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延崇、京雄、京哈智慧高速区域“四网融合”建设思路及实践

更加全面提升综合交通整体的能力和效能

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赛文交通网 智能交通 智慧公路

编者按:10月13日,在由中国公路勘察设计协会主办的“智慧公路建设效能论坛”上,河北高速公路集团有限公司创新部副部长、正高级工程师刘爽作了《推动区域“四网融合” 着力提升交通基建效能》主题报告。

刘爽表示,推进交通基础设施网与运输服务网、信息网、能源网融合发展,推进交通与相关产业融合发展,是构建国家综合立体交通网、推进区域交通一体化的根本要求,也是京津冀交通协同发展的本质要求,并介绍了河北高速集团延崇、京雄、京哈三条重点示范工程项目的开展情况,分享了在推进区域“四网融合”和提升基础设施效能方面的心得体会。

1 延崇智慧高速初步探索

延崇高速是冬奥会交通服务重大保障性道路。2016年5月,成为全国绿色公路建设第一批典型示范工程;2016年6月,成为河北省第一批公路水运品质示范工程;2018年2月,成为交通运输部智慧高速公路试点项目。

依托冬奥会交通服务保障任务和智慧高速公路试点,我们进行了“四网融合”的初步尝试和探索,选取了部分重点路段,探索建设了路侧智能通讯基站系统的高速应用场景,拓展应用了5G和专用通讯技术,建设了北斗信号全覆盖路段融合信息网,实现了从综合信息采集、运营调度、收费集合、资产运维管理、公众信息服务、应急指挥调度等各个功能的交通基础设施网和信息网的初步融合。

我们在松山、龙泉口、金家庄等五座特长隧道内设置注意力唤醒段照明,并探索照明与视觉诱导融合技术的综合应用,采用“LED变色温连续灯带照明+弯道外弧引导性照明+洞顶涂装蓝天白云”照明与视觉诱导融合技术,有效改善驾驶员的视觉疲劳和注意力下降。

同时我们在太子城、大海陀、赤城服务区等重点服务器试验了以红外辐射方式向室内供暖的碳纤维地板辐射供热高新技术,取得了良好的效果,投资节省约28%、运营费用降低近30%,完成了设施网与能源网融合的初步尝试。

此外,我们在延崇高速提供了精准导航定位智能信息服务,开展车路协同的信息交互,风险监测与预警等营运车辆,路运一体化协同服务网的融合性、示范性、探索性试验,实现了对冬奥服务车队的精准连续追踪,特情事件的预警和提前应急处置。根据精准的天气状况的感知和预报,事先做好除雪技术保障,实现了赛事期间全时段、全天候的道路安全和畅通。

2 京雄智慧高速进一步尝试

在延崇高速试点取得初步成效后,我们进一步探索和延展,全力推动京雄高速公路车路智慧协同等融合场景的试验,进一步探索交通基础设施网与三网融合的更深一步协同发展,推动区域道路交通运营的低碳化,资源利用的高效化。

京雄智慧高速公路是雄安新区“四纵三横”区域高速公路网的重点项目,是服务连通北京和雄安新区的重大政治保障路,也是以打造面向未来的自动驾驶车路协同为主要内容的首批交通强国试点项目。

京雄高速从规划设计到建设运营过程中,我们紧紧围绕北京非首都功能疏解和服务雄安新区建设的目标原则,高标准、高质量打造智慧高速公路,从多维度、多层面实现了区域智慧协同、绿色低碳的发展理念,尝试进一步推进四网融合的深度和广度。

1、基础设施数字化,铸牢“四网融合”数据联通基础底座

京雄高速“四网融合”的首要任务是实现了交通基础设施的数字化,筑牢数字联通的基础底座。建设期间我们运用BIM+三维数字化技术实现了交通基础设施数字资产的可视化展示和工程建设的数字化管理。运营期运用车载激光点云和无人机航飞技术,建成了75公里的数字化高精度地图,形成了各类设施设备的准确数字化资产。

