陳 昱

（南通市公路事業(yè)發(fā)展中心路網(wǎng)分中心，江蘇南通 226007）

近年來，以5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等前瞻技術(shù)為核心的交通科技和產(chǎn)業(yè)革命浪潮不斷涌現(xiàn)，智慧城市、人工智能等產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，為智慧交通提供良好的發(fā)展機(jī)遇。普通國省道在公路網(wǎng)中占據(jù)主干地位，但尚未發(fā)布統(tǒng)一的建設(shè)指導(dǎo)文件，亟須多元探索普通國省道新發(fā)展思路與模式，推動智慧交通高質(zhì)量發(fā)展。

1 國內(nèi)智慧公路發(fā)展現(xiàn)狀

目前我國智慧公路建設(shè)重心主要聚焦智慧高速公路，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，已有10多個省份、40多余路段已經(jīng)完成或正在建設(shè)智慧高速公路，代表性試點(diǎn)工程包括北京延崇智慧高速、江蘇五峰山高速、浙江杭紹臺、杭紹甬智慧高速等示范工程。浙江、山東、江蘇發(fā)布《智慧高速建設(shè)指南》，將試點(diǎn)成果轉(zhuǎn)化為建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)驗(yàn)，指導(dǎo)高速公路智慧化、體系化建設(shè)。

普通國省道智慧公路受到覆蓋范圍廣、交通參與者復(fù)雜、資金來源單一等多方面因素限制，僅在江蘇省、山東省及河南省試點(diǎn)先行。代表性試點(diǎn)工程包括南通G204智慧公路、G524常熟段、無錫S342、青島智慧公路、煙臺普通國省道智慧公路建設(shè)項(xiàng)目、鄭州市示范項(xiàng)目等[1]。其中，G524常熟段、南通G204智慧公路入選多項(xiàng)江蘇省重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，科技示范效果明顯。

高速公路是智慧公路的建設(shè)重點(diǎn)，但普通國省道智慧公路建設(shè)的頂層設(shè)計(jì)與深入挖掘尚不全面，試點(diǎn)工程少且大部分仍處在方案探索階段。亟須探索普通國省道智慧公路建設(shè)規(guī)范，創(chuàng)新未來公路的新發(fā)展思路與模式，從安全、效率、服務(wù)三大方面提升普通國省道交通體驗(yàn)。

2 普通國省道智慧公路建設(shè)需求

普通國省道是連接市際間、區(qū)域內(nèi)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的重要橋梁，具有良好的連接與集散作用，具有路網(wǎng)結(jié)構(gòu)錯綜復(fù)雜、交通參與種類多元豐富、路口交通事故頻發(fā)等特點(diǎn)。

普通國省道建設(shè)重點(diǎn)需聚焦于保障交通安全、提升通行效率、升級交通服務(wù)三方面。保障普通國省道能夠智能化預(yù)防交通事故，減少交通事故發(fā)生頻次及傷亡程度；通過智能化手段提高路段通行能力，減少“全出行鏈”交通延誤、應(yīng)急處置時間，強(qiáng)調(diào)整體出行效率與品質(zhì)。相關(guān)單位發(fā)布的智慧公路建設(shè)指導(dǎo)文件中，多次反復(fù)強(qiáng)調(diào)應(yīng)提升交通服務(wù)水平，強(qiáng)伴隨式服務(wù)體驗(yàn)和群眾出行獲得感與滿足感。

