“高速公路+衍生产业”协同进化大生态

编者按：为切实满足人民群众日益提高的出行需求与货物高效运输要求，高速公路正在向更高能级的智慧交通生态层级跃迁，其生态要素种类将大幅度递增，其组织运行模式、产业与业态、关键技术与装备、服务方式等必将发生巨大变化，系统的复杂度、网联度、智慧度将急速提高。传统的高速公路路网建设运管模式是适应简单生态系统与较低服务水平要求下的形态，其思想方法、体制机制、应用理论、关键技术等势必会不适应智慧高速的发展。

整个学界、行业、企业等机构应回到高速公路服务的本质属性，遵循“大系统”理念，按照“一盘棋建设运管”模式，深度分析智慧高速的建设运管要求，找出传统高速公路建设运管模式中制约智慧高速发展的关键点，并规划设计系列破局行动，找出从传统高速公路跃迁到智慧高速矛盾的解决之道，推动行业健康、快速、可持续发展。

一、智慧高速的本质属性及建设运管要求

（一）智慧高速的本质属性

高速公路的本质属性是提供高速快捷的运输服务，其基础性、先导性、战略性、服务性、网络性等特性决定了其根本要求为全国“一蓝图建设、一张网运行，一体化服务”，它具有需求波动大，时空敏感与环境敏感等特点。

智慧高速公路是传统基础设施与通信、大数据、人工智能、工业互联网、新能源等基础设施融合后的新型基础设施，其本质属性是提供智慧化的运输服务，根本要求是在高速公路根本要求的基础上，提供“个性化、伴随式”的一体化服务，单位资源能够承载更大的交通流，能够快速缓释交通需求的巨大波动，能够基于客户位置提供全方位个性化服务。

（二）智慧高速的建设运管要求

高速公路建设运管的根本要求是“安全、便捷、高效、绿色、经济”，核心要求是“保证高速公路资源（劳动力、土地、资本、技术、数据五大生产要素和路产要素）在路网中无障碍的高效流动，以发挥资源的最佳功效，实现高速公路的高质量与可持续发展”。

要有效实现这些要求，充分发挥智慧高速公路“路网级管控”的效果，要求行业既要探索“一盘棋建设运管模式”，也要进行新商业模式创新。

在建设阶段，一盘棋原则上要求采用“原生智慧”建设方式，建立“土木设施与信息设施融合一体建设的新模式，采用同步规划、同步设计、同步建造、同步验收、同步运营（五同步）体制机制”，推行“大建设模式”，有效降低总体投资成本，切实支撑智慧化落地演化。

高速公路大建设涉及到土木基础设施、能源通信基础设施、交通智能基础设施等三大类。

大建设要充分考虑高速公路“建管养运服”全生命周期不同基础设施建设及升级养护需求，在高速公路建设阶段就要充分考虑土木基础设施等与智能基础设施生命周期与更新迭代的差异性，充分考虑智能基础设施在空间布设、能源需求、通信需求等方面的变化性，充分预留管孔等资源，打造可适应智能基础设施变化的土木基础设施及能源通信基础设施，甚至提前考虑交通衍生产业的需求。

在运营管理阶段，一盘棋原则上要求按照运营整体效益最大化（与区域或专业效益最大化相对）的“大运营模式”开展管理、运营与服务工作。

推动智慧高速公路资源的数字化、网联化、智慧化，打造高速公路资源的精准掌控能力，推动各个资源在交通系统内的无障碍高效流动，打造“标准统一、规则一致、工具先进、运行高效、服务便捷”的一体化能力体系。

高速公路智慧大运营是在新一代智慧高速理论指导和技术支撑下，以数字化、网络化、智能化为核心技术特征，以资源网联化、业务协同化、管理集中化、服务伴随化为主要业务特征，以整体运营管理效益最大化为导向，以安全和效益为核心目标，以信息数据贯通为基础，以交通资源与过程“全方位、标准化、智慧化”贯通为主线，实现全路网、全专业和全周期的高效统筹运营管理，以满足智慧高速未来发展要求的新型运营模式/方法论体系。

目前，国内已经有局部范围的大运营研究与探索[1]。高速公路智慧大运营的主要内容见图1。

图 1 高速公路大运营主要内容

二、传统高速公路建设运管模式存在的问题

传统高速公路运行存在的主要矛盾是：路网物理设施全联通与业务运转区域和专业分割导致的要素低效流动，从而导致的事务处置效率低下。

传统高速公路建设运管模式为“一路一公司”，业务条块分割严重，要素跨组织流动不畅。

2020年取消省界收费站后，收费业务实现了“一张网运行服务”，但在建设、养护、应急等专业领域由于标准规则不统一、机构职能条块分割等造成的“路网一张网、服务N张脸”等现象依然存在。主要问题包括：

