盘点2024,看数字化如何「转型」智慧高速
为了实现“实体公路与数字孪生公路”两个体系目标,再奋斗10年吧!
「数字化转型」,是贯穿2024全年乃至今后3年全时空,贯穿高速公路“建管养运服”全过程,贯穿高速公路运营业务全流程,的一道必答题、问答题也是应用题,更是贯彻落实好二十届三中全会提出的“健全新型基础设施融合利用机制,推进传统基础设施数字化改造”的一项重要任务。
自从2018年,加快推进新一代国家交通控制网和智慧公路试点正式启动,推进九省市智慧公路试点以来,纵观当时提出的“基础设施数字化、路运一体化车路协同、北斗高精度定位综合应用、路网大数据综合管理、互联网+路网综合服务、新一代国家交通控制网”等6个重点方向,以及之后所取得的成果成效看,曾有一段时间,给人似乎啥都尝试过后的“智慧高速”,有一种被“整不会了”的感觉......
“重建设、轻运维,重硬件、轻软件,重技术、轻机制的三重三轻问题,缺乏对需求、场景、建设、运维、机制全链条闭环的统筹谋划、系统创新”,显然,在新一轮推动交通基础设施数字化转型的政策解读中,毫不避讳地总结分析了既往5年智慧高速试点工作的经验教训(在近期2024年数字交通大会上,多位专家对此都多次反复强调)。但与此同时,行业也更加坚定且一致地认为,“公路数字化及智慧公路建设前景广阔,高度数字化的公路网络将成为新发展格局中的一条条黄金通道,万亿级别的公路数字经济产业将蓬勃涌现,为推进中国式现代化注入交通新动能”。
基于这样的辩证认识与实践总结,《关于推进公路数字化转型加快智慧公路建设发展的意见》与《关于支持引导公路水路交通基础设施数字化转型升级的通知》重磅出台,让多年从事信息化、智能化的行业同仁,感受到了被“高度重视”后的获得感、幸福感。更让人兴奋的是,两办的《有效降低全社会物流成本行动方案》中,也明确提出“推进传统物流基础设施数字化改造,加快智慧公路等新型设施发展”。数字化转型政策导向与指引更加十分清晰。
当然,这里面还有在“经济运行面临新的困难挑战,主要是国内需求不足”的情况下,作为数字经济时代的新质生产力重要方面,运用现代数字技术赋能公路交通,提升感知、分析、决策支持能力,实现人、车、路、环境深度融合以及全业务流程数字化,全面提升公路交通效能、培育新业态、发展新经济、增强新动能的责任感,使命艰巨且光荣。
0.引言——寻找数字化转型的根本动力与基本认知。
新一轮“智慧高速”新政策周期已转动,应该说,数字化转型目标明确(通行效率提升20%左右、应急效率提升30%左右),任务清晰(智慧扩容、安全增效、产业融合),组织到位(分批次多轮申报、评审、绩效、验收),资金落实(奖补资金上限10亿元)。难怪,各地设计院、研究院、高速(交投)集团、市县公路部门+集成商、产品商、施工商,皆摩拳擦掌、跃跃欲试,毕竟在当下基础设施投资总体趋势下降,遇到如此难得有效投资撬动,外加数字化转型热点领域,有个“热灶”烧还是很难得的......
虽然没有准确数据,但2024年末,预计至少可看到超过800-1000个收费站智慧化(少人化)升级改造,超过4000-5000台收费机器人与近百套收费云仓/亭;新改建或在役升级3000公里(延公里)主线以及沿线部分隧道、服务区加密视频/雷视/雷射感知装备,以及数百套气象监测与主动预警设施布设,超过28万路视频(含普通公路)在部路网平台实现“云联网”;约12省10余条高速试点ETC门架赋能智能化运营服务专项(交通守望者),以及多省高速公路数字资产完成入表并挂牌交易,等等。(注上述数据均根据赛文不完全统计预估。)
当然,对比高速公路在役与在建基础设施存量与数字化需求,数字化转型任务仍很艰巨。例如:现共计1.2万余收费站、9.4万余收费车道(含4.1万余ETC专用车道)标准化升级与智能化改造,万余特大桥梁/长达隧道的全息感知与数字孪生,涉及排查风险隐患路段监测预警与应急调度,等等。这些都是全量级设施存量需求,本轮转型是不可能都涵盖。即便如此,本轮数字化转型涉及的85%左右的繁忙国家高速公路、25%左右的繁忙普通国道,有行业人士预估首批次省份带动的数字产业规模将至少超过1000亿......
时至年末,数字化转型项目首年已落地8省市,又到了阶段性盘点与展望的时候了。受赛文网之邀请,作为撰写盘点智慧高速方面年度总结与展望性文章的笔者,作为亲身经历公路数字化转型一年来如火如荼事业的学者,作为希望能深入洞察本轮智慧高速建设未来趋势的观察者,一种莫名的「转型困惑」仍然还无法消散......
最大纠结点,应属数字化转型究竟能成功「转」什么?然后才是怎么「转」?以及「转」的程度如何?毕竟一个普遍的共识是,数字化转型投资大头还是批量硬件布设......