2、依托“智慧高速公路建设运营”交通强国建设试点任务,以自动驾驶、车路协同、智慧能源等智慧交通新型融合场景的落地推动交通基础设施网与“三网”的更深层面融合。

首先是与运输服务网融合。京雄高速通过建设车路协同与自动驾驶体验系统,能够实现基于合流区、施工区、拥堵、突发事件、恶劣气象、碰撞风险等多种场景的车路协同典型应用并支持自动驾驶体验,满足精准控制与信息服务需求,实现提高高速公路安全与效率的目的。经过6个月的L4高级别小客车自动驾驶常态化测试,试点全流程自动驾驶成功率达到95%。

二是与信息网融合。为实现高速公路人,车、路或物、环境等多种元素通信需求,京雄高速河北段在国内首次将光纤数字传输网、短程通信专网、无线宽带走廊、窄带物联网和北斗高精定位网等五大网络进行融合,为海量数据的稳定传输,车路协同式自动驾驶,设备设施互联互通和应急传输提供了可靠保障。

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三是与能源网融合。京雄项目在设计之初时即考虑了设施设备的集约利用问题,提前预留了全线智能设备网络与电力覆盖,智慧灯杆支持扩展安装多种设备,减少了更新设备或升级改造时的施工量。我们索探尝试了全程智慧照明技术,采用可变亮度可变思维的智慧灯具,可根据天气和车流量的精准变化进行分段控制和自动调节,相比传统的照明有效降低了能源的消耗。

3、探索车路智慧协同,推进道路运营低碳化、资源利用高效化,着力提升京雄“四网”融合实效

一是建设京雄高速车路协同系统。京雄高速车路协同系统由路侧智能感知设备、车路通信设备、高精度地图和北斗地面基准站等构成,探索了施工区、河流区、前方拥堵区以及突发事件区等多种典型车路协同场景在高速上的应用。通过降低车辆碰撞和拥堵的风险,从而提高司乘人员在高速公路上的行车安全和驾乘体验。

二是以“降本增效”为主线,“灵活智能”为手段,推动高速公路运营管理提质增效,通过设置智能收费机器人,少人化、无人化,实现路段“降本、增效、畅通”的收费运营管理目标。

从实际运营的情况来看,京雄高速是在延崇高速的基础上对“四网融合”的实践探索,在道路效能方面取得了更为明显的成效,主要体现在以下几个方面,即降低突发事件的经济损失,降低运维成本,有效减少能源消耗,初步测算全年节电达到45%~50%。

同时,大幅提高了道路的服务能力水平,为恶劣天气条件下出行服务提供强有力的保证。根据2022年1月-9月数据,因雨、雪、雾等恶劣天气造成的封路次数达11次,98小时;从2022年9月智慧交通设施建成启动后到2023年9月,因天气原因封堵路次数仅2次,7个小时,为司乘人员提供了安全辅助服务和精准化信息服务,京雄高速的智慧化提升效果已初步体现。

3 京哈智慧高速应用和实战

延崇高速、京哈高速是我们在“四网融合”提升基建效能方面的探索和试验,而京哈高速则是实战和应用,在进一步凝练总结延崇京雄经验的试点,优化了系统建设的方案,强化了体系的各个环节后,在联通京、津、冀、辽4个省市国家重要干线通道京哈高速上,我们打造了京津冀大流量高速公路准全天候通行技术策源地,希望通过“四网”的深度融合,以提升在役交通基础设施对京津冀协同发展的支撑效能,推进京哈高速公路智能化。

京哈高速公路河北段是京津冀重要的旅游路、形象路和政治路,车流量大、货车占比较高、路况较为拥堵,尤其是暑期日均断面交通量达17万辆。

基于通行能力亟待改善的需求,京哈高速开展了智慧化提升改造工程。“京哈高速公路河北段京津翼大流量高速公路准全天候通行实验示范路段”项目共包含6个科技创新研究课题和智能化建设项目一期、二期两个依托工程,共完成投资2.6亿元。项目于2022年4月启动,计划于2023年底交工,预计2024年完成课题验收,目前取得了较为理想的成效。

