鄂州機場高速的“聰明”之處
——混合流下湖北首條智慧高速的探索與實踐

文 /圖 湖北交通投資集團有限公司 張再武 夏雋 羅如意 劉文婷

2022年5月1日零時起，全長13.042公里、采用雙向六車道高速公路標準建設、設計時速120公里、國內首次全線引入多參量光柵陣列傳感網絡的湖北省首條智慧高速公路——鄂州花湖機場高速建成通車，將對未來建設長江經濟帶多式聯運體系、帶動武漢城市圈臨空經濟發展具有重要意義。

鄂州花湖機場高速公路（以下簡稱“鄂州機場高速”）是鄂州花湖機場連接漢鄂、武黃、武陽等湖北省內高速公路的重要通道，可增強鄂州東部與武漢、黃石等地之間的互聯互通，是鄂州花湖機場“空轉公”的重要一環，對完善鄂東地區路網布局、打造航空客貨“雙樞紐”提供交通“硬連通”。

作為湖北省首條智慧高速，鄂州機場高速主要服務于公空聯運和物流集散。為使貨物能從路網中更快速地集聚到機場或從機場更快速地疏散到路網，項目方結合全國智慧高速建設經驗，提出“以安全、暢通為前提，提高公路運營管理能力，最大限度地提升路網承載能力和服務水平，促進產業發展”的建設理念，并基于雷達、視頻和光柵光纖的多源融合傳感系統，在國內首次全線引入多參量光柵陣列傳感網絡，使之成為湖北省首條全時、全域、全天候可感知、可觸達的智慧高速公路。

鄂州機場高速到底“聰明”在哪兒？

系統搭建因“人”而異

鄂州機場高速智慧系統搭建以服務各高速參與方為出發點，在賦能運營人員對高速公路高效管理的同時，實現信息對高速交警、高速路政人員、司乘人員等其他高速公路參與方的全面觸達。

鏈接

鄂州花湖機場

鄂州花湖機場位于湖北省鄂州市鄂城區燕磯鎮杜灣村附近，為4E級國際機場、航空物流國際口岸、亞洲第一座專業性貨運樞紐機場。

高速公路運營公司

通過運行監測與應急指揮調度系統、交通仿真平臺、智能一體化運維、資產數字化管養、收費運營管理五大應用，為高速公路運營公司在管理、養護、運營等方面提供高效服務。

高速路政

通過打通高速路政系統與高速公路一體化平臺信息共享端口，支撐施工管控、超限管理、路政巡查、道路服務能力評估等一系列路政業務，幫助路政人員更好地保障公路使用質量，提高路產路權維護能力。

高速交警

高速公路一體化平臺與高速交警系統互聯互通，實現數據共享、業務聯動，為高速交警在交通事故處理、交通安全預警、交通疏導等方面提供信息支撐，并在管制建議、違法取證、事故回溯方面提供依據。

物流公司

通過打造不停車稱重預檢系統、準自由流收費系統及機場稱重數據推送系統，減少貨運車輛排隊稱重上下高速的時間，提高運輸效率；通過公共出行服務平臺實時發布航班信息、機場內相關信息等為物流公司提供精準服務。

在車路協同方面，重點解決惡劣天氣條件下，不具備自動駕駛或智能網聯能力的物流車輛通過預約通行、前車引導、后車跟隨的方式實現全天候低速編隊通行的方式，保障物流不中斷、貨物不滯留，為機場貨物快速集散提供強力支撐。

司乘人員

通過搭建完善的公共出行服務系統，確保道路管理方與司乘人員的信息對稱，并以App地圖信息發布、主線信息提示、短消息推送等方式，幫助司乘人員快速獲取道路交通信息，實現安全、高效、便捷通行。

感知設施按區域布設示意圖

感知設施按“需”而布

未來相當長的一段時間內，高速公路網將存在傳統高速與不同等級智慧高速的混合情況，即混合路；而高速公路交通流也將存在由傳統駕駛車輛、智能網聯車輛和單體自動駕駛車輛組成的混合情況，即混合流。為此，項目方從安全、效率、服務出發，按需布設感知設施，以探索混合路和混合流情境下湖北智慧高速建設的差異化路徑。

為滿足不同類型車輛對鄂州機場高速的不同需求和期望，項目方在汲取國內其他省份智慧高速建設經驗的基礎上，通過前端感知能力融合和后端軟件算法交互，將路段劃分成核心區、擴展區等不同等級的區域，再針對各區域特點“分段設置、分類配置”感知設施。例如，在核心區（從主線收費站到與漢鄂高速相接的東廟樞紐），高密度布設光柵傳感、毫米波雷達、多線激光雷達、攝像機、V2X路側單元等設施；在擴展區（東廟樞紐到項目與武黃高速相接的陳橋樞紐），只布設光柵傳感、毫米波雷達和攝像機，并降低布設密度；其他區域則少量布設攝像機等。鄂州機場高速布設的主要感知設施包括：光柵光纖96公里、門架式情報板9套、F型情報板5套、車道指示器36套、電子卡口14套、雷視一體設備18套、智慧基站12個、V2X設備3套。

觸覺網絡由“感”而發

智慧源于數據，數據來自感知。項目方在業內首創陣列光柵傳感技術感知應用，先通過在路面下基層頂部沿車道方向全線埋設陣列式光柵光纖，憑借光纖內5米間隔的陣列傳感器實時感知車輛行駛振動，使鄂州機場高速具備“觸覺”；再融合光柵光纖與視頻、雷達監測數據，使鄂州機場高速達到“視覺+觸覺”的綜合感知，進而真正實現了全時段、全路段、全天候的“車路一張圖”。這不僅解決了現有視頻和毫米波雷達探測手段定位精度不夠，尤其在惡劣氣象條件下識別率大幅降低的問題，還改變了國內智慧高速建設無法實現信息監測全覆蓋的現狀。

