智慧高速建設一體化發展需求的淺析

宋平 鄒細平 婁乾坤

摘 要：本文從智慧高速建設當前的背景和現狀出發，分析當下智慧高速建設存在的弊端以及造成的影響，淺析智慧高速建設一體化發展的需求和方向，最后提出可供參考的具體措施，以期可以推動智慧高速建設一體化發展。

關鍵詞：智慧高速;一體化;智慧化;發展需求

0 引言

據公安部統計，截至2020年6月，全國機動車保有量達3.6億輛，機動車駕駛人4.4億人，其中汽車2.7億輛，汽車駕駛人4億人;另外載貨汽車保有量達2 944萬輛，占汽車總量的10.9%。2020年上半年，新注冊登記載貨汽車達188萬輛，與去年同期相比，增加13萬輛，再創歷史新高;危險貨物運輸車保有量達60.4萬輛，較去年同期增加2.8萬輛，增長4.86%。

滬杭甬高速的設計車流量日均為10萬輛，目前路面車流量已達到設計車流量的70%至80%，數據顯示，目前的滬杭甬高速公路的實際行車速度在每小時90公里左右，高速公路設計標準普遍在每小時100公里至120公里，比起不限速，達到設計速度來提升高速公路使用效益更切實可行。

根據第一階段項目的試驗路段，道路平均車速提升8%、通行能力提升20%、道路擁堵時間降低10%、道路行車事故下降10%、救援時間縮短10%，道路運營環境更趨安全，交通秩序明顯提升，車輛出行更順暢。從目前角度來看，智慧高速的實施與應用，提升高速公路通行能力和運營安全水平是一條可行的路徑。

1 國內智慧公路發展背景

1.1 國內智慧公路發展背景

2012年5月，浙江省政府發布《關于務實推進智慧城市建設示范試點工作的指導意見》（浙政發[2012]41號）文件，“智慧高速”建設，是首批啟動的13個示范試點項目之一[1];交通運輸部在《2016年全國公路服務區工作要點》中要求進一步加強服務區信息化建設。高速公路邁出了智慧提升這一小步，是智慧高速邁進快速發展階段的一大步。2018年11月浙江智慧交通研究院、浙江省交通規劃設計研究院有限公司聯合浙江滬杭甬高速股份有限公司、浙江高速信息工程技術有限公司、浙江交工集團股份有限公司、浙江省交通投資集團實業發展有限公司等單位共同開展了全省既有高速公路“智慧高速建設需求”調研[2]。2019年9月，中共中央、國務院發布了《交通強國建設綱要》，將“交通基礎設施網、運輸服務網、能源網與信息網融合發展，構建泛在先進的交通信息基礎設施”放在重點發展的位置[3]。

依托國家建設交通強國這一戰略要求，國內目前在智慧公路方面的應用主要包括數字公路、車路協同、自由流收費、智慧管控、“互聯網+”服務等幾大方向;基礎地理數據、泛在感知設施、自由流收費設施、公眾信息服務設施、智慧云平臺、高速通信設施、新能源供給設施等七項基礎設施;云計算、物聯網、移動互聯網、大數據、人工智能、高精地圖（BIM、GIS）、高精定位（北斗）、車路協同、高速度低延時無線網絡（5G、LTE-V 等）、無感支付、無線充電、L5級自動駕駛等十二項關鍵技術[4]。

1.2 滬杭甬智慧化提升項目啟動

2019年9月12日，滬杭甬高速智慧化提升改造工程設計施工總承包項目啟動，有的放矢的針對智慧管控、泛在感知設施、公眾信息服務設施等幾方面進行布設。同年12月26日，長安服務區智慧化提升改造項目啟動，智慧管控、泛在感知設施、公眾信息服務設施、5G高速度低延時無線網絡等幾項智慧建設被囊括其中。12月30日滬杭甬智慧算法項目啟動，算法涵蓋云計算、大數據、智慧云平臺等幾大方面。2019年三大項目分別從三個角度去構建滬杭甬智慧高速建設。

2 建設一體化發展需求分析

2.1 智慧高速建設現狀

國內智能交通起步較晚，在政府相關機構大力扶持下，雖然在部分核心技術領域取得多項成就，但是縱觀目前智慧高速的建設現況，依舊主要依附于對高速公路上傳統設備單獨進行升級改擴建，并未真正意義上完全實現高速公路的智慧化。