是,以在役高速公路基础设施为重点,聚焦解决繁忙路段存在的效率、安全、服务等方面问题,改变传统基建模式,以较少资源和资金消耗,实现交通基础设施数字化改造、智能化响应和智慧化支撑的新模式新形态?
是,以数据资源为关键要素,促进数据多场景应用、多主体复用,释放数据要素价值。加快跨部门协同联动管理服务机制、数据运营机制、数字底座和标准规范体系等建立,促进基于数字化的设计、施工方式和工程管理模式变革,以及相关业务流程再造、规则重塑、制度变革。
还是,依托路网运行大数据、人工智能、机器视觉及区块链、北斗、5G等技术,加强数字化的路网运行状态模拟、分析决策、智能调度和出行规划精准服务能力,适应未来预约出行、定制出行的需要,构建数字赋能的公路出行服务新模式,提倡全过程出行服务,实现人享其行、物畅其流。
显然,这些都是政策解读中给出的基本答案,不是笔者所言。如果非要用一句话概括——那就是,数字化转型的根本在转变圈内人的认知与思维,以及彼此都很期待的行业流程再造、系统重塑、制度重构,当然这很难很难。数字化转型正在转变着既往智慧高速的发展方式,而过程中的思想碰撞与博弈才是最精彩的!
既然是思想碰撞,就斗胆从现成的案例说起吧......
1.抛砖引玉——斗胆点评一下数字化转型先进案例。
为充分展示了有关单位促进数字化转型典型经验做法,彰显了数字赋能的提升作用,年底前发布了首批公路水路交通基础设施数字化转型升级案例,更为明年数字化转型发展增添了一把冬季里的“星星之火”。那么让我们认真看看,未来可产生“燎原之势”的案例成果,都有些什么吧!
例1:河北大流量高速公路准全天候通行出行服务及安全保障示范路。京哈高速河北段主要解决多方气象数据互认和路警一体化协同管控,两大难题。2023年全年封路时长同比下降57.67%,封路时长减少2317.88小时,累计引导45万辆大型货车行驶京哈高速,实现通行费增收1.04亿元。挽回通行费损失2364.24万元。——点评:这是目前涉及准天侯(主要针对雾天封闭)通行实现“少封路、引货流、增收入”的经典案例,河北本地其他路段也在推广中,这也是准全天候通行理念难得的落地,未来依托交通强国示范则更有拓展空间。但除了大雾外,“一路多方”机制下针对防汛防冰雪等恶劣天气能否有效复制、推广还需进一步观察。
京哈高速准全天候通行监测系统
吉林省高速公路“安全健康监测网”平台
例2:吉林基于大数据的季冻区高速公路安全增效典型案例。首次将车路协同技术应用于季冻区高速公路,布局基于北斗的交通运输业务应用,构建起季冻区的“安全健康监测网”,恶劣天气下封路时长大幅减少,示范路段收费站封闭时长缩短32.7%;应急事件的平均处理时间缩短20%。——点评:这也是新一代国家交通控制网试点的成果延续,面向季冻区需求,依托车路协同(V2I)发布路况、气象预警和应急救援等信息。同样,由于车路协同技术路线的博弈,大范围规模化在高速公路上推广仍有待观察。
例3:山东济青中线高速公路隧道不降速通行。实施隧道管控,加强联动应急处理,实现轨迹跟踪,建设完成了10座共19.6公里隧道不降速通行应用场景。小客车和大货车在隧道的通行速度分别为110km/h和85km/h分别达到设计速度的91.67%和85%,隧道口行程安全事故率降低30%,隧道通行效率提升30%。——点评:济青中线零碳智慧高速一直是智慧高速热潮期的标杆项目,所谓不降速核心在洞口的减光棚洞设计以及隧道内灯光设计、洞内全息感知与主动控制。隧道安全与交通组成/交通流量密切相关,洞口洞内提速固然是目标之一,但大部分长隧道限速很难突破100km/h,实现与主线设计“同速”(如120km/h)示范意义更多些。
山东济青中线高速胡山隧道钢结构减光棚洞
G42沪宁高速公路无锡段应急车道开放试验测试
例4:江苏超饱和干线通道智慧扩容技术及应用。在全国首个开展动态开放应急车道、高速公路匝道主动管控应用,车道管控年均开放1500余小时,高峰流量时段增加车辆通过近60万辆,通行流量提升12%,通行速度提升19%,司乘出行体验明显改善。——点评:这是“智慧扩容”理论与实践提出的重要前期经验,也是数字化转型通行效率目标测算提升20%左右的关键来源,项目提供了重要支撑。当然,这是面向国内“顶流”路段(沪宁高速无锡、苏州段,日交通量超过15万辆次)的需求与应用得出的。当然,浙江沪杭甬绍兴段大流量管控以及其他开启潮汐车道等节点路段的主动管控也是十分成功的示范,甚至对行标《高速公路交通流监控引导技术指南》的编制工作也有重要贡献。
