化的工作重心，聚焦于對主線異常事件的感知與控制和對突發(fā)事件的處理。近兩年來，本項目聚焦于現(xiàn)場事故感知與裝備控制，并以此為基礎(chǔ)，逐漸向現(xiàn)場事故與裝備控制方向發(fā)展。

二、高速公路智能+數(shù)字化一體化運營系統(tǒng)的組成和作用

1.智慧費亭。收費亭是高速公路收費站及收費通道的重要構(gòu)成，其對信息互聯(lián)共享及實時處理能力的要求日益提高。以此為基礎(chǔ)，在長期的研究和分析后，企業(yè)確定建立一個“數(shù)據(jù)池”，通過語音對講和人機(jī)交互等技術(shù)，解決了不同用戶間的信息不暢通問題，構(gòu)建集“模塊化”“智能化”“人性化”“公共服務(wù)化”和“制度化”等功能于一體的新型高速公路收費亭，這就是“智慧費亭”。

2.應(yīng)急指揮調(diào)度平臺。當(dāng)前，我國公路交通事故處理現(xiàn)狀與要求已有較大改變。在信息化投入不均衡、應(yīng)急體制不健全的情況下，很容易導(dǎo)致管理執(zhí)行不力、效率低下、司乘體驗不便利等諸多問題：①缺乏有效的信息來源。最近幾年，隨著高速公路交通運輸量的快速增加，原本以單一路段區(qū)域為單元的信息采集、處置和調(diào)度體制，已經(jīng)不能夠與道路安全應(yīng)急和管理服務(wù)的需要相匹配，尤其是工作人員在處理安全突發(fā)事件時，因為缺乏可以為其提供各種數(shù)據(jù)集成的平臺或軟件，其基本功能沒有得到最大程度發(fā)揮，信息資源高效整合和跨部門、跨路段的協(xié)同機(jī)制還需要進(jìn)一步強(qiáng)化。與此同時，因為相關(guān)的技術(shù)還不夠成熟，所以不能對突發(fā)事件進(jìn)行事先的監(jiān)控和預(yù)警，導(dǎo)致對一些突發(fā)事件不能進(jìn)行事先預(yù)防，也不能對已經(jīng)發(fā)生的突發(fā)事件所帶來的社會危害進(jìn)行及時控制。

②在硬件和軟件構(gòu)建以及合作關(guān)系方面存在的問題。如果僅僅將安全應(yīng)急作為一個方向來展開這一體系的構(gòu)建，那么它并不能讓道路交通安全的預(yù)防預(yù)控、對應(yīng)急信息的采集整合、對應(yīng)急資源的科學(xué)調(diào)配。因此，迫切需要構(gòu)建一套全面的運營監(jiān)測、協(xié)同管控及信息服務(wù)體系，從而達(dá)到源頭防控、過程控制和科學(xué)評價目的。

③事故處理中的工作人員職業(yè)素質(zhì)較低的問題。因為有些部門或工作人員在緊急情況下的專業(yè)素質(zhì)較低，他們在對待緊急情況的態(tài)度上沒有給予足夠關(guān)注，這導(dǎo)致在緊急情況下，工作人員在應(yīng)對緊急情況方面的經(jīng)驗不足，而且他們所采用的救助方法也不夠?qū)I(yè)。

為了突破當(dāng)前突發(fā)事件處理中的技術(shù)瓶頸，開發(fā)了“智能+數(shù)字化”突發(fā)事件指揮與調(diào)度系統(tǒng)。“安全第一，預(yù)防為主，綜合治理”的工作思路，以ISO9001安全與緊急事故處理模塊為基礎(chǔ)，建立“遠(yuǎn)端引導(dǎo)、中端分流、近端管控”的緊急事故處理流程，健全道路運營監(jiān)控與信息上報制度，對事故處理過程進(jìn)行追蹤，提升事故處理的效率與效果。

