智慧高速公路的内涵及建设内容分析

罗华松 刘志宏

摘 要：结合我国智慧高速公路的发展背景与需求，对智慧高速公路进行定义、特征分析、内容分类;通过对三省《指南》建设内容的对比研究，探析智慧高速公路建设内容，针对智慧公路建设实施中的问题，提出建议。

关键词：交通强国;智慧高速公路;数字化;感知体系;车路协同

中图分类号：U495 文献标识码：A 文章编号：2096-6903（2022）02-0108-03

高速公路建设驶入高质量发展的快车道，基础设施的建设日新月异，截至2020年底，高速公路总里程达16.1万km，从“连线成片”到“基本成网”，运行态势良好。在建设发展过程中出现瓶颈制约问题：（1）安全事故依然突出，区域性拥堵和恶劣天气影响等阻断事件频发;（2）部分地区面临土地、环保等约束，新建空间有限;（3）从20世纪90年代发展起来的高速公路收费、通信、监控系统，不能完成适应数字化、信息化等发展趋势。建设交通强国，做好经济社会的“先行官”，满足民众高品质出行的需要，智慧高速公路应运而生。

1智慧高速公路的发展背景

智能交通系统（简称ITS）代表着一种较高层次的交通系统管理形式，其目标是以较低的造价和较短的时间来有效解决由于社会进步而引发的效率、拥堵、污染、资源等方面的问题[1]。随着大数据、人工智能、5G、物联网、云计算、区块链等技术与交通行业加速融合，ITS在我国呈快速发展态势，迈向新一代智慧化发展阶段。

2019年9月，中共中央、国务院印发《交通强国建设纲要》明确要推動大数据、互联网、人工智能、区块链、超级计算等新技术与交通行业深度融合，智能、平安、绿色、共享交通发展水平明显提高，是交通强国发展目标之一。2020年8月，交通运输部印发《交通运输部关于推动交通运输领域基础设施建设的指导意见》明确智慧高速公路建设任务，包括先进信息技术应用，全要素、全周期数字化水平，推进车路协同建设，推动公路感知网络与基础设施同规划、同建设，重点路段实现全天候、多要素的状态感知，提升在役公路维养快速化、自动化、智能化水平，建设智慧路网云控平台等。2021年2月，国务院印发《国家综合立体交通网规划纲要》提出，到2035年交通基础设施质量、智能化与绿色化水平居世界前列。智慧高速公路是ITS的着力点和发力点，正处于政策利好和快速推进时期。

2智慧高速公路的概念

目前，对智慧高速公路没有明确、统一的定义，但业内越来越趋向于认同。

智慧高速公路，是在土地资源趋近饱和的条件下，为满足日益增长的交通需求，充分利用现代技术，以大数据为核心，提升多源感知、融合分析、决策支持能力，实现人、车、路、环境的深度融合，实现建设、管理、养护、运营、服务全过程数字化和智能化的高速公路。

智慧高速公路应满足交通出行者、交通管理者、道路运营方三者需求。为交通出行者提供安全、畅通、经济、全天候的通行条件，及时准确的路况信息服务，周到舒适的娱乐、餐饮、旅游等出行服务;为交通管理者提供实时和周期性交通数据信息，用于道路交通管制及优化决策，降低安全风险、提高运行效率;为道路运营方提供科学数据进行分析预判，提供智能化的处理控制手段，及时消除异常风险、保障路网安全畅通，提供量化分析指标支撑长期运营决策。

3智慧高速公路信息化建设分类

智慧高速公路信息化建设从物理位置上分为外场、通信、内场三个部分[2]。外场系统主要作用是对车辆、道路、环境的感知;通信系统是连接智慧高速公路各个子系统的纽带，为各个子系统提供与之要求相符的传输带宽，传输安全，传输速率保障;内场系统采用分级部署，总中心承载全路网完整业务管理，分中心布署本地视频和业务数据存储、视频监控管理系统，支撑本地路网监测预警、养护管理、安全应急、收费管理业务开展的应用系统。

智慧高速公路信息化从内容属性上概括为基础设施、应用、信息安全三个部分。基础设施以支撑智慧化公路运营、管理服务为主，包括智慧公路运行监测、多网融合通信、高精度地图、高精度定位、智慧能源供给、数据中心、应用支撑平台等;智慧应用为实现运营、管理的各项服务，主要包括智慧公路运行管理与应急处、出行服务、路政管理、公路养护、收费服务、车路协同等;信息安全包括网络安全、设备安全、应用安全、数据安全等。

