经验与成果

编者按：近日，由广东省智能交通协会、赛文交通网联合主办的第七届（2023）华南智能交通论坛在广州举办，在由广州优路加信息科技有限公司承办的“高速公路安全出行创新服务论坛”上，四川智能交通系统管理有限责任公司监测管理部副部长黄丹阳作了关于《四川平安智慧高速建设概述及展望》报告。

报告内容包括四川省平安智慧高速建设的要求、成果和展望3方面。在建设要求上，分析了平安智慧高速的建设目标为实现数据的快速共享和交通态势的智能感知，提出了主要建设内容为路网感知、通信网络、配套支撑和路段中心4个部分；

在建设成果上，分别介绍了四川省平安智慧高速建设的6大项目亮点；在成果展望上，从全路网视频监控点位数字化管理工作、面向行业和路网提供专业定制化服务和省级路网运行监测持续智能化赋能3方面描述了平安智慧高速建设未来的研究思路和开展方向。

一、建设要求

（一）建设背景

在2019年3月，四川省人民政府办公厅印发了《关于加快推进全省平安智慧高速公路建设的指导意见》（川办发〔2019〕22号），明确了由交通运输厅牵头建设全省平安智慧高速公路。

2021年7月，在对全省现状进行充分摸底后，交通运输厅印发了《四川省平安智慧高速公路建设指导方案》，明确了新建高速公路平安智慧系统与高速公路同步规划、同步建设、同步投入使用，已通车（在建）高速公路对照设计要求完成平安智慧高速公路系统补建任务。

2021年9月，省交通执法总队（厅高管局）印发了《关于进一步明确平安智慧高速公路建设有关事项的通知》，对建设计划和推进程序进行了科学部署。

（二）需求分析

平安智慧高速的建设需求分为国家层面、省部级层面、行业层面以及路公司层面。

其中，在国家层面上：需满足“十四五”发展要求、贯彻《交通强国建设纲要》要求及落实《国家综合立体交通网规划纲要》需要；

在省部级层面：满足高质量发展决策，建设四川交通强省，确保高速公路安全、智能、科学、高效运转，全面建立路段联合指挥调度模式，实现交通、公安、执法等管理部门信息充分共享及面向公众提供优质服务；

在行业层面：高质量发展要求高速公路更加安全，科技发展要求高速公路更加智能，营运管理要求高速公路更加高效，社会经济发展要求产业更加壮大。

总的来说，结合行业要求和实际管理的需求，平安智慧高速建设的目标主要是实现海量数据、跨行业、跨部门的快速共享，实现对高速公路透彻、全面、实时智能的感知，包括预测趋势的分析，从而提升高速管理的智能化、专业化水平，有效降低事故风险。

（三）总体原则

平安智慧高速建设的总体原则是：坚持统筹规划、分步实施，坚持统一标准、按需实施和坚持充分利用、合作共享。

以“统筹兼顾、便于维护、功能集约、资源节约”为指导思想，合理确定平安智慧高速公路路段设施的空间布局和设置方案。

其侧重点在“平安”二字上，智能公司作为路网公司，在全省平安智慧高速建设中，主要负责顶层设计和标准制定，因全省高速公路路网参与运营主体较多，还将承担平安智慧设计审查，包括完工验收前的审查，以确保全路网按照统一标准进行建设，同时保障数据按标准格式进行共享。智能公司作为高速公路省中心，还承担省中心软硬件升级的相关工作。

项目设计原则主要是共享共用，充分利用已有的设备和基础设施，以需求为导向，满足行业主管部门和运营公司的需求。

根据《建设指导方案》要求，设计原则主要包含四个方面：一是路段建设全覆盖的路网感知设施，包括12类设施；二是“多杆合一、一杆多能、统筹资源”的原则；三是充分贯彻“共享共用”原则；四是是满足管理部门和运营单位需求。

二、建设内容

高速公路平安智慧建设内容包括：路网感知、通信网络、配套支撑和路段中心4个部分。主要是前端设备加密，如全线的监控点位按主线上两公里一队补齐，交警测速主要通过门架数据开展区间测速。此外，建设内容还包括对路段中心的计算、存储资源的扩容，应用系统的升级以及配套通信、电力传输等扩充。

（一）总体架构

总体架构分为三级架构，首先是数据的汇聚，是由全省路段级的监控分中心到省级省中心。

如路段分中心上有集团公司或区域分公司，其数据将会共享至其上级企业，由省中心一级完成交通运输厅数据中心的数据共享，在交通运输厅数据中心级完成省直单位的数据共享，省大数据中心、应急厅、气象局及公安厅等在交通运输厅数据中心进行数据共享。

