作者簡介：韋樂香（1988—），碩士，工程師，主要從事高速公路智慧交通咨詢設(shè)計工作。

文章以沙吳高速公路智慧高速專項的設(shè)計方案為依托，對沙吳高速公路基本特征、項目定位和技術(shù)難點進行詳細剖析，分析智慧高速的設(shè)計理念和思路，探索傳統(tǒng)高速公路機電工程轉(zhuǎn)型路徑，總結(jié)智慧高速公路的建設(shè)成果和經(jīng)驗，為后續(xù)智慧高速公路建設(shè)提供參考。

智慧高速；數(shù)字化；車路協(xié)同

U495A602093

0?引言

近年來，國家先后出臺《數(shù)字交通發(fā)展規(guī)劃綱要》《交通強國建設(shè)綱要》《數(shù)字交通“十四五”發(fā)展規(guī)劃》等一系列文件，從國家戰(zhàn)略層面統(tǒng)籌推進交通強國建設(shè)，促進先進信息技術(shù)與交通運輸深度融合，為交通信息化向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展提供支撐，明確智慧高速公路的建設(shè)方向［1］。

根據(jù)交通運輸部關(guān)于廣西的交通強國批復文件精神“依托南寧沙井至吳圩公路，積極開展車路協(xié)同及自動駕駛技術(shù)應(yīng)用，構(gòu)建云控平臺及交通控制平臺，推動建成智慧高速路段，實現(xiàn)在途傳統(tǒng)車輛及網(wǎng)聯(lián)車輛動態(tài)管理與調(diào)度”［2］，南寧沙井至吳圩公路（以下簡稱“沙吳路”）將建設(shè)智慧高速公路專項工程。本文以沙吳路智慧高速公路專項的設(shè)計方案為依托，對沙吳路基本特征、項目定位和技術(shù)難點進行詳細剖析，分析智慧高速公路的設(shè)計理念和思路，探索傳統(tǒng)高速公路機電工程轉(zhuǎn)型路徑，總結(jié)智慧高速公路的建設(shè)成果和經(jīng)驗，為進一步推動廣西區(qū)內(nèi)傳統(tǒng)高速公路更新?lián)Q代和智慧高速公路的新型基礎(chǔ)設(shè)施快速發(fā)展提供參考。

1?工程概況

沙吳路是G72泉南高速公路支線G7211南友高速公路和《廣西高速公路網(wǎng)規(guī)劃（2018—2030年）》中“縱6線”全州（黃沙河）至友誼關(guān)高速公路的重要補充通道，是西部陸海新通道的重要組成部分。沙吳路主線設(shè)計全長為28.5 km，其中主線起點沙井至那洋互通長21.0 km，設(shè)計速度為120 km/h，雙向六車道，路基寬度為34 m；那洋互通至吳圩西互通段長4.7 km，設(shè)計速度為120 km/h，雙向八車道，路基寬度為43 m；全線涉及3處互通式立交、1處收費站、1處服務(wù)區(qū)、1處養(yǎng)護工區(qū)、1處監(jiān)控通信分中心（如圖1所示）。

2?項目定位和技術(shù)難點

2.1?項目定位

沙吳路智慧高速公路專項工程設(shè)計旨在以新發(fā)展理念，落實交通強國建設(shè)、新基建、西部陸海新通道試點

示范工作，探索廣西高速公路高質(zhì)量發(fā)展道路，推進高速公路產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型與供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革。

2.2?技術(shù)難點

項目在智慧高速公路設(shè)計從“傳統(tǒng)機電系統(tǒng)”向“新基建”發(fā)展過程中，要提供全方位的監(jiān)管服務(wù)、高效的應(yīng)急響應(yīng)服務(wù)與實時的出行服務(wù)，必須解決如下技術(shù)難點：

（1）增強路況感知范圍和深度，提高智能化自動識別和分析能力。

（2）提供車路協(xié)同系統(tǒng)場景應(yīng)用必要的基礎(chǔ)條件。

（3）完善基礎(chǔ)數(shù)據(jù)架構(gòu)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通、共享、融合。