（一）建设运管与交通服务要求存在差距

随着社会经济的发展，公众与运输企业对交通的要求已经从“走得了到走得好、行得美”转变，传统高速公路土木基础设施为主、机电设施为有益补充的建设运管模式，无法有效解决需求波动大、时空敏感与环境敏感及客户个性化需求日益强烈等高速公路运行中的问题，无法有效满足当前及未来交通高时空精度服务要求。

近年来，由于智慧高速建设运管复杂性和新生性，还处于摸着石头过河阶段，客观存在目标不清、路径不明等关键问题导致现有试点工程建设运管内容及服务能效与公众期望存在一定差距。

（二）条块分割导致建设运管效能无法高效发挥

现有高速公路管理运行模式由于受社会经济发展与技术水平的限制，普遍采用分区域、分专业（建设、管理、收费、应急、养护、公众服务等）分工协作模式，采用科层化管理模式运作，缺乏切实有效与高效的整合能力，导致在事务处理上经常出现“七经八脉”於堵，沟通协作成本较高，管理运行效率较低等现象。

（三）智慧化技术与行业专业融合不够效能不佳

智慧可分为原生智慧与后生智慧，高等级智慧一般是原居民（原生智慧）而不是移民（后天改造形成的智慧），后生智慧其运转平顺性及效能远不及原生智慧。智慧化技术是有效提升高速公路基础设施服务容量与服务质量的必要手段，目前在营高速公路绝大部分是不同历史时期建设的，其智慧化能力天生不足。

此外，目前支撑高速公路建设运管的原生智慧理论与技术还没有得到有效突破。

以上这些因素导致了土木与信息融合度不足，进而导致了高速公路这一复杂系统的潜能没有得到有效发挥。

（四）科技创新能力不足以支撑发展需求

智慧高速本质上是应用性行业，对技术主要采用“引进消化吸收再创新”的模式。这对科技创新提出了三点要求：

一是行业内具有成体系的创新队伍，能够对新技术进行充分的评估，能够对新技术激发什么样的新业态、新模式具有深入的研究，能够对技术提出切实可行的行业适应性提升改造要求并组织实施；

二是行业智慧化市场规模足够大，行业外部科研机构与技术产品厂商有动力为行业研发定制技术与产品；

三是运管单位盈利能力能足以支撑智慧高速启动期的大规模资金与时间投入。

目前来看，这三个方面的支撑都还存在不少欠缺，以行业队伍为例，绝大部分人员精力投入了工程建设与日常运营等常规性工作中，对“四新——新技术、新产业、新业态、新模式”研究投入不足，特别是对新业态、新模式的研究尝试不足，对技术与业务如何融合研究不足。

三、传统高速公路跃迁智慧高速矛盾解决之道

《交通强国建设纲要》、《国家综合立体交通网规划纲要》等系列国家政策文件，高屋建瓴地指出了智慧交通的宏观目标与宏观要求，并提出了宏观重点任务，为高速公路建设运管智慧化指明了方向，明确了智慧装备等方面的硬实力要求。

2022年3月，中共中央国务院又发布了《关于加快建设全国统一大市场的意见》，提出持续推动国内市场高效畅通和规模拓展等一系列目标，提出了“市场制度规则统一、设施高标准联通、统一的要素和资源市场、服务高水平统一”等方面的要求和工作内容。

将“完善国家综合立体交通网，推进多层次一体化综合交通枢纽建设，推动交通运输设施跨区域一体化发展”等作为重要工作任务，是国家层面交通行业相关的一项极为重要文件，将有效指导、推动智慧高速在制度规则统一、要素和资源联通、服务水平提升等方面“软实力”的打造。

高速公路要实现从传统高速公路向智慧高速公路的跃迁，需要深入学习和理解以上文件精神与要求，按照“大规则、大设施、大要素、大运营、大服务”思路，抓住行业正在从要素驱动向创新驱动转型升级契机，突破新一代智慧高速系列技术，实现全路域、全专业和全周期的高效统筹建设运管，满足智慧高速新型建设运管发展要求。

