高速公路基礎設施賦能智能化運營服務研究

摘要 高速公路基礎設施在支撐和提升高速公路智能化運營服務質量和管理效能方面發揮重要作用。文章從高速公路智慧化發展以及舊路改造新要求出發，基于智能化發展下高速公路運營管理面臨的信息采集方式單一、信息傳達路徑有限、智慧管控能力不足等問題，從現有設備的利用、改造和更新，新型智能化管理平臺建設，以及業務協同、多源數據交換和共享等方面探討高速公路基礎設施賦能智能化運營服務的實施策略，并以泉廈高速為例，闡述了高速公路基礎設施賦能智能化運營服務的實施路徑與價值。

關鍵詞 高速公路；基礎設施賦能；智能化運營服務

中圖分類號 U495 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）13-0180-03

0 引言

隨著我國經濟的快速發展，高速公路作為國家交通基礎設施的重要一環，其建設、運營和管理狀況日益受到關注。近年來，我國高速公路建設取得了顯著進展，截至2023年，我國高速公路總里程已突破17.7萬千米，位居世界第一。

福建省作為我國的沿海省份，其高速公路里程已超過6 200 km，路網密度居全國前列。福建省高速公路網絡在國家交通網絡中占有重要地位，同時，福建省特殊的地理位置以及重要的社會經濟作用，使得節假日交通需求大，交通事故頻發等問題尤為突出，這對運營管理帶來了巨大挑戰。伴隨高速公路智慧化發展與建設要求，高速公路智慧化建設速度加快，高速公路舊路智慧化升級刻不容緩。

1 高速公路智慧化發展以及舊路改造新要求

我國智慧交通建設與發展通過新一代信息技術與交通運輸的深度融合，不斷提升交通運輸能力以及道路交通的服務質量，積極促進出行更便捷、物流更高效、運行更安全、監管更精準的新交通業態的不斷發展。在智慧高速公路發展方面，國家大力引導智慧高速公路發展，地方積極開展智慧高速公路建設實踐。福建高速數字化、智慧化建設與運營基于3個體系、4個支撐、8大應用集群的整體框架，通過統一規劃、分期實施、迭代升級等策略，有序推進福建高速公路向建、管、養、運的智慧化方向發展。

針對高速公路建設成本壓力以及福建大量存量的高速公路資產，需要加強對現有舊路的提質升級改造。高速公路舊路基礎設施建設需要正確處理近期與遠期、新建與改擴建的關系，積極推動高速公路產業轉型、技術創新，以新質生產力積極豐富和推廣智慧高速公路的場景應用。在預留拓展空間的基礎上，高質量有序推進智慧高速試點布局，明確高速公路存量資產的智慧化增值應用場景和路徑，通過推動ETC門架智慧拓展、伴隨式信息服務支持以及智能管理配套設施建設等，引導新舊設施設備的兼容建設和改造。

2 高速公路智能化運營服務與面臨的主要問題

2.1 信息采集方式單一

信息采集是高速公路智慧化運營管理的基礎。但傳統單一的攝像頭監測系統監測和采集的信息要素、效率和質量都有限。在缺乏前端感知能力的條件下，更多采用人工處理、事后處理的方式進行交通管控，管控效能較低，需要更為多元的信息采集手段和更加智能化、自動化的信息分析、判斷、決策和預測能力，以提升高速公路智能化和自主運營的監管能力。

2.2 信息傳達路徑有限

在信息傳達方面，傳統高速公路主要采用傳統的LED情報板進行發布。雖然有較好的視域范圍，能夠傳達緊急、重要的交通信息，但因是單向、固定位置的信息傳達，信息傳達閱讀識別能力、屏內容量、覆蓋范圍等都有限，且是被動地接收信息模式，運營管理、用戶需求間缺乏立體的、因需而動的信息溝通方式。因此，需要基于交通路況信息傳達需要，構建覆蓋范圍更廣、能夠到達每一個駕乘人員終端，以及能夠因需而獲、具有互動性的數字化與信息化時代的多元信息傳遞與互動模式和體系。

2.3 信息預判能力有限

預知、預判能力是防范交通風險、降低風險事件發生概率的重要基礎。當下的高速公路還較為缺少提前感知擁堵和事故防范等能力，難以根據實時車流預測未來交通態勢，無法對擁堵路段進行提前預判與疏導；且基于大量、動態、具有較強主觀能動性的車輛駕乘信息，難以全面精準地對所有車輛進行安全風險防控。因此，需要積極提升高速公路的信息采集與分析處理能力，全面了解多元信息并進行科學預知、預判與決策等，降低發生交通擁堵或安全事故的概率。

2.4 智慧管控能力不足

在智能化時代，高速公路的智慧管控能力在不斷提升。但當下，傳統高速公路不夠立體多元的信息溝通方式、缺乏自主性和預判性的交通調度與調控能力等，極大地影響了高速公路運營與監管效率，也增加了運營服務與管理的成本。因此，需要通過更加智能化、信息化的公路基礎設施與管控系統建設，提升高速公路的信息預知、預判能力，并通過科學有效、及時準確地分析處理等提升高速公路的運維管控能力，降低運維管控成本。

