高速建设的经验及未来展望

编者按：近日，在赛文研究院主办、长安大学信息工程学院承办的“2022年智慧高速技术与应用跨年分享会（敢问智慧高速路在何方）”中，广西交通投资集团南宁沙井至吴圩高速公路指挥部副指挥长、广西高速公路投资有限公司副总经理苏爱斌作了关于《南宁沙井至吴圩智慧高速探索与实践》报告。

该报告首先介绍了南宁沙井至吴圩高速公路项目建设的基本情况，接着列举了自2018年以来我国出台的智慧高速建设的一系列相关政策，表明智慧高速建设正在逐渐成为交通企业数字化转型重要抓手，然后通过分析广西高速公路发展过程中产生的问题，提出关于智慧高速建设的经验与思路，并从规划设计、建设思路和建设内容三方面详细描述了沙吴智慧高速的建设实践，最后报告分享了基于沙吴智慧高速建设过程中发现的8个问题以及未来建设的展望。

一、项目概括

南宁沙井至吴圩高速公路地处广西南宁，是东盟博览会的永久举办地，是连接南宁市区和机场的第三条高速公路，是西部陆海新通道的重要成路路段。项目的起点位于南宁绕城高速沙井收费站，在南宁铁路国际港附近，终点位于空港经济区吴圩西互通，向南可到钦州防城港，西南可达边疆。全长28公里，双向6车道和8车道，设计时速120公里，项目于2019年12月开工，于2021年9月28日提前建成通车。

该项目的建成通车，强化了南宁国际铁路港、空港联通经济区和南宁中国东盟国际物流基地的交通联系，通边达海更加便捷，沙吴路在建设过程中，先后得到了交通运输部、广西交通运输厅、科学技术厅以及大数据发展局的大力支持，先后获得了交通强国试点、新基建重点项目、科技示范项目、重点研发项目、数字广西建设标杆引领重点示范项目。通过该项目建设与试点，未来将出台广西智慧高速建设指南和公路数字孪生技术标准等成果。

 二、国内智慧高速探索与认识

（1）政策方面

2019年至今，随着“取消省界收费站”“全国视频上云联网”“国家综合立体交通网规划纲要”“交通强国建设纲要”“数字交通发展纲要”“碳达峰碳中和”“新能源汽车产业发展”等政策的颁布及实施，智慧高速建设有序推进。

能源汽车产业发展和交通强国都是国家重大战略，发展步骤是一致的，2025年、2035年都有明确的节点目标，新能源汽车发展带动能源、交通、信息通信基础设施升级改造，相互赋能，协同发展。期间，我国智慧高速建设大致经历了“政策积极引导”“试点工作统筹推进”“各方积极参与”“地方经验逐渐积累”以及“建设成果不断涌现”等过程，推动了智慧高速建设从政策驱动到资本及市场驱动的本质跨越，同时也促进了智慧高速全产业链的协同发展。

当前，智慧高速建设正逐步成为中国交通企业在新时代创新变革的焦点，同时也逐步发展为交通企业数字化转型，并引领企业推动高质量发展的重要抓手。

（2）在当前背景下，高速公路发展主要面临的问题

一是节假日超饱和通行量，导致公路节假日拥堵不堪。广西高速公路总体交通量不大，但部分路段假期超饱和通行，高速管理部门压力较大。

二是高速公路交通事故频发，社会各界对高速公路运营管理反响强烈，特别是节假日和恶劣天气情况下，人民对美好出行要求越来越高，要有良好的体验感、获得感和安全感。

三是高速公路从规划、设计、建设到运营、养护的数字化、信息化应用发展，与当前其他行业的数字化、信息化发展不匹配。高速公路在交通+物流、商贸、旅游和互联网行业融合发展潜力的挖掘与发挥远远不足。