但是，由传统高速公路跃迁到智慧高速是一个系统性、曲折的漫长过程，没有前人经验可以借鉴，需要遵循科学规律，扎实开展系列规划设计工作，进行系列科技攻关与工程实践工作，解决目前存在的目标路径、理论基础、政策规则、关键技术、管理模式等重点问题，形成“从思想方法到实践到反馈的实践闭环”，需要开展的主要方法原则与实践行动如图2所示。

图 2 智慧高速落地主要行动

（一）遵循科学思想与方法

智慧高速落地本身是成体系创新工作成果的综合体现，是一个复杂的巨系统建设过程，在推进过程要遵循科学的工作方法。

一是要遵循理论与实践相结合的方法。智慧高速是新生事物，是无人区，既要顶层设计，也要摸着石头过河开展多层次试点，应鼓励创新、容许失败。

二是遵循关注点分离原则，充分遵循科学研究、装备研发、工程建设与管理运营各自的客观规律。科学研究主要关注理论突破、技术攻关，装备研发重点关注技术集成与行业某些共性关键问题的产品化，工程建设重点关注如何运用科研与装备成果解决工程具体问题，是科研成果与成熟产品的定制化研发与集成应用；管理运营重点关注先进理论与技术装备如何支撑实现大管理、大运营模式创新及落地实施。

三是遵循三螺旋创新模式[2]，推动“技术、行业/产业、政府”密切合作、相互作用的螺旋式上升模式。高速智慧产业化要实现有效破局，“技术、行业/产业、政府”密切合作、相互作用的三螺旋创新模式是现有最为可行的模式。

在这一模式中，科研机构起到技术推动作用，努力在新型交通理论与关键技术研发上实现有效突破；行业/产业方兼顾当前与未来探讨新模式与新业态并提出新技术需求，研发应用新装备；政府开展政策牵引与专项资金支持，起到引导、鼓励、支持的作用。

图 3 三螺旋创新模式

（二）开展系列规划设计

高速公路交通本身具有广域性、复杂性、多变性等特点，面向未来 “交通+X”产业融合发展趋势，多衍生产业叠加将导致系统复杂度呈指数级递增，下大力气开展规划设计工作具有非常大的必要性与迫切性。

各级机构与部门应建立符合自身情况的包含顶层规划设计、专项规划设计、项目规划设计等在内的设计体系，并逐步开展相关规划的制定工作，逐步清晰发展蓝图，确定系统架构，不断优化发展路径，理清智慧高速发展的关键工作与关键路径，有效指导具体工作的开展。

（三）突破应用理论基础

在当前智慧高速蓬勃发展时代，需求的快速升级变化、技术的快速迭代、生态要素的更复杂等因素促使高速公路生态系统的结构与行为复杂化与快速变化，提出了大量需要攻克的相关理论问题，例如智慧交通成熟度及评价方法与指标体系；

HV（Human Vehicle）、CV(Connected Vehicle)、AV(Automated Vehicle)等混行下的混合交通流理论与控制诱导方法；

土木与信息等融合下的新型基础设施如何一体化建造、一体化养护；跨组织边界如何提供一致的客户无边界感、无差异感的伴随式服务；

智慧高速如何与物流、新能源、新信息等基础设施融合，新产业如何孵化与融合；

如何构建数据产权、流通交易、收益分配、安全治理等体制机制及工具，推动数据在系统内高效无障碍流动；“双碳”时代高速公路碳足迹、碳度量、碳评估、碳交易工作如何有效落地等。需要“政产学研用”各方通力合作，构建新理论体系，开展相关应用理论研究。

（四）攻克关键核心技术装备

关键核心技术与装备决定了智慧高速建设运行的诸多方面，例如建设运行成本、智慧化水平等。目前智慧高速建设面临的突出技术问题包括设备集成度低、能耗高、应用效果不尽如人意等，反映的深层次问题是相关核心技术还没有取得突破，关键装备还没有成型。

以雷达感知技术为例，路方现采用的雷达基本是直接引自汽车行业，道路与汽车对雷达的可视角度、光照条件等要求本身存在较大差异，直接使用必然会带来效果不理想情况，雷视融合方面，汽车在多传感器感知融合时由于各个感知设备空间位置固定，各个物体坐标系映射关系固定，在多元数据坐标对齐中难度较低，而交通场景下摄像机由于云台控制、恶劣气象等会导致角度变动比较频繁，其空间坐标对齐有其特定的要求；

再以能耗为例，智能手机集成了通话、数码相机DC、数码摄像机DV、位姿等众多功能，但由于攻克了SOC(System on Chip)等系列关键技术，很好地解决了体积问题、能耗问题、标准化集成问题，而高速公路行业，相关的研究还基本处于空白状态。这方面需要交通行业大力培养既懂业务也懂技术的复合型人才，切实开展与跨专业领域的融合协同创新。

