5G技術在智慧高速公路中的應用場景初探

王偉杰

(福建省高速公路集團有限公司福州管理分公司， 福建 福州 350001)

智慧交通是在交通領域中充分運用物聯網、云計算、人工智能、自動控制、移動互聯網等現代電子信息技術面向交通運輸的服務系統。隨著社會快速發展，高速公路管理的要求也在不斷提高，5G技術的出現為高速公路的智能化、數字化、遠程化管理提供了技術支撐，進入5G時代的高速公路建設發展具有更高的應用效果。

1 5G技術與智慧交通的概念

智慧交通系統是指應用通信、云計算等先進技術，在交通管理等領域開展全過程的監管，發揮交通基礎設施效能，通過對高速公路各路段、各區域實行智慧高速系統，來保障公路安全運行效果的系統。在智能化、數字化的發展過程中，高速公路也在更新換代，4G技術逐漸被5G技術以及更先進的信息技術所替代，智能化、自動化水平不斷提升，通過各類技術的加持，推動了高速公路智能化的快速發展。隨著網絡的蓬勃發展，5G網絡已經在我國廣泛應用，智能的使用要求也在加大，促進了高速公路的建設發展。智慧交通是面向綜合交通框架，人工智能，大數據等現代信息科技的深度融合，是基于互聯網+泛信息化產業布局的重要組成部分。5G是構建智慧交通體系最新、最可靠的技術。隨著移動互聯網技術不斷提高，5G技術在高速公路的應用必然帶來5G技術與高速公路建設的深度融合與發展，5G能提供高質量的網絡，可靠的通信，能夠滿足高速公路大量的數據傳輸與交換的需要。

2 構建5G智慧高速系統

5G技術的高速公路智能化，以人工智能、大數據、云計算等諸多先進信息技術為基礎，為交通運輸、服務運營、管理控制提供了基礎架構，以感知設備、管理系統為主構成終端和覆蓋高速公路的網絡，通過建設一張以5G為基礎的網絡，建設一個5G智慧管理平臺，伴隨著5G網絡信息服務的支持，使5G技術全面覆蓋在高速公路交通網絡之中，實現對高速公路的全方位監管，以此提升高速公路安全和運行效率，增強高速公路運營管理的能力。

現階段，我國通信運營商已經開始布局5G技術在交通行業中應用，通過相關技術的應用擴展高速公路5G網絡的覆蓋范圍，形成專為高速公路打造的5G專網。由于高速公路在不同業務方面對網絡性能的要求存在一定差異，5G專網需要較強的帶寬性能，也需要較高的網絡安全管理，應當采用定制的高速公路專用5G網絡，在接入、傳輸、核心三個層面制定不同等級的隔離方式，還需要在與其他行業和個人用戶通信業務之間留有一定空間，不能完全隔離。這是因為從當前智慧交通的發展情況來看，智能汽車將與5G+技術相互結合，因此高速公路需要具備服務智能汽車的功能[1]。

基于5G技術的高速公路平臺將作為整個高速公路核心，由車路協同和道路管養兩個子系統組成，為人民群眾提供全面可靠的信息服務。車路協同系統負責采集和匯總高速公路全方位數據信息，具備數據整合分析能力，能夠實現對高速公路路況、路面的檢測預警，為平臺提供道路交通信息。而道路管養系統則是對高速公路基礎設施進行管控，具備物聯檢測、養護管理、設備管理等功能，可以對高速公路設施進行分析和管理，為系統規劃提供幫助。

3 5G技術在高速公路應用

3.1 應用于高速公路遠程監管指揮，為高速公路提供無線網絡覆蓋、遠程路網指揮等功能

首先是無線網絡覆蓋，基于5G技術構建的高速公路無線網絡能夠替代傳統由4G信號等無線及部分有線網絡，可以接入高速公路辦公區域、視頻監控設備、通信設備等移動終端，為高速公路現有業務提供更快捷的5G網絡服務，將承載今后高速公路無線網絡的主要作用，也將推動當前有線業務轉向無線業務，能夠有效減少布線所需成本，為各種移動業務提供高效便捷的服務。

其次是“兩客一危”監控，根據國務院安全委員會的要求，旅游車輛、長途客車以及運輸危險物品的專用車輛都必須受到監控，也需要安裝智能監控設備，保障“兩客一危”的有效監控，確保安全行駛。這是智慧交通安全方面的必然工作，在5G網絡的加持下對“兩客一危”車輛進行聯網改造，通過5G技術提供人臉識別、疲勞檢測、行為分析等功能，改善4G網絡帶寬不足，解決回傳監控質量不佳的問題，利用5G技術的優勢全面提升帶寬，更好地對相關車輛形成輔助駕駛，保障“兩客一危”車輛的安全行駛。

最后是遠程路網指揮，高速公路沿線較長，當出現突發性交通擁堵或事故狀況時，交管車輛無法第一時間到達現場，卻需要迅速掌握交通事故信息，下達遠程指揮命令，及時處理交通事故，保證交通順暢安全。5G技術的應用則為遠程路網指揮提供了支持。現階段，遠程路網指揮主要是依靠無人機搭載5G終端和攝像設備從高空拍攝視頻再傳輸到監控中心，5G網絡不僅支撐了人機協作的快速行動，而且監控拍攝的畫面更為清晰，特別是在高速公路沿線安設5G終端的情況下，監控信號將通過設備迅速且高質量地反饋給指揮人員，指揮人員對相關事故情況進行遠程指揮，為交通事故、違法行為、沿線查勘等路網指揮工作提供了幫助[2]。