（4）解決高速公路運營管理業(yè)務(wù)分散，難以協(xié)同統(tǒng)一的問題。

（5）實現(xiàn)“一張圖”可視化管理，提升運營管理和決策科技水平。

（6）提升高速公路安全保障能力和綜合運行效率。

3?項目設(shè)計要點

3.1?設(shè)計理念

作為交通運輸部交通強國試點工程，該項目智慧高速公路設(shè)計堅持“目標導向、模塊推進、示范引領(lǐng)”的總體理念，依托北斗、物聯(lián)網(wǎng)、5G、大數(shù)據(jù)、云計算等系列技術(shù)的集成應(yīng)用，服務(wù)于高速公路的建設(shè)、養(yǎng)護、運營、管理等業(yè)務(wù)，探索具有廣西特色的智慧公路建設(shè)與運營管理新

模式，精準對接“一帶一路”、西部陸海新通道等國家重大戰(zhàn)略，立足廣西、服務(wù)全國、面向東盟，推動形成中國—東盟互聯(lián)互通的新型數(shù)字交通模式。

3.2?設(shè)計思路

項目以北斗衛(wèi)星在交通的應(yīng)用為主線，設(shè)計北斗高精度地基增強網(wǎng)，構(gòu)建統(tǒng)一的時空基準，攻關(guān)道路高精度移動測量設(shè)備的設(shè)計與集成、全周期空間數(shù)據(jù)采集、基于物聯(lián)感知大數(shù)據(jù)的路網(wǎng)運行狀態(tài)智能檢測等關(guān)鍵技術(shù)，加強路網(wǎng)運行的全面感知能力，提升基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、管理數(shù)字化水平［3］，實現(xiàn)數(shù)字化精準施工、基礎(chǔ)設(shè)施狀況實時監(jiān)控、交通態(tài)勢實時監(jiān)測預警等智慧應(yīng)用，形成基于新一代空間信息技術(shù)，建設(shè)一套融合ETC和C-V2X的車路協(xié)同，具有廣西特色的智慧公路技術(shù)體系。具體思路如下：

（1） 應(yīng)用基于新一代空間信息技術(shù)，建立具有廣西特色的智慧公路技術(shù)體系。

（2）以需求為導向，采用統(tǒng)籌數(shù)字化應(yīng)用與傳統(tǒng)交通工程的設(shè)計模式，整合智慧高速公路與傳統(tǒng)機電，形成廣西特色智慧高速公路。

（3） 以時空基準統(tǒng)領(lǐng)多維感知體系的感知網(wǎng)絡(luò)，融匯互通感知網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)全域交通狀態(tài)的數(shù)字化轉(zhuǎn)換。

（4）構(gòu)建面向多元的車路協(xié)同網(wǎng)絡(luò)體系，豐富系統(tǒng)場景應(yīng)用，實現(xiàn)智慧出行服務(wù)全覆蓋。

[=XJT（]南寧沙井至吳圩公路智慧高速專項工程設(shè)計分析/韋樂香

3.3?項目建設(shè)方案

與常規(guī)的高速公路不同，沙吳路智慧高速公路專項工程采用了前瞻性設(shè)計理念，融合多維度交通運行數(shù)字化感知、北斗高精度定位、車路協(xié)同云管控、全生命周期高精度多模態(tài)空間數(shù)據(jù)工程等技術(shù)方案，創(chuàng)新試點先進技術(shù)的應(yīng)用，建立車路協(xié)同示范應(yīng)用等一系列創(chuàng)新設(shè)計場景，打造廣西第一條支持基于車路協(xié)同智能駕駛的智慧高速公路。如圖2所示。

3.3.1?多維度交通運行數(shù)字化感知設(shè)施

為解決傳統(tǒng)高速公路外場設(shè)備感知內(nèi)容有限、智能化程度不高、無法形成整體感知體系的問題，該項目設(shè)計采用多維度交通運行數(shù)字化感知手段，結(jié)合線路及各構(gòu)造物的情況，精細化進行選點，在全路段范圍內(nèi)設(shè)置高清視頻攝像機、毫米波雷達、微氣象站等各類感知設(shè)施，建立多維度交通運行數(shù)字化感知體系，包括全域車輛軌跡感知網(wǎng)絡(luò)、車輛運行環(huán)境感知網(wǎng)絡(luò)、氣息環(huán)境感知網(wǎng)絡(luò)及邊坡穩(wěn)定性感知網(wǎng)絡(luò)等。