例5:河南大流量收费站“无感通行”解堵保畅综合解决方案。实现ETC“无岛化+栏杆常开+集约化设备”,形成无感通行物理环境。建立自由流预交易+车道双天线+郑港筛查系统,创新开发CPC预交易及扫码付交易系统等,收费站通行效率提升33%,通行收费站车速由20km/h提高到45km/h以上,通行收费站时间由7-8秒减少至3-4秒。——点评:郑州南收费站,这是一个航空港周边典型且特殊需求下的成功试点,ETC车道“常抬杆”已近乎自由流,且已是ETC车道自由流“顶配”。显然,特殊经验复制难度较大,相对上海江桥、嘉西收费站ETC车道常抬杆(基于预交易+车道诱导+特情落杆),大城市繁忙收费站探索“常抬杆”意义重大。
河南郑州南ETC自由流(无杆)示范站
湖北“聪明的路”分布着1.6万个“感知神经”
例6:湖北新一代光纤栅阵列传感技术在新型智慧高速中的应用。首次在高速公路全线引入多参量光栅阵列传感网络,建成国内首条基于光纤光栅阵列传感技术的全域全天候感知智慧高速,形成“触觉+听觉+视觉”新型智慧高速公路综合解决方案。事故应急响应时间缩短50%;使用恶劣天气预约编队通行功能,可提升通行效率约50%。——点评:鄂州机场智慧高速也是上一轮新建智慧高速的典型代表,对于新改建一次性建设项目光纤栅阵列传感技术有创新意义,但对在役高速的改造应用以及标准化推广,显然还有一定的门槛,尤其是标准化、规模化的难度。
例7:四川G5京昆雅西高速数字化赋能安全增效应用实践。建立基于GIS+BIM+IoT数字底座平台、数字化模型、监测平台等。风险事件报警和安全状态预警联动机制提高预警准确率至80%。2022年冬季管制时间从354小时降低至193小时,累计管制里程降至2330公里,管制时间降低45.4%。——点评:雅西高速基于“智慧感知杆”的全要素感知与数字孪生平台是四川比较典型的路段,相比成宜智慧高速,雅西高速冬季抗低温雨雪冰冻与准全天候通行需求更为迫切,当“技术+设施”与实际应用紧密结合,特别是在雅西高速“一路四方”联动机制、“五岗合一”的调度模式下,产生效果火花是显然的。这里也还要多说一句,雅西高速多方制定的冬季除雪保畅工作方案是功不可没的,所谓高科技系统支撑只是其中重要一环,这也是数字化转型所追求实现流程再造、系统重塑、制度重构的意义所在。
雅西高速K1950至K1965路段试点高影响路段优化
山区公路线路预报与短临预报服务系统
例8:陕西山区普通干线公路安全运行保障及应急处置数字化应用示范。建设气象全要素监测网及山区公路线路预报与短临预报服务系统,建设山区公路崩塌落石瞬时监测预警系统,公路应急事件处置及时率较实施前提高30%,恶劣天气导致交通事故较上年度下降20%;道路畅通天数≥300天;精准气象预报天数较项目实施前提升50%。——点评:这是为数不多的普通公路面向恶例天气保通保畅数字化应用的案例,充分说明在关键点段增设数字化感知、分析、发布等系统,对提高普通公路风险路段应急处置效果具有十分重要的意义,性价比与实效性是更看重的。而且,普通公路风险隐患路段特征更明显,实用性、适用性强的感知监测与主动预警系统效果可能会更突出、更明显。
2.转型方向——“全周期”与“小切口”哪个更迫切?
从这次披露的数字化转型典型案例看,主要聚焦在高速公路恶例天气监测预警、大流量保通保畅,以及隧道、收费站等场景下的具象应用(符合场景驱动的理念);从业务角度看也大多是面向运营管理与服务的相对更多,涉及设计、建设、养护的较少,但涉及“监测预警/应急调度”的也不多。这也侧面说明在役高速公路当下突出痛点难点主要还是安全与效率两大现实又难办的话题,特别是涉及出行体验的安全保障、设施服务与场景应用等更为迫切。
然而,如果从顶层政策文件视角分析,《关于推进公路数字化转型加快智慧公路建设发展的意见》(简称“意见”)与《关于支持引导公路水路交通基础设施数字化转型升级的通知》(简称“通知”)两个都是指导公路数字化转型的重要文件,但细看两个文件定位是有差异的,愚以为分属“纲”与“目”的关系,所谓纲举目张、执本末从,还是需要认真来从另一视角解读一下《意见》与《通知》的不同。
之所以是“纲”,是因为《意见》分别提出了“建管养运服”全业务流程贯穿、将数据作为核心要素全过程贯穿、突出项目法人主导作用全实施层面贯穿的“三条主线”,并且提出筑牢数字底座+智慧建造、智慧养护、智慧出行、智慧治理、标准升级,作为打造“实体公路与数字孪生公路”两个体系的核心,进行了提纲挈领的大跨度周期性部署,对标未来目标也是延伸到了2035年。
之所以为“目”,《通知》首先定位在3年短周期目标,以在役基础设施为重点,聚焦解决繁忙路段存在的效率、安全、服务等具体问题,坚持以“小切口”谋划“大场景”,重点围绕智慧扩容、安全增效、产业融合,强化中央资金的有效引导带动作用,按照“奖补结合”方式安排资金,加快形成规模效益。显然,这是围绕“目”的具体落地举措。
其实,斗胆前述点评的数字化转型典型案例,应是《通知》范畴内任务,但同时也是2018年开始的上一轮智慧高速的优秀成果之一。这也就不难理解为何没有覆盖“建管养运服”全业务流程了。但是,是否意味着运营领域“小切口”比“全周期”数字化转型更为迫切或者更为重要呢?