据初步统计,效益方面,通过京津翼大流量高速公路准全天候通行实验示范路段建设,2022年全年增收1.12亿,2023年至10月增收1.04亿,封路时长降低39%,交通安全事故率降低14.45%,处置联通效率提升18.22,提升了高速的社会形象和公众满意度。

4 区域路衍经济优化和拓展

除在延崇、京雄、京哈三条智慧高速探索“四网融合”外,我们努力构建“一业带动、多业支撑、跨界融合”的路衍经济产业格局。希望统筹存量、增量路域资源,大力提升交通基础设施对区域经济的联动发展效能。

一是建设开放融合的共享型服务区。探索“门朝两边开”的建设运营模式,通过设置出入口、拓展区、连接道,将封闭的高速公路服务区与国省干线、周边城镇工业园区、景区景点等有效连通,实现服务区经营与区域经济的融合互促发展重点加快推进山海关等共享服务区建设。尝试打造智慧型服务区,汇聚、集成服务区与道路主线的全量数据,实现路域交通、收费、商业信息的跨行业、跨领域联动和融合。

二是充分拓展服务区第三方物流功能,实施服务区物流系统开发。在京港澳、大广、京哈等京津冀重要通道高速公路服务区布局节点型物流设施,依托高速公路构建全产业供应链体系,将服务区纳入零售网络的终端体系,强化通道的物流功能。即将建成的廊坊和固安服务渠道物流项目一期和直接服务雄安新区和大兴机场二期的服务辐射范围将覆盖整个京津冀地区。

三是优化能源布局,完善区域交通能源供给体系。加快LNG加气站和路域分布式光伏发电业务布局,探索氢能源市场化应用,完善油气氢能源服务网络,积极探索上下游产业拓展渠道,实现产、储、运、销全产业链布局。

全力支持电动重卡换电站项目,开展电动重卡换电站投资建设及运营管理,解决新能源重卡的里程焦虑和补能焦虑,打造京津冀高速公路新能源网络专线。此外,与理想、保时捷、未来等新能源汽车品牌战略合作,在服务区等节点加快推动充电桩布局,推进充(换)电基础设施的建设,打造智能高效的充(换)电基础设施体系。

5 下一步工作安排推广与提升

经过近年来的协同发展,当前京津冀地区已基本形成多节点、网格状、全覆盖的综合交通网络,公路网密度已趋于饱和,依靠传统基建手段来提升服务水平和协同水平的模式,受制于资金、土地、环境等诸多因素的制约。

面对这种形势,高速集团下一步将持续推动区域“四网融合”,通过信息化、网络化、智能化手段推动京津冀一体化向纵深发展。

首先是全方位提升在役存量基础设施服务效能和水平,推进廊涿高速智慧化改扩建。在充分吸纳京雄高速、延崇高速和京哈高速等智能化“四网融合”体系经验成果的基础上,继续推进廊涿、大广高速的智慧化运营、智慧化改造和智慧化建设。

其次因地制宜,精准化建设增量交通基础设施。综合考虑路域特点、需求特征等因素,因地制宜,因路施策,以智能收费为主题,适当预留管道,发展路衍经济,适度增加路侧通讯设施,建设邯港轻量化的智慧高速。

此外,我们探索适应交通行业的大模型商业模式,打造“AI数字人”等全新道路交通交互模式,以更加前沿的科技手段,进一步提升区域交通基础设施运营管理决策水平和“四网融合”效能。

在新时代交通强国建设和新基建发展的新形势大背景下,京津冀交通协同不能只是设施、网络的协同,而应该是区域交通基础设施与运输服务网、信息网、能源网融合发展的协同,更应该是数字化、网络化和智能化等发展理念的协同。

一条路和一个点都做不到真正的“四网融合”,只有京津冀政府、企业联动,各方统筹、创新驱动,远近结合,坚持片区系统化、规模化的发展,加强载运工具、通讯智能交通管理相关标准,跨行业协同,推进区域交通基础设施与信息能源设施统筹布局规划建设,强化区域四网基础设施共建共享,才能更有效地推进基建装备、标准信息与管理的有效衔接,提高京津冀整体交通运输网动态运行管理的服务水平,更加全面提升综合交通整体的能力和效能。

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