思考和成效

编者按：在赛文交通网主办的第十二届（2023）中国智能交通市场年会-技术创新应用探索与应用分论坛中，甘肃省交通规划勘察设计院智慧交通技术研究所所长陈忱发表了《甘肃省智慧公路发展综述及思考》的主题报告。

陈忱首先对智慧公路建设的行业现状，甘肃省的地域特点进行了深入分析，并从智慧公路理论体系、智慧路网、智慧公路分级和评价以及智慧公路产业化发展四方面介绍了甘肃省在智慧公路建设方面的思考和成效。

一、甘肃省智慧公路发展现状及存在问题

甘肃省智慧公路建设是在行业发展的大背景进行的，国家和各地发布的多项文件为智慧公路的发展指明了目标和方向。2018年2月，交通运输部发布发布《关于加快新一代国家交通控制网和智慧公路试点的通知》，划定了北京、河北、吉林、江苏、浙江、福建、江西、河南及广东9个智慧公路试点地区，主要试点内容包括6个方向。

国内各省市智慧公路试点建设各有特色，大体上包括基础设施数字化、智慧监测、智慧管控、云数据中心、大数据分析、信息服务等，面向公众、运营管理单位及养护单位，并向基于车路协同的自动驾驶发展。

截止2022年，全国共有13个省市交通强国工作方案中重点提及智慧高速建设，总计立项超20个智慧高速项目，浙江、江苏在智慧高速领域布局重尤为前瞻。我们现场考察了很多公路项目，这为我们提供了比较好的设计理念和工程案例经验。

我对目前智慧公路发展现在存在的问题和趋势也进行了了总结。问题方面，首先，智慧高速公路建设标准规范缺乏且不统一，建设理论体系化不足；其次，智慧高速公路运营效益尚不明晰；第三，跨部门协同治理的体制机制尚未理顺；最后，用户体验不佳。

基于以上问题，我们认为后续的发展趋势也有4个方向：第一，制定完善高速公路法规标准体系和分级指南；第二，正确处理近期与远期，新建与改扩建的关系；第三，建立健全智慧高速公路发展的系统推进机制；第四，丰富和推广高速公路的场景应用。

二、甘肃省地域特点

智慧公路的发展应与当地地理条件充分结合。在甘肃省建设智慧公路，首先需要认清甘肃省的地理特点。

人口分布方面，甘肃省14个市（州）中，常住人口超过400万人的只有兰州市，人口超过200万的城市多集中于东南部，且占比达到75%以上，人口分布差别较大。

在地形特点方面，甘肃省是一个狭长地带，东西走向约有1600公里。甘肃省地形地貌较为复杂，山地、高原、平川、河谷、沙漠、戈壁等地形众多，交错分布，地势自西南向东北倾斜，且中西部多平川、沙漠和戈壁，地势较为平坦，而东南部地区多山地和高原。

现状路网布局方面，现在甘肃全省高速公路通车里程为4200公里，其中隧道188处364座500余公里，桥隧占比较高。交通出行量区域划分明显，目前甘肃以兰州为中心呈现东密西疏的分布特征，中部、东南部地区车流量明显高于西部地区，围绕兰州周边的一些重要路段，车流量较大，而其他路段车流量较少。

资源特点方面，矿产资源丰富，主要集中在甘肃省西北部。

在未来高速公路建设过程中，仅靠基础设施建设已无法满足目前的需求，需要通过数字赋能使高速更智慧。我们总结甘肃的整体地理特点，得出以下三点建设思路，这也是针对甘肃的地理特性、气候特点的得出的发展战略。