笔者认为,当前某种程度下“全周期”转型尚不具备普遍性,尤其是在数字底座与业务尚未闭环的情况下,或者说,还需要各环节转型的优先发力解决底层数字化问题。因为,大批以工程为主导的模式依然存在,一些主观创需求、拍脑袋设计、重建设过程、轻应用效果,特别是对技术与系统适用性重视严重不足问题还很突出。尤其是在融合感知设施与监测预警领域,业务与场景脱节问题仍然突出;原本该标准化建设、一体化运行的系统严重碎片化、该注重差异化与不同地域适用性的技术强制一刀切,这其中部分厂商也在“带节奏”。看似强大的感知分析系统,但系统实际应用者(监控员)、公路出行者(司乘员)感受并不友好。
当然,纵观公路基础设施全生命周期数字化转型,从勘查、设计、建设、养护、运营、服务看,《意见》提出的“一套模型、一套数据”,支撑公路全生命期“一模到底”和数字公路“一张图”建设,筑牢数字底座,是当下数字化转型重要且迫切的任务。因为,无论是“全周期”或“小切口”都是在数字底座基础之上,无底座支撑,转型就无从谈起。其实,所谓底座,技术难点不在底座自身复杂性与冗余性,数字底座不应是既有“烟囱”间的“平台”也不是“连廊”,而要在底座基础上支撑所有业务与场景应用。
作为盘点,笔者推荐一个值得纳入年度经验的数字底座案例——广东省交通集团构建的“高精度数字底图”(一期2023年),以及基于底座的应用系统(二期2024年)。该数字底座迈向关键目标,基于数字孪生构建生态“四张图”应用,建设路网运行及应急指挥调度“一张图”、路网机电设备管养“一张图”、道路设施养护及其应急处治“一张图”、道路资产集成呈现及图业融合中台。
广东高速公路高精度数字底图构建及应用
3.突发事件——让安全增效「转型」有了新节奏!
5月以来,由于汛期连续发生的几次涉及高速公路基础设施垮塌、塌方的重大突发事件并导致了重特大人员伤亡。尽管事件诱因大多是汛期自然灾害,但这不是推脱责任的“挡箭牌”,很显然,几次事件都充分暴露了公路重大突发事件快速主动感知与预警能力不足(甚至没有灾害发生瞬间的即时影像)。特别是在夜间、恶劣天气条件以及桥隧场景下,缺乏有效的监测预警手段和用户及时触达渠道,坠桥伤亡很难避免。广东梅大高速茶阳段塌方、陕西丹宁高速水阳段桥梁垮塌事件第一时间发现报告不是监控系统自动感知也不是来自运营单位巡检,说明在监测预警环节,仍缺乏有效可靠的自动感知、自主预警、自控风险手段与能力,在打造数字公路、智慧高速等方面还需加大投入。
为此,行业连续印发文件并加强部署,其中一个关键点就是如何通过数字化转型进一步提升基础设施安全监测预警能力。为此,行业组织开展了高速公路监测预警应用示范揭榜,针对汛期路面、桥梁、边坡等受暴雨等自然灾害影响易出现塌陷、垮塌等灾害风险,为提高对灾害风险的感知、告警和应急处置能力,征集遴选技术先进、性能优异、应用效果好的解决方案,形成可复制推广的典型案例,并明确要求纳入公路水路交通基础设施数字化转型升级支持范围的示范区域,优先保障涉及监测预警相关任务的完成。
两部委数字化转型《通知》原重点针对更多的是运行监测与指挥调度领域的“安全增效”(当然也包括设施安全)。但,突发事件让设施安全问题一下成为更突出的焦点,补充强化基础设施安全监测预警内容就很关键、很迫切。毕竟,相较雾天准全天候通行、假日大流量保通保畅、车道级动态管控,涉及桥隧、高边坡、长下坡以及临水临崖等风险路段突发事件或设施风险的预警防控,对车辆与人员的生命财产影响更加巨大,尽管相比拥堵概率要低的多,但现实中的重大事件教训让整个行业不得不优先重视设施自身安全,特别是如何避免事件造成重大人员伤亡。
揭榜成果之一:八爪鱼光纤探针&北斗边坡看护系统
那么,数字化转型焦点未来2-3年必然会对监测预警更加倾向,特别是强化高风险路段监测预警提示设施建设。例如,针对在全国高速公路重大风险路段以及重点桥梁和隧道等路段(如何筛查风险也是难点),行业提出按照1公里不少于1处的标准,以及全路段实施视频监测分析、自动识别路面状态的目标,加密增设高清、微光摄像机及必要的雷达等设备。这显然对融合感知类硬件需求进一步扩大。同时,对监测报警的高精度、高可靠提出更高要求。
又如增设:灯光照明、电子情报板、车道管控屏、路侧显示屏、高音喇叭、声光电预警装置、高性能夜视摄像机等设施设备,或者是应用光电缆监测、ETC门架关联分析、第三方信息预警等新技术,这些混合着传统主动安全防控与数字化监测预警设施的方式,当下就像“黑猫白猫抓着耗子就是好猫”一样,都拿来试试“灵不灵”。
揭榜成果之一无线AI夜间视频监测与分析系统
当然,要想实现安全增效提出的应急响应效率提升30%,仅靠路侧预警还是不够的,一旦出现公路突发险情,如何真正能够迅速实施多途径预警传递,尽快发布险情信息、通行管控信息,有针对性地进行警示引导,为此必须还要发挥“一路多方”机制,积极研发应用基于“一路多方”协同应用的指挥平台,特别是借助互联网导航平台等方式共享发布信息,加强对途经车辆驾驶人的安全警示提醒。而这也是《通知》提出的“推动监测、运行管控和应急指挥调度体系,开展业务流程和运行机制优化重构”的重要一环。
