鄒細平 宋平 陳培杰

摘 要：本文通過回顧某H高速智慧化提升改造工程的建設過程，詳細介紹了該工程建設過程中遇到的典型難題和痛點，以及項目實施最終采取的對應解決方案，最后總結經(jīng)驗，提出進一步的改善性措施。筆者期望通過本項目建設經(jīng)驗的總結，實現(xiàn)項目“先行先試，快出成效，為存量高速公路智慧化提升改造升級做出探索和示范，從而發(fā)揮典型引領帶動作用，推動完成全域化智慧高速公路建設，最終形成智慧高速公路網(wǎng)，實現(xiàn)智能、快速、綠色、安全的智慧高速”的目標。

關鍵詞：智慧高速;智慧化提升;EPC項目

1 某H高速智慧化提升改造工程簡介

某H高速沿線與13條已通車或在建高速相交并設立樞紐。全線設計時速為120 km/h，已分三期實施拓寬改造，其中一期拓寬段全長44 km，已于2003年底建成通車，為非標準雙向八車道，路基寬度35 m，無右側硬路肩（僅留0.5 m路緣帶），每隔500 m設置一處緊急停車帶。

某H高速的設計車流量日均為10萬輛，目前其中一段路面車流量已達到設計車流量的70%至86%。此外數(shù)據(jù)顯示，目前的某H高速公路的實際行車速度在每小時90公里左右，設計標準普遍在每小時110公里至120公里。

周義程等[1]進行“智慧高速建設需求”調研，通過調研指出影響高速行車速度的主要因素包括：天氣因素（霧天、雨天）、駕駛員的駕駛經(jīng)驗、斷面車流量、斷面貨車流量以及路面平整度等，各項因素影響行車速度存在一種強弱關系。

為實現(xiàn)高速公路的高效通行，突破擁堵指數(shù)和事故指數(shù)的瓶頸，如何提升大流量狀況下高速公路的運營水平和通行效率，依靠現(xiàn)有常規(guī)高速公路運營手段，已然達到瓶頸。

張雯靚[2]在其文章中指出國內目前在智慧公路方面的應用，主要包括數(shù)字公路、車路協(xié)同、自由流收費、智慧管控、“互聯(lián)網(wǎng)+”服務等幾大方向;基礎地理數(shù)據(jù)、泛在感知設施、自由流收費設施、公眾信息服務設施、智慧云平臺、高速通信設施、新能源供給設施等七項基礎設施;云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、高精地圖（BIM、GIS）、高精定位（北斗）、車路協(xié)同、高速度低延時無線網(wǎng)絡（5G、LTE-V 等）、無感支付、無線充電、L5級自動駕駛等十二項關鍵技術。

顧莉等[3]在其文中指出智慧高速的本質是交通行業(yè)依托主體工程構建的為解決目前系統(tǒng)短板和提升現(xiàn)有系統(tǒng)功能的具有一定預測功能的交通信息系統(tǒng)，其重點在于提供服務;氣系統(tǒng)的構建應從交通的角度提出解決思路和辦法，并明確了10項智慧高速的本質特征。

2019年9月，中共中央、國務院發(fā)布了《交通強國建設綱要》[4]，明確指出“推進數(shù)據(jù)資源賦能交通發(fā)展，加速交通基礎設施網(wǎng)、運輸服務網(wǎng)、能源網(wǎng)與信息網(wǎng)絡融合發(fā)展，構建泛在先進的交通信息基礎設施”。

為打造“智能、快速、綠色、安全”的智慧高速，某H高速公司選取在某H高速運營道路上開展公路智慧化提升改造工程設計施工總承包項目（以下簡稱EPC項目）。此項目由兩家公司聯(lián)合體形式作為總承包單位進行項目的設計、采購、施工等，該項目于2019年9月12日開工。本項目內容主要包括如下幾方面：

（1）全線視頻無盲區(qū)電子巡查;

（2）交通事件實時監(jiān)測試點;

（3）車載攝像機移動監(jiān)控試點;

（4）交通事故快速處理試點;

（5）情報板路網(wǎng)交通遠程誘導;

（6）杭甬高速非標八車道智慧擴容;