建設(shè)需要加強(qiáng)對數(shù)據(jù)資源的采集與融合應(yīng)用。要求存儲、備份普通國省道公路基本屬性、便民服務(wù)設(shè)施和基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備等數(shù)據(jù)，為后續(xù)公路管理、升級提供數(shù)據(jù)支撐。依托高精尖的公路監(jiān)測感知能力，可以精準(zhǔn)地采集公路運(yùn)行動態(tài)數(shù)據(jù)，掌控宏觀運(yùn)行情況、天氣等參數(shù)變化，提升公路行業(yè)安全治理水平[2]。應(yīng)積極推進(jìn)大數(shù)據(jù)支撐應(yīng)用，構(gòu)建統(tǒng)一規(guī)范、共享兼容的大數(shù)據(jù)中心，推動大數(shù)據(jù)跨層級、跨部門、跨行業(yè)的協(xié)同聯(lián)動，編織公路數(shù)據(jù)體系一張網(wǎng)，高效分析挖掘采集的數(shù)據(jù)信息，分析公路潛在安全隱患、輔助公路管控決策。隨著普通國省道智慧公路建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)，研發(fā)的系統(tǒng)需具備可拓展性，確保能夠滿足日后功能開發(fā)升級以及信息資源共享的內(nèi)生需求，提升服務(wù)器的并發(fā)處理能力及硬件穩(wěn)定性，支撐處理應(yīng)急事件和大數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，確保信息安全，滿足國家信息安全防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。

3 普通國省道智慧公路總體框架

依托現(xiàn)有智慧高速公路建設(shè)試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，融合智慧公路內(nèi)涵及普通國省道功能[3]，整合形成普通國省道智慧公路總體框架?？蚣芑谛录夹g(shù)應(yīng)用及安全運(yùn)維保障，聚焦全方位服務(wù)、全業(yè)務(wù)管理、云控平臺及基礎(chǔ)設(shè)施四大內(nèi)容，打造數(shù)字化公路管控及服務(wù)體系，逐步升級普通國省道可視、可測、可控、可服務(wù)水平。

普通國省道智慧公路總體框架如圖1所示。

圖1 普通國省道智慧公路總體框架

3.1 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)主要涉及感知設(shè)施體系建設(shè)、通信設(shè)施體系建設(shè)及綠色能源設(shè)施體系建設(shè)。

道路感知設(shè)施體系建設(shè)主要針對公路主體及附屬設(shè)施監(jiān)測、公路交通運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測、公路路域氣象環(huán)境監(jiān)測三大方面。公路主體及附屬設(shè)施狀態(tài)監(jiān)測主要包括對橋梁、隧道、道路及沿線基礎(chǔ)設(shè)施的應(yīng)用狀態(tài)監(jiān)測，公路交通運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測主要包含行人/非機(jī)動車過街、交通運(yùn)行狀態(tài)、路網(wǎng)擁擠程度及突發(fā)事件監(jiān)測，公路路域氣象環(huán)境監(jiān)測主要包含惡劣天氣監(jiān)測、溫度監(jiān)測、濕度監(jiān)測等。

通信設(shè)施體系建設(shè)主要賦能車、路、中心云三大方面，實(shí)現(xiàn)路測通信單元（RSU）、智能車載單元（OBU）及云平臺的廣泛互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)路與路、車與車，車與路、路與中心、車與中心之間的通信。

綠色能源體系建設(shè)主要包括綠色能源供給、電動汽車充電服務(wù)以及綠色照明服務(wù)。具體包括建設(shè)光伏項(xiàng)目、利用太陽能等新型能源為車輛及設(shè)施提供可持續(xù)的充電服務(wù)、建設(shè)綠色環(huán)保的智慧公路等。

3.2 云控平臺

云控平臺利用中心云及邊緣云連接各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，打通感知基礎(chǔ)設(shè)施收集到的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享互通，支撐普通國省道的高精度管控，提高道路通行效率及行車安全。

中心云包含決策模型及數(shù)據(jù)中心，決策模型結(jié)合采集的數(shù)據(jù)提出路網(wǎng)養(yǎng)護(hù)輔助決策、綜合管控策略、事件動態(tài)預(yù)警、應(yīng)急調(diào)度指揮等，模型具體功能包括主動評估公路主體及附屬設(shè)施狀態(tài)，生成養(yǎng)護(hù)階段計(jì)劃和輔助公路養(yǎng)護(hù)決策；針對交通流狀態(tài)、車輛、路段、氣象環(huán)境、擁堵、養(yǎng)護(hù)的態(tài)勢進(jìn)行感知和分析決策；圍繞應(yīng)急事件的事件詳情、影響評估、處理流程進(jìn)度等制定調(diào)度管控策略；對路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測中監(jiān)測到的危險路段、違規(guī)車輛、交通事件等具體事件采取預(yù)警。數(shù)據(jù)中心用于儲存組織交通數(shù)據(jù)，整合路網(wǎng)運(yùn)營相關(guān)的多方資源，打通既有的系統(tǒng)數(shù)據(jù)壁壘，打造普通國省道公路運(yùn)營管理的全量數(shù)據(jù)庫，具體包括但不限于時空動態(tài)數(shù)據(jù)庫、原始環(huán)境數(shù)據(jù)庫以及交通事件數(shù)據(jù)庫。