第一，甘肃省西北地区地广人稀、资源丰富、路况良好，地势平台，可广泛应用无人驾驶等方式降低货运成本。

第二，建成“全天候、全路段、全要素”的全域感知路网体系，强化“兰州通则甘肃通”的基本理念。

第三，在多山、峡谷等偏远地区，穿山架桥，需求旺盛，可依靠5G、区块链、人工智能等新技术构建智慧隧道、智慧服务区等基础设施，提升行车安全性。

三、甘肃省在智慧公路建设上的思考和成效

1.智慧公路理论体系

甘肃省的理论体系是沿袭了国家层面的一些标准，如《交通强国纲要》、《十四五现代交通综合的发展体系》等；在省级层面上，甘肃省出台了《甘肃省“十四五”数字经济创新发展规划》、《甘肃“十四五”科技创新规划》、《交通强国的甘肃方案》等文件；在厅级层面下，行业也制定了很多技术指南，包括《甘肃省环兰智慧路网规划》、《甘肃省智慧公路体系框架》、《甘肃省智慧高速公路建设评价标准》、《甘肃省智慧高速公路分级标准》、《甘肃省智慧公路评价标准》等，都是我们正在进行的工作。

截止目前，甘肃省智慧交通的理论体系逐步完善，基本形成了“1个工作方案、2个行动方案、3个规划方案和n个架构和指南”的技术体系。

甘肃省智慧公路建设主要围绕“全要素感知、多网融合传输、云数据中心、全方位服务”和“标准规范体系、信息安全体系、管理制度体系”（四层三体系）展开。

随着智慧公路的建设，我们将甘肃省已经编制，近期及以后要编制的标准按照四层三体系的层次结构进行了划分，即按照基础标准、全要素感知标准、支撑及保障体系标准、应用行业服务标准、管理标准、安全标准6个层次进行展开。

2、智慧路网

智慧公路是将新一代信息技术融入到公路建设、运营过程中，达到更优的管理和使用效果；智慧路网则是公路网与依托其上建设的智慧化网络相叠加组成的智慧公路系统。把智慧网与公路网一一对应起来，把智慧点与智慧点联接起来，是智慧公路建设的总体路径。

路路相通形成了公路网，这是物理基础，智慧点与智慧点的相联形成了神经中枢。我们现在要推出的就是智慧路网概念，也是甘肃省未来实现智慧公路的重要突破方向。

在从智慧路段到智慧路网转变方面，我们也进行了具体工作部署。2021年12月，甘肃省交通运输厅印发《甘肃省环兰智慧路网规划》。该文件主要对兰州周边地区所有路段的智慧化进行了总体规划、总体布局并提出了重点发展方向。

《规划》目标是到2025年，基本建成“环兰智慧路网”，形成“一数一源、多源融合、安全可靠、合规使用”的数据治理体系，建成交通大脑，在多个典型场景取得明显成就，输出“甘肃数字交通模式”。具体目标是要保障国家交通走廊高效运行、服务高效安全，百姓有明显获得感、且要有效支撑路衍经济。

环兰智慧路网有三个定位，首先是支撑国家三大交通走廊甘肃段高效有序运行的平台。能够实时监测国家交通走廊交通运行情况，及时进行安全预警；采用多种智慧管控手段发掘国家交通走廊潜能，提高通行能力；与国家或相邻省份路网管控平台便捷交换数据。

其次是探索都市圈高速公路、普通公路与城市道路三网协同运行的试验区。基于“一张网”对高速、普通公路、城市道路进行综合调度管控，实现路网级优化，并利用传统基建与新基建多种方式实现公路网与城市道路网顺畅衔接。

第三个是推进全省智慧路网建设的一个重要先导区和核心区。全省智慧公路场景在环兰智慧路网中落地，为全省推广积累经验；探索环兰区域路网级管控，为全省 “一张网”统一管控奠定基础；环兰州区域是甘肃省核心区域，“环兰通，则甘肃通”。

在环兰智慧路网体系中，我们形成了“1+1+2+N”的总体架构。“1套标准体系”是建立一套智慧交通相关标准规范体系；“1张融合网”是基本建成覆盖环兰州都市圈公路网与城市道路网的交通基础设施一张网。“2大支撑”是构建数据资源管理中心、交通大脑两大应用支撑中心。“N个场景”是出行服务、管控治理、路衍经济等业务板块中多个开放、可拓展的应用场景。