應(yīng)急指揮調(diào)度平臺的主要功能：a.強(qiáng)有力的信息整合功能。系統(tǒng)采用了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對手持終端和計算機(jī)端的同步進(jìn)行了支持，同時還具備了地圖定位、音頻視頻傳輸?shù)裙δ?，通過緊急統(tǒng)一指揮調(diào)度管理手段，讓應(yīng)急數(shù)據(jù)能夠無縫共享，從而有效地解決了現(xiàn)場信息傳遞的瓶頸問題，讓信息聯(lián)控和無縫銜接得到了加強(qiáng)，從而大幅提升了處置效率。b.實現(xiàn)了軟、硬一體化管理。通過該系統(tǒng)的軟硬件有機(jī)地配合，將路面圖像及時地傳輸過來，從而達(dá)到“電子巡查”的目的。該系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了高速公路全程的實時監(jiān)測，而且實現(xiàn)全省各區(qū)域之間的信息交流，實時發(fā)布與交通有關(guān)的信息，以及突發(fā)事件的現(xiàn)場信息。c.高效而精準(zhǔn)的資料處理能力。具有數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計的能力。在此功能中，對事件按照等級、類型、管段及擁堵指標(biāo)展開了統(tǒng)計分析，從而可以對事件進(jìn)行實時、精確控制，從而可以直觀地展現(xiàn)出道路安全狀態(tài)和事故發(fā)展趨勢，從而讓安全突發(fā)事故管理變得更加精確、專業(yè)。d.收集與警報的自動化播報。利用獨立運行的服務(wù)器，對外場氣象工作站、能見度檢測器及道路溫度檢測器設(shè)備展開了自動的數(shù)據(jù)采集，當(dāng)溫度、降雪量、能見度等信息超出了閾值之后，就可以自動向應(yīng)急值班人員發(fā)送報警信息，并對報警級別進(jìn)行自動判定。

3.機(jī)電運維系統(tǒng)APP。通過使用機(jī)電運維系統(tǒng)APP，工作人員可以在高速公路上使用先進(jìn)的技術(shù)來實時、有效地監(jiān)控和控制車輛。這樣，工作人員就可以更好地控制車輛的運行情況，并且可以更有效地保證車輛的安全性和可靠性。此外，機(jī)電運維系統(tǒng)APP的使用也可以幫助工作人員更好地降低人力成本。通過這項技術(shù)，不僅能夠向管理人員提供完整的設(shè)備管理數(shù)據(jù)，而且有助于他們掌握和監(jiān)督設(shè)備的運營狀態(tài)，從而大幅提升企業(yè)的現(xiàn)代化經(jīng)營水準(zhǔn)。

①系統(tǒng)基本組成概況。機(jī)電運維系統(tǒng)APP作為高速公路機(jī)電運維系統(tǒng)的重要組成部分，不僅可以有效地控制和管理道路設(shè)施，而且還可以為高速公路機(jī)電設(shè)備提供現(xiàn)代化的管理服務(wù)，并且可以實時監(jiān)測和跟蹤故障的處理流程。在此過程中，重點關(guān)注機(jī)電維修的進(jìn)展，并密切監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)。機(jī)電運維系統(tǒng)App作為一個智能化的移動平臺，能夠整合多種功能，包括收費、監(jiān)測、通訊、照明和配電。它還能夠為用戶提供專業(yè)的機(jī)械維護(hù)和保養(yǎng)平臺，支持多種功能，如機(jī)械保養(yǎng)、檢測和維修，還能夠?qū)崿F(xiàn)對用戶的實時跟蹤和分析。

②機(jī)電運維管理內(nèi)容。盡管高速公路機(jī)電管理部門已經(jīng)采取了多種措施來提升IOS的質(zhì)量，包括采用人力、計算機(jī)技術(shù)，但仍未能徹底改善機(jī)電運維的實時性，僅僅依賴于傳統(tǒng)通信或其他形式的溝通方式。而采用機(jī)電運維系統(tǒng)App技術(shù)，則可以大大改善這一狀況。該系統(tǒng)由三個組成部分組成：機(jī)械保養(yǎng)和維護(hù)、機(jī)械檢測和智能監(jiān)測。

通過定期機(jī)電維護(hù)和管理，可以確保每個部件都處于良好的狀態(tài)。維修人員會定期檢查和修復(fù)所有的部件，確保它們的運轉(zhuǎn)狀態(tài)良好。此外，工作人員還會定期測量和評估所有的性能參數(shù)。當(dāng)技術(shù)人員檢查設(shè)備并發(fā)現(xiàn)故障時，他們就可以進(jìn)入維修管理。如果收費管理部門也遇到了類似的問題，他們也可以進(jìn)入維修管理。通過機(jī)電設(shè)備監(jiān)控，工作人員可以全面了解設(shè)備的狀態(tài)。

采用先進(jìn)的技術(shù)，工作人員可以實現(xiàn)機(jī)電設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測，可以將設(shè)備的運行情況以拓?fù)鋱D的形式展現(xiàn)，并且可以及時地將可疑的問題反饋給用戶。此外，工作人員還可以利用多種顏色的圖表，如紅、黃、綠，將設(shè)備的實際情況和可疑問題展現(xiàn)給用戶，從而更好地了解和處理各種可疑的問題。