3.3.2?北斗高精度增強網(wǎng)工程

依據(jù)沙吳路工程測量、基建施工、構(gòu)造物狀態(tài)感知以及車路協(xié)同等業(yè)務(wù)對北斗高精度信號的需求，項目通過建設(shè)北斗高精度增強網(wǎng)工程，主要包括一套覆蓋全路段的衛(wèi)星導航連續(xù)運營基準站（CORS）網(wǎng)絡(luò)以及區(qū)域高精度數(shù)據(jù)解算、處理和播發(fā)服務(wù)平臺，實現(xiàn)北斗高精度定位信號的無縫覆蓋，滿足系統(tǒng)高穩(wěn)定、高可靠、高連續(xù)、可擴展的業(yè)務(wù)化運行，為各類業(yè)務(wù)提供實時可靠的高精度定位服務(wù)。

3.3.3?車路協(xié)同系統(tǒng)

項目圍繞車路協(xié)同的設(shè)計思路，充分融合C-V2X通信技術(shù)、邊緣計算、云控平臺和多維度感知等技術(shù)，探索構(gòu)建一套支撐車路協(xié)同應(yīng)用以及無人駕駛的基礎(chǔ)運行環(huán)境，實現(xiàn)路端感知和智能網(wǎng)聯(lián)車輛信息的互聯(lián)互通，滿足網(wǎng)聯(lián)安全預警、高速路網(wǎng)管理、交通信息發(fā)布等車路協(xié)同業(yè)務(wù)需求。

同時，項目在采用C-V2X方案的基礎(chǔ)上，積極探索采用ETC平臺搭建車路協(xié)同應(yīng)用的可行性。設(shè)計在車路協(xié)同方案中選取基于“ETC+C-V2X”的車路協(xié)同技術(shù)路線，意在探索兩種技術(shù)路線并存的可行性，并最大限度挖掘現(xiàn)有資源利用空間。通過整合高速公路收費、監(jiān)控、養(yǎng)護、出行服務(wù)等多系統(tǒng)資源，實現(xiàn)跨系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸，形成可服務(wù)用戶的有效信息，遵循“充分利用現(xiàn)有ETC門架、與智慧高速路側(cè)感知設(shè)備共用、關(guān)鍵點位部署路側(cè)通信設(shè)備”的原則，通過ETC天線為現(xiàn)有存量ETC用戶及智能OBU用戶提供限速提醒、擁堵提醒、氣象預警、道路危險狀況信息服務(wù)。

3.3.4?全生命周期高精度多模態(tài)空間數(shù)據(jù)工程

基于智慧高速公路在數(shù)字化施工、車路協(xié)同、智能養(yǎng)護作業(yè)以及公路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化等業(yè)務(wù)對地理空間數(shù)據(jù)的需求，項目設(shè)計綜合天地一體化遙感、北斗、GIS與BIM等技術(shù)，通過開展沙吳路多源空間數(shù)據(jù)的獲取與處理，形成高精度、多模態(tài)空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，提供在線與離線數(shù)據(jù)服務(wù)、數(shù)據(jù)產(chǎn)品定制等形式的空間數(shù)據(jù)服務(wù)，為智慧高速公路的施工、運營、養(yǎng)護以及車路協(xié)同等新業(yè)態(tài)提供全生命周期的高精度、多模態(tài)空間數(shù)據(jù)服務(wù)支撐。

3.3.5?云管控平臺

云管控平臺是智慧高速公路的大腦，是系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)下行和數(shù)據(jù)安全的關(guān)鍵所在。具體建設(shè)內(nèi)容包括云基礎(chǔ)設(shè)施、交通大數(shù)據(jù)中心、智慧交通云管控支撐中臺（包括AI中臺和業(yè)務(wù)中臺）和智慧應(yīng)用（包括運營管理現(xiàn)代化展示、收費機電管理、道路資產(chǎn)養(yǎng)護管理、應(yīng)急服務(wù)管理和智慧服務(wù)區(qū)管理等智慧應(yīng)用系統(tǒng)），實現(xiàn)對道路全域的各類多源數(shù)據(jù)的動態(tài)管理、數(shù)據(jù)處理和精準發(fā)布，以及對所有在途智能網(wǎng)聯(lián)車輛進行動態(tài)追蹤與檢測，并通過對車輛實時運行狀況進行分析，形成動態(tài)調(diào)整實時管控機制。如圖3所示。

3.3.6?主動安全管控系統(tǒng)

為提升高速公路安全保障能力和綜合運行效率，打造完善可靠、反應(yīng)快速的交通安全體系，將主動安全設(shè)計理念融入各個環(huán)節(jié)。設(shè)計根據(jù)該項目特殊路段、構(gòu)造物及運營管控需求等特點，采取在互通匝道分合流區(qū)域設(shè)計匝道智能管控系統(tǒng)，在項目團霧多發(fā)路段設(shè)置霧區(qū)誘導系統(tǒng)，在全路段設(shè)置車道級的主動管控系統(tǒng)等諸多措施，形成系統(tǒng)性的主動安全管控系統(tǒng)。