在此架构下，甘肃省智慧公路建设有了新的指导意见和新的理念。目前甘肃省兰州周边在建的高速公路大多是按照该体系进行建设，这就要求设计单位、建设单位和管理单位要全面考虑整个环兰路网的运行特征，从而进行设计和建设工作。

3.智慧公路分级和评价

智慧公路建设由于地域特点，建设目标，建设时序，投融资模式的差异性，亟需制定一系列标准文件指导其建设。智慧公路体系框架从普遍意义上对智慧公路的发展、技术路线和建设要求指明了方向，智慧公路的分级理念则为不同公路的差异化智慧公路建设提供了路径。二者相辅相成，互为补充。

我们将甘肃省的智慧公路划分为4个等级。D1级智慧化是简单的智慧化，即传统的收费、通信、监控三大系统；D2级智慧化，是建设基础设施数字化和信息化；D3级智慧化是协同式的智慧化，实现网联协同的智慧化管控环境，提供车道级、伴随式的高精准信息服务；D4级智慧化是自主可控的智慧化，提供车路协同、自动驾驶、高精度地图用等服务。

智慧公路各等级建设内容具有延续性，且从D1级向D4级逐步迭代，不可分割。智慧高速公路围绕全要素感知能力、数据处理及共享能力、公众出行服务能力、路网监测及管控能力四大能力体系建设，各等级能力分层发展，循序渐进，逐级提升，满足智慧高速公路精细化运营、统一化管理、个性化服务的多元化需求。下图是分级的一些具体建设内容。

从评价的角度进行思考，我们认为评价不能仅局限于技术本身，更要考虑经济效益和社会效益，目前评价工作才刚刚开始，具体的细节后期还会再继续分享。

4、智慧公路产业化发展

经过多年发展，甘肃省智慧公路建设从单一的系统集成、产业应用，逐步融合智慧公路规划、设计、产品研发、产品检测、系统集成、示范工程等多方位全产业链发展。

我们打造多产业链是试图破解效益不足的问题，想通过这样的方式来拉动整个产业的循环。下面介绍三项我们正在进行的工作。

2020年12月，由甘肃省交通运输厅、甘肃省公路交通建设集团、兰州大学、华为技术有限公司共同发起、组建的“甘肃省智慧交通重点实验室”正式揭牌。这个实验室是一个研究型机构，具有相当强的产品的自主研发的职责。以实验室为依托，我们进行了理论研究和产品研发工作，并将这些产品逐步推向市场。

2021年12月21日，甘肃省智慧交通与智能网联汽车综合测试应用示范基地建成启动，测试区全长16公里，是西北地区首个建成的城市道路开放测试区。

测试路段布置了边缘计算、毫米波雷达、通信单元等多种智能路侧设备，测试场景满足5级驾驶自动化对道路智能化层要素的所有要求，可进行《智能网联汽车自动驾驶功能测试规程（试行）》所列测试项目，并率先在国内开展了V2X设备安全性测试和鲁棒性测试。

G312线清傅公路“5G+智慧公路”示范工程是甘肃省建设的智慧高速的重点工程，也是第一条智慧公路项目，5G加智慧公路有8公里的试验路段将支持无人驾驶，这个路段也为智慧交通重点实验室研发的产品提供了展示空间。

此外，我们在一些经典场景方面也进行了相关工作，例如基于机器视觉的隧道运行安全监测及预警示范工程项目。

该项目依托G30连霍高速公路乌鞘岭二号特长隧道进行智慧化改造的关键技术研究和示范应用，乌鞘岭二号隧道全长6.9km，为双向四车道高速公路特长隧道，2013年建成通车，现在已经正式运营。

本项目在乌鞘岭二号隧道安装108台AI智能摄像机、28台毫米波雷达、28台热成像火情探测仪及8台ITS 800型边缘计算单元，并成功研发部署了“高分三维可视化运行监测预警平台”，系统可实现隧道实时运行状态及流量统计分析、交通异常事件及火情感知预警等功能。