一輕一重，智慧高速建設的兩個重點

          近期廣東省交通規(guī)劃設計研究院機電與智慧交通所長關小杰撰文推薦“輕量級”智慧高速，并以三元里收費站和廣明高速祈福隧道為例，來說明智慧高速應以解決問題和滿足需求為導向，不應一味追求高大上和前沿技術(shù)試點。

          實際上，受疫情影響，這兩年的高速公路運營公司也逐步感受到了經(jīng)營壓力，交通運輸部的數(shù)據(jù)表明，2020年度，全國收費公路通行費收入4868.2億元，比上年減少1069.7億元，下降18.0%；支出總額12346.4億元，比上年增加1558.7億元，增長14.4%；通行費收支缺口7478.2億元，比上年增加2628.4億元，增長54.2%。2021年的數(shù)據(jù)還沒出來，但一定不會比2020年好看，因為從公路客運周轉(zhuǎn)量的數(shù)據(jù)來看，2021年比2020年更為慘淡，公路貨運周轉(zhuǎn)量略有增長，但應無法對沖客運量的下降。在這個大背景下，公路智能化建設多不會再高舉高打，尤其是新建高速在未驗證交通流的前提下，疊加進行智慧高速尤其是智能網(wǎng)聯(lián)方面的前沿投資，也就變得比較奢侈。

          那么智慧高速的下階段建設重點會是什么？ITS114認為，一是改擴建高速，改擴建高速的前提一般是日均交通流量嚴重大于設計流量，節(jié)假日往往呈擁堵狀態(tài)，這類高速的投資往往比較巨大，甚至比一般新建高速的投資要更高。以成綿高速每公里投資為例，1994年建設老成綿高速是1672萬元，2009年的建設成綿復線是6653萬元，近年新開工的成綿高速擴容是1.7億元，單價投資增長了10倍。除此之外，京哈高速公路綏中（冀遼界）至盤錦段改擴建工程，230公里，總投資291億；泉廈高速68公里，其擴容投資額約270億，建安費約190億；京港澳高速公路廣州至深圳段（廣深高速）擴建，118公里，送審總投資471億；惠鹽高速公路深圳段改擴建項目-金錢坳至荷坳段立體擴建工程項目，11公里，計劃總投資94億元……為什么這些高速的改擴建投資這么“壕”，那自然是有充足的交通流做支撐，因此改擴建高速有充足的動力和需求，來加大智能化方面的投入，這里的智慧高速建設想必會是比較“重”。

          二是已建高速的重點路段、橋隧、收費站的問題解決，主要是安全，其次是擁堵。這與智慧交管領域的重點路口、區(qū)域的綜合治理、優(yōu)化工作，本質(zhì)上是一致的，即優(yōu)化基礎設施的同時，利用各類技術(shù)來提升路口、路段、區(qū)域的交通安全和通行能力。也應是關所長文中推薦的“輕量智慧高速”落地的主要場景。

          實際上，我們在《智慧交通七“變”，從服務于管理、管控到效率、效益》一文中，曾強調(diào)，“創(chuàng)新”要以解決問題為導向，其次效率和效益，將是未來最重要的市場機會之一。舉例來說，智慧高速如何能給公路運營單位帶來效益？最直接的一個指標，就是提高公路通行能力，包括全天候通行、降低事故率和緩解擁堵、道路病害實時監(jiān)測和養(yǎng)護等，以及提升日均交通流量等。

          以此為出發(fā)點，那么“輕量智慧高速”實際上就是在對原有機電系統(tǒng)進行優(yōu)化，數(shù)據(jù)進行挖掘，同時在重點路段、節(jié)點（橋隧、收費站、服務區(qū)、并線段）加密多源感知、誘導設備，以解決公路運營管理存在的安全、擁堵、效率等問題，滿足運營單位降本增效為主要目標的系統(tǒng)建設模式。其他諸如車路協(xié)同、智能網(wǎng)聯(lián)駕駛、無線充電、全息感知之類，或?qū)⒊蔀橹腔鄹咚俚目蛇x項，而不是必選項。