3 高速公路基礎設施賦能智能化運營服務實施策略

高速公路智能化運營服務能力提升離不開基礎設施的支持與幫助，一方面，需要基礎設施為高速公路運營服務與管理等平臺系統運行提供基礎而多元的信息數據，加強感知類的基礎設施建設；另一方面，需要不斷提升基礎設施的智能化、自動化管理水平，充分發揮現代信息、通信、計算機等技術的優勢，不斷優化和提升高速公路各業務的基礎管理能力，通過智能化管理設施工具等不斷提升高速公路基礎運營服務管理能力。

基于高速公路用戶駕乘與運營服務需求及管理智慧化發展面臨的主要問題，應充分挖掘和更新改造通信、監控、收費系統及大量外場設備，提升相應基礎設施硬件的感知預判能力和數據采集水平；深度融合AI、大數據、云計算等先進技術的應用價值，從提升高速公路智能化運營服務能力與管理效能角度出發，持續優化完善和更新現有高速公路智能化服務與管理平臺與系統功能，增加新一代智能化平臺軟件，提升數字化水平；通過發揮軟件系統、硬件設施等智能化技術優勢，結合業務協同、多源數據交換、資源共享等，科學有效分析、及時準確處理各類信息，提高決策分析能力，賦能智能化運營服務的價值提升，實現智慧化管控。

3.1 通過現有設備的利用、改造和更新提升采集、檢測等自動化水平

針對現有高速公路資源，亟需通過智能化改造和設備升級等提升存量高速公路的智能化水平，通過對現有設備的利用、改造和更新，提升高速公路運營服務的信息采集、安全檢測、信息傳遞等自動化水平。

以隧道行車監測及應急安全預警功能為例，隧道是易發交通事件的重點管控區域。基于ETC微波天線與車輛的車載電子標簽，可以構建高速公路管控與車輛運行間的多元信息采集通路。通過在隧道內外布設ETC天線、ETC信息安全發布終端等設備，并結合既有高清攝像機設備構建立體的信息采集體系，實現隧道車輛出入實時監測、斷面流量監測、車輛信息統計、隧道內區間定位、異常事件識別和信息安全發布等功能，提升高速公路隧道段的運行監測、預警、應急決策及處置水平。通過對關鍵路段的多元信息采集與系統分析，提升高速公路智能化運營服務能力。

3.2 通過新型智能化管理平臺建設，提升管理服務水平

高速公路智能化運營離不開新型自動化管理設備和智能化管理平臺的支持。基于ETC技術的車路協同系統、高速公路智慧化運營管理系統等的發展，在便捷高速公路收繳費等管理的同時，更應從用戶需求和管理者綜合提升的角度出發，構建更新或優化系統自動化、智能化管理服務平臺，通過新型智能化管理設備和平臺的建設與優化，以及研發或引進新一代智能技術，不斷提升高速公路管理、運營、服務、建設、養護綜合能力和水平。

以收費站場景智能誘導為例，伴隨高速公路智能化運營服務的發展以及ETC等信息與數字化技術在智能化高速公路中的應用創新，智慧收費站體系成為未來高速公路發展的又一重要場景。圍繞福建智慧高速“一網式管理、一站式服務、一體化創新”建設目標，高速公路智慧收費站可通過站前匝道預交易系統、收費車道、智能收費設備以及收費管理系統等[1]，實現數智化的聯網收費、預交易特情提醒及車輛誘導，以提升收費站通行效率和服務質量，降低收費站的運營與管理成本。

未來，伴隨著高速公路智慧化升級提升，基于高速公路收費體系降本增效、安全保障以及事件預警和預防等智慧化運營發展需要，兼具智慧自助服務與自動化管理、智能分流與前置交易、智能感知與智能監測、站島改造與站務信息化發展等更多新型、更具智能化水平的管理平臺系統將極大提升高速公路管理服務水平。更加智慧化的高速公路收費與管理模式，也將需要更多智能化的通用、專道、前端等設施設備。比如高集成化、雙天線、ETC特情處置控制等ETC專道設施設備，多目智慧眼、智慧收費機器人、高精牌識等混合自助處理設施設備，事件監測智能體、廣場預支付、匝道自由流等收費站前端設施設備，智能應急終端、物聯網終端、一體化崗亭等混合特情處理設施設備，以及輕量屏、誘導屏等亮化工程設施設備等[2]，更多元的高速公路基礎設施建設改造將賦能智能化管理、運營、服務及建養事業的發展。

3.3 通過業務協同、多源數據的交換和共享等提升決策能力

高速公路智能化運營自始至終都需要運用系統思維進行建設和思考。基于高速公路路網監測、機電運維、應急安全、養護維修、運營繳費、宣傳服務等綜合管理與服務需要，通過業務協同、多源數據的交換和共享、技術設備創新、管理模式創新等提升高速公路綜合運營管理和決策能力，圍繞用戶駛入高速公路前中后的全過程，基于用戶的全要素需求等不斷落實和優化運營服務措施，提高運營服務質量。

