某H高速智慧化提升EPC项目建设过程中的痛点解析

邹细平 宋平 陈培杰

摘 要：本文通过回顾某H高速智慧化提升改造工程的建設过程，详细介绍了该工程建设过程中遇到的典型难题和痛点，以及项目实施最终采取的对应解决方案，最后总结经验，提出进一步的改善性措施。笔者期望通过本项目建设经验的总结，实现项目“先行先试，快出成效，为存量高速公路智慧化提升改造升级做出探索和示范，从而发挥典型引领带动作用，推动完成全域化智慧高速公路建设，最终形成智慧高速公路网，实现智能、快速、绿色、安全的智慧高速”的目标。

关键词：智慧高速;智慧化提升;EPC项目

1 某H高速智慧化提升改造工程简介

某H高速沿线与13条已通车或在建高速相交并设立枢纽。全线设计时速为120 km/h，已分三期实施拓宽改造，其中一期拓宽段全长44 km，已于2003年底建成通车，为非标准双向八车道，路基宽度35 m，无右侧硬路肩（仅留0.5 m路缘带），每隔500 m设置一处紧急停车带。

某H高速的设计车流量日均为10万辆，目前其中一段路面车流量已达到设计车流量的70%至86%。此外数据显示，目前的某H高速公路的实际行车速度在每小时90公里左右，设计标准普遍在每小时110公里至120公里。

周义程等[1]进行“智慧高速建设需求”调研，通过调研指出影响高速行车速度的主要因素包括：天气因素（雾天、雨天）、驾驶员的驾驶经验、断面车流量、断面货车流量以及路面平整度等，各项因素影响行车速度存在一种强弱关系。

为实现高速公路的高效通行，突破拥堵指数和事故指数的瓶颈，如何提升大流量状况下高速公路的运营水平和通行效率，依靠现有常规高速公路运营手段，已然达到瓶颈。

张雯靓[2]在其文章中指出国内目前在智慧公路方面的应用，主要包括数字公路、车路协同、自由流收费、智慧管控、“互联网+”服务等几大方向;基础地理数据、泛在感知设施、自由流收费设施、公众信息服务设施、智慧云平台、高速通信设施、新能源供给设施等七项基础设施;云计算、物联网、移动互联网、大数据、人工智能、高精地图（BIM、GIS）、高精定位（北斗）、车路协同、高速度低延时无线网络（5G、LTE-V 等）、无感支付、无线充电、L5级自动驾驶等十二项关键技术。

顾莉等[3]在其文中指出智慧高速的本质是交通行业依托主体工程构建的为解决目前系统短板和提升现有系统功能的具有一定预测功能的交通信息系统，其重点在于提供服务;气系统的构建应从交通的角度提出解决思路和办法，并明确了10项智慧高速的本质特征。

2019年9月，中共中央、国务院发布了《交通强国建设纲要》[4]，明确指出“推进数据资源赋能交通发展，加速交通基础设施网、运输服务网、能源网与信息网络融合发展，构建泛在先进的交通信息基础设施”。

为打造“智能、快速、绿色、安全”的智慧高速，某H高速公司选取在某H高速运营道路上开展公路智慧化提升改造工程设计施工总承包项目（以下简称EPC项目）。此项目由两家公司联合体形式作为总承包单位进行项目的设计、采购、施工等，该项目于2019年9月12日开工。本项目内容主要包括如下几方面：

（1）全线视频无盲区电子巡查;

（2）交通事件实时监测试点;

（3）车载摄像机移动监控试点;

（4）交通事故快速处理试点;

（5）情报板路网交通远程诱导;

（6）杭甬高速非标八车道智慧扩容;

（7）全线关键设备运行状态检测;

（8）中心机房建设及分中心设施扩容升级。

2 智慧化提升工程建设过程遇到的难题和痛点

本某H高速智慧化提升工程EPC项目建设过程中，由于无可借鉴经验、无成熟可用方案、无可靠设备应用案例，期间遇到颇多难题和痛点，下面列举其中几个较为典型的难题和痛点进行详细的阐述。

根据前期对某H高速全线历年主线断面交通流量数据、交通事故发生累计频数数据、主线断面车道情况数据等多种数据的调查结果。综合考虑下，筹划某H高速智慧化提升改造工程EPC项目在共10 km路段布设泛在感知设施（路侧感知设施）、智慧管控设施（非标八车道智慧扩容——主动管控门架）。

泛在感知设施平面布置方案，在投标阶段提供的方案建议书上标示，即感知设施布置于高速公路绿化中分带处，此方案经济性较高。

2.1 设备选型与品牌选用难题

依据前期市场、技术调研，建设单位于2019年4月15日组织了8个视频结构化厂商进行初次现场实地封闭测试。

所谓视频结构化，是指通过视频处理平台将视频数据进行结构化分析处理，从而直观地反映现场交通运行状态，为交通管控提供决策依据，也为追溯事件发生过程、判定事件发生原因、路网综合监管决策提供辅助验证或直接支撑。因而，视频结构化的应用意义重大。