尽管今年数字化转型工程刚刚开始,但安全、韧性、可靠这个话题依然是公路基础设施重要话题。庞大的在役高速公路,即便全面开展设计回溯、隐患排查、风险治理,可能也无法100%确保在极端天气不发生设施损毁事件,以及导致的直接人员伤亡或长时间、长距离车辆拥堵滞等次生风险。因此,开展数字化转型“安全增效”首先就是要避免设施安全事件对车辆人员造成的重大伤害,“灾难免但祸要避”,这应是基础设施数字化转型的重大使命与严肃课题。
可见,30%效率不是那么轻而易举实现的。一起隧道内的起火事故,有可能的警示、逃生时间也就是那么5-10分钟,这还是一般性火灾事故。那么,无论是起火车辆、隧道内既有车辆、未进入隧道车辆,当下监测预警设施真正能帮助他们什么呢?即便我们的感知设施实现了第一时间发现,最宝贵的5-10分钟内,又有哪些真正“救命”“避险”的管控策略与系统设施能够解决本质问题呢?恐怕传统的“红叉信号提示”无法让后续车辆迫近危险。当一次次看到“勇敢”的车辆从起火车辆旁冲过,或者无奈停在隧道中手足无措地不知向何处避险,甚至要在舍弃车辆还是一无反顾的逃生之间进行选择。30%响应效率的提升,将会挽救多少人的生命和避免多少车辆免受损失......
所以,“重安全、保畅通、提效率、优服务”依然是公路基础设施数字化转型的重要主线之一。那么,从运营业务视角看,以构建路网智能感知体系、路网监测调度体系、安全应急数字管控体系、一体化出行服务新模式为重要任务,加快公路交通基础设施的数字化改造,建设数字化感知网络、智能化管控系统和网络化服务体系,改变传统数字基建运营模式,以数字手段推动基础设施监测预警与应急响应水平明显改进与提升,就是明年的重要方向。
往往,重大事件是改变认知的催化剂,让“安全增效”有了新节奏,数字化转型也就有了更清晰地着力点。
4.对标国际——“智慧扩容”不是简单的效率提升。
提出智慧扩容的初衷之一是因为高速公路建设规模、改扩建空间(物理扩容)已受到土地、资源、资金的制约,已无法再按照既往模式扩容发展。提出智慧扩容的核心是,在不增加车道数、车道宽度等物理空间的前提下,利用精细化的主动交通管控理念,借助数智技术构建以采集、分析、控制、决策等为核心的智能化协同管控体系,实现组织化程度大幅度提升,提高路段通行效率,降低交通事故,提升管理服务水平和效率,实现既有土建设施的二次升级。
当然,通过开展主动交通管控提升既有瓶颈路段的通行能力与效率,也是智慧扩容关键目标与任务方向。可以说,“智慧扩容”的提出,某种程度上讲是公路真正从大规模建设期向运营养护、通行服务转变的重要“行动转变”,这与既往“理念转变”还是更进一步的。
显然,这其中的“主动交通流管控”既是理念层面,更是核心技术与业务,所谓必要的感知、分析、计算、发布、平台等设施,更多是支撑层面。主动交通流管控是被寄予推动“点、线、面”一体联动和路网区域有效协同,提升在役高速公路承载能力与通行效率的关键“一招”。前文点评的“江苏超饱和干线通道智慧扩容技术及应用”就是经过一段实践验证形成的案例经验,更是“中国式”开放硬路肩,进而推动主线速度和谐/车道匝道动态管理的典型代表。当然,来自浙江沪杭甬高速绍兴段的流量控制也是经典案例之一。
G42沪宁高速无锡段应急车道里临时借用
为能够推进“中式”主动交通流管控,行业标准也积极在跟进。已完成征求意见的《高速公路交通流监控引导技术指南》,明确定义了“中国式”主动交通管控的概念——通过对交通流数据分析及预测,提前预知交通拥堵及交通流发展趋势,以速度和谐技术为基础,对交通流进行速度管理、动态车道管理、匝道控制、临时开放硬路肩、动态路径诱导等措施,优化交通流,使其达到稳定和均衡状态,减少或延迟拥堵的发生,降低事故发生的概率,提升交通安全和通行能力。略可惜,为了规避“管控”一词,将国际通用的高速公路主动交通流控制(ActiveTrafficManagemen,德式ATM系统),改称为“交通流监控引导技术(MonitoringandGuidanceofFreewayTrafficFlow)。
如果,只是名称上“无奈”的做一些必要的文字规避到也无妨。发表于赛文的另一篇文章《高速公路ATM系统,迈不过去的“三道砍”》则清晰的指出,要想真正依托主动交通流管控技术,实现主线/节点智慧扩容,法规制度受限、系统设施缺失、管控策略低效,才是“中式”主动交通流管控的最最根本的问题。换句话说,相对基础设施安全领域监测预警,因重大灾害风险隐患关闭/控制部分场景而言,针对大流量保通保畅、一般恶劣天气分流管控,高速公路行业对交通流“把控”长期都是属于是“蜻蜓点水”的似有似无(部分路段创新亦是倒逼式突破)。
可惜的是高速公路大批存量的监测感知、信息发布对交通流与驾驶行为的约束与引导,与超速/压线罚款设施相比几乎完全“不值一提”。有人经常拿德国高速公路所谓不限速来对比国内,可是很少有人提及德国近4000公里(约占德国高速里程1/3)已然基本实现以速度和谐为主理念与措施的自适应的主动交通流管控策略,至于分车道动态限速、临时开放硬路肩、拥堵响应处理、动态货车管理(临时限制超车)、天气响应处理、事故信息处理、动态车道分配、匝道控制、动态路径诱导等等,在德国ATM系统已有长达50年探索经验,这些难道不就“智慧扩容”所需要的吗?
