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以广连高速为例 | 高速公路智能车路协同系统集成应用

2022-04-25

来源 : 赛文交通网

作者 : 九卿

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随着行业对高速公路信息化、数字化的应用和管理需求不断增加,智慧高速的项目试点示范建设逐渐成为各地方高速公路管理部门重点关注对象,车路协同系统建设作为高速公路智慧化提升建设的关键得到了长足应用和发展。

《智能汽车创新发展战略》《交通运输领域新型基础设施建设行动方案(2021—2025年)》《国家综合立体交通网规划纲要》等相关文件的颁布从政策层面明确了以车路协同等为原则,推进智慧高速建设的发展路线。

2019年12月,由长安大学赵祥模教授“车联网与智能汽车测试技术”研究团队组织申报的总经费达1.173亿元的国家重点研发计划项目“高速公路智能车路协同系统集成应用”,正式获批立项,并在广连高速、京雄高速、沪宁高速、山东济潍高速、浙江杭绍台高速、广西沙吴高速等9条高速公路上开展覆盖6个省份的智能车路协同系统示范应用。

项目课题之一——“高速公路智能车路协同系统集成示范与标准规范制定”的整体解决方案成果,在广连高速的建设过程中得到了示范应用与落地发展。

一、广连高速情况简介

广州从化至清远连州高速公路是广东省和清远市的重点建设项目,是《广东省高速公路网规划(2011-2030年)》中的第6条纵线。

项目起于广州接佛清从高速,终于湖南省与临衡高速相接,期间还与清连高速、广乐高速、汕昆高速清远段、汕湛高速惠清段衔接,与国道G323、省道S258、省道S259、省道S260、省道S348、省道S347等15处互通衔接国省道,全长231公里,双向6车道,承担起京港澳高速复线通道功能。

广连高速沿线路网情况复杂。高速全程设有23处互通式立体交叉,6处枢纽互通,交通衔接及路线转换情况复杂;全线桥隧占比较高,全线特大桥7座,大桥54座,桥梁全长87863米,设隧道12座,1km以上7座,最长单洞4350米。

在此基础上,广连高速全线设置1处管理中心,2处管理分中心,5处服务区,4处停车区,3处养护工区。

因此,通过智能车路协同系统的集成应用,解决路网复杂、桥隧比高、交通量大、服务设施密集等难题,成为统筹广连高速建设管理的首要选择。

二、广连高速的数字化运营与车路协同示范建设

技术支撑

“高速公路智能车路协同系统集成示范与标准规范制定”的子课题——高速公路智能车路协同系统集成方法研究成果,是广连高速车路协同示范项目建设的主要技术支撑。

高速公路智能车路协同系统集成方法,是指通过对典型行车场景、系统应用场景和目标进行系统应用场景构建,生成系统功能清单,以“云-边”协同、“端-边”协同的方式运行,探索得出系统功能与接口、知识规则库,完成装配式系统集成。

伴随项目课题研发建设的广连高速,在智慧化建设中应用并完成了相应的车路协同示范系统构架的同时,也实现了广连高速的数字化运营管理。

数字化运营

广连高速数字化运营建设,综合应用了视频AI识别、大数据分析、交通仿真、数字孪生等技术,从而打造出了新一代智慧高速营运管理平台,将数据资源、视频资源、应用系统、机电设备、应急资源等各要素构成一个有机的整体,形成涵盖前端智能感知、系统自动分析智能预警、跨板块一体化管理及公众信息服务等的数字化运营管理体系。

广连高速数字化运营的核心理念分为五个方面,业务集成化、数据标准化、事件规范化、分析数字化、管理智能化,以“云-网-节-端”为基础构架类似于车路协同系统架构,端侧(摄像枪、情报板、监测设备、隧道控制设备等)收集发布道路交通信息,节端利用AI分析边缘对信息分类识别,再通过网络(高速公路骨干网、互联网、移动网)上传至云端,云端业务中心(检测与报警中心、数据分析中心、综合管控中心、指挥调度中心、机电运维中心)以数据中心、业务引擎、智慧大脑平台完成相应的业务处理和信息发布。

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在此基础上,广连高速完成了以用户为中心的系统集成、以数据资源为中心的信息整合、以事件为核心的业务协同,打造了综合监控一体化平台,完成了数字化运营的第一期一体化建设,涵盖了平台门户、交通监控、综合视频管理、交通事件管理、服务区剩余车位提示、视频事件检测、数据统计报表、电力监控管理、移动端等业务处理。