如上述滬杭甬智慧化提升項目啟動，智慧算法中后端數據收集、處理、分析、發布指令和智慧前端感知設備中硬件、基礎設施在建設時存在物理分離，前端實施數據源以及數據的精度未能準確提供等問題，同時算法在實施工程中對數據的要求難以被滿足。

主線智慧化提升與服務區智慧化提升在建設時存在物理分離，主線與服務區的智慧化提升在設計以及施工過程中，未能形成統一思想戰線，各自為陣，建設標準、數據和信息融合統一存在屏障。

另外主線與隧道、主線與收費站的智慧高速建設也存在物理分離，難以形成統一的有機整體，很難發揮整體的協同效應，不能完全實現高速公路高效、科學、智慧的建設、管理與運營的目標。

同期，智慧高速建設尚未涉及土建養護、綠化養護的智慧提升，忽略了業主公司與交警、路政的數據共享、數據校核等功能。

2.2 智慧化提升顯現的問題

智慧化建設時期物理分離所顯露的弊端較為明顯的有：多種數據標準不統一、智慧應用性界面過多、服務區數據與主線數據未能融合、前端采集數據不符合后端算法所需數據要求或精度不足。

另外，由于智慧高速應用主體單位職能職責的不同，高速公路運營路公司所推行的智慧化提升目標與高速交警及路政的智慧化提升目標存在部分分歧點，各自所采集到的各項數據未能完全共享，采集數據后的分析路徑不一致，分析數據后得出的結論和將要采取的措施或需要發布的指令不一致。

2.2.1 單層數據處理分析欠缺

傳統設備對數據未存在深入處理，未針對新場景應用進行改造升級，數據處理缺失致使數據應用率大幅降低;例如實施過程中攝像機的功能仍停留在過去，多個攝像機之間不存在聯動，簡單將圖像收集上傳至指揮中心后無后續圖像分析處理，導致只能通過人工查看、手工調取錄像等效率較低的手段使用圖像。

2.2.2 多層數據之間無“交流”

多種數據標準不統一、各數據目標不一致等原因導致數據無法在不同平臺間互通，智慧應用性界面過多，導致監控值班人員應接不暇，信息處理或發布不及時，影響場景落地應用效果;服務區數據與主線數據未能融合，致使智慧管控策略不能統一部署;前端采集數據不符合后端算法所需數據要求或精度不足誤導后端智慧算法的分析結果，使用成果大打折扣。

2.2.3 數據結論指向未統一

高速公路運營路公司與高速交警及路政的智慧化提升目標存在個別分歧點，數據分析得出的結論與將要采取的措施或需要發布的指令不一致，雙方或多方未能形成統一管理方案，數據結論指向性出現偏差，導致無法迅速采取措施，降低行動效率。

3 智慧高速建設一體化發展需求的設想

3.1 消除智慧高速建設時期的物理分離

智慧高速建設項目版塊可劃分為：智慧高速智慧算法、主線智慧化提升工程、服務區智慧化提升工程、隧道智慧化提升工程、大橋智慧化提升工程、土建綠化養護智慧化提升工程等。上述工程實現一體化建設，可以避免多種數據標準不統一、智慧應用性界面過多、服務區數據與主線數據未融合、前采集端數據與后端智慧算法所需數據不吻合等問題。

3.2 破解智慧高速主體單位的壁壘障礙

總體而言需要聯合各智慧高速應用主體或在建主體單位，融合各方智慧高速需求，共享各方數據，統一部署和配置智慧高速應用界面，共謀實際應用場景落地。以實現智慧化提升目標一體化、數據源和數據智慧分析路徑一致、采取預案措施或信息指令一致的目標。

4 智慧高速建設一體化發展的可改進方向

4.1 消除物理分離方向

方案一：將工程打包成一個整體，作為一個完整的項目進行發包，由總包或聯合體總包牽頭人統籌協調項目的總體建設。

方案二：各版塊工程依舊獨立實施，但最終由智慧高速專班對數據標準、應用界面、數據融合、前后端銜接統一制定標準，部署單一數據通道與執行命令。

上述方案均可消除智慧高速建設時期的物理分離，但同時也存在缺點：方案一的缺點主要在于各版塊工程建設周期不一致，立項不一致，涉及主體單位不一致，三個“不一致”使得實現完全同步招標、實施、使用等存在困難。方案二的缺點主要在于智慧高速專班組成人員隊伍大，涉及職能范圍廣，工作量與工作難度較大，需要擴充專班的專業技術力量。