③機(jī)電運維系統(tǒng)APP的設(shè)計及功能實現(xiàn)。機(jī)電運維系統(tǒng)APP數(shù)據(jù)框架。本機(jī)電運維系統(tǒng)APP是專為機(jī)電運維而設(shè)計的，它使用了Java和Object C技術(shù)，可以在android和ios平臺上使用。它還可以連接到機(jī)電運維管理系統(tǒng)和PC端，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的對接和共享。在這句話里，工作人員提到了使用.net技術(shù)來構(gòu)建的后臺管理系統(tǒng)，并使用SqlServer數(shù)據(jù)庫來保護(hù)數(shù)據(jù)。在使用移動設(shè)備時，工作人員使用SQLite數(shù)據(jù)庫來保護(hù)數(shù)據(jù)，并使用了相同的身份驗證。

機(jī)電維護(hù)管理。按照不同時間段要求，將主機(jī)進(jìn)行精細(xì)的管理和保養(yǎng)，從每天、每周、每季度、每年的檢查，都要進(jìn)行精確的管理和保養(yǎng)。此外，采用全面智能技術(shù)，實現(xiàn)對保修登記的實時監(jiān)控，從而保障主機(jī)的安全。當(dāng)工作人員的主機(jī)健康運行，但是它卻突然失靈了。工作人員只需要打開一個對話窗，就能看到這個問題的答案。這個答案會被保存，以供工作人員查看。工作人員還能通過這個窗口，查看更多故障細(xì)節(jié)，以及更多相關(guān)資料。

機(jī)電維修管理。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)問題時，票據(jù)管理工作者會首先輸入問題的相關(guān)數(shù)據(jù)，并開始執(zhí)行相應(yīng)的問題解決方案。在解決方案執(zhí)行完畢之前，需要經(jīng)過嚴(yán)格的檢查和審核，以保證質(zhì)量。此外，還需要對問題的解決方案和質(zhì)量控制工作進(jìn)行審核，以保證質(zhì)量控制工作的順利實施。經(jīng)過精細(xì)檢查和審核，工作人員將會發(fā)布一份完整的維護(hù)和保養(yǎng)報告，這份報告將會被機(jī)電運維系統(tǒng)APP的后端消息推送給所有管理者。同時，工作人員還將會將所有設(shè)備運行狀態(tài)以拓?fù)鋱D的方式展現(xiàn)給用戶，讓用戶能夠清晰地了解到。

機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控。通過使用機(jī)電設(shè)備維修和維護(hù)子系統(tǒng)，工作人員能夠自動生成設(shè)備的拓?fù)鋱D，并能夠?qū)崟r監(jiān)測設(shè)備的狀態(tài)。如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備出現(xiàn)故障，工作人員的機(jī)電運維系統(tǒng)APP會向用戶發(fā)送消息提醒。

三、實施效果

1.通過采用先進(jìn)的語音通訊和人機(jī)交互技術(shù)。智慧費亭成功地消除了費亭個體間的數(shù)據(jù)隔離，構(gòu)建出融合多種功能的綜合型高速公路，其既具備傳統(tǒng)的硬件設(shè)施，又具備先進(jìn)的軟件功能，還具有完善的環(huán)境監(jiān)測和公共服務(wù)，以及嚴(yán)格的安全管理。

“智慧費亭”給旅客們提供無線網(wǎng)絡(luò)，讓他們可以在收費處享受到無線網(wǎng)絡(luò)；收費站收費人員可以利用設(shè)在收費崗?fù)ぶ械膶Ｓ闷桨逵嬎銠C(jī)，來接收站所或中心發(fā)送的實時路況、天氣情況等信息，并對過往駕駛員進(jìn)行及時提示；車站還在服務(wù)區(qū)和收費站中設(shè)置了微信公眾號二維碼，這樣就可以讓過往司機(jī)們可以掃描關(guān)注，并收到實時的交通狀況。此外，車站還可以利用這個公眾號，享受餐飲預(yù)訂、緊急救護(hù)和微信繳費等個性化服務(wù)。

2.通過使用機(jī)電運維系統(tǒng)APP，工作人員可以在高速公路上使用先進(jìn)的技術(shù)來實時、有效地監(jiān)控和控制車輛。這樣，工作人員就可以更好地控制車輛的使用情況，同時也可以更有效地監(jiān)控車輛的狀態(tài)。