（五）培育新型商业模式

高速公路作为国家基础性、先导性、战略性、服务性的基础设施，生态系统结构较为简单，能否构建更加复杂的生态系统，在很大程度上决定了其自我进化能力与盈利能力，反过来影响了甚至决定了服务能力的发挥。

从生态系统的角度看，生态系统越复杂，其稳定性越高，自我孕育出更高智能的概率越大。

目前高速公路还是一个相对简单的生态系统，还不具备持续自我演化能力，表现之一是物种比较少，主要是“人、车、路、环境”，二是物种之间的联系强度不够。需要借鉴生态系统理论，深入分析构建物种更加丰富、网联度更高、运行效益倍增的“大小两种”复杂生态系统。

从“交通+衍生产业”大生态系统构建角度来看，高速公路路网具有大量潜在相关产业可以叠加，包括物流、旅游、能源、商业、文化等，需要深入研究新产业、新业态、新模式，培育辅业大于交通主业，主辅业要素网联协同的新发展格局。

大生态构建成功与否决定了高速公路的长远高质量发展潜力，这是从“增效”角度出发的开源工作。

从高速公路管理运营小生态系统构建来看。如何打通“建管养运服”机构间业务数据等壁障，优化运转机制，提升运转效率是重点考虑的方面，这是“降本”的角度出发的节流工作。

小生态构建可行的路径之一是在不改变现有体制基础上，引入智能交通运营商[3]的概念，优化运行机制。

（六）开展典型示范应用

智慧高速世界范围内没有先例，必定要承担试错成本，交必要学费。示范应用主要面向高速公路的“断点、堵点、痛点”，围绕关键问题与关键技术，通过深入评估技术与装备等支撑条件，选定突破点，集中精力突破，总结经验教训，反馈优化技术与过程。

总体来说应采用“点à路段à小区域à城市群à跨区域à全国联网”由点到面的逐级示范策略。对于点示范，优先选择典型断点、堵点、痛点开展示范应用工作。

（七）构建标准互联能力

标准可有效降低智慧高速建设运管的综合拥有成本，包括建设、管理、养护、运营与服务成本，是高速公路系统高效有序合规运行的底层能力，也是国家竞争力的有力体现。

每类标准定位作用不同，其制定时机也有差异，应按照标准的依赖关系以及行业成熟度择机启动。需要制定的标准类型至少包括法规政策、业务标准、技术标准、数据标准、集成标准、安全标准等。

（八）做好综合支撑保障

为有效支撑智慧高速落地，同时还应开展以下几方面支撑工作。

一是构建标准互联能力，形成集业务标准、技术标准、产品标准、数据标准、应用标准等在内的系统性智慧高速标准，保证工作开展的规范性、系统运行的顺畅性；

二是理顺政府与市场关系。智慧高速建设是国家重大战略，周期长、投入大，仅仅依靠市场投入远远不够。政府除了在政策法规方面发挥约束指导作用外，还应针对中远期落地的技术与产品研发方面给与多种资金支持，包括直接项目资助；

三是培养多层次核心队伍，政府、研发机构、路企、智慧高速运营商基于各自定位，在培养各自核心队伍的基础上，还需重点培养能够链接四者的复合型人才；

四是开展多渠道资金筹措；

五是保障数据与信息安全。

当前，传统公路运行建设运管模式已经走到了生命的尽头，智慧高速建设运管的具体目标与路径还不清晰，新技术、新产业、新业态、新模式还在不断涌现。

行业内外需要协同进一步从国家层面、“高速公路+衍生产业”协同进化大生态、高速公路“建管养运服”协同小生态三个层次深入思考和研究高速公路转型升级中各类问题，突破思维、技术、装备、数据、装备、平台以及体制、机制等各个方面的桎梏，努力构建一个物种丰富、网联度高、可自我演化的高水平、大规模的交通生态系统，推动交通强国目标实现。

参考文献

[1]李强,李立,杨帅,张凌云,苏玉.“大运营”协同管理体系在高速公路运营管理中的应用及推广[J].运输经理世界,2022(27):61-63.

[2] 亨利·埃茨科维兹. 三螺旋创新模式[M]. 北京:清华大学出版社, 2016.

[3]李彦宏. 智能交通-影响人类未来10-40年的重大变革[M]. 北京:人民出版社, 2021.