以服務區ETC智能化應用拓展為例，為提升服務區的安全保障能力以及智能化運營服務質量，可通過在服務區出入口處布設ETC天線、ETC信息安全發布終端等設施，基于ETC的信息交互能力，并結合既有的攝像機設備，實現服務信息的定向、定制化、安全發布，同時支撐服務區的綜合運營管理。

未來還可通過路網監測、應急安全、運維養護等多業務協同，結合激光雷達、高清攝像頭、ETC門架等各類感知設備獲得的實時路況、車輛現狀、交通量特征、天氣狀況等多源數據進行交換共享，智慧化賦能管理、應急、運維、服務等各項業務平臺，通過綜合分析研究提升決策能力和管理水平。

4 高速公路基礎設施賦能智能化運營服務實施路徑與價值

以泉廈高速為例，基于福建高速公路智慧化一網式管理、一站式服務發展布局，以及推進福建高速“交通守望者”智慧高速解決方案的落地應用要求，實現基礎設施建設賦能智能化運營服務的價值與作用，需要充分了解該高速公路沿線設施、交通流特性、運行管理代表性、交通流量等因素，以及相應的高速公路智能化運維管理平臺系統、高速公路基礎設施建設與運營提升的成本投入能力和需要；進而，充分利用現有ETC門架、收費站匝道預交易、收費車道等設施，并在隧道洞內外、服務區出入口及主線部分關鍵點位增設高清攝像機、激光雷達等感知設備，大幅提升高速公路的智能化運營服務效能。

4.1 探索面向道路安全的交通信息服務

在隧道安全智能化運營管理方面，通過構建道路事件檢測系統與協同信息發布系統，可以實現對隧道路段的智能化管理。通過加密蘇厝、山頭隧道擁堵點的感知設施，可以監測可能影響道路通行安全的交通事件。通過道路事件檢測系統對這些異常事件的智能分析，可以將路況等相關信息通過協同信息發布系統推送至上游門架。上游門架RSU將信息傳達給途經車輛的車載OBU，并結合情報板，實現交通信息的快速、精準傳遞，從而顯著提高隧道路段的出行安全。

4.2 研發隧道行車監測及安全預警功能

在隧道行車監測及安全預警管理方面，通過在隧道內外布置ETC天線、ETC信息安全發布終端等設備，并結合現有的高清攝像機，可以實現隧道車輛出入監測、斷面流量監測、車輛信息統計、隧道內區間定位、異常事件識別以及信息安全發布等功能，進而有效提升隧道行車監測、預警、決策及處置水平，降低隧道事故發生的概率。

4.3 拓展服務區ETC智能化應用

在服務區智能化運營服務方面，通過在服務區出入口布置ETC天線、ETC信息安全發布終端等設施，并結合現有的高清攝像機，實現服務信息安全發布，從而支撐服務區運營管理，提升管理效率。

4.4 拓展收費站通行車道智能誘導

在收費站智能化運營服務方面，借助收費站匝道預交易系統，通過RSU發布誘導信息，并進行選擇性提示：對于預交易成功的車輛，系統提示其正常通行；而對于預交易失敗的特情車輛，系統提醒其駛入人工混合車道。通過智能化、自動化的服務指引和引導提升車輛通行效率。

4.5 拓展業務協同和數據共享

對各類設備取得的多源數據進行交換和共享，通過相關平臺的綜合分析利用，智慧化賦能管理、應急、運維、服務等各項業務平臺，及時開展各自工作，提升綜合決策能力和管理水平。

4.6 賦能價值預估

基于以上賦能措施，可以為高速公路智能化運營服務帶來實質性的提升，有效解決高速公路智能化運營服務面臨的信息采集方式單一、信息傳達路徑有限、信息預判能力有限、智慧管控能力不足等問題，提升該高速公路的運營管理智能化水平、服務能力以及交通安全保障能力，為公眾提供更加安全、高效、便捷的出行體驗。

5 結語

高速公路基礎設施智能化運營服務升級和智慧化數字化轉型，需要從實際運營管理成本與設施設備效能的最大化出發，根據企業自身實際，以業務為導向，以數據為基礎，結合傳統設施設備和方法等生產要素進行更新改造，聚焦提升效率、產能先進和自主可控，利用新一代數字技術賦能建、管、養、運等各項業務能力的提升，逐步驅動服務創新，相信不久的將來通過基礎設施的持續完善和管理水平的提升，不斷賦能業務價值的轉型和創新，逐步實現高速公路的智慧化、數字化。

參考文獻

[1]鐘達. 高速公路智慧收費站建設及未來發展路徑思考[J]. 中國交通信息化， 2024（S1）： 312-314.

[2]李明， 聞峰， 李志昌. 高速公路收費站智慧化運營新模式探索[J]. 中國交通信息化， 2023（S1）： 138-141.

收稿日期：2024-05-14

作者簡介：陳碩（1987—），男，本科，工程師，從事高速公路機電系統維護、技術管理及專項工程管理工作。