山东高速李涛：高速公路智能建造与运维关键技术研究

智慧高速公路的出路在哪

编者按：智慧高速是当前智能交通市场的热点领域，京台高速公路泰枣段是全国首个全线开通的“改扩建+智慧高速”交通强国试点项目。近日，在第十一届（2022）中国智能交通市场年会上，山东高速建设管理集团有限公司交通工程部经理李涛以《京台泰枣段高速公路智能建造与运维关键技术研究及应用》为主题，做了精彩的报告。李涛以建设方的角度对智慧高速研发和应用方面进行介绍。

京台高速泰安至枣庄段是国家主干线G3的重要组成部分，北接京津冀，南接长安经济带，是连接京津冀、长江经济带的重要通道。本项目依托的京台高速泰安至枣庄段改扩建项目，其总长度为189.5公里，改扩建投资263.86亿，进行了双向八车道改扩建，智慧高速投入占两个亿左右。泰枣段是山东省南北的主要大通道，在改扩建之前车流量比较大，货车的比例占到40%以上。

京台高速公路泰安至枣庄段主体工程路线图

存在的问题：

改扩建结构诊断评价与再利用能力差
多源信息感知能力弱
车路信息交互时延高
车辆安全行驶诱导能力差
运营管控智能化水平低

山东高速建设管理集团有限公司依托山东省智慧交通重点实验室（筹），山东高速智能网联高速公路测试基地和山东大学智能建造重点实验室，联合东南大学、同济、华为、大唐等几十家科研单位联合攻关，建立“五项创新”，助力建设全国首条全线开通的“改扩建+智慧高速”交通强国试点项目。

一、超期服役结构智能精准评价和利用技术

关键技术1：改扩建工程在役桥梁高质再利用与桥梁性能智能检测分析评价技术

a.改扩建荷载研究

追踪抽样2015、2017、2018年，累计获得7000万汽车轴载数据，通过大数据分析建立京台线实际的短时交通流预测模型和汽车荷载模型，取得旧桥评估指导车重58T的重要成果。结合现行规范，首次提出指导改扩建旧桥利用的荷载选用方法。

车辆总重分布

b.旧桥整体性传力研究

实现全线一二类旧桥354座的实桥试验，选取11座典型桥梁详细分析，进行4座桥的全桥整体传力试验，提出在役桥梁有限元模型响应面修正法。取得空心板支点剪力横向分布系数更接近于铰接板法的发现。

c.创新性形成旧桥利用评价体系

开展24片板梁承载力试验，建立抗钢绞线残余预应力评估方法，修正Mari模型得到抗剪承载力计算公式，实验结果表明抗弯承载力富余度20%，抗剪承载力富余度10%，经试验验证，首创性提出改扩建既有桥梁结构综合利用体系，全面指导旧桥结构分级评价使用。

应用既有桥梁分级评价体系（R>0.9s可保留利用），83%同质利用。剩余约17%的旧桥外侧边板及施工过程损伤梁板进行拆除回收利用。

利用既有桥梁分级评价体系，使得桥梁结构综合利用率100%，节省资金约10亿元。

旧桥利用评价体系应用

关键技术2：沥青路面结构损伤智能诊断技术

基于层间剥离指数（AIP）的路面结构损伤快速分类方法，实现了道路病害情况的快速自动分类，跟省交通科研院开展了合作，开发了沥青路面结构损伤联合诊治技术，对结构内部隐性开裂判断的精准率达到了90%以上。

二、高速公路全息感知和智能管控技术

高速公路服务现在面临两大难题：1. 高速公路诱导能力不足；2. 信息个性化服务能力不足。

对此山东高速利用以下两项关键技术解决这两个问题：

关键技术1：基于电子高精度地图的高速公路车道级智能交通诱导技术

本项目出发点在于全改扩建期间双向4车道保通，后来将项目复制到运营工作中，并研发了分米级的精度约束级的空天一体化数据采集作业方法，实现了数字化模型的精准快速构建。然后对每一个车实行多模式分发的定制化车道及车辆运行辅助诱导系统，提升了高速公路安全管理的智能化、信息化和精细化水平，保障了改扩建期间的通行效率，实现了动态限速和限流，还有车辆诱导，综合事件预判、要素集成以及协同功能，实现了可变限速信息服务、专用车道、匝道控制、排队预警、车道限速等远程车道及管控，提升了道路资源的使用率。