4三省《指南》智慧高速建设内容

自2018年起，交通运输部启动了新一代国家交通控制网和智慧公路试点，积极开展智慧高速的探索实践，至今已建或正建的智慧高速项目，涉及10多个省份，30多个路段。浙江、江苏、山东三省在建设经验基础上，率先发布了本区域《智慧高速建设指南》。三省《指南》以需求为导向，指出应结合区域特性、建设阶段、工程特点、交通特性来确定建设内容，在先进性、实用性、经济性上达到动态平衡，根据技术升级理性规划建设时序，打造可迭代、可扩展、可闭环的发展路径，对智慧高速公路建设实施极具参考价值。

江苏《指南》采用面向过程的方法，以“数据链”为主线，构建数字化采集体系、网络化传输体系和智能化应用体系，结合业务应用和管理需求提出三大感知、五大服务、七大管理应用。山东《指南》采用“设计—建造—运营—养护”全寿命周期视角来解读智慧高速，把建设前期的规划设计、建设期的施工建造、通车后的养护等内容纳入综合解决方案，扩展了智慧交通的整体外延。浙江《指南》没有根据功能分类，直接提出九大基本应用和四大创新应用建设。

参照江苏《指南》总体架构，建设内容上分为全要素感知、全方位服务、全业务管理、车路协同与自动驾驶、支撑及保障、新技术应用6部分内容[3]，对三省《指南》智慧化建设内容进行对比分析。

（1）全要素感知。从感知全面性来看，三省《指南》在信息采集上对交通运行状态、交通突发事件、气象环境、基础设施监测取得共识;但对基础设施的监测，浙江指南只涉及桥隧监测，江苏、山东两省的更全面，还包括道路状态监测、交通工程沿线设施监测。

（2）全方位服务。结合高速公路业务需求和当前技术水平，三省提出了可落地的服务和创新应用，达成共识的有：①伴随式信息服务;②准全天候通行服务;③车道级服务;④智慧服务区;⑤自由流收费;以下分别论述。

①伴随式信息服务。可看作为“广义”的车路协同应用。三省方案几乎覆盖了道路信息发布的各种渠道，包括沿线可变信息标志、服务出行网站、交通服务热线、广播、手机短信、手机应用软件/小程序、微信公众号、车载终端OBU等[4]，包含了“声、光、色、形、图、文”等各种信息展现形式，建立面向出行者的“路—车”单向通信方式，可看作为车路协同的初级形态。

②准全天候通行服务。用于保障车辆在恶劣天气、不良光线下以及复杂路段的安全行驶。在服务对象上，浙江《指南》仅用于具备智能车载终端车辆;江苏、山东《指南》对智能车辆、普通车辆均可有效诱导和保障。恶劣天气具备强烈地域特点，指南中涵盖范围有限，以江苏为例《指南》主要服务于雾天、冰雪天气，省内常见还包括龙卷风、台风、暴雨、雷暴、高温等恶劣天气，大风会降低车辆行驶稳定性，路面高温会增加车辆故障率，应同样重视。

③车道级服务。是智慧高速路交通精细化管理的重点。浙江方案在交通流量大、事故发生率高路段以及在突发事件、施工养护、恶劣气象情况下，通过分车道“可变限速标志”或手机App，实现车道级交通控制;江苏《指南》在此基础上，扩展了匝道控制场景、匝道分合流场景，山东《指南》进一步扩展了易拥堵收费站和隧道场景。

④智慧服务区。通過实现智慧停车、集约式灯杆、智慧餐厅、智慧厕所、新能源充电、综合信息发布等功能，提升公众在服务区的体验感、获得感、幸福感。服务区是高速公路服务提升的重点，从“厕所革命”到“智慧服务区”再到交旅融合的“网红服务区”，把以“餐饮、超市、加油、厕所”为代表的传统服务区打造成商业综合体，实现由内到外升级。

⑤自由流收费。浙江、江苏方案均与《交通运输部关于印发取消高速公路省界收费站总体技术方案的通知》保持一致，山东方案未此部分内容，默认保持一致。

（3）全业务管理。面向公路全寿命周期实现建设管理、运行监测、应急指挥、养护管理、收费管理、决策支持等，将相关功能集成于云控平台，管理人员基于同一平台实现“可视、可测、可控、可服务”。山东指南对智慧高速建设全过程（勘察设计、建设管理、智慧工地、智能建造）做出详细规定[5]，而江苏和浙江指南仅聚焦其中的建设管理提出要求;相对于江苏指南的七大管理应用，浙江指南没有对应急指挥、决策支持做专门要求，山东指南没有对收费管理、决策支持做专门要求。