（3）关于智慧高速建设的认识

结合国家政策、行业发展及高速公路建设运营管理的痛点、难点，归纳出了智慧高速建设的发展需求、业务需求。

发展需求：落实“交通强国”等发展战略；满足公路运行效率与人民日益增长交通服务美好出行需求；强化数字经济、企业数字化转型发展过程中的信息化支撑；形成面向广西、东盟的智慧高速综合性示范应用。

业务需求：强化实时感知能力，切实提升交通安全和通行效率；融合要素协同理念，实现网络互通互联；深化数据挖掘应用，提高智慧决策能力；打破部门协作壁垒，提高智慧管控能力；完善出行信息服务，提升智慧服务水平。

三、沙吴智慧高速建设实践

（1) 规划设计

在项目前期经过两年的调研和初步实践，制定了三个层次工作规划设计，分别是顶层设计、总体设计和统筹设计。其中顶层设计决定建设方向，总体设计决定建设规模，统筹设计的决定建设效能。智慧高速的总体设计核心是确定智慧高速信息化、自动化、智能化的量化程度以及对服务对象的服务水准，其中以服务对象和系统功能最为关键。

沙吴路智慧高速服务对象主要包括三方面，分别是目前占绝大多数的普通车辆、少量智能网联车或者自动驾驶车以及道路运维管理方。随着ETC的普及和功能完善、智慧高速公路车路协同也在如火如荼建设中，尤为需要为普通车辆提供伴随式信息服务，为道路运维者提供智慧化的监控及决策服务，来满足智能网联车以及未来自动驾驶车的发展需求。

n 顶层设计：国家、交通运输部到各省，包括广西的相关政策

n 总体设计：核心为确定智慧高速的信息化、自动化、智能化的量化程度及对服务对象的量化服务水准；服务对象为普通车辆、少量智能网联车或自动驾驶车辆、道路运维管理方；车路协同主要内容为手机APP车路协同、ETC车路协同、C-V2X车路协同

n 统筹设计：统筹路端感知设备的设计、统筹建设新旧融合的云控平台

沙吴路智慧高速体系架构主要分为五层三体系（如下图），五层是指基础设施层，数据服务层、平台层和应用层，用户层。三体系是分别标准体系、信息网络安全体系以及管理制度体系。

（2) 建设思路

基于“124”建设思路，以路段级的示范项目形式开展智慧高速建设，按照“立足当前、放眼未来，适度超前、分步实施”的建设原则，把沙吴路建设成为广西首个智慧高速示范项目。

沙吴智慧高速建设思路

（3) 建设内容

1）系统布局新型基础设施，夯实数字化基础

基础设施数字化：采集高精度地图，逐步提升公路基础设施规划、设计、建造、养护、运营和路产管理等全要素、全周期数字化水平。

智能化感知网络：在重点路段实现全天候、多要素的状态感知，全路段无盲点视频全覆盖，实现路段异常事件的精准监测和报警。以前路巡靠眼看，巡逻效率低，如今肉眼变“天眼”智能识别交通违法、交通事故和路况信息。

智能感知系统整体系统实现三个核心能力，分别是对象级识别、超视距感知和毫米级计算。对象级识别是对所有交通参与者进行感知理解，精度达到亚米级，所提供路侧感知信息可与高级别自动驾驶实现决策闭环。超视距感知是路侧设备采集全局路网图像，播发全量车辆位置、速度等信息，有效扩大车辆视距，避免感知盲区。毫秒级计算为L4级自动驾驶车辆在多场景下测试提供全量、连续、多模态的<200ms的低时延数据服务。

大数据算力中心：建设综合交通运输数据中心，通过大数据AI分析、视频智能分析，提高事件识别、发布和处理速度，提高应急处置效率和道路通行安全性。

数字孪生：利用多模态空间数据和实时感知数据，在数字化空间实时镜像路网运行状态，为路网运行提供实时、实景、智能的决策支持服务，为车路协同提供空间信息支撑。同时数字孪生也受益于北斗CORS网为支撑，采用无人机低空倾斜摄影、亚米级遥感卫星立体摄影、道路竣工CAD数据恢复与重建等技术手段，采集沙吴路高精度、多模态的空间数据并做入库管理，通过构建的多模态空间数据管理服务平台，提供面向智慧高速、数字孪生、建管养一体化和自动驾驶等新业态的在线、离线数据服务和数据产品定制服务。