第二期则围绕智慧高速云控平台(数字化),专注于感知更灵敏、数据资产化、业务数字化、全业务可视化的建设,构架了路网运行智能监测系统、应急指挥调度系统、稽查智能管理系统、信息化智慧运维管理系统、机电智能管理系统。

车路协同示范项目

车路协同示范项目建设方面,广连高速针对项目建设和实际应用需求,在专家组的建议下,从伴随式信息服务、运行效率管控类场景、安全预警类场景三大方面着手,划分一云控平台和八大细分应用场景,进行车路协同示范建设。

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车路协同云控平台:广连高速的车路协同平台,以“端-边-云”的架构进行建设,囊括了智能网联车路协同子系统、智能网联算法子系统、鉴权子系统、数据接入子系统、数据储存子系统、数据开放子系统、智能网联设备运维子系统。


八大细分场景:主线路线、分流区、合流区、隧道段、施工作业区、弯道路段、异常天气高发段、高边坡路段。

  • 主线路段场景(伴随式信息服务)


信息内容主要为交通运行状态信息、交通突发事件信息、公路气象环境信息等数据。服务信息内容由云控平台统一规划统一数据交互方式,由移动终端APP信息发布软件、路侧外场设备及车路协同RSU设备等进行发布。

  •  分流区场景(分流区提示及分流区异常车辆行为预警)


分流区提示:在分流区前,RSU向网联车辆发布分流区提示信息,可变情报板向非网联车发布分流区提示信息;

分流区异常车辆行为预警:当分流区前发生慢行、连续变道、停车、倒车等异常行为时,MEC通过雷视融合生成管控预警信息,发布给后车或者周围车辆。

  • 合流区场景(合流区提示及异常车辆行为预警)


合流区提示(面向主线网联车):在合流鼻端前合适位置通过RSU向主线网联车辆发布提示前方合流区信息;

匝道车辆汇入引导(面向匝道网联车):感知设备检测匝道与主线情况,MEC分析后,将控制策略通过RSU发布给匝道网联车,引导匝道车辆以合适速度安全汇入;

匝道车辆汇入碰撞预警(面向匝道所有车辆):感知设备检测主线和匝道车辆状态,并将检测信息传输到MEC,MEC分析主线车辆与匝道车辆有无碰撞风险,当有碰撞风险时通过RSU及智能信标提示匝道车辆减速。

  • 隧道场景(隧道信息提示、隧道内交通事件预警)


隧道信息提示:通过RSU、可变信息标志向隧道进口前车辆发布隧道名称、长度、车道数、预计通过时间、限速等提示信息;

隧道内交通事件预警:基于现有隧道交通事件检测系统,通过MEC与其联动。MEC生成提示策略,通过RSU和可变情报板向隧道外未驶入隧道车辆预警。

  • 施工作业区场景(施工作业区提示)


利用移动式智能路侧一体化设备,向上游车辆发布前方施工作业区信息。

  •   弯道路段场景(弯道信息发布)


当车辆进入该路段前,通过RSU向周围网联车辆发布提示信息。

  •  异常天气多发路段场景(气象信息发布)


利用能见度检测仪监测感知周边气象情况,将检测信息发送至云控平台,云控平台决策异常天气预警发布的范围后,向发布范围区域内的信息发布设备下发管控指令,发布相应的管控信息。

  •  高边坡路段场景(危险路段提示)


当车辆进入该路段前,通过RSU向周围网联车辆发布提示信息。

三、结语

从广连高速的智慧化建设,以及科研项目的研发方向来看,当前的智慧高速发展除了关注细分应用场景的实践效果,也更加注重项目系统的集成搭建。

特别是随着车路协同深入智慧高速建设以来,高速公路管理从以往的被动发现转向主动预警,相关产品设备的上车上路,让高速公路的统筹建设管理有了数据和技术支持,高速公路云控平台、云控中台等系统平台建设也逐渐成为智慧高速管理的标配。

与此同时,如何规范行业建设,评估智慧化应用效果,推广智慧高速规模化建设,逐渐成为当下行业另一个需要面对的难题。

近年来浙江、江苏、山东、四川川渝地区、北京等地先后推出智慧高速建设指南与标准,广连高速也在结合科研课题研究的同时,将车路协同示范项目建设过程中的经验进行积累,都试图为智慧高速领域建设划出一条合规的线。

从当前的行业建设和发展来看,无论是路侧产品生产标准,亦或是整体系统搭建,都还需要更进一步的验证与实践。

智慧高速建设任重而道远。

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