5G技术在智慧高速公路中的应用场景初探

王伟杰

(福建省高速公路集团有限公司福州管理分公司， 福建 福州 350001)

智慧交通是在交通领域中充分运用物联网、云计算、人工智能、自动控制、移动互联网等现代电子信息技术面向交通运输的服务系统。随着社会快速发展，高速公路管理的要求也在不断提高，5G技术的出现为高速公路的智能化、数字化、远程化管理提供了技术支撑，进入5G时代的高速公路建设发展具有更高的应用效果。

1 5G技术与智慧交通的概念

智慧交通系统是指应用通信、云计算等先进技术，在交通管理等领域开展全过程的监管，发挥交通基础设施效能，通过对高速公路各路段、各区域实行智慧高速系统，来保障公路安全运行效果的系统。在智能化、数字化的发展过程中，高速公路也在更新换代，4G技术逐渐被5G技术以及更先进的信息技术所替代，智能化、自动化水平不断提升，通过各类技术的加持，推动了高速公路智能化的快速发展。随着网络的蓬勃发展，5G网络已经在我国广泛应用，智能的使用要求也在加大，促进了高速公路的建设发展。智慧交通是面向综合交通框架，人工智能，大数据等现代信息科技的深度融合，是基于互联网+泛信息化产业布局的重要组成部分。5G是构建智慧交通体系最新、最可靠的技术。随着移动互联网技术不断提高，5G技术在高速公路的应用必然带来5G技术与高速公路建设的深度融合与发展，5G能提供高质量的网络，可靠的通信，能够满足高速公路大量的数据传输与交换的需要。

2 构建5G智慧高速系统

5G技术的高速公路智能化，以人工智能、大数据、云计算等诸多先进信息技术为基础，为交通运输、服务运营、管理控制提供了基础架构，以感知设备、管理系统为主构成终端和覆盖高速公路的网络，通过建设一张以5G为基础的网络，建设一个5G智慧管理平台，伴随着5G网络信息服务的支持，使5G技术全面覆盖在高速公路交通网络之中，实现对高速公路的全方位监管，以此提升高速公路安全和运行效率，增强高速公路运营管理的能力。

现阶段，我国通信运营商已经开始布局5G技术在交通行业中应用，通过相关技术的应用扩展高速公路5G网络的覆盖范围，形成专为高速公路打造的5G专网。由于高速公路在不同业务方面对网络性能的要求存在一定差异，5G专网需要较强的带宽性能，也需要较高的网络安全管理，应当采用定制的高速公路专用5G网络，在接入、传输、核心三个层面制定不同等级的隔离方式，还需要在与其他行业和个人用户通信业务之间留有一定空间，不能完全隔离。这是因为从当前智慧交通的发展情况来看，智能汽车将与5G+技术相互结合，因此高速公路需要具备服务智能汽车的功能[1]。

基于5G技术的高速公路平台将作为整个高速公路核心，由车路协同和道路管养两个子系统组成，为人民群众提供全面可靠的信息服务。车路协同系统负责采集和汇总高速公路全方位数据信息，具备数据整合分析能力，能够实现对高速公路路况、路面的检测预警，为平台提供道路交通信息。而道路管养系统则是对高速公路基础设施进行管控，具备物联检测、养护管理、设备管理等功能，可以对高速公路设施进行分析和管理，为系统规划提供帮助。

3 5G技术在高速公路应用

3.1 应用于高速公路远程监管指挥，为高速公路提供无线网络覆盖、远程路网指挥等功能

首先是无线网络覆盖，基于5G技术构建的高速公路无线网络能够替代传统由4G信号等无线及部分有线网络，可以接入高速公路办公区域、视频监控设备、通信设备等移动终端，为高速公路现有业务提供更快捷的5G网络服务，将承载今后高速公路无线网络的主要作用，也将推动当前有线业务转向无线业务，能够有效减少布线所需成本，为各种移动业务提供高效便捷的服务。

其次是“两客一危”监控，根据国务院安全委员会的要求，旅游车辆、长途客车以及运输危险物品的专用车辆都必须受到监控，也需要安装智能监控设备，保障“两客一危”的有效监控，确保安全行驶。这是智慧交通安全方面的必然工作，在5G网络的加持下对“两客一危”车辆进行联网改造，通过5G技术提供人脸识别、疲劳检测、行为分析等功能，改善4G网络带宽不足，解决回传监控质量不佳的问题，利用5G技术的优势全面提升带宽，更好地对相关车辆形成辅助驾驶，保障“两客一危”车辆的安全行驶。

最后是远程路网指挥，高速公路沿线较长，当出现突发性交通拥堵或事故状况时，交管车辆无法第一时间到达现场，却需要迅速掌握交通事故信息，下达远程指挥命令，及时处理交通事故，保证交通顺畅安全。5G技术的应用则为远程路网指挥提供了支持。现阶段，远程路网指挥主要是依靠无人机搭载5G终端和摄像设备从高空拍摄视频再传输到监控中心，5G网络不仅支撑了人机协作的快速行动，而且监控拍摄的画面更为清晰，特别是在高速公路沿线安设5G终端的情况下，监控信号将通过设备迅速且高质量地反馈给指挥人员，指挥人员对相关事故情况进行远程指挥，为交通事故、违法行为、沿线查勘等路网指挥工作提供了帮助[2]。