2）公专结合，健全网络空间

除了建设公路数字传输的PTN以外，面向车路协同移动用户端建设4G、5G在沙吴路全覆盖的移动通信专网。同时构建北投位置服务网络，构建高精度交通地理信息平台，并面向智能网联汽车建设车路通信的LTE-V2X专网。

在北斗卫星导航系统应用方面，建设了北斗高精度地基增强站组成试验网，构建具有统一时空框架的公路交通时空大数据和高速路网运行状态评估模型。自动驾驶车辆依靠北斗高精度地基增强站实现厘米级定位，结合车道级高精地图实现自动驾驶。

3）数据赋能，深化智能应用

第一，ETC门架智慧应用。深化（ETC）门架智慧应用，推进车路协同等设施建设；采取“匝道ETC预收费+出口验证”新一代收费模式（准自由流），提升收费站车辆通行速度。

第二，北斗卫星导航系统应用。建设了北斗高精度地基增强站组成试验网，构建具有统一时空框架的公路交通时空大数据和高速路网运行状态评估模型。

第三，准全天候通行应用。在沙吴智慧高速建设项目中，在枢纽互通设置自发光标志牌，经过测试，这些自发光标志设施在夜间、雾天、逆光等条件下指示仍然较为清晰；也在雾区路段设置雾区行车诱导，降低因团雾等极端气候的误区事故发生率，确保恶劣气候的通行效率；也在主线和匝道合流区设置自发光的智慧道钉，为车辆提供这种提前汇入的安全预警；最后非自发光设施部分，采用雨夜标线，增加雨天和夜间的标线反光性能，提升车辆驾驶者的行车舒适性和安全感。

第四，智慧服务区。推出ETC智慧加油、新能源充电服务；推广卡口车流和客流监测，全景视屏监控等。利用南宁是中国东盟博览会永久举办地，和沙吴高速通边达海的独特区位优势，建设集“吃、行、游、购、娱”于一体的综合型体验式服务区，并且筹划在金山服务区建设智慧交通展厅和智慧交通产学研科普基地，促进中国、东盟文化交流和智慧交通技术交流。

4）创新机制，推进协同开放

第一，高速公路业务协同。借助沙吴智慧高速建设、和大数据算力中心建设的契机，搭建一套智慧综合管控平台。智慧综合管控平台集监测、调度、管控、应急、服务于一体，实现智能监测与预警、分车道管控、实时交通诱导和路网协同调度等功能，“一键救援”。与气象部门共享和交换数据，提供72小时内属地化气象预报服务；与“两客一危”车辆监管系统对接，为交通安全保驾护航。 

第二，交通管理多部门协作。通过一键救援、视频事件检测等方式实现多部门协同的主动交通管控。主动交通管控。一路三方协同，提高异常事件处置效率，利用手机、LED屏，实现道路信息的实时共享，车道级动态管控，提高出行者满意度，解决路警企三方联动问题。

第三，车路协同与自动化。开展了支持智能网联车、自动驾驶车测试服务，例如给相应的自动驾驶车辆超视距感知与预警信息，基于ETC的OBU超视距报警等。针对于没有导航车辆：通过情报板/广播/公众号等公共信息播报的渠道发布信息；针对于有导航车辆：通过导航app/智能终端等联合外部导航厂商及图商的形式进行信息发布服务；针对于普通网联车、乃至自动驾驶的车辆：通过路侧RSU和车载OBU通信，实现信息的发布。

四、问题与展望

（1) 在建设过程中存在的问题：

1) 智慧公路的建设缺乏统一标准。尽管智慧公路建设在全国各地相继展开，浙江、江苏、山东、四川等地也相继出台了地方建设指南，但我们国家，以及行业均未发布统一的标准，各省对智慧公路的建设缺乏统一的认识，建设内容及技术路径不统一。