毫米波雷达，兼具分辨率高、指向性好、抗干扰能力强和探测性能好，大气衰减小、对烟雾灰尘具有更好的穿透性、受天气光线影响小等众多优点，适合在高速公路中探测流量、车速、倒车、逆行、拥堵（缓行）的绝大多数的交通类指标。

但是，通过分析参加测试的8家视频结构化厂商的检测数据，测试结果达不到实际应用的要求。为了提高EPC项目选用的设备技术可行性、可靠性、实用性等，建设单位、监理单位、总承包单位共同商榷认为有必要再次邀请泛在感知设施的厂商进行测试，以便海选基本合格设备，然后试点优中选优。该项目共计邀请视频结构化8个厂商和毫米波雷达4个厂商进行性能指标的封闭测试。最终5个视频结构化厂商和3个毫米波雷达厂商于2019年10月参加测试，其他厂商则因自身原因放弃参加测试，形成测试数据。

鉴于各设备厂商提供的毫米波雷达的发射频率、扫描范围、精确程度的硬件指标差别不大，本次测试主要针对软件算法上的去重、去误、去漏，以及是否满足高速公路场景应用需求和智慧高速整体建设的要求。

毫米波雷达参加测试的3个厂商分别合计得分。其得分是按照《某H高速智慧化提升改造项目毫米波雷达选型测试方案》中明确的测试内容，包含流量检测、数据完整性、停车事件检测、缓行（拥堵）检测、仿真效果、重叠区数据验证。性能测试比对采用的主要指标有：事件准确率、事件漏检率、事件误报率。

2.2 感知设施布设方案的痛点

2.2.1 感知设施安装建议高度不一致

在测试期间EPC承包人收集了各设备厂商提供的相应设备技术参数，发现不同设备的建议安装高度处于不完全不一致的区间。

前述毫米波雷达厂商6的设备建议安装高度区间为6 m

～10 m;而前述毫米波雷达厂商7的设备建议安装高度区间为6 m～8 m。另外前述视频结构化5个厂商对于摄像机的安装高度与毫米波雷达厂商的设备建议安装高度区间又不一致，摄像机安装高为5 m～7 m为优，视频结构化进行交通事件实时监测的准确度、效果均会较好。

这是其中之一痛点——建议安装高度不一致。

2.2.2 检测盲区如何进行有效处理

另外一个测试期间发现的痛点则是——检测盲区如何处理。

二次封闭测试期间，我们根据现场测试确定布设方式为同杆背对背安装两套感知设施，共计选取两个点位各厂商分别布设三套设备进行测试。采用500 m布设间距是基于各厂商提供的最大检测距离范围参考值确定的。

基于厂商提供的可检测范围为300 m，但250 m～300 m范围段检测精度较低的情况。因而计划测试对向融合效果和250 m～300 m范围段的检测精度区间值。

封闭测试后，根据测试期间得到的数据，分析后得出以下几点：

（1）1#盲区：同杆背对背安装，杆件下的盲区范围大约为60 m（依据俯仰角不同而盲区范围大小不同），此盲区检测效果极差;

（2）2#盲区：路侧护栏布设感知设施，由于高速行驶规则，大货车、大客车在第三、第四车道行驶，容易对第一、第二车道行驶的小客车、小型车造成遮挡，影响感知设施进行检测;

（3）250 m～300 m范圍段的对向融合效果较好，检测精度可以符合应用要求。

监测盲区如何进行有效事件检测，成为一个需要重点突破的难点，否则感知设施可提供的数据将大打折扣，无法为后端提供可靠数据，那么后端的智慧算法将是纸上谈兵、空中楼阁。

3 智慧化提升项目难题和痛点之提升过程

本着为了更好的服务晚于EPC项目之后某H高速将要启动的智慧算法项目，为智慧算法项目提供更精准、更及时、更多源的基础信息和数据。在某H高速智慧化提升EPC项目建设过程中，业主、监理、承包单位以及其他有关单位人员齐心协力，共同面对难题和痛点。

3.1 解决设备选型与品牌选用难题的提升过程

（1）视频结构化在恶劣天气（如大雾、夜晚、强光、雨天）情况下，检测情况明显受到干扰;

（2）毫米波雷达在检测到事件后，无法人工确认现场是否真实发生，误报情况容易引起错误诱导;

（3）视频结构化和毫米波雷达均存在漏报情况，甚至时有同时漏报的情况。

我们本着“先行先试，快出成效”的项目目标，然后基于以下几方面原则：

（1）技术可靠性原则：排除封闭测试数据结果不满足场景应用需求的设备厂商;