          實際上，國內(nèi)已經(jīng)有企業(yè)提出了智慧高速“輕量化”建設模式，同時福建高速集團今年計劃在泉廈高速試點“輕型智慧高速”，在疫情持續(xù)影響下，公路運營企業(yè)實際上也在探索智慧公路建設、運營與企業(yè)經(jīng)營相結(jié)合，從何解決問題、提高經(jīng)營水平的路徑。

          那么輕型智慧高速會成為下一階段智慧高速建設市場的主要需求嗎？那么，首先要看這個輕型智慧高速能解決多少問題，同時解決這些問題需要投入多少成本。

          接下來，了解下海信網(wǎng)絡科技的智慧高速“輕量化”建設模式以及兩條改擴建高速——雙層立體式高速的智慧高速建設方案/功能需求，供您參考。

          智慧高速“輕量化”建設模式

          2021年4月的中國高速公路信息化研討會上，海信就提出智慧高速“輕量化”建設模式，海信模式是這樣的：

          首先，充分利用原有機電三大系統(tǒng)，僅在重點路段新建、加密智能化感知設備，這樣可以在一定程度上減少企業(yè)成本投入。同時，通過海信自研的車路協(xié)同云控平臺，實現(xiàn)前端MEC、RSU等智能化感知設備的管理，并支持大數(shù)據(jù)實時接入，以‘智能感知+數(shù)據(jù)驅(qū)動’雙引擎，賦能智慧化業(yè)務應用，實現(xiàn)科學決策、主動防患、降本增效、出行服務及時有效的建設目標。

          其服務場景，一是重點車輛的視頻跟蹤和實時精細預警；二是重點節(jié)點如橋隧的數(shù)字孿生；三是公路智慧巡檢和智慧養(yǎng)護；四是智慧出行；五是公路運營企業(yè)的大數(shù)據(jù)科學管理評價。

          核心就是以需求為驅(qū)動，針對具體問題來定制信息化解決方案。

          泉廈高速輕型智慧高速

          2021年12月，《福建高速科技創(chuàng)新實施綱要》正式發(fā)布，綱要提出智能建造、智能管養(yǎng)、智慧出行三個領域科技創(chuàng)新實施方案，是未來五至十年福建高速公路科技創(chuàng)新發(fā)展的路線圖、作業(yè)書。據(jù)新聞透露，《綱要》圍繞輕型智慧高速公路建設作出了思考，通過對泉廈高速立體擴容，在全國率先探索和嘗試對既有高速段落走廊進行“輕型、立體、智慧”改擴建，形成輕型智慧高速公路共性關鍵技術(shù)體系。但ITS114未獲得《綱要》文件，不知道福建高速集團所認為的輕型智慧高速，在語法上，是輕型、智慧并列作為高速的定語，還是輕型為智慧高速的定語，尚無法確認，但看起來是傾向于輕型、智慧是并列的。就目前獲得的信息來看，福建高速集團的輕型智慧高速試點就在泉廈高速，為泉廈高速擴容路段上試點。

          原泉廈高速公路是G15沈海高速的組成部分，原為雙向四車道，1997年建成通車，后按照八車道改擴建，并于2010年建成通車。擬擴容段路線全長68km，隧道兩座，互通式立交8處，服務區(qū)2處。全線計劃采用原位擴容、立體擴建方案，立體擴建初步采用“上層小型客車+下層客貨混行”方案，并建成客貨分離的智慧高速公路，通過上下層交通組織，提高通行效率，促進安全出行。項目匡算投資額約270億元，建安費約190億元，每公里約2.8億。

          日前沈海線泉廈段擴容工程（輕型智慧高速公路）工程可行性研究及初步勘查設計項目發(fā)布招標公告，根據(jù)項目公告，泉廈高速擴容輕型智慧高速建設要實現(xiàn)如下功能：

          打造以“上客下混客貨部分分離”為核心內(nèi)涵的輕型高速公路。（如：預留140km/h的通行條件等。）

          構(gòu)建覆蓋項目前期、建造實施、運營管理的全生命周期基礎設施數(shù)字化體系，實現(xiàn)建設期全要素實時監(jiān)測和安全預警、運營期基礎設施健康監(jiān)測。（如：建構(gòu)3D實景數(shù)字模型、項目數(shù)字孿生等）