3.該智能視頻分析系統(tǒng)可以24小時不間斷地收集和處理高速公路的視頻數(shù)據(jù)，可用于識別和處理各種突然情況。如交通擁擠、汽車故障、行人橫跨、汽車倒退、垃圾飛濺、汽車駕駛員離開、隧道煙霧、火災(zāi)和交通事故。還可以根據(jù)不同的情況，自動觸發(fā)聲音和閃爍的警告，從而達(dá)到主動監(jiān)控、控制和在線預(yù)警的目的。①晝夜不停對路網(wǎng)運行監(jiān)測。通過使用這個系統(tǒng)，工作人員能夠在24小時內(nèi)連續(xù)監(jiān)測道路運行情況。工作人員能夠通過觀察視頻圖像來獲取交通流量信息，并能夠準(zhǔn)確地識別出車輛類型，其計算精度高達(dá)90%。為了讓駕駛者能夠全面把握汽車的運營情況，系統(tǒng)將以圖形的形式，將分車道、分上下行的交通流量進(jìn)行可視化，以此來反映公共汽車的整體情況，而且工作人員還將定期對這些信息進(jìn)行更新，以此來滿足駕駛者的需求。

②外場設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測。通過使用高精度的技術(shù)，系統(tǒng)能夠更加迅捷地識別出外部環(huán)境中的故障，并能夠迅速采取措施，如通過視頻圖像來識別出黑屏、抖動和雪花等異常情況，同時也能夠通過實時的監(jiān)控來識別出畫面中的道路和被障礙物遮擋的情況，并且能夠立即向用戶發(fā)出警告。

③道路異常事件報警。在突然的交通擁堵、停車、逆向車輛和撞車等情況下，智能車輛管理系統(tǒng)能夠自動識別和追溯這些車輛。如果車輛在高速公路上遇到了擁堵或停車，車輛管理系統(tǒng)能夠自動向駕駛者和其他車輛發(fā)送警告。如果車輛在高速公路上遇到了擁堵或停車，車輛管理系統(tǒng)能夠自動追溯車輛的運動軌跡，為駕駛者和其他車輛的安全駕駛提供幫助。采用先進(jìn)的技術(shù)和方法，工作人員的監(jiān)控系統(tǒng)能夠更有效地進(jìn)行自動化管理，并且能夠更快地處置突發(fā)情況。

④擁堵預(yù)警及事前干預(yù)。由于先前的道路情況會導(dǎo)致大量的交通擁堵，因此，開始使用智能交通管理系統(tǒng)來實時跟蹤道路上的交通情況。如果道路上的車輛數(shù)量超過了工作人員的限制，工作人員會立即向駕駛者發(fā)送交通擁堵預(yù)警，并告知他們需要特別留意下面的重點道口。如果需要，系統(tǒng)應(yīng)該盡早采取措施來緩解道路擁擠，從“事中處理”到“事前干預(yù)”，從而從被動地觀察到積極的管理，這樣就會顯著地降低道路的擁擠程度，從而顯著地改善道路的總體運營情況。

⑤實時路況監(jiān)測及預(yù)測。為了更快地解決交通擁堵問題，交通管理人員將利用視頻分析技術(shù)來確定道路上的交通流量，并根據(jù)這些信息來判斷下一階段的交通情況。如果發(fā)現(xiàn)擁堵，系統(tǒng)將會發(fā)出四級交通擁堵預(yù)警（紅、橙、黃、藍(lán)）。當(dāng)發(fā)生交通事故時，系統(tǒng)將會自動監(jiān)控路網(wǎng)的運行情況，并且能夠預(yù)測事故對交通流的實時影響，從而確定未來一段時間內(nèi)事故的影響范圍和擁堵持續(xù)時間，同時也能夠評估未經(jīng)人工干預(yù)的后果，并給出有效的誘導(dǎo)措施。

⑥高速團(tuán)霧檢測報警。隨著時間的推移，由于某些特定的氣象條件，我們可以看到，當(dāng)工作人員走上高速公路時，可以看到幾十米至上百米的區(qū)域都有濃濃的云層。為了讓駕駛者更加安全，系統(tǒng)將通過對視頻圖像的分析來計算和收集這些云層的濃度。如果天空中的云層濃重，系統(tǒng)可以使用更先進(jìn)的技術(shù)來控制天空的云層，以減少云層的影響。這些技術(shù)可以取代傳統(tǒng)云層探測器，以更準(zhǔn)確地探測到云層的位置，從而更好地控制云層的擴(kuò)散。此外，系統(tǒng)還可以及時向公眾發(fā)送最新的天空氣象數(shù)據(jù)，以確保公眾安全。

（作者單位：北京華北投新機(jī)場北線高速公路有限公司 ）