为准全天候通行打下了良好前提

赛文交通网 智能交通 智慧高速 准全天候通行

编者按：8月23日，在由赛文交通网主办的“2023年高速公路准全天候通行系统建设实践”线上研讨会上，浙江沪杭甬高速公路股份有限公司副总经理王炳炯作了《高速公路主动管控与准全天候通行》主题报告。

该报告首先介绍了目前高速公路重大事故与拥堵情况，指出准全天候通行首先要解决感知即监测的问题，并对监测预警管控体系进行说明，最后以杭甬高速公路红垦枢纽路段为例，对全数字化的监测预警管控（SATM系统）进行了详细介绍。

一、高速公路主动管控现状

首先介绍下目前高速公路重大事故与拥堵情况。目前大流量高速公路重大事故特别是恶性死亡事故往往由二次或次生事故追尾事故引发的。我们对近年的数据进行统计分析发现，二次或次生死亡事故占80%以上，且二次或次生死亡事故突发交通事件时间短，一般在5分钟之内，大流量路段因二次事故或次生事故发生的死亡事故离首发事件绝大多数不超过5分钟。

显然，利用这5分钟的时间段做到安全预警可有效避免重大事故的发生。这就要求我们要解决两个问题：一是及时（秒级）发现有没有案件，且发现精准率要高；二是发现后自动联控现场设施，实现快速安全预警，赶在重大事故发生之前，立即进行事故前端的数字化预警与信息化管控，从而有效的避免二次事故的发生。

此外，二次或次生死亡事故大部分发生在晚上或能见度差天气。据统计，大流量路段因二次事故或次生事故发生的死亡事故70%以上发生在晚上或见度差的天气。因天气原因视线差，前方有影响行车安全的慎情况不易发现，且即使发现后处置距离已很近，来不及采取措施或措施距离不足，引发追尾事故往往是恶性事故。

目前现有的监测系统普遍存在诸多问题，如识别率不高，误报率高，特别是雾天、夜晚的检测正确率不高；不能全天候监测；目前大部分监测设备是视频结构化的，不是数字化设备，不能直出使用，不能直接实现边缘计算，需后台处理后使用；更没有直接自动进行预警，管控也更谈不上了。概括来说，存在看不全、看不见、看不准、监而不控等问题。

主动交通管控起源于20世纪70年代的欧洲，第一批实施主动交通管控的国家包括德国、荷兰、丹麦等。早期的交通管控系统尚未实现自动化。随着通信技术、车流检测技术及交通工程理论的发展，到21世纪10年代逐渐出现了现代化的主动交通管控系统。2010年8月，美国华盛顿州在1至5号公路建设了主动交通管控系统，且目前保持着全天侯连续运行。

主动交通管控可以最大限度地实现交通基础设置和路网职能，提高通行能力和交通安全性。目前常见的高速公路主动交通管控场景包括速度和谐、匝道控制、动态路肩通行、提前排队检测、车道动态分配等。目前国内亟需解决以下四方面问题：

发现快且精准：针对二次事故发生时间短的问题，对事件检测要快且精准：必须是秒级发现，时间控制在3秒以内；检测率高且精准，成功率在95%以上，误报率在3%以内。

全天候检测：针对晚上或能见度差情况下精准检测到事件，必须全天候检测到事件，且无精度差别。目前全国高速公路大流量路段大都建设有监测系统，但大部分监控误报高，特别是在夜晚看不到，而且事件事故发现不及时。要实现上述目标，必须实现全数字化前端感知与输出。

预警：目前大部分路段还是传统的巡逻车辆预警的模式，个别与导航软件结合，可实现分钟级的预警，延时问题往往耽误了安全预警时间。要实现监测预警闭环管理，且须实现秒级预警，看到了而没有预警，监控监控监而不控还是空，必须做到数字化边缘计算进行实时自动预警。

管控：目前大部分路段没有实现实时管控，个别路段实现车道级管理，但没有实现车辆级管理，没有实现对车辆的精准管控。车联网管控没有成功的案例。管控还是以人工管控为主，一是速度慢，二是不安全，三是费用高。必须做到数字化实时自动管控。

监测、预警、管控是高速公路道路管理的一个闭环过程。要实现闭环过程，必须从体系性来解决：要从管理体制机制、信息化手段、交安设施、清障施救等全方面联动。

二、高速公路主动管控系统的应用

能见度低于50米高速公路能否开放是法律规定由公安部门进行决定。高速公路管控离不开执法部门如高速交警的支持，联合指挥中心建设与运行是体制优化的前提。

我们所说的警企联动大部分是形式上的，真正实现警企联动，合署办公、系统合一、信息共享共用是真正实现联合勤务的基础，要实现联合指挥管控，需要与公安交警有良好的合作。

数字化管控系统技术是有力支撑，能够解决发现慢、精度低、不能全天候发现等问题，可实现边缘计算、路侧低时延自动预警以及监控指挥联勤联动。

三、数字化高速公路监测预警管控体系

在介绍数字化高速公路监测预警管控体系前，先介绍一下数字化前端感知关键设备---雷摄一体机。雷摄一体机解决了长期以来困扰监控系统的痛点，即前端检测信息不准确，即交通检测设备以视频为主（视频事件检测系统及视频结构化等）。