数十年来监控系统“只监难控”的困扰,不是简单加强设施与系统建设就能够轻易解决的。因为,德式ATM显然并不只是一个软硬件集成系统,其相当于一个完整的工业与交通控制体系,包括法律法规的授权(由高速公路运营部门执行系列交通流管控策略),前期交通流分析与交通工程设计、中期硬件和软件开发调试、后期交通控制中心运营及控制中心操作员对ATM系统监控和指令下发,以及与其他部门(警察、应急、消防、救援、医疗等)的协作,每个环节紧密结合,通力合作,才能达到理想效果。甚至已示范多年的欧洲合作式智能交通系统C-ITS的内核,不是什么车路通信技术或平均4km的发布单元,甚至不是已量产数百万台具备C-ITS功能的汽车,背后的底层答案实际是ATM系统。
试问,我们有几个监控中心能够具备且承担主动交流管控实施能力,没有真正赋予交通流管控操作权责甚至一些手段,无论面对主线、匝道还是收费站、服务区,又能有几处的监控大厅公安/公路能够真正的坐在同一大厅下,甚至应用统一监控系统指挥路网运行与进行车道控制。故,客观追求速度和谐而不是本末倒置开展区间测速,才是要转型的。
流程再造、系统重塑、制度重构的声音似乎又开始“回荡”。是啊,一路多方只能靠着体制机制来磨合,无论是自上而下、还是自下而上而上,公安与交通联合下发的《关于进一步加强气象灾害期间公路预警响应全过程管理工作的通》《关于进一步建立健全“一路多方”工作机制加强公路突发险情监测预警处置工作的通知》(重点还是针对设施安全预警应急)已经是一个重大突破了,毕竟,首次提出了“积极研发推广基于一路多方协同应用的指挥平台以及公路突发险情智能监测预警应用”,至于其他创新基层协同机制方面建设,则更多还是要吃透精神中努力。
当然,“智慧扩容”还有另一个场景扩容方面就是——智慧收费站。前些天,赛文网发表了《高速公路收费站智慧扩容技术及实施原则》一文,对如何设计、实施、建设、运行智慧收费站,从技术与应用视角论述的已经非常全面了。作为年终盘点,笔者主要想提出一个问题,那就是火热智慧收费站建设的背后逻辑,究竟应该是什么?减人(转岗)降本、MTC混合车道增效,还是ETC服务提升?
这个问题俨然成了一时说不清的问题。也许只有一些数据,可能能够看出一些端倪。公开数据显示,2024年ETC使用率依然疲软,约为64.5%,甚至低于60%的地区要多于超过70%的地区。而在发行环节同样不容乐观,甚至存在严重影响行业形象与ETC用户体验的情况存在,加之发行渗透率不高与ETC沉寂用户偏高(45%以上)的情况依然持续。故,仅在收费末端——收费站,被动解决MTC效率不高问题,显然无法彻底改变一张网运行的痛点。
同样对标国际,日本六大高速公路运营企业,ETC使用率长期保持在95%以上,甚至日本ETC2.0(对标“中式”ETC拓展服务)的使用率也达到了35%以上,具备VICS与ETC2.0的车载机早已量产并具有很高的安装深透率,这可不是中式OBU功能可以比较的。此外,日本ETC2.0的四大核心功能——差异化收费(拥堵绕行打折)、异常事件预警、灾害信息推送以及物流车辆服务等,这不正式行业希望利用既有门架向车辆提供重大事件信息警示的模式吗?