（2）多样性原则：两种感知设施有必要进行实际应用对比，且应分别选取多家厂商。这将有利于试点工程的扩大和优化，利于厂商的升级和实际应用时双方互相取长补短，更加符合实际应用场景;

（3）经济性原则：剔除技术性能并不是完全显著优异但设备成本却显著偏高的厂商。因为设备成本过高将不利于后期将该试点工程推广到其他路段。

经过共同讨论后，该智慧化提升EPC项目最终选取了3家视频结构化厂商，2家毫米波雷达厂商进行工程试点。

3.2 解决感知设施布设方案痛点的提升过程

面对感知设施安装建议高度不一致的痛点，业主、监理人、承包人与最终选定的品牌设备厂商进行多次探讨。共同认为需要秉承以下几个原则：

（1）在保证感知设施检测效果的前提下，合理减少土建工程成本;

（2）新建立柱安装感知设施时，分别按照最优高度分不同高度安装;

（3）在EPC项目目标的基础之上，要合理考虑后期调试、维护、修理的安全性和经济性。

关于检测盲区如何处理的痛点，最终选定的品牌厂商从技术角度提出来以下两种解决方案：

（1）立杆下盲区通过补充小功率毫米波雷达进行覆盖补盲;

（2）立杆下盲区通过厂商提供的算法进行一定程度的弥补。

业主、监理人、承包人在诸多讨论会议后，共同提出仍有以下注意事项：

（1）在保证感知设施检测效果的前提下，尽量不新增额外成本;

（2）检测盲区天然存在，无法彻底消除，但要尽量减少盲区和弥补盲区的无法检测问题;

（3）应重点抓牢提升算法效果的途径，使事件检测满足准确性和及时性要求;

（4）车流量检测需要比对标准数据或较为精准的数据，来验证感知设施的效果。

在综合上述原则和注意事项后，业主、监理人、承包人商榷决定，EPC项目采用如下布设方式：

（1）在新建立柱上感知设施分高度布设，每根立柱分别安装两套毫米波雷达和视频结构化用摄像机，分别背对背安装，并对250 m至300 m段做对向融合算法;

（2）在新建立柱上感知设施分高度布设， 每根立柱仅分别安装一套毫米波雷达和视频结构化用摄像机，面对车头同向安装，做到覆盖立柱下盲区，并做同向手拉手的接力算法。

另外还有布设方式三，则为：在已有结构或杆件、门架上安装时，不同感知设施采取同高度安装。但是安装位置依据不同型式结构件不同，如：

（1）可行走龙门架，则要求安装在第四车道与第三车道白色车道划分线上空;

（2）不可行走龙门架，则要求安装在护栏之外，保证维护期的安全性和便捷性;

（3）选取了两处ETC门架安装感知设施，作车流量数据比对。

总体而言，我们的感知设施安装布设着眼立足于“试”，进行了多种方案的布设，从多角度出发同时考虑了技术性、经济性、安全性等。

4 建设感受

回顾本项目的建设过程，我们感受颇多：

（1）已有高速公路进行智慧化提升不是万能的，不能作为解决现存问题的全部途径;

（2）对于不成熟的技术或设备应先进行小范围试点，成功应用后方可进一步推广;

（3）智慧高速是一項系统性工程，需要多角度、多方向、多部门、多范围去进行PDCA循环;

（4）高速公路进行智慧化提升，或者说建设智慧高速，在当前智慧高速建设经验或样板工程不足的提下，应大胆尝试，小心求证。

虽然我们已经在某H高速智慧化提升改造工程EPC项目中解决了不少问题或痛点，但是，在项目建设完毕之后，我们依然发现有问题需要进一步解决，如：

（1）智慧化提升相应设备的养护、巡检问题，例如感知设施，我们如何了解设备的检测精确度是否由于其他客观因素发生了变化;

（2）感知设施提供的误报数据，我们如何进行有效筛除这些误报数据;

（3）感知设施漏报或漏检的事件或信息，我们有没有其他可行的弥补措施来进行修正;

（4）前端密布如此之多的感知设施、智慧管控发布设施等，这些设备的供电可靠性如何有效保证;

（5）做到事件主动秒级发现之后，又如何做到尽早、尽快到达司乘人员或管理人员。

参考文献：

[1]周义程.浙江智慧高速公路建设需求调研分析[J].中国交通信息化，2019（10）：26-31.

[2]张雯靓.上海智慧高速公路建设与发展探讨[J].上海公路，2020（2）：102-106+130.

[3]顾莉，耿驰远.智慧高速建设思考[J].中国交通信息化，2019（6）：38-42.

[4]中共中央国务院印发《交通强国建设纲要》[N].人民日报，2019-09-20（004）.