（7）全線關鍵設備運行狀態(tài)檢測;

（8）中心機房建設及分中心設施擴容升級。

2 智慧化提升工程建設過程遇到的難題和痛點

本某H高速智慧化提升工程EPC項目建設過程中，由于無可借鑒經(jīng)驗、無成熟可用方案、無可靠設備應用案例，期間遇到頗多難題和痛點，下面列舉其中幾個較為典型的難題和痛點進行詳細的闡述。

根據(jù)前期對某H高速全線歷年主線斷面交通流量數(shù)據(jù)、交通事故發(fā)生累計頻數(shù)數(shù)據(jù)、主線斷面車道情況數(shù)據(jù)等多種數(shù)據(jù)的調查結果。綜合考慮下，籌劃某H高速智慧化提升改造工程EPC項目在共10 km路段布設泛在感知設施（路側感知設施）、智慧管控設施（非標八車道智慧擴容——主動管控門架）。

泛在感知設施平面布置方案，在投標階段提供的方案建議書上標示，即感知設施布置于高速公路綠化中分帶處，此方案經(jīng)濟性較高。

2.1 設備選型與品牌選用難題

依據(jù)前期市場、技術調研，建設單位于2019年4月15日組織了8個視頻結構化廠商進行初次現(xiàn)場實地封閉測試。

所謂視頻結構化，是指通過視頻處理平臺將視頻數(shù)據(jù)進行結構化分析處理，從而直觀地反映現(xiàn)場交通運行狀態(tài)，為交通管控提供決策依據(jù)，也為追溯事件發(fā)生過程、判定事件發(fā)生原因、路網(wǎng)綜合監(jiān)管決策提供輔助驗證或直接支撐。因而，視頻結構化的應用意義重大。

毫米波雷達，兼具分辨率高、指向性好、抗干擾能力強和探測性能好，大氣衰減小、對煙霧灰塵具有更好的穿透性、受天氣光線影響小等眾多優(yōu)點，適合在高速公路中探測流量、車速、倒車、逆行、擁堵（緩行）的絕大多數(shù)的交通類指標。

但是，通過分析參加測試的8家視頻結構化廠商的檢測數(shù)據(jù)，測試結果達不到實際應用的要求。為了提高EPC項目選用的設備技術可行性、可靠性、實用性等，建設單位、監(jiān)理單位、總承包單位共同商榷認為有必要再次邀請泛在感知設施的廠商進行測試，以便海選基本合格設備，然后試點優(yōu)中選優(yōu)。該項目共計邀請視頻結構化8個廠商和毫米波雷達4個廠商進行性能指標的封閉測試。最終5個視頻結構化廠商和3個毫米波雷達廠商于2019年10月參加測試，其他廠商則因自身原因放棄參加測試，形成測試數(shù)據(jù)。

鑒于各設備廠商提供的毫米波雷達的發(fā)射頻率、掃描范圍、精確程度的硬件指標差別不大，本次測試主要針對軟件算法上的去重、去誤、去漏，以及是否滿足高速公路場景應用需求和智慧高速整體建設的要求。

毫米波雷達參加測試的3個廠商分別合計得分。其得分是按照《某H高速智慧化提升改造項目毫米波雷達選型測試方案》中明確的測試內容，包含流量檢測、數(shù)據(jù)完整性、停車事件檢測、緩行（擁堵）檢測、仿真效果、重疊區(qū)數(shù)據(jù)驗證。性能測試比對采用的主要指標有：事件準確率、事件漏檢率、事件誤報率。

2.2 感知設施布設方案的痛點

2.2.1 感知設施安裝建議高度不一致

在測試期間EPC承包人收集了各設備廠商提供的相應設備技術參數(shù)，發(fā)現(xiàn)不同設備的建議安裝高度處于不完全不一致的區(qū)間。

前述毫米波雷達廠商6的設備建議安裝高度區(qū)間為6 m

～10 m;而前述毫米波雷達廠商7的設備建議安裝高度區(qū)間為6 m～8 m。另外前述視頻結構化5個廠商對于攝像機的安裝高度與毫米波雷達廠商的設備建議安裝高度區(qū)間又不一致，攝像機安裝高為5 m～7 m為優(yōu)，視頻結構化進行交通事件實時監(jiān)測的準確度、效果均會較好。

