我國推進交通基礎設施數字化的機遇和挑戰(zhàn)

          編者按：我國綜合交通運輸發(fā)展成就舉世矚目，2021年2月24日印發(fā)的《國家綜合立體交通網規(guī)劃綱要》框定了未來發(fā)展的終極藍圖。但是也要看到我國交通基礎設施網絡發(fā)展不平衡、不充分等潛在風險。
          筆者圍繞公路交通“路、場、橋隧構造物、附屬設施”4類全要素和“規(guī)劃設計、建造、運行管理、養(yǎng)護、安全”等5個核心環(huán)節(jié)全周期的基礎設施數字化內涵解讀和場景設想。

          我國交通基礎設施發(fā)展的總體藍圖

          新中國成立以來特別是改革開放以來，我國綜合交通運輸發(fā)展取得了巨大成就?；A設施網絡規(guī)模躍居世界前列。綜合交通實體線網總里程達到525 萬公里，高速鐵路、高速公路里程及港口萬噸級泊位數世界第一，高鐵“四縱四橫”主骨架、國家高速公路“7918”主網絡、內河“兩橫一縱兩網十八線”體系、國內骨干油氣管道網初步形成，86%以上的縣及20 萬人口以上的城市可在1 小時內享受到高速公路、鐵路、民航等服務。同時，基礎設施建造技術達到國際先進水平，高速鐵路、特大橋隧、離岸深水港、大型機場工程、大輸量管道工程等一批超級工程震撼世界。

          為加快建設交通強國，構建現(xiàn)代化高質量國家綜合立體交通網，支撐現(xiàn)代化經濟體系和社會主義現(xiàn)代化強國建設，國家又啟動編制了“綜合立體交通網規(guī)劃”。

          歷經3年多努力，20多個國家部委部門齊心協(xié)力，2021年2月24日，中共中央、國務院正式印發(fā)了《國家綜合立體交通網規(guī)劃綱要》。所謂“國家綜合立體交通網”，是指包括五種運輸方式和郵政國家級基礎設施的線網及樞紐節(jié)點，連接全國主要城市、行政中心、經濟中心、主要口岸、重要工業(yè)和能源生產基地、主要景區(qū)，輻射國際主要政治、經濟中心，滿足國家經濟、政治、社會、國土、安全等方面需求，是我國最高層次的海陸空綜合交通運輸網絡。該規(guī)劃是我們國家第一個綜合立體交通網的中長期規(guī)劃綱要。規(guī)劃核心實際明確了三方面主要任務：

          1. 優(yōu)化交通布局

          將構建70萬公里的交通網線，建設6軸、7廊、8通道主骨架（見圖1），建設100個綜合交通樞紐城市，完善面向全球的運輸網絡。

圖1 國家綜合立體交通網主骨架

          2. 推進融合發(fā)展

          強調推進各種運輸方式的融合發(fā)展，推進交通基礎設施網絡和服務網絡、信息網絡的融合發(fā)展，推進各個區(qū)域間交通協(xié)調發(fā)展，還要推進交通運輸與旅游業(yè)、現(xiàn)代制造業(yè)、快遞物流業(yè)、現(xiàn)代物流業(yè)的融合發(fā)展。

          3. 主張高質量發(fā)展

          中國交通將推進安全發(fā)展，推進智慧發(fā)展，推進綠色發(fā)展，提升交通運輸的治理水平。

          規(guī)劃明確了到2035年，基本建成便捷順暢、經濟高效、綠色集約、智能先進、安全可靠的現(xiàn)代化高質量國家綜合立體交通網，實現(xiàn)國際國內互聯(lián)互通、全國主要城市立體暢達、縣級節(jié)點有效覆蓋，有力支撐“全國123出行交通圈”（都市區(qū)1小時通勤、城市群2小時通達、全國主要城市3小時覆蓋）和“全球123快貨物流圈”（國內1天送達、周邊國家2天送達、全球主要城市3天送達）。交通基礎設施質量、智能化與綠色化水平居世界前列。（具體見表2）。

表2 國家綜合立體交通網2035年主要指標表

          該規(guī)劃同時展望：到2050年本世紀中葉，全面建成現(xiàn)代化高質量國家綜合立體交通網，擁有世界一流的交通基礎設施體系，交通運輸供需有效平衡、服務優(yōu)質均等、安全有力保障。新技術廣泛應用，實現(xiàn)數字化、網絡化、智能化、綠色化。

          我國交通基礎設施發(fā)展的潛在危機

          盡管成就舉世矚目，終極藍圖也基本框定，但也要看到，我國交通基礎設施網絡發(fā)展不平衡、不充分，土地、水域、岸線、空域等資源集約利用率不高，科技創(chuàng)新核心競爭力不強，智慧安全綠色發(fā)展水平亟待提升的現(xiàn)象依然存在。一些重大影響因素和潛在風險包括：

          ——從工程建造階段看，我國公路水域交通運輸建設領域較大以上事故依舊頻發(fā)。

          ——從資產養(yǎng)護階段看，受養(yǎng)護資金短缺影響，不少干線公路養(yǎng)護不到位，一些危橋、事故多發(fā)和災毀路段不能及時修復；相當數量農村公路處于失養(yǎng)狀態(tài)，油返砂現(xiàn)象逐步加劇。早期大規(guī)模建設的公路，逐漸進入了周期性養(yǎng)護高峰期，需要集中進行大中修。部分公路臨水臨崖、坡陡彎急，安全防護設施相對不足，部分路段地質災害多發(fā)易發(fā)，安全形勢還比較嚴峻。