回到最基层的站级,大批混合车道入口被发卡机器人所替代,而出口特情与拥堵问题并没有因为缴费机器人上线而真正解决问题。ETC使用率上不去,一些保畅压力与具有一定创新意识的路段、收费站,开始在部分具备条件的收费站不断创新测试,通过让车辆提前注册预约并结合车辆牌识、手机轨迹(APP)等计费方式去除CPC(多为先缴费,也有后付费),试图缩短MTC停车时间提高效率。甚至遇到严重拥堵时,创新采用“先通后补(稽)”缓解混合/人工车道高峰期的通行压力。当然,也有类似郑州南、上海江桥这种尝试ETC“常抬杆”的特殊案例。
没办法,除了创新的动力外,站级基层看到的、上级考核的重点之一,就是避免拥堵、提高效率,但靠几个站解决不了ETC使用率不高的现状,何况还有降本压力。
河北省首条高速公路北斗自由流收费通道测试成功
尽管缺少一线收费人员转岗或调岗的具体数据,但显然数字化「转型」已让大批收费员转行到了养护、运维、客服以及稽核等新岗位,岗亭中的“最美路姐们”纷纷走出收费亭,或走向后台稽核、或在站区保障、或转向其他岗位。AI数字化时代但凡重复性、机械性劳动,必然是新一轮次数字化转型的重点。然而,需要更多丰富经验、更多指挥能力、更强现场处置的监控调度岗位,在数字化转型中特别是AI辅助支撑与数据赋能下,必将会擦出新的火花。
回到小标题,对标国际,基于数字化转型的“智慧扩容”,让我们的监控与收费业务更加明晰应有的本色,监控系统控制缺失的长期遗憾,一张网收费系统性能不高的连锁反应,都希望靠数字化转型来不断强化。收费之在线计费、监控之主动控制,都是事关「转型」成败的大事,背后又有多少流程再造、系统重塑、制度重构,只有在实践中不断检验了。
但明显要注意的是,路段、收费站的创新,与一张网、一体化之间到底该如何协同,转型要给出答案。
5.未来博弈——新一轮示范烧钱还是“先立后破”?
进入11月,随着8个首批示范省份数字化转型实施方案集体亮相,各地涉及在役高速公路转型示范涉及总里程预计超过1万公里,其中,涉及主动交通流管控路段(含部分恶劣天气预警)里程预计超过3000公里。
首批示范区域公路数字化转型升级方向
从规模上看已经不是一个小数据了。以近日湖南省发改委批复的《湖南省公路水路交通基础设施数字化转型升级工程可行性研究报告》为例,整个工程投资23.4亿,其中工程建设费用22.26亿,资金来源为中央财政奖补资金、省级财政资金和企业自筹资金。主要建设内容覆盖省3615公里公路智慧站点、“一张网”出行服务、智慧服务区、监测预警与应急指挥、数字治超与大件运输全链条数字监管、干线公路基础设施数字化与科学管养决策、智慧隧道、干线通道主动管控、行业数字底座与数据运营等9个专项工程。
其中,智慧站点部分(3.8亿),分别升级不少于40个收费站匝道预交易系统及150个收费站智能管控称重系统;试点收费站潮汐车道管控和数智云站系统;对全省不少于750个门架计费系统进行升级改造;对不少于400条MTC车道进行升级改造,探索MTC车辆预约通行、线上计费、在线交易的模式。主动管控部分(3亿元),建设不少于500公里主动管控路段,布设车辆精准感知、出入口协同控制、动态车道控制、应急车道管控、服务区蓄流管控等设备设施,实现交通流感知与主动诱导;在团雾多发路段与分合流区域,布设雾区诱导、分合流区安全预警等设施,实现主动交通安全预警提醒;配套完善一路多方机制。显然,这是除了升级视频平台、通信网络以及完善路网监测平台与人工智能应用(3.4亿元)以外,最大的建设投资部分。而感知、监测、分析、平台以及AI仍然是主体。
当然,数字化转型示范还包括BIM设计、数据底座、资产数字化、智慧养护等等方面,但受限盘点篇幅,这些内容就暂不重点阐述了。毕竟从总体规模上看,监测感知、事件分析、预警应急、信息服务等仍是主要内容,同样,也是“烧钱”大户,那么其中的博弈焦点就更为突出了。
博弈点一:融合感知谁能成为主导。
根据行业最新通报,全国高速公路视频云联网规模以达到28.75万路,主线摄像机点位平均间距约为1.2公里,收费站视频联网覆盖率为82.5%,服务区视频联网覆盖率为63.6%。显然,部分关键场景仍存在联网盲点。上述数据与监测需求也充分说明“以全线视频覆盖+关键场景融合感知”为原则的高速公路监测网络正在加速推进中。
显然,面向复杂的监测感知、预警应急与分析研判需求,融合感知需求以“跃然纸上”,上万公里的数字化转型示范,视频不再是唯一的感知,无论是面向设施结构、突发事件还是交通流状态,融合感知必须要解决好针对性、适用性应用问题,让需求场景配备适用设备应是第一原则。
同时,以雷视/雷射为博弈主战场,以及毫米波、激光雷达、光线光栅+视频等融合感知产品的市场竞争近乎到了白热化阶段,只看重自我市场份额,而不真正从需求、适用乃至场景、业务去做大做强融合感知整体应用,这种“内卷式”博弈,应该值得高度警惕。因此,作为高速公路数字化转型用户一定不要轻易陷入到此类技术选择的博弈中,一定更关注场景适用性与业务实用性,站在路网更高层面标准化、规模化、一体化选择应用融合感知产品,否则被设计、产品牵着鼻子走的数字化转型难免又“一地细碎”。