3.3 全方位服務(wù)

（1）出行安全。

出行安全圍繞準(zhǔn)全天候通行、公路事件預(yù)警、車輛匯流預(yù)警、行人/非機(jī)動車過街提醒功能，具體包括惡劣天氣行車誘導(dǎo)及危險警示、智能公交管控、路面冰雪快速融化；實(shí)現(xiàn)人工智能公路交通事件預(yù)測預(yù)警，提供貨車違規(guī)占道提醒及車路協(xié)同式安全預(yù)警服務(wù)；在道路合流區(qū)域設(shè)置語音提示、黃閃警示等預(yù)警誘導(dǎo)裝置；應(yīng)用太陽能道釘燈、反光標(biāo)線等安全預(yù)警設(shè)備提醒機(jī)動車禮讓行人/非機(jī)動車過街。

（2）出行效率。

出行效率重點(diǎn)面向交通信號燈實(shí)時優(yōu)化控制、區(qū)域路網(wǎng)協(xié)調(diào)聯(lián)動；緊急交通事件精準(zhǔn)感知、高效決策響應(yīng)；車路協(xié)同試點(diǎn)區(qū)域的信號互聯(lián)互通，云端管理平臺及自動駕駛專用車道建設(shè)、自動駕駛貨車編隊(duì)等方面。

（3）出行服務(wù)。

出行服務(wù)功能主要面向精準(zhǔn)實(shí)時的地圖導(dǎo)航及交通誘導(dǎo)；宏觀交通道路運(yùn)行狀況信息、氣象環(huán)境信息以及安全輔助駕駛信息交互服務(wù)，設(shè)置個性化可變情報板；智慧服務(wù)區(qū)設(shè)置智慧停車、智慧餐廳，實(shí)現(xiàn)停車誘導(dǎo)、停車管控、新能源充電、線上餐飲點(diǎn)單等功能。

3.4 全方位管理

全方位管理主要面向公路管理人員，依照需求導(dǎo)向，瞄準(zhǔn)目標(biāo)、協(xié)同配合、構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的“建管養(yǎng)運(yùn)”一體化系統(tǒng)，具體包括數(shù)字建設(shè)管理、科學(xué)養(yǎng)護(hù)管理、智能收費(fèi)管理、實(shí)時應(yīng)急指揮、路網(wǎng)運(yùn)行檢測、輔助決策支持。

依托公路建設(shè)項(xiàng)目管理子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)公路建設(shè)項(xiàng)目全周期閉環(huán)管理，實(shí)現(xiàn)施工人員、設(shè)備、物料、質(zhì)量、現(xiàn)場環(huán)境、施工安全、建設(shè)進(jìn)度全閉環(huán)管控，推動基于BIM/CIM的設(shè)計(jì)建造一體化數(shù)字交付，建設(shè)公路基礎(chǔ)設(shè)施檢測與應(yīng)用平臺；依托檢測車、無人機(jī)等監(jiān)測設(shè)備獲取路面平整度等指標(biāo)，提供高質(zhì)量道路、橋梁、隧道日常養(yǎng)護(hù)工作，實(shí)現(xiàn)不同養(yǎng)護(hù)作業(yè)類型分類方案布置；在普通國省道收費(fèi)期間，提高ETC車輛識別精度，打造精準(zhǔn)便捷的自由流收費(fèi)[4]；快速發(fā)現(xiàn)緊急事件、并自動備案、靈活調(diào)度調(diào)動，自動生成事件處置效果分析報告；實(shí)現(xiàn)建管養(yǎng)運(yùn)不同階段的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及綜合分析。