          ——從重大構造物來看，隨著我國橋梁建設越來越向外海和復雜高海拔山區(qū)拓展，建設條件將更加復雜，規(guī)模尺度與自然災害條件將顛覆以往工程范疇，從橋梁養(yǎng)護需求看，我國現(xiàn)有橋梁超過100萬座，由于“老齡化”（超過25年以上）和服役條件惡化，大量橋梁病害問題突出，安全事故日益增多，維護成本巨大。

          ——從安全監(jiān)測預警能力上看，交通基礎設施本質安全水平安全防護設施、監(jiān)測檢測系統(tǒng)等建設覆蓋水平和健康評估、預警能力嚴重不足。

          此外，全球氣候變化加速，近年來地震、泥石流、雷暴、滑坡、強降雨、臺風龍卷風颶風等惡劣風自然災害愈加頻繁，給全國高達幾十萬億交通資產的健康維護帶來威脅，也對交通基礎設施的韌性發(fā)展提出更高要求。

          交通基礎設施數字化場景思考——以公路為例

          為有效應對我國交通基礎設施發(fā)展面臨的各類挑戰(zhàn)，早日實現(xiàn)《國家綜合立體交通網規(guī)劃綱要》提出的“交通基礎設施質量、智能化與綠色化水平居世界前列”的宏偉目標，國家和交通運輸行業(yè)已密集出臺了若干文件：

          ——2019年7月25日 交通運輸部《數字交通發(fā)展規(guī)劃綱要》提出，要到2035年，推動完成交通基礎設施規(guī)劃、設計、建造、養(yǎng)護、運行管理等全要素、全周期數字化?！?020年8月6日 交通運輸部《關于推動交通運輸領域新型基礎設施建設的指導意見》在“智慧公路”章節(jié)，提出，要推動先進信息技術應用，逐步提升公路基礎設施規(guī)劃、設計、建造、養(yǎng)護、運行管理等全要素、全周期數字化水平?！?021年1月29日 交通運輸部《關于服務構建新發(fā)展格局的指導意見》提出要推進交通基礎設施數字化建設和改造，積極發(fā)展智能鐵路、智慧公路、智慧航道等，完善標準規(guī)范和配套政策?！?021年3月最新印發(fā)的《國家綜合立體交通網規(guī)劃綱要》更是首次用量化指標明確了要2035年，要實現(xiàn)“交通基礎設施數字化率達到95%”。

          國家加速推進圍繞“全要素、全周期”的交通基礎設施數字化建設，是積極響應我國大力發(fā)展數字經濟、推動新型基礎設施建設的行業(yè)重大舉措，也是推動交通運輸全行業(yè)數字化轉型的“重大基礎性工程”，具有廣泛和深遠的意義。

          具體到公路領域而言，有以下一些值得關注的景：細分場

          ——規(guī)劃與設計。伴隨著“改善式規(guī)劃”時代到來，“多部門多專業(yè)在一個平臺上做規(guī)劃或設計”的需求愈發(fā)強烈；而既有各類規(guī)劃業(yè)務場景定量化支撐不足，缺少大數據和可視化協(xié)同工具支撐，亟需考慮諸如規(guī)劃云平臺、BIM正向一體化設計、數字沙盤等新解決方案支持。

          ——建造。公路建設工地通常數量眾多、分布廣泛（通常在郊區(qū)、甚至分布到海外）、呈線狀延伸且人員松散、技術層次不齊等特點，建設項目監(jiān)管時常缺少抓手，安全事故多，管理效率低。亟需考慮諸如智慧安全工地、云監(jiān)工、電子圍欄、一體化的融合業(yè)主、代建和施工方的建管一體化平臺等新解決方案支持。

          ——運行管理。公路建成后從開放交通直至新一輪改擴建，主管部門和運營機構一直存在“運行管理”的職責，亟需在交通運行的狀態(tài)評測、事件識別、異常交流量狀態(tài)干預、收費管理等諸多環(huán)節(jié)改造和提升其數字化、協(xié)同化水平。

          ——養(yǎng)護。為保持公路資產性能和資產價值的總體平穩(wěn)，需要逐步打破過去“養(yǎng)護作業(yè)”小閉環(huán)的思路，考慮將養(yǎng)護巡檢、性能檢測與評定、農村公路“路長制”的“隨手拍”、橋梁隧道等重大構造物健康檢測、養(yǎng)護作業(yè)、公路超限超載治理“非現(xiàn)場執(zhí)法”、路政管理、交通量調查、收費管理以及上述規(guī)劃設計、運行管理的各類細分業(yè)務數據統(tǒng)一匯聚，并實現(xiàn)中臺化管理和工單統(tǒng)一派送，推動實現(xiàn)公路交通資產的數字化、定量化管理模式，進而實現(xiàn)公路大數據價值的迭代升級使用。

          ——設施安全監(jiān)測與預警。圍繞橋梁、隧道、高墩、高邊坡等易出現(xiàn)重大風險、重大安全隱患的構造物，應逐步實現(xiàn)性能感知、在線和離線巡檢監(jiān)測、狀態(tài)在線評估、預警應急等工作閉環(huán)，積極構建轄區(qū)路網構造物性能的中長期監(jiān)測網。

          結語

          以上是筆者圍繞公路交通“路、場、橋隧構造物、附屬設施”4類全要素和“規(guī)劃設計、建造、運行管理、養(yǎng)護、安全”等5個核心環(huán)節(jié)全周期的基礎設施數字化內涵解讀和場景設想。分享此文，力爭為加速推進我國公路交通基礎設施安全綠色發(fā)展，早日實現(xiàn)數字化、網絡化、智能化、綠色化貢獻思考。