3.2 道路施工及養護管理系統

在社會快速發展的背景下，交通運輸量不斷提升，高速公路作為交通運輸的重要組成部分承受的負荷也在增加，高速公路出現破損、裂縫等問題的次數也在增加，這就需要加強對高速公路的施工養護。傳統依靠車輛巡查監督公路的方式費時費力，利用5G技術對高速路面圖像進行分析便可以對損壞、異物等問題進行檢測和告警，通過高速公路沿線攝像頭或是利用無人機拍攝的方式將數據傳輸到系統平臺上進行分析便可得到詳細的路面狀況。以前，視頻巡檢依靠的無線網絡帶寬較低，圖像上傳困難，視頻保存也有一些問題。而5G云平臺技術的應用，為高速公路巡檢提供了定位服務，在巡檢過程中便可以實時回傳前端數據，由后臺技術人員和智能系統進行分析處理，短時間內便可以得出結果，基本實現了巡檢養護的無縫銜接，大幅提升施工養護效率。另外，高速公路上的設備設施也可以借助5G與AR技術，設定設備維修工作程序，導入AR設備輔助維修人員展開工作，AR前端視角將在5G網絡的支持下實時將現場畫面回傳給指揮中心，實現實時遠程協助指導，顯著提高了工作效率。

在高速公路道路施工中，5G技術也可以利用遠程操控的方式促進施工效率，保障作業質量安全，將5G網絡覆蓋到施工區域，對相關施工信息進行采集，實時分析車輛運行、施工作業的準確性，為車輛行駛和施工作業提供位置、方向、高度的指引，幫助施工單位完成施工作業。

3.3 交通出行輔助

交通出行已經成為人民群眾日常生活的一部分，5G網絡在高速公路的應用為車輛信息、公路信息、突發事件信息提供了全方位的數據服務，將高速公路地圖可視化展現，實時掌握各路段交通量、交通情況。再結合大數據和云計算技術的分析能力，可以準確得出路網交通運行狀況，并針對運行狀態提供優化策略，協調信號燈、交管等方式對高速公路的運行進行指揮，提升高速公路運行效率。在今后車路協同逐漸普及、智能車聯網的發展背景下，基于5G的高速公路將實現覆蓋高速公路的車路調度服務。

輔助駕駛是現階段智能車輛發展的主要方向，除了車輛本身的傳感器外，公路網絡也應當為行駛狀態下的車輛提供環境信息，幫助車輛更快速、更精準地計算分析，為駕駛者提供更安全的輔助駕駛服務。例如，車輛盲區是車輛激光雷達或攝像頭計算難點，高速公路就可以參與車輛行駛狀態的數據分析，針對車輛反饋信息的盲點進行輔助分析，再反饋給車輛，實現車輛數據信息、公路數據信息、環境數據信息的共享。還可以為車輛駕駛者提供導航信息，提醒駕駛者變道、轉彎、速度等信息，不僅能避免因決策猶豫致使錯過路口的情況發生，而且能有效降低交通事故、堵塞問題的發生概率。這些都需要5G技術作為支持，5G技術的運用降低了車輛信息處理成本，提高了地圖導航準確度，也是未來更高級別無人駕駛技術應用的必要基礎[3]。

4 公路運營服務

在高速公路服務區也能借助5G技術為駕駛者提供良好的服務。

首先是智能引導泊車。在車輛行駛至服務區附近位置時，駕駛者便可以從LED屏幕或網絡平臺知道當前服務區內停車場車位情況，駕駛者可以快速尋找到車位，特別是節假日時期，服務區往往呈現擁堵狀態，在5G網絡的引導下，駕駛者不僅能夠了解車位情況，包括其他車輛在服務區內的運行信息也能得知，更便于駕駛者選擇。

其次是利用5G網絡控制相關服務。例如，服務區公廁在高峰期可通過液晶屏來顯示空閑的廁位。也可以與空氣檢測設備連接，在廁所相關指標達到臨界值時開動排風扇，改善環境。也能夠對當前服務區人流進行管理，通過設置引導設施或指揮服務人員人工調整，使人流移動更加合理，避免出現擁擠情況。

最后是在服務區管理方面，可以與服務區內的消防、電力等設備連接，監控相關設備的運行狀態。整合停車場管理系統、廁所系統、設備系統，實現對服務區的全方位管理，5G技術促使服務區升級為智慧服務區，提升使用者的幸福感。

5 結論

5G技術在高速公路智能化發展中具有關鍵作用，在物聯網、車聯網、云計算等先進技術逐步應用于高速公路建設發展中的背景下，5G技術是智慧高速公路的必要支撐，5G+高速公路的構建實現了高速公路智能運行、遠程管理、行駛安全、便捷服務的全面提升，使高速公路運營更加智能、安全、高效。