4 南通G204智慧公路示范段工程實(shí)踐

4.1 南通G204智慧公路示范段概況

南通G204國省道連接江蘇鹽城與南通市區(qū)，是江蘇省境內(nèi)承載南北交通的主要公路，其日常交通流量大，公路管養(yǎng)水平突出，機(jī)非混行、行人過街等特征明顯，匯聚交叉口、橋梁等各類應(yīng)用場景，是普通國省道的典型代表。

南通G204智慧公路路段融合大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生、車路協(xié)同等新一代信息技術(shù)，聚焦“精準(zhǔn)感知、精細(xì)管控、精心服務(wù)”三大“靶心”，構(gòu)建集成科學(xué)管理與優(yōu)質(zhì)服務(wù)的智慧公路示范段。

南通G204智慧公路總體框架如圖2所示。

圖2 南通G204智慧公路總體框架

南通G204智慧公路入選多項(xiàng)江蘇省重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，現(xiàn)一期工程已順利建成，其試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)及創(chuàng)新探索對全國普通國省道智慧公路建設(shè)有較強(qiáng)的借鑒意義。

4.2 南通G204智慧公路示范段實(shí)踐成果

圍繞“精準(zhǔn)感知”，工程在路測周邊加裝雷視一體機(jī)、全要素氣象站、行人檢測儀器、球像攝影機(jī)等外場感知設(shè)備，實(shí)現(xiàn)路段沿線人、車、路、環(huán)境立體化多維度全息感知。基于機(jī)器視覺技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對車輛違停、違法設(shè)攤、氣象風(fēng)險等公路事件的精準(zhǔn)定位與秒級響應(yīng)，有效提高感知的精準(zhǔn)、全面、及時、便捷程度。

圍繞“精細(xì)管控”，工程依托“南通G204智慧公路系統(tǒng)”，將“精準(zhǔn)感知”收集得到的視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)、公路實(shí)時路況、氣象風(fēng)險等級、公路主體及附屬設(shè)施指標(biāo)等多元數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化綜合展示及匯總分析，融入“南通公路輔助決策平臺”，統(tǒng)一南通數(shù)字公路建設(shè)業(yè)務(wù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)公路資產(chǎn)數(shù)字管理、數(shù)據(jù)永久性溯源、路網(wǎng)實(shí)時監(jiān)測預(yù)測，深化南通公路高質(zhì)量管控效能。

圍繞“精心服務(wù)”，工程重心集中在行人過街預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)、車路協(xié)同系統(tǒng)建設(shè)以及智慧情報板聯(lián)動服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)三方面。行人過街安全預(yù)警系統(tǒng)安裝在人流密集區(qū)域，動態(tài)監(jiān)測預(yù)警沖突，降低車流與人流通行的矛盾，打造安全舒適的交通環(huán)境。車路協(xié)同系統(tǒng)率先試點(diǎn)15個典型場景并創(chuàng)新應(yīng)用4種數(shù)據(jù)發(fā)布手段，超視距感知路口交通信息。創(chuàng)新智慧情報板聯(lián)動服務(wù)機(jī)制，提供出行智能誘導(dǎo)等服務(wù)，讓出行更加智慧。

示范段的“智慧”建設(shè)讓公眾通過數(shù)字感受便捷的交通服務(wù)，為管理者提供更加科學(xué)、精細(xì)的決策支持。

5 結(jié)語

我國各省份的普通國省道公路建設(shè)仍處在不斷探索及試驗(yàn)階段，缺少系統(tǒng)的普通國省道智慧公路建設(shè)指導(dǎo)性文件，可能造成盲目建設(shè)、資源浪費(fèi)等系列問題。本研究基于已有智慧公路試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)普通國省道建設(shè)框架，通過融合數(shù)字孿生等新型技術(shù)加快智慧公路建設(shè)與規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)全生命周期閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)公路路網(wǎng)科學(xué)管理、高效運(yùn)行及優(yōu)質(zhì)服務(wù)，對指導(dǎo)后續(xù)普通國省道智慧公路建設(shè)具有一定借鑒意義。