          構(gòu)建智慧高速公路體系，涵蓋智慧建養(yǎng)體系、智慧運營體系和支撐體系三大板塊。其中，智慧建養(yǎng)體系包含智慧建設（如：建構(gòu)3D實景模型及正向BIM的勘察設計、數(shù)字化和可視化的建設管理、施工全域全時實時監(jiān)管的智慧工地、工廠化自動化少人化的智能建造等）和智慧養(yǎng)護（基礎設施服役狀態(tài)智能感知、自動檢測評估、智能決策等）。智慧運營體系包含路網(wǎng)管控（如：交通運行綜合監(jiān)測與融合管理、車道級協(xié)同管控、準全天候通行保障等）和出行服務（如：伴隨式精準信息服務、智慧服務區(qū)、車路協(xié)同、上層新建互通試點全線自由流收費、電動貨車換電站和加汽/加氫站布設等）。支撐體系包含智能中臺、信息安全、感知、通信與供電設施等內(nèi)容；

          建成資源節(jié)約、綠色低碳，與自然和諧的示范工程；

          構(gòu)建“六網(wǎng)”合一（物流網(wǎng)、交通公路網(wǎng)、運輸網(wǎng)、信息網(wǎng)、通信網(wǎng)、能源網(wǎng)）的開放體系；

          打造融合海絲文化、工程美學，打造與自然景觀協(xié)調(diào)的風景線。

          此外，還要求實現(xiàn)項目數(shù)字化管理、智慧化服務，解決好分層復合式高速公路智慧收費（包括ETC）等關鍵技術(shù)。

          泉廈高速的智慧輕型高速公路研究與建設方面具體有哪些要求？

          公告要求智慧輕型高速公路研究與建設要：

          開展公路基礎設施數(shù)字化建設。建立公路交通系統(tǒng)全周期數(shù)字底座，實現(xiàn)勘察設計、施工建設、運行養(yǎng)護階段數(shù)據(jù)移交與傳遞，滿足全生命周期數(shù)字化管理與服務需求，同時兼顧未來車路協(xié)同創(chuàng)新應用；

          實現(xiàn)輕型智慧高速公路協(xié)調(diào)管控。通過大數(shù)據(jù)的手段，建立車道級別的動態(tài)管控，實現(xiàn)上下層交通流均衡調(diào)度，消除交通沖突，保障車輛安全通行順暢，提高復合廊道的綜合運輸效率和應急保障能力；

          提供智慧高速出行服務。通過個性化信息服務、人性化交通管控體系、清晰明朗的上下層交通分流指示、完善的安全保障體系等滿足公眾出行舒適性、便捷性、準時性及安全性要求。

          路側(cè)設施智慧升級。包括公路交通路側(cè)感知體系，多模式通信系統(tǒng)，北斗高精度定位全覆蓋，信息發(fā)布與門架系統(tǒng)升級等。

          探索車路協(xié)同創(chuàng)新應用?；谙冗M的無線通信和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在泉廈高速全方位實施車車、車路動態(tài)信息交互，在此基礎上開展營運車輛編隊行駛，合流區(qū)安全預警，擁堵疏導信息個性化服務，異常車輛全程追蹤等協(xié)同應用，構(gòu)建安全高效的交通系統(tǒng)。

          從需求來看，泉廈輕型智慧高速的建設需求，應該就是全規(guī)格的智慧高速，要開展編隊行駛，自然投入不會少。

          1月，福建高速集團為支撐沈海線泉廈段擴容工程（輕型智慧高速公路）建設，擬在福泉高速開展車路協(xié)同試點，打造全國第一個開放式高速公路車路協(xié)同測試驗證平臺。搭建高速公路車路協(xié)同平臺和9個車路協(xié)同應用場景，并驗證測試各類車路協(xié)同軟硬件系統(tǒng)的性能與功能。對新產(chǎn)品、新技術(shù)進行測試驗證，形成福建高速公路車路協(xié)同建設標準，并在泉廈輕型智慧高速建設中全面應用。該項目最后被航天長峰以3782萬中標。