2）对”车路协同”的认识存在误区。首先，很多人认为车路协同等同于，或者是只服务于自动驾驶，但实际上车路协同是提高特定场景下的交通安全和运行效率，既要服务于网联车也要服务于普通车。其次，有人认为车路协同示范就是车路通信技术的示范应用，实际上车路协同应该更加侧重于建立车辆和道路的信息交互并提供相应的服务。

另一个误区是，很多人认为车路协同需要布设大量路侧感知设备，但其实路侧感知设备种类、选取和布设规模与场景需要实现的功能密切相关，东风柳汽计划打通柳州经来宾至南宁的干线物流应用场景，减少物流成本，我们联合在沙吴路开展了货车编队自动驾驶测试，但车企对高速公路智慧化要求不是很高，目前基本靠车的智能化实现，需要我们提供路况信息服务即可，最大的需求就是在服务区设置新能源货车换电站。

3）信息安全问题。当前大量的路侧、路面设备增加了日常管理的难度，也给网联车及设备的信息安全带来了极大的挑战。这一点，也是我们在接下来的建设阶段，重点关注和重点预防与解决的主要问题。

4）智慧高速建设需要跨区域、跨行业、跨部门的协同管理机制未建立健全。对于道路业主以及高速运营公司而言，在全国范围内新基建、车路协同仍在建设初期阶段，还未真正进入运营管理阶段。现有的运营管理机制可能无法支撑接下来智慧高速、车路协同阶段的运营与管理，这都需要高层领导统筹协调解决问题。

5）责任的划分。设备的问题、网络的问题、云的问题、车端接收的问题。如果作为路方，把需要的信号发了，车方没收到怎么办？路的设备是好的，车的设备是好的，但是通信不稳定，如何解决，或者，有一方的设备出故障了，如何判断与解决。所以在网络的稳定性，云的效率上是咱们智慧高速公路建设面临比较艰难的问题。如果出现这些问题谁解决？怎么解决？谁去判定？

6）科学评价路侧设备可靠性及其寿命，大家都知道机械设备在野外放置寿命也就3~5年，有的时候时间将更短一些。这个过程的可靠性如何解决，下一步也应该在智慧高速实施当中解决。

7）融合创新不充分。新一代信息技术与交通运输的融合深度、广度还不足；部分创新应用还限于特定区域或个别场景，尚未形成可复制、可推广的模式和标准。如5G应用场景在智慧高速建设需求方面就不是非常充分和必要，目前4G就能满足绝大部分通信要求。

8）行业内外协同不够。行业数据开放与社会期待还存在差距，数据赋能作用尚未充分释放；行业通信信息网络资源供给和应用统筹不足；跨界协同的产业生态尚未形成。企业无法从数据中实现可以量化的价值，在战略、成本、技术、服务、安全方面还有很多坑要踩：甲方有想法却没有清晰的数据平台战略；高速的数据增长带来的存储、分析以及数据创新的成本太高；技术层出不穷，不清楚应该采用什么样的技术或者产品来支持业务创新；企业内部技术人员技能不足，难以支撑后期应用和维护；缺乏数据治理和安全保护的能力等。

（2）未来建设展望

总体而言，我们认为智慧高速核心在提升业务应用的智慧化、自动化、智能化，智慧高速建设尚处于发展阶段，主导技术、产品形态、市场需求、配套产业、商业模式等数字交通产业生态还需进一步培育和技术沉淀，最终逐步形成政府引导、企业为主、部门协同、部省联动的发展格局。如今智慧高速的建设，甚至车路协同各方面的发展都是大势所趋。

沙吴路致力打造为开放的智慧交通试验测试平台，推动5G、北斗、车路协同、交通运行智能管控、新能源智能网联车等智慧交通产业、数字经济在广西发展，欢迎各位专家、同行来广西多多交流和指导。