3.2 道路施工及养护管理系统

在社会快速发展的背景下，交通运输量不断提升，高速公路作为交通运输的重要组成部分承受的负荷也在增加，高速公路出现破损、裂缝等问题的次数也在增加，这就需要加强对高速公路的施工养护。传统依靠车辆巡查监督公路的方式费时费力，利用5G技术对高速路面图像进行分析便可以对损坏、异物等问题进行检测和告警，通过高速公路沿线摄像头或是利用无人机拍摄的方式将数据传输到系统平台上进行分析便可得到详细的路面状况。以前，视频巡检依靠的无线网络带宽较低，图像上传困难，视频保存也有一些问题。而5G云平台技术的应用，为高速公路巡检提供了定位服务，在巡检过程中便可以实时回传前端数据，由后台技术人员和智能系统进行分析处理，短时间内便可以得出结果，基本实现了巡检养护的无缝衔接，大幅提升施工养护效率。另外，高速公路上的设备设施也可以借助5G与AR技术，设定设备维修工作程序，导入AR设备辅助维修人员展开工作，AR前端视角将在5G网络的支持下实时将现场画面回传给指挥中心，实现实时远程协助指导，显著提高了工作效率。

在高速公路道路施工中，5G技术也可以利用远程操控的方式促进施工效率，保障作业质量安全，将5G网络覆盖到施工区域，对相关施工信息进行采集，实时分析车辆运行、施工作业的准确性，为车辆行驶和施工作业提供位置、方向、高度的指引，帮助施工单位完成施工作业。

3.3 交通出行辅助

交通出行已经成为人民群众日常生活的一部分，5G网络在高速公路的应用为车辆信息、公路信息、突发事件信息提供了全方位的数据服务，将高速公路地图可视化展现，实时掌握各路段交通量、交通情况。再结合大数据和云计算技术的分析能力，可以准确得出路网交通运行状况，并针对运行状态提供优化策略，协调信号灯、交管等方式对高速公路的运行进行指挥，提升高速公路运行效率。在今后车路协同逐渐普及、智能车联网的发展背景下，基于5G的高速公路将实现覆盖高速公路的车路调度服务。

辅助驾驶是现阶段智能车辆发展的主要方向，除了车辆本身的传感器外，公路网络也应当为行驶状态下的车辆提供环境信息，帮助车辆更快速、更精准地计算分析，为驾驶者提供更安全的辅助驾驶服务。例如，车辆盲区是车辆激光雷达或摄像头计算难点，高速公路就可以参与车辆行驶状态的数据分析，针对车辆反馈信息的盲点进行辅助分析，再反馈给车辆，实现车辆数据信息、公路数据信息、环境数据信息的共享。还可以为车辆驾驶者提供导航信息，提醒驾驶者变道、转弯、速度等信息，不仅能避免因决策犹豫致使错过路口的情况发生，而且能有效降低交通事故、堵塞问题的发生概率。这些都需要5G技术作为支持，5G技术的运用降低了车辆信息处理成本，提高了地图导航准确度，也是未来更高级别无人驾驶技术应用的必要基础[3]。

4 公路运营服务

在高速公路服务区也能借助5G技术为驾驶者提供良好的服务。

首先是智能引导泊车。在车辆行驶至服务区附近位置时，驾驶者便可以从LED屏幕或网络平台知道当前服务区内停车场车位情况，驾驶者可以快速寻找到车位，特别是节假日时期，服务区往往呈现拥堵状态，在5G网络的引导下，驾驶者不仅能够了解车位情况，包括其他车辆在服务区内的运行信息也能得知，更便于驾驶者选择。

其次是利用5G网络控制相关服务。例如，服务区公厕在高峰期可通过液晶屏来显示空闲的厕位。也可以与空气检测设备连接，在厕所相关指标达到临界值时开动排风扇，改善环境。也能够对当前服务区人流进行管理，通过设置引导设施或指挥服务人员人工调整，使人流移动更加合理，避免出现拥挤情况。

最后是在服务区管理方面，可以与服务区内的消防、电力等设备连接，监控相关设备的运行状态。整合停车场管理系统、厕所系统、设备系统，实现对服务区的全方位管理，5G技术促使服务区升级为智慧服务区，提升使用者的幸福感。

5 结论

5G技术在高速公路智能化发展中具有关键作用，在物联网、车联网、云计算等先进技术逐步应用于高速公路建设发展中的背景下，5G技术是智慧高速公路的必要支撑，5G+高速公路的构建实现了高速公路智能运行、远程管理、行驶安全、便捷服务的全面提升，使高速公路运营更加智能、安全、高效。