4.2 破解壁壘高墻方向

智慧高速專班從集團內部各高速公路運營管理單位、設計單位、施工單位抽調從事智慧高速工作人員，涵蓋了建設設計施工單位的力量，專班下設4個業務工作部，分別為：架構策劃部、技術分析部、應用推廣部、后勤保障部。

四個業務部門進行職責劃分，智慧高速專班的運行流程、操作流程及工作機制、工作職責均有明確。專班實行聯合辦公，統一管理，旨在統籌謀劃、深化協同、優化配置、資源共享，共同搭建集團智慧高速建設平臺，打造全國一流企業，推進交通服務大提升。

4.3 智慧高速需求方向

在《浙江智慧高速公路建設需求調研分析》[2]文中可以看到，浙江智慧交通研究院聯合多家單位圍繞出行服務和行車安全兩方面，對浙江省約4 200 km已建高速公路進行實際調研，并選取具有典型特征的15對服務區展開問卷調查。調研對象主要包括：（1）針對高速公路主線行車體驗的調查，調研人員通過在調研路段親自駕車獲得評價體驗結果;（2）針對高速公路服務區的調查，調查對象主要為15對服務區內的司乘人員等。

該文在分析調查結果后，對智慧高速公路建設提出了四方面的建議，其研究成果對推進智慧高速公路建設具有重要的參考價值。隨著智慧高速建設的逐步演進和落地實施、硬件的技術進步、算法算力的提升，智慧高速的建設單位、運營單位、受用主體對于智慧高速的應用場景相比以前有了更多的需求。

因而，從智慧高速一體化發展需求來講，進行第二次智慧高速建設需求調研極為重要并迫在眉睫。同時，再次調研應繼續擴大調研對象范圍、調查問卷覆蓋的內容。對象范圍可從出行者擴大到管理者、建設者、應用者、相關互聯網公司、物流公司等，調查問卷可從出行服務和行車安全擴大到高速駕駛行為習慣、管理需求、應用需求、公司個性化需求等。

5 智慧高速建設實現一體化的具體措施

5.1 智慧高速建設框架一體化

什么是智慧高速？如何建設智慧高速？目前全世界都沒有統一認識和標準，《智慧高速公路建設指南（暫行）》率先規范化定義了智慧高速公路、準全天候通行、貨車編隊行駛等新名詞，提出智慧高速公路是“對通信技術、控制技術和信息技術等在公路系統中集成應用的通稱，包括智能設施、智能決策、智能服務和智能管控等，從而形成的具備信息化、智能化、社會化的交通運輸綜合管理、運營服務和控制系統” [5]。

崔優凱[3]等提出了智慧高速建設“1+M+N”總體框架，其中“1”為基礎支撐，“M”為配套體系，“N”為應用場景。

本文認為上述總體框架下應該融入更多內容，涵蓋更多智慧高速相關應用場景和可能方向。

5.2 智慧高速專班成員一體化

在已有智慧高速專班成員的基礎上，充分吸納產學研用方面的專家，邀請高速交警、高速路政共同參與智慧高速的建設中來。用外部力量彌補內部專業的不足，降低內部意向單一、視角缺失等問題，實現智慧高速的需求均衡發展。

5.3 智慧高速建設需求一體化

在智慧高速建設項目中，優先以路公司業主牽頭為主，以出行者需求為中軸線，適當涵蓋管理者、建設者、應用者各方需求。在推廣階段，應當避免一次性全面鋪開，而針對不同情況采取不同策略，進行不同程度的智慧高速建設，項目建設前充分論證智慧高速建設的必要性、可實現性、以及實現的技術路線、效益性等。

智慧高速建設需求一體化，通過必要性論證、可實現性論證、實現的技術路線論證、效益性論證四方面的論證后，通過的需求項即可作為智慧高速建設項目的需求，然后以此需求為出發點進行設計、實施、完善、驗收等來推進項目的落地。

參考文獻：

[1]王洪濤.浙江省智慧高速一期工程設計和實施回顧[J].中國交通信息化，2013（11）：110-114.

[2]周義程.浙江智慧高速公路建設需求調研分析[J].中國交通信息化，2019（10）：26-31.

[3]崔優凱.浙江智慧高速公路建設頂層設計研究[J].中國交通信息化，2020（4）：18-23.

[4]張雯靚.上海智慧高速公路建設與發展探討[J].上海公路，2020（2）：102-106+130.

[5]崔優凱.智慧高速公路建設的浙江方案——《智慧高速公路建設指南（暫行）》解讀[J].中國公路，2020（20）：22-25.