陣列光柵光纖精確感知示意圖

光柵光纖、雷達、攝像頭等融合感知結構圖

基于點云處理、時空同步、深度學習等技術，鄂州機場高速的觸覺網絡可實時匯集多模態跨頻譜感知數據（光柵光纖、激光雷達、毫米波雷達、視頻相機、車牌識別相機），對多元數據進行融合與特征提取，實現空間標定和時間同步；基于時空基準同步技術，利用感知標定、降噪、目標去重、算法融合等手段，可把分段、獨立的感知數據融合成全域、連貫的感知數據，基于邊緣計算技術、坐標轉換，將不同來源的數據加以優先級判定，再通過車輛軌跡跟蹤累計誤差消除等手段分析處理感知信息，可對交通參與者實現多目標精準定位，并在數字孿生平臺上以“一張圖”監控和全域跟蹤的方式反映出車輛動態行駛路線、全域交通事件及交通事故信息，并將交通服務策略數據發布到App、情報板、定向音和V2X-RSU中。在此過程中，利用“激光雷達+視頻傳感器”融合數據，可訓練光柵感知數據集，實現光柵感知能力的AI提升。

車路一圖依“準”而定

混合流下，大部分車輛不具備車道級定位功能，如何實現對車輛行駛狀態的精準跟蹤，是智慧高速關注的重點問題之一。

基于光柵光纖所構建的“車路一張圖”，在大部分車輛不具備車道級定位的情況下，鄂州機場高速通過沿線情報板、手機App、微信小程序等多種信息觸達手段，可向司乘人員動態展示前后500米車輛的位置、距離、車速等信息，甚至對于不具備智能聯網功能的傳統車輛，也可使司乘人員及時掌握周邊路況和車輛狀態。

此外，考慮到鄂州地區地處平原，一年中有近一個月會因惡劣天氣關閉高速收費站，進而影響花湖機場貨物中轉效率的問題，項目方還針對“車路一張圖”設計了全天候低速編隊通行的應用場景，即在惡劣天氣條件下，確保物流車輛通過預約通行、前車引導、后車跟隨的方式，在保持安全距離的前提下，順利通行高速公路。該場景應用受益于陣列光柵光纖對每一車輛的精準跟蹤，由云控平臺實時感知并掌握車輛編隊狀態下的周邊路況，從而指揮車隊在惡劣天氣下安全行駛。

組圖：基于光柵光纖的“車路一張網”示意圖

基于專用APP的信息觸達

貨車編隊引導及信息觸達

智能水平為“便”而升

支撐安全管理

光柵陣列傳感光纜可搭建大容量、長距離、高密度、多參量的光柵陣列傳感網絡，從而感知車流信息、路面狀態、路網實時運行狀態，為后續的路段交通態勢分析、駕駛行為評價、輔助駕駛信息服務，提供全時、全域、全天候的可靠數據；輔助毫米波雷達、激光雷達、電子卡口等采集設備，可實現對任意車輛的全息數據（車牌、車型、車速車距等信息）綁定和車輛全域跟蹤、全域控制，從而為實現控制流量、控制車速、控制車距、抑制變道等交通安全管理提供重要支撐。

智能網聯平臺系統架構圖

為提升道路通行安全，鄂州機場高速智能網聯平臺系統還通過與湖北省公安廳高速公路警察總隊合作，接入了兩客一危、12噸以上重點貨運車輛數據，以及車輛在途連續駕駛時間、車輛歷史不良駕駛行為記錄等數據，具有不合格數據的車輛一旦駛入高速，就會被系統進行信用畫像和評價，這也為鄂州機場高速今后建立駕駛行為的量化積分、基于信用評價的差異化收費功能及高速公路會員體系奠定基礎。

優化運營效率

通過導入高精地圖、三維建模與全息感知技術，鄂州機場高速實現了物理道路與數字道路的映射與互聯互通。通過數字孿生技術分析預測感知信息，輔以道路運營、管理的模擬仿真，鄂州機場高速的智能網聯平臺系統可對現實中可能產生的交通狀態、環境狀態、基礎設施健康狀態進行智能預警，并形成最佳的控制方案、應急預案和運維養護策略，進而指引和優化路段的交通管控能力，提升道路的運營服務水平。

此外，依托準自由流收費系統，項目方還在高速入口建設不停車稱重預檢系統、出口設置ETC預交易系統，通過將收費站車道開閉狀態與沿途門架式情報板聯動，便于駕駛者自主判斷并提前選擇相應的通行車道。

觸達服務用戶

通過對接物流公司運營平臺，智能網聯平臺系統可獲取物流車輛排班班次、場站內稱重重量、充電樁信息、停車場車位等數據，從而做到稱重信息互認。貨運車輛不僅可免稱重，直接從ETC車道便捷上下高速，還可及時獲取機場內車位、充電樁等數據，從而減少繞行，節能降耗。

依托新基建，打造新交通。鄂州機場高速的建成，標志著湖北省智慧高速建設邁出了關鍵一步。作為鄂州機場高速的投資建設方與運營方，未來，湖北交通投資集團有限公司將勇于探索，先行先試，不斷完善和充實智慧高速建設內涵，為湖北加快“建成支點、走在前列、譜寫新篇”貢獻新的力量。