          機荷高速改擴建項目——智慧高速

          雙層立體高速的概念，并不是福建高速集團提出并落地，泉廈高速擴容建設還在編制可行性研究，而深圳同行已經(jīng)在開始試點建設了。

          其落地路段同樣是沈海高速，其在深圳境內(nèi)被稱為機荷高速，其改擴建項目為國內(nèi)首次采用高速公路立體復合改擴建模式，其中地面層由原路6車道擴建為8車道，共設立交14處，銜接快速路及城市干道；立體層以橋梁或隧道的形式新建8車道，共設立交5處，銜接高速公路；并設3組（6對）上下轉(zhuǎn)換匝道，實現(xiàn)交通集散及調(diào)節(jié)功能。改擴建后的機荷高速，將形成8+8（車道）規(guī)模的高速大通道。項目總投資462億元，由深圳市政府與深高速共同出資，項目公司負責建設及運營管理。2021年已經(jīng)開工建設。

          機荷高速改擴建正全面踐行工業(yè)化建造理念。在橋梁上下部結(jié)構(gòu)大規(guī)模應用節(jié)段拼裝技術(shù)，橋梁節(jié)段拼裝規(guī)模達32000榀，裝配化率達80%，均創(chuàng)全國之最。

          2021年數(shù)據(jù)顯示，機荷高速日均最大斷面交通量高達16萬標準車，日間平均行駛速度約為50公里/小時，擁堵呈現(xiàn)常態(tài)化，已嚴重影響出行及城市發(fā)展。為應對上述挑戰(zhàn)，項目建設中擬采用基礎設施全生命周期數(shù)字化管理，主動交通管控、數(shù)字孿生、5G、大數(shù)據(jù)、人工智能等智慧化手段，業(yè)主方稱之為——智慧機荷。

          那么智慧機荷高速如何“智慧”？

          一是全生命周期數(shù)字化BIM應用，通過對EBS/WBS編碼的頂層設計，實現(xiàn)了模型和信息的全生命周期傳遞。每個構(gòu)造物構(gòu)件都有統(tǒng)一的“身份編碼”，從而形成了一張基礎設施的“身份證”和“體檢表”，可以隨時查看構(gòu)件信息、健康狀態(tài)信息，為建造、施工和養(yǎng)護數(shù)字化賦能。

          二是“大數(shù)據(jù)”智慧管理交通。智慧機荷平臺通過匝道控制、車速限制、交通流預測等方法對交通進行管控，創(chuàng)新探索“主動式提前干預”交通管理模式。通過短時預測預判未來擁堵情況，結(jié)合智能動態(tài)算法和管控策略提前干預道路車流，有效疏解道路擁堵，加強行車安全。

          三是數(shù)字孿生。數(shù)字孿生技術(shù)是智慧機荷的核心，無論是通過BIM+GIS構(gòu)建基礎設施數(shù)字化模型，還是利用動態(tài)車流、交通管控信息構(gòu)建虛擬交通模型，都為基礎設施全生命周期數(shù)字化管理、精細化交通管控提供了可能。

          科技賦能后，智慧機荷建設將更快速，因為智慧建管平臺將涵蓋質(zhì)量、進度、安全、計量支付和檔案管理等一系列建設管理功能，可以實現(xiàn)3D模擬方案比選、數(shù)字沙盤漫游、構(gòu)件拼裝模擬等數(shù)字化功能，為建設過程提供“數(shù)字化智慧幫手”。同時養(yǎng)護更精準，智慧機荷將實時采集不同路段構(gòu)件養(yǎng)護情況，通過預防性養(yǎng)護、構(gòu)件級BIM庫，動態(tài)顯示病害及養(yǎng)護記錄，可預測和評估養(yǎng)護狀態(tài)，為現(xiàn)場巡查、養(yǎng)護工作提供預警作用。行駛更暢通，主動交通管控技術(shù)，可有效預判未來的交通擁堵，及時干預和控制交通流量。配合AI視頻分析、應急救援聯(lián)動將有效延緩或消除潛在的交通瓶頸。智慧機荷開展車路協(xié)同局部路段試點，實現(xiàn)駕駛安全預警預留輔助駕駛擴展能力。通過及時發(fā)現(xiàn)并通知駕駛員前方危險信息，為駕駛員提供更智能的駕駛輔助。

          來源：智慧交通網(wǎng)