近几年，毫米波雷达与激光雷达也在各省高速公路上得到了广泛的测试及部分的使用，但是各有优点与弊端，没有取得前端检测精度与低时延上的明显提升。

比如检测距离近、夜晚时段无法检测、无法定位、做不到握手追踪等是视频的弊端；场镜效应大、遮挡影响追踪、没有可视场景等是雷达与激光的劣势。且视频与雷达数据融合差。前端检测精度的不理想直接影响了后面预警管控系统的建设，甚至于智慧高速平台的建设效果。

雷摄（或称雷视）设备被大家关注在研究更精准有效的检测设备的方面，行业内的同仁一直在不断努力。理论上视频与雷达的相结合，利用优劣互补可达到在检测精度的提升。

但是技术上安防领域的视频与雷达在频率与检测距离上都差距甚远，二者前端融合技术要求比较高，基于当下在高速公路交通检测上的技术大部份采用立旧原来的安防视频或视频结构化的系统与雷达做后端的算法融合，结果并没有达到理想的要求，甚至综合下来还不如视频结构化的效果。

数字化雷摄一体机可实现全天候、高精度、低时延以及车道级全数字化边缘计算的感知设备。

全天候即24小时自动化运行, 特别是雨雾雪等恶劣天气及夜间, 在这些事故多发时段, 感知精度不衰减；高精度是在需要保证在所有感知范围内精度,流量、速度、事件各精度值不低于95%，所有的系统均需建立在准确数据的基础上。低时延是实际即时预警与管控的基础；车道级是系统自学习化分车道，所有数据按车道级输出。

全数字化的雷摄一体机解决了目前视频结构化等技术的缺陷，路侧边缘计算实现去中心化的路侧自动即时预警。

浙江省杭甬高速公路红垦枢纽路段实现了数字化监测预警管控体系下的联合指挥，目前已运行一年，下面我以红垦枢纽为例进行介绍。

红垦枢纽连接杭甬、杭金衢、杭州绕城高速，枢纽日平均流量24万辆，高峰期间超过30万辆。改造前3公里拥堵基本上每天发生；事故特别是恶性事故多发。

为解决这一难题，我们与高速交警联合建设了指挥部，实现了管理、系统有效统一，特别是在杭州亥迪科技公司的大力支持下，建设了全数字化的监测预警管控（SATM系统），极大缓解了拥堵，有效降低甚至杜绝死亡等恶性事故。

该系统实现了车辆车道级精准管控、速度和谐、匝道动态控制、货车按车道行驶、数字孪生、车路初步协同等管控策略。

下图是我们基于SATM全数字化监测预警管控系统的联合指挥中心现场图。该系统很好地实现了交警、交通执法、高速公路营运公司等各方保畅力量的有效联动，有效减少了信息传递环节，切实提升了信息推送效率，增强了指令的有效性、针对性，真正实现了“一屏展示、一键调度、一体处置”的全闭环管理交通指挥新格局。

SATM系统可实现对路段内突发事故和拥堵状态的实时监测，一旦发生特情事件，可同步向系统后台发送秒级弹窗告警，并提供科学快速处置方案，从而快速调节路段内交通流状况。

以往高速公路对主线事件的发现主要靠工作人员人工电子巡查及司乘电话报警，响应时间相对较慢，红垦路段依托SATM系统的秒级发现和触达功能，可将特情事件处置反应时间大幅缩短，大大提升了特情处置效率。

SATM系统大屏除了可以显示高速路段实时画面外，还可通过全景交通热力图直观实时展示高速路段四个车道的平均车速（通过绿、黄、红等颜色标示路段的车速情况），让管理者对各路段的拥堵情况一目了然；数字孪生模块可直观实时动态展示全路段车辆的车牌、车型、行驶速度、行驶位置等信息；速度和谐模块通过数据分析，给出每个车道当前状况下的推荐行驶速度，并通过情报板提示给司乘人员。

高速公路全天候通行的实现面临着诸多困难，但通过管理优化、系统完善、交安设施亮化等措施，是可以突破在能见度不符合条件情况下的通行。

四、高速公路主动管控与准全天候通行

高速公路主动管控系统的建设为准全天候通行打下了良好的前提。

首先，实现了全天候的监测感知。在不安装能见度设施的基础上，可通过AI算法感知车辆缓行引发的原因：事故、拥堵、抛锚、抛洒物还是天气原因。

其次，在通风能见度差的情况下，可通过喇叭、警灯、情报板等引导车辆正常行驶。

第三，通过速度和谐系统，控制车辆速度，可实现车道速差接近零，从而使车辆安全行驶。

最后，可通过匝道打控制，可合理控制主线流量，减少秩序性事故的发生。当然，自发光标志牌、标志等也需作为辅助设施。