以全线视频覆盖+关键场景融合感知的监测体系
博弈点二:AI分析能否真正解决痛点。
其实,从很多高速公路用户视角看,AI系统定义是一回事,期望AI实现什么,往往是另一回事。以当下设施安全监测预警为例,系统数据支撑预测/预警/预判的能力严重不足,凭经验研判大范围极端天气以及汛期灾害风险隐患,又存在巨大的不确定性与不兜底情况。如果,一刀切式的封闭管控高速公路,又走回了过去随意封路的“老路上”。
那么,行业对AI的期待,其实并不在乎是大模型/小模型,或者哪个优良算法或人机交互方法,关键还是能否从已知到的纷杂、庞杂、复杂的监测数据中提供有价值的应急辅助信息并实现自适应管控,毕竟“黑猫白猫真能抓着耗子就是好猫”。特别是在,当出现极端天气且造成了车辆人员滞留、长时间拥堵或无法短时疏散的情况,AI能够给我们提供一些有效的“解决方案”。也许这不是AI当下的技术应用能解决的,但不代表不是数字化转型对AI应有的需求。
当前,机器视觉和人机交互大模型应用已深透到了行业各个领域,监测预警与应急响应需求只是其中一方面,但也是最难、最痛、最紧迫的。谁能在这个领域技术博弈中胜出,必将对AI在行业的应用起到重大推动。毕竟中央经济会议提出开展“人工智能+”行动,培育未来产业,据说行业也正在起草AI+交通运输行动的相关政策文件。显然,2025年,AI+路况检测、监测预警、指挥调度等等值得期待......
博弈点三:主动管控能否“立得住”。
先立后破,是中央对传统产业转型升级的一个重要原则与落地模式。而对数字化转型最值得期待的莫过于实现对重要通道、风险点段与大流量路段的主动安全管控,无论是因为极端天气,还是突发事件,或是出行高峰等原因,以追求“速度和谐与车路协同”为关键目标,是高速公路运营中长期无法落地的一个遗憾。智慧扩容也罢、安全增效也好,回归到对路网“点-线-面”交通流与安全风险的集约化、一体化主动管控,是在特殊时段、特殊场景、特殊事件下,实现路网运行自动感知、自主预警、自控风险的重要目标。
要“立住”主动管控,前文所提到的法规制度受限、系统设施缺失、管控策略低效等问题无法回避且必须迎头解决。试点落地终究要走向实际运行应用,能不能“立住”不在短短的3年转型示范期,车道控制、开放硬路肩、恶劣天气响应等等管控策略,需要大量数字化设施支撑,更需要一路多方业务的流程再造、系统重塑、制度重构(尽管这句话似乎以多次重复),但只有啃下这块硬骨头,高速公路路网监测预警与应急响应才能迎来真正的“破旧立新”。
疑问点:DSRC与C-V2X博弈,本轮能否见分晓。
当然,除了既有主动管控设施外,这其中涉及面向车路协同的路侧单元/车载单元,以及配套信息服务方式等等,仍然还需要一段技术与市场博弈,甚至是政策决策。但愿,高速公路车路协同最终能够按照市场与用户的选择,尽早地为用户提供高可靠、高价值、高性能的一体化服务。
不过,从首轮8个省份涉及车路云/车路协同试点的领域看,除了北京城市路网(包括京哈、京沪、京台、东六环共143km高速公路和京沈线、京滨线等144km普通国道)、江苏无锡苏州(城市试点150km连接路段C-V2X车路协同),相关车路云一体化的示范方案思路十分清晰外,其他地区的示范技术路线与目标导向仍不明朗。
车路协同技术比选与优劣势
当然,希望在这一轮高速公路数字化转型实现大范围标准化车路协同应用仍然还有很多不确定性,无论是ETC支撑车路协同拓展应用,还是车路云一体化智能网联自动驾驶汽车测试,市场与政策的博弈短期仍将继续......
结论:两个体系——数字化转型真正的“终极目标”?
所谓盘点,更多不是为了总结,而是温故知新。回顾2024年初,风评可能的十大高速公路风口,所谓智慧收费站、收费机器人、智慧隧道、智慧服务区等显然已经处于“上风口”,但仍然还是数字化转型的主要战线之一。也要看到的是,高速公路主通道级、风险路段和特殊场景的监测预警、主动管控、一体化服务等,已然显露为2025年“新风口”的前兆。
还是那句话,纲举目张、执本末从,《关于推进公路数字化转型加快智慧公路建设发展的意见》提出的打造“实体公路与数字孪生公路”两个体系,应该成为实现公路全面数字化转型的核心要义,更应该是智慧高速建设与运营发展的战略考量。设施、技术的总是不断前进与发展的,与数字化转型结合则一定要更贴切业务的流程再造、系统重塑、制度重构,否则永远无法实现“先立后破”。而,碎片化、烟囱化的数字化转型结果绝不是我们应该追求或接受的。
谨以此文,向奋战在公路数字化转型与智慧高速建设的同仁们致敬!土木时代悄然飘过,数字时代让高速公路焕发了新的光彩。自2025年起,让我们为了实现“实体公路与数字孪生公路”两个体系目标,再奋斗10年吧!
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