在智能公司即省中心层级，也将会门架数据共享到交警总队，从而完成区间测速工作。

平安智慧高速符合性验收要求。符合性评价结果作为厅高管局对路段建设项目完成平安智慧高速功能要求的评定材料，同时作为路公司实施项目验收工作的必要条件。

在建设工作完工前，智能公司会对路段建设内容进行咨询审查，对是否达到《四川省平安智慧高速公路总体设计》中的设计要求进行评判。

该项工作最核心的工作内容是根据《四川省高速公路监控数据上传技术要求》，对数据的完整性、正确性、及时性和持续性进行审核，这也是影响全省项目建设效果最关键的一环。

（二）已有成果

1.项目亮点：基于顶层的数据标准统一。主要是通过技术手段和管理机制进行数据标准的统一。

在技术手段上，2019年厅高管局印发了监控数据上传的技术要求，贯彻“以标准化为纽带”为指导建设，实现对情报板、车检器等10余种监控设备制定标准统一的数据格式，推进全省高速路网机电设备监控数据联网。

2022年重新修编后，增加了对视频智能分析相关的数据要求，除了传统意义的交通事件外，加入了断面流量流速，这些是对路网定量分析的指标，每一个主线上的摄像机为流速、流量的前端感知设备，有助于对路网状态进行定量分析。

在管理机制上，通过数据质量检查机制，形成质量问题治理闭环。为进一步提高全路网数据质量、实现四川高速路网运行整体监测奠定良好的基础。

2.项目亮点：交通知识体系，形成业务对象万物互联。基于养护、收费、12122、高速公众服务发布平台等完成交通对象多源数据融合工作，为实现万物互联的全维度、全业务路网运行监测提供数据质量的保障，同时保证路网数据持续高质量可用的上传至省中心，将高速公路上质量相对较好的数据源，包括ETC门架数据、视频智能分析数据以及第三方导航数据进行多元融合并分析。

完成高速领域所有数据汇聚的融合后，以面向对象思维的设计理念，打造了一个万物互联的交通知识体系，其中系统底层完成对业务对象及关系的标准数据抽象，可以从各个维度描述不同交通业务的运行状况。系统前台以“一物一档，单档多层，多档串联”实现从一个业务对象漫游至业务全局的场景。

3.项目亮点：行业领先全维度全业务监测体系。如此庞大的数据量和路网级的业务系统要好用易用，主要得益于面向对象的设计思路。针对不同的主体，比如单条的路公司、管理几条路段的区域分公司或空间分布较为分散的集团级公司，都可以实现灵活的相对应用户权限的分配。

在一体化监测分析平台中，基于交通知识体系，可以实现21个行政区、8家集团公司、60家路公司、73个监控分中心、50条路线、103条高速管辖路段、1942条细分路段及重点桥隧、枢纽、收费站等全维度监测。

整个系统是采用“平战结合”的思想理念进行设计，“平时”是整个高速信息及数据汇聚、整合、分析和展示中心，“战时”是高速公路路网指挥调度中心。通过与交通运输厅应急二期工程互联互通，打造高速领域应急业务体系支撑平台。

4.项目亮点：多功能调度大厅。多功能调度大厅在2020年底正式投入试运行，在试运行期间，经过了多次实战洗礼，包括泸县6.0级地震、泸定6.8级地震。

展示了基于底层数据打造三维可视化大屏，以高速路网为载体，建设覆盖灾备中心通信、收费、监控三大业务主题，实现高速公路运营管理态势 “一屏全览”，“平战结合”工作模式灵活切换。

5.项目亮点：打造高速一张图基础底座。实现了高速交通“一张图”，通过地理信息一张图的建设，推动高速公路路线、收费站、服务区、桥梁、隧道等基础设施的全要素、全周期泛在互联的数字化监测，实现高速公路通行状况、交通流量、基础设施及机电设备运行状况“一图式”全景呈现。

6.项目亮点：高速路网规划3D可视化仿真系统。下图为四川省高速路网3D可视化规划仿真系统。目前，全省高速里程达9179公里，到2035年，规划里程将会达到2万公里。

因此，还有1万多公里高速公路还处于待建状态。高速路网3D可视化规划仿真系统不仅将全省高速公路的规划进行数字化展现，同时对于在建项目还将定期更新其建设进度，实现对全路网高速公路建设进行系统级的挂图作战及更直观的展示。