這是其中之一痛點——建議安裝高度不一致。

2.2.2 檢測盲區(qū)如何進行有效處理

另外一個測試期間發(fā)現(xiàn)的痛點則是——檢測盲區(qū)如何處理。

二次封閉測試期間，我們根據(jù)現(xiàn)場測試確定布設方式為同桿背對背安裝兩套感知設施，共計選取兩個點位各廠商分別布設三套設備進行測試。采用500 m布設間距是基于各廠商提供的最大檢測距離范圍參考值確定的。

基于廠商提供的可檢測范圍為300 m，但250 m～300 m范圍段檢測精度較低的情況。因而計劃測試對向融合效果和250 m～300 m范圍段的檢測精度區(qū)間值。

封閉測試后，根據(jù)測試期間得到的數(shù)據(jù)，分析后得出以下幾點：

（1）1#盲區(qū)：同桿背對背安裝，桿件下的盲區(qū)范圍大約為60 m（依據(jù)俯仰角不同而盲區(qū)范圍大小不同），此盲區(qū)檢測效果極差;

（2）2#盲區(qū)：路側護欄布設感知設施，由于高速行駛規(guī)則，大貨車、大客車在第三、第四車道行駛，容易對第一、第二車道行駛的小客車、小型車造成遮擋，影響感知設施進行檢測;

（3）250 m～300 m范圍段的對向融合效果較好，檢測精度可以符合應用要求。

監(jiān)測盲區(qū)如何進行有效事件檢測，成為一個需要重點突破的難點，否則感知設施可提供的數(shù)據(jù)將大打折扣，無法為后端提供可靠數(shù)據(jù)，那么后端的智慧算法將是紙上談兵、空中樓閣。

3 智慧化提升項目難題和痛點之提升過程

本著為了更好的服務晚于EPC項目之后某H高速將要啟動的智慧算法項目，為智慧算法項目提供更精準、更及時、更多源的基礎信息和數(shù)據(jù)。在某H高速智慧化提升EPC項目建設過程中，業(yè)主、監(jiān)理、承包單位以及其他有關單位人員齊心協(xié)力，共同面對難題和痛點。

3.1 解決設備選型與品牌選用難題的提升過程

（1）視頻結構化在惡劣天氣（如大霧、夜晚、強光、雨天）情況下，檢測情況明顯受到干擾;

（2）毫米波雷達在檢測到事件后，無法人工確認現(xiàn)場是否真實發(fā)生，誤報情況容易引起錯誤誘導;

（3）視頻結構化和毫米波雷達均存在漏報情況，甚至時有同時漏報的情況。

我們本著“先行先試，快出成效”的項目目標，然后基于以下幾方面原則：

（1）技術可靠性原則：排除封閉測試數(shù)據(jù)結果不滿足場景應用需求的設備廠商;

（2）多樣性原則：兩種感知設施有必要進行實際應用對比，且應分別選取多家廠商。這將有利于試點工程的擴大和優(yōu)化，利于廠商的升級和實際應用時雙方互相取長補短，更加符合實際應用場景;

（3）經(jīng)濟性原則：剔除技術性能并不是完全顯著優(yōu)異但設備成本卻顯著偏高的廠商。因為設備成本過高將不利于后期將該試點工程推廣到其他路段。

經(jīng)過共同討論后，該智慧化提升EPC項目最終選取了3家視頻結構化廠商，2家毫米波雷達廠商進行工程試點。

3.2 解決感知設施布設方案痛點的提升過程

面對感知設施安裝建議高度不一致的痛點，業(yè)主、監(jiān)理人、承包人與最終選定的品牌設備廠商進行多次探討。共同認為需要秉承以下幾個原則：

（1）在保證感知設施檢測效果的前提下，合理減少土建工程成本;

（2）新建立柱安裝感知設施時，分別按照最優(yōu)高度分不同高度安裝;