（4）车路协同与自动驾驶。近期重点实现车路协同，支持安全辅助驾驶，远期实现完全自动驾驶。浙江《指南》将车路协同理念贯穿全篇，定义了“准全天候通行、自动驾驶支持、货车编队行驶”三大场景，服务对象为不低于L2级的自动驾驶;江苏《指南》对车路协同与自动驾驶分开表述，明确了车路协同服务是支撑安全辅助驾驶，可以同时面向智能网联车辆和L3级以上自动驾驶;山东方案未明确车路协同场景，仅规定了自动驾驶级别不应低于L3级。

（5）支撑及保障。主要包括设施供电、融合通信、数据中台、服务中台，确保各类数据有效传输和高效处理，为业务应用提供支撑。浙江指南将多网融合通信作为九大基本应用之一单独要求，对于数据、供电等要求均渗透到其他应用中规定，江苏、山东指南单独用一章对数据存储与治理、通信、供电等方面做出规定;在实现数据和服务上，江苏指南提出数据中台和服务中台概念，山东指南提出智能中台概念;江苏方案强调了信息安全，山东指南强调了电子地图。

（6）新技术应用;主要实现5G、C-V2X、云计算、边缘计算、BIM、区块链、数字孪生、高精度地图、大数据、SD-WAN、物联网、北斗、高分遥感、人工智能等技术在全要素感知、全方位服务、全业务管理、支撑及保障中的融合应用，支撑高速公路智慧化设施建设与运营。浙江指南用通信技术、控制技术、信息技术等集成应用来概括，山东指南则统称为现代技术。

5思考与建议

受编制实施经验所限，三省指南基本是从单一路段角度考虑智慧高速解决方案，容易形成数据壁垒和信息孤岛，不能充分发挥智慧化效应;应用场景要实现连续覆盖，形成规模化，需要有智慧路网“数据链”的相互匹配与协同联动，需要从全路网视角来统筹智慧高速的顶层设计，扩大交通运输网络效应。

三省指南要求结合路段的区域特性、建设阶段、工程特点、交通特性来确定智慧高速建设内容，但是没有明确量化指标，导致实施中的困难。目前交通运输部对高速公路智慧化等级尚无划分标准，建议结合中国智能交通协会相关团体标准的研究思路，根据智慧高速的建设水平、感知水平、服务水平和管理水平进行智慧分级，结合当下技术水平，细化可实施的路径和阶段，处理好代际传承的平滑过渡问题，把智慧高速的理想变成可实施、可落地的现实。

对比传统上，用高速公路车道数、设计/运行速度、交通量、通行能力等指标衡量高速公路服务水平，智慧高速缺少实施前后的效果对比量化指标，交通流运行数据没有客观评价标准。推动智慧高速公路建设的发展，应尽早建立智慧高速公路运行状况客观评价体系，包括基本交通要素，道路运行效率指标，公路安全性评价指标，以及其他创新指标，让出行者的体验感、获得感成为衡量智慧高速是否有效的真正标准。

从三省《指南》来看，各省对智慧高速的理解和认识未在深层次形成统一，凾待突破和完善。应进一步对智慧高速试点工程科学评估、归纳总结，分类制定关键性、基础性标准;坚持标准与技术发展、用户需求相结合，标准与质量提升相结合，国家标准与行业标准、企业标准相结合，建立有利于智慧高速公路健康发展的标准体系。

在交通强国大背景下，智慧高速建设已呈蓬勃发展态势，期待人享其行、物畅其流的未来交通早日实现。

参考文献

[1] 岑晏青.物联网与新一代智能交通系统[M].北京：电子工业出版社，2021.

[2] 中国智能交通协会.T/ITS 0125-2020，智慧高速公路信息化设计[S].

[3] 江苏省交通运输厅.ZJ/ZN 2020-01，智慧高速公路建设指南（暂行）[S].

[4] 浙江省交通运输厅.JSITS/T 0001-2020，江苏省智慧高速公路建设技术指南[S].

[5] 山东省交通运输厅.SDITS/GL 2021-01，智慧高速公路建设指南（试行）[S].

Analysis on Connotation and Construction Content of Smart Expressway

LUO Huasong， LIU Zhihong

（Hubei Transportation Planning and Design Institute Co.， Ltd.， Wuhan  Hubei  430051）

Abstract： Combined with the development background and demand of smart Expressway in China， this paper defines， analyzes the characteristics and classifies the content of smart expressway; Through the comparative study of the construction contents of the guide in three provinces， this paper analyzes the construction contents of smart highway， and puts forward suggestions for the problems in the implementation of smart highway construction.

Keywords： transportation power; smart highway;digitization; perception system; vehicle road coordination

收稿日期：2021-12-17

作者簡介：罗华松（1978—），男，湖北松滋人，本科，高级工程师，研究方向：公路工程总体规划设计。