三、成果展望

（一）全面推进全路网视频监控点位数字化管理工作

近年在各类政策和指导性文件中，都提到基础设施数字化的概念，视频作为监控系统的核心组成部分，我们提出了先对全路网视频监控点位数字化改造的工作计划。

由于四川全路网的运营主体较多，其监控系统的品牌也较多，并且每条路段有可能是多个监控平台，导致整体标准化统一难度较大。

本次监控点位数字化改造工作不是对摄像机本身进行管理，而是对摄像机所处监控点位进行统一标准化管理，类似于“人房管理”。

摄像机好比是人，监控点位好比是房屋，从高速公路全路网运行管理的角度出发，只用做到把房屋管好即可，不用关心其内部设备更换或设备品牌型号。

为进一步对外场布设摄像机所处的监控点位进行统一标准化管理，从视频监控点位创建之时，便确定全网唯一编码、明确的位置信息，作为后续所有应用的源头，大大降低后续业务系统的数据维护工作量，为实现摄像机全生命周期管理奠定基础，提高管理效果和经济效益。

截止目前，已经启动了10余条高速公路的监控点位数字化改造工作。虽然如今全省有4万余路监控点位，整个基础工作量较大，但改造完后的效果很好，视频分析点位的连贯性和上下行区分都能很好适配。

（二）面向行业和路网提供专业定制化服务

面对行业和路网的专业定制化的服务主要分为基础性服务和深度加工服务两部分。

基础性的服务体系主要包括原始数据共享服务（如气象数据、高德路况、运管类数据等）、运行监测业务数据服务（如出入口流量、断面流量）、运行监测画像分析服务（如常发拥堵路段、潮汐收费站、节假日效应路段）和地图服务（如高速公路一张图、基础地理信息服务、地图开发工具等）四个部分。

在运行监测业务数据服务方面，根据公路网运行状态检测、服务指标的分类与种类及省中心现有实际数据情况，按照初级计算、数据汇总、提取计算、指标生成、评价模型、分析结果等阶段实现面向不同路网运行监测的核心指标，初步构建四川省路网运行监测与服务评价体系。

完成综合指数、便捷畅通、经济高效、绿色集约、安全可靠、智能先进等类别相关指标的建设，细化出适合四川省省情的指标，以及今年可以更加精准地评价整个路网的运行态势。

在运行监测画像分析服务方面，由于业务人员常年进行业务处置工作，他们的大脑中积累了大量业务规律的经验，如常年开展交通应急处置人员很容易指出所管辖区域内的易发生事故路段等，但通过业务实践积累业务规律经验的时间周期较长，同时总结较困难。

通过系统建设，建立一系列的对象特征标签，基于对象特征属性和运行规律，通过一定的方法，可以得到高度精炼的形象化特征标识，从而加速了业务规律的形成过程，使业务新手也能快速了解交通对象的特征规律。

深度加工服务是后续计划面向整个路网开展的服务，也是基于大数据分析包装过后的定制化服务，包括路段车辆来源及去向空间分布服务、重点路段交通安全指数提示服务、路段级节假日运行态势的研判服务以及货车偏好路段原因分析服务，这是下一步研究和工作方向。

（三）省级路网运行监测持续智慧化赋能

实际工作中，对流量流速的实时感知存在缺失、滞后、粗放的问题，同时缺少科学合理的交通状态预测机制、对管控措施无法提前验证实施效果。

省级路网监测是省中心持续智慧化的升级，其中路网运行评价及态势分析系统是建设重点。态势分析系统是平安智慧高速即省中心建设的核心系统，其最终目的是可以利用系统把路段划分成任意区间，该区间通过算法进行长度缩短，实时刻画每一个区间的断面流量/流速，在流速/流量达到一定阈值后，就可以通过一路三方机制来开展联合的指挥调度工作。

通过门架数据，将高德数据和视频分析数据进行融合后构建实时的交通流模型，包括短期预测模型和拥堵模型，及时发现拥堵隐患，如今算法在朝小于公里级的区间进行努力。

亮点功能：全面、实时监测高速路网运行态势。下图为初步建设的算法模型，在交通流方面主要包含实时交通流估算模型、短期预测模型和长期预测模型，在拥堵方面有拥堵等级分析模型、拥堵影响预测模型和拥堵规律挖掘分析模型。

亮点功能：拥堵场景业务协同应用。下图为预期的业务应用场景，如系统可以快速感知拥堵位置，业务人员可以快速调取周边的摄像机，全面了解路段该区域的车流量和流速变化的趋势以及区间是否存在危化品车辆、车型占比等，实时掌握此类信息。同时系统会提供通过人工学习后的拥堵处置建议，如如何分流、限流和绕行等。

亮点功能：定量评价流量管控方案。最后提供交通仿真工具。对各项管控方案实施前，通过仿真工具来进行量化分析和评估，以准确判断方案的有效性。用户可通过选择重点治理的典型区域，输入初始的流量数据，并选择具体的管控方案，仿真工具就会自动计算出该区域未来交通量的运行态势变化趋势，并且输出可视化的效果，达到模拟管控评价的目的。