（3）在EPC項目目標的基礎之上，要合理考慮后期調試、維護、修理的安全性和經(jīng)濟性。

關于檢測盲區(qū)如何處理的痛點，最終選定的品牌廠商從技術角度提出來以下兩種解決方案：

（1）立桿下盲區(qū)通過補充小功率毫米波雷達進行覆蓋補盲;

（2）立桿下盲區(qū)通過廠商提供的算法進行一定程度的彌補。

業(yè)主、監(jiān)理人、承包人在諸多討論會議后，共同提出仍有以下注意事項：

（1）在保證感知設施檢測效果的前提下，盡量不新增額外成本;

（2）檢測盲區(qū)天然存在，無法徹底消除，但要盡量減少盲區(qū)和彌補盲區(qū)的無法檢測問題;

（3）應重點抓牢提升算法效果的途徑，使事件檢測滿足準確性和及時性要求;

（4）車流量檢測需要比對標準數(shù)據(jù)或較為精準的數(shù)據(jù)，來驗證感知設施的效果。

在綜合上述原則和注意事項后，業(yè)主、監(jiān)理人、承包人商榷決定，EPC項目采用如下布設方式：

（1）在新建立柱上感知設施分高度布設，每根立柱分別安裝兩套毫米波雷達和視頻結構化用攝像機，分別背對背安裝，并對250 m至300 m段做對向融合算法;

（2）在新建立柱上感知設施分高度布設， 每根立柱僅分別安裝一套毫米波雷達和視頻結構化用攝像機，面對車頭同向安裝，做到覆蓋立柱下盲區(qū)，并做同向手拉手的接力算法。

另外還有布設方式三，則為：在已有結構或桿件、門架上安裝時，不同感知設施采取同高度安裝。但是安裝位置依據(jù)不同型式結構件不同，如：

（1）可行走龍門架，則要求安裝在第四車道與第三車道白色車道劃分線上空;

（2）不可行走龍門架，則要求安裝在護欄之外，保證維護期的安全性和便捷性;

（3）選取了兩處ETC門架安裝感知設施，作車流量數(shù)據(jù)比對。

總體而言，我們的感知設施安裝布設著眼立足于“試”，進行了多種方案的布設，從多角度出發(fā)同時考慮了技術性、經(jīng)濟性、安全性等。

4 建設感受

回顧本項目的建設過程，我們感受頗多：

（1）已有高速公路進行智慧化提升不是萬能的，不能作為解決現(xiàn)存問題的全部途徑;

（2）對于不成熟的技術或設備應先進行小范圍試點，成功應用后方可進一步推廣;

（3）智慧高速是一項系統(tǒng)性工程，需要多角度、多方向、多部門、多范圍去進行PDCA循環(huán);

（4）高速公路進行智慧化提升，或者說建設智慧高速，在當前智慧高速建設經(jīng)驗或樣板工程不足的提下，應大膽嘗試，小心求證。

雖然我們已經(jīng)在某H高速智慧化提升改造工程EPC項目中解決了不少問題或痛點，但是，在項目建設完畢之后，我們依然發(fā)現(xiàn)有問題需要進一步解決，如：

（1）智慧化提升相應設備的養(yǎng)護、巡檢問題，例如感知設施，我們如何了解設備的檢測精確度是否由于其他客觀因素發(fā)生了變化;

（2）感知設施提供的誤報數(shù)據(jù)，我們如何進行有效篩除這些誤報數(shù)據(jù);

（3）感知設施漏報或漏檢的事件或信息，我們有沒有其他可行的彌補措施來進行修正;

（4）前端密布如此之多的感知設施、智慧管控發(fā)布設施等，這些設備的供電可靠性如何有效保證;

（5）做到事件主動秒級發(fā)現(xiàn)之后，又如何做到盡早、盡快到達司乘人員或管理人員。

參考文獻：

[1]周義程.浙江智慧高速公路建設需求調研分析[J].中國交通信息化，2019（10）：26-31.

[2]張雯靚.上海智慧高速公路建設與發(fā)展探討[J].上海公路，2020（2）：102-106+130.

[3]顧莉，耿馳遠.智慧高速建設思考[J].中國交通信息化，2019（6）：38-42.

[4]中共中央國務院印發(fā)《交通強國建設綱要》[N].人民日報，2019-09-20（004）.