4?項目實施效果

4.1?實現(xiàn)道路及環(huán)境狀態(tài)的全方位實時感知

通過主動采集路段的車輛軌跡信息及相關(guān)環(huán)境信息，并對車輛行駛狀態(tài)和交通態(tài)勢進行研判，增強路況感知范圍和深度，提高智能化自動識別和分析能力，構(gòu)建了全方位的信息采集系統(tǒng)，實現(xiàn)對道路及環(huán)境狀態(tài)的全方位實時感知。

4.2?實現(xiàn)北斗技術(shù)在交通領(lǐng)域的深化應(yīng)用

通過建設(shè)北斗高精度地基增強網(wǎng)系統(tǒng)，不僅為智慧高速公路的施工、運營、養(yǎng)護以及車路協(xié)同等提供全生命周期的高精度、多模態(tài)空間數(shù)據(jù)服務(wù)支撐和具體應(yīng)用，重要的是為智慧高速公路數(shù)據(jù)處理和數(shù)字化發(fā)展提供了宏大的、可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)框架。

4.3?構(gòu)建全生命周期高精度多模態(tài)空間數(shù)據(jù)，建立智慧高速公路“大腦”——云管控平臺，實現(xiàn)了綜合系統(tǒng)應(yīng)用的一張圖管理

項目設(shè)計以北斗高精度地基增強網(wǎng)系統(tǒng)為支撐，通過多元方式進行高精度、多模態(tài)的空間數(shù)據(jù)采集，構(gòu)建多模態(tài)空間數(shù)據(jù)管理服務(wù)基礎(chǔ)，完善基礎(chǔ)數(shù)據(jù)架構(gòu)實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通、共享、融合，為智慧高速公路的施工、運營、養(yǎng)護以及車路協(xié)同、自動駕駛等新業(yè)態(tài)提供全生命周期的高精度、多模態(tài)空間數(shù)據(jù)服務(wù)支撐。

同時，為解決高速公路運營管理業(yè)務(wù)分散難以協(xié)同統(tǒng)一的問題，項目采用新舊融合的設(shè)計理念，建設(shè)云管控平臺（即一體化南寧區(qū)域中心、交投集團六律中心），突破傳統(tǒng)平臺的割裂設(shè)計，通過多源數(shù)據(jù)的融合，構(gòu)建基于云計算技術(shù)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)體系，建立高效的應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)，實現(xiàn)綜合系統(tǒng)應(yīng)用的平臺管理，成為集監(jiān)測管控、應(yīng)急調(diào)度、出行服務(wù)、運營管理、智能養(yǎng)護、智慧運維于一體的智慧高速公路“大腦”，并構(gòu)建交通仿真的數(shù)字孿生可視化與交互系統(tǒng)“一張圖”，提升運營管理和決策科技水平，在數(shù)據(jù)融合與賦能高速公路方面作出了有益嘗試，為后續(xù)既有高速公路升級智慧高速公路建設(shè)提供可借鑒經(jīng)驗。見圖4。

4.4?提升高速公路安全保障能力，提供安全通暢行駛環(huán)境

項目打造了完善的主動安全管控系統(tǒng)，具有強大的綜合車輛管控能力，實現(xiàn)對車輛速度進行協(xié)調(diào)控制、對車道進行安全管理以及對交通流進行宏觀管理，有效降低交通態(tài)勢風險，提高行駛舒適性、安全性和效率，為交通參與者提供安全的出行環(huán)境，保障司乘人員的生命財產(chǎn)安全。

5?結(jié)語

沙吳路項目采用前瞻性設(shè)計理念，融合多維度交通運行數(shù)字化感知、北斗高精度定位、車路協(xié)同云管控、全生命周期高精度多模態(tài)空間數(shù)據(jù)工程等技術(shù)方案，創(chuàng)新試點先進技術(shù)的應(yīng)用，建立車路協(xié)同示范應(yīng)用等一系列創(chuàng)新場景設(shè)計，打造全天候安全保障、全方位出行服務(wù)體系，構(gòu)建智慧高速公路示范工程，形成數(shù)字交通設(shè)計的經(jīng)驗和標準，對加快發(fā)展廣西智慧交通起到示范和推動作用。

參考文獻

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