高速公路有终点，智慧服务无止境。

编者按：10月13日，在由中国公路勘察设计协会主办的“智慧公路建设效能论坛”上，河北高速集团京秦分公司副总经理刘新建作了《京哈高速智能化建设的创新与实践》主题报告。

京哈高速智能化建设项目由河北省交通规划设计研究院负责设计，项目总投资3.1亿元。自2022年6月开工，分两期建设，项目二期于2023年6月20日完工。刘新建结合京哈高速区位特点、交通流特性及车型结构特征，从京哈高速智能化建设背景、建设目标、创新成果以及项目建设成效四个方面进行了详细阐述。

01 建设背景

（一）高速概况

京哈高速公路河北段全长220.985公里，共设置13个收费站，其中宝坻至山海关段（宝山段）199.682公里，廊坊段21.303公里，采用双向六车道标准设计。北戴河连接线17.631公里，采用双向四车道标准设计。

京哈高速是华北连接东北三省公路网的主骨架，途经唐山、秦皇岛两个著名的旅游城市，分别与长深、唐津、迁安支线、承秦、沿海、遵秦6条段高速公路接壤，区位优势显著，尤其北戴河连接线是进出旅游胜地北戴河的主要通道。

（二）通行现状

该路段有以下几个显著特征：一是交通流量大，货车占比高，事故率高。京哈高速枢纽互通密集，车辆交织点多，变速、超车和变道现象频繁，分合流区域通行压力较大，极易发生交通拥堵和事故。主线日均断面流量最高达6.4万辆（绝对车辆数），已远超高速设计能力。货车占比超40%。

二是环境影响因素显著。京哈高速地处北方沿海地区，春夏季多雷雨、暴风，秋冬季雾雪天气频发，且低温期较长。天气因素导致的交通事故隐患较大，每年因恶劣天气导致的道路封闭现象频繁，严重影响了高速公路通行安全与公众出行。

三是旅游高峰期保畅压力艰巨。由于京哈高速独有的区位优势和政治属性，每年不仅要面对五一、十一，以及旅游高峰期大流量的交通保畅压力，还要承担艰巨的政治保障任务。

（三）政策形势

京哈高速智能化提升是顺应高速公路发展趋势、抢抓新时期发展机遇、适应新阶段发展需求的必然选择，符合我国交通强国建设有关“安全、便捷、高效、绿色、经济”的总体要求，是顺应国务院推动京津冀协同发展的一项重要举措，是落实省委省政府省交通运输厅旅游高峰期交通保畅的基本要求，也是全面提升京哈高速运营管理智能化、信息化水平，推进交通新基建的内在需要。

02 建设目标

目标一：探索准全天候通行的运行机制

为贯彻落实习近平总书记关于加快建设交通强国的重要指示精神，按照省委省政府工作要求，坚持人民至上，坚持问题导向，本着“传承、交互、融合、实效”的原则，结合京哈高速运营管理现状和需求，充分利用现有通信、供配电等基础设施和网路，在充分融合现有监控平台的基础上，设计了需求架构、功能架构、逻辑架构和技术架构，提出了在运营高速公路进行智慧化提升改造的解决方案。

通过智能化建设，以科技赋能有效破解京哈高速大流量运行、交通事故多发、特殊车辆管控难、恶劣天气下通行缺少安全保障、智能管控平台欠缺、路况信息缺少共享等诸多问题，最终实现“全量感知、全线可控、全端触达、全天通行”和非特殊情况不管控、不分流的智能化建设目标，以及“可测、可视、可控、可服务”的智能化服务目标，率先打造全国准全天侯通行的“样板路”“示范路”。

目标二：构建“12345”智能化管理体系

项目以“准全天候、精准化”出行服务为核心，以“科学决策、智能管控”路警一体化管理为主线，充分利用数字孪生、人工智能、高精地图、大数据等新一代信息技术，以及北斗高精定位设施、路侧通信设备、边缘计算设备等新装备，打造京哈高速“12345”智能化管理体系。

京哈高速“12345”智能化管理体系分别是建设1个数字孪生智慧高速基础底座；构建准全天候通行云控和服务2个平台；打造AI、地图、数据3个中台；建设信息感知、边缘计算、管控诱导、支撑保障4类设施；实现精准管控水平、道路通行效能、交通安全水平、通行费增收能力、客户通行体验5个方面的提升。

03 创新成果

（一）新装备新技术的研究

项目建设和研究团队围绕智能化建设目标，利用数字孪生、人工智能、高精地图、大数据等新一代信息技术，以及北斗高精度定位、边缘计算设备等新装备，开展了以下五个方面的研究。

一是“高速公路逐桩号环境预警及联动管控系统”、二是“大流量高速公路基于路警联动的准全天候通行云控平台构建与应用”、三是“新型夜视设备研发与应用”、四是“面向准全天候通行场景的高速智行终端APP”、五是“基于多网融合的数字化准全天候管控协同关键技术研究与应用”。

目前这些研究成果的算法模型和管控策略已经植入京哈高速智能化系统，项目研究已通过了中期验收。部分研究成果通过现场实际验证，逐步提炼力争形成行业和地方标准。

（二）全域目标跟踪定位的雷视融合系统

部署在路侧的毫米波雷达感知车辆目标、车速及位置信息，高清卡口摄像机采集车牌、车型、颜色等信息，采用毫米波雷达、卡口摄像机与道路跟踪摄像机共同构建雷达视频融合感知数据信息采集网，利用边缘计算、跨点位路径拟合与盲区算法补盲等技术，实现京哈高速公路全域车辆的跟踪定位，形成交通流态势感知的新一代一体化协同管控解决方案。

通过近3个月的实际验证，单个目标捕获率基本达到使用要求，整体跟踪效果仍在持续优化。

（三） 多元数据融合的高精度地图

融合高精度地图、气象环境、实时交通状态等多元数据，通过静态、动态孪生技术将京哈高速238公里沿线基础设施、道路状态与车辆行为全要素还原，实现设施状态检测精细化，交通运行状态精准化研判和管控，满足准全天候通行的服务需求，为车道级导航和今后的车路协同场景赋能。

该项技术的应用效果将随着高速公路管理经验积累，在车辆精准引导、交通态势感知和路警协同管控等方面发挥更为积极的作用。

融合高精地图、气象环境、实时交通状态等多源数据，建设京哈数字孪生智慧高速基础底座，实现道路状态与车辆行为的全要素实时精确还原，实现精准的交通研判及综合管控，可满足准全天候通行的各种管理需求以及出行服务需求。

（四） 公里级气象感知和预警系统

最大限度降低恶劣天气对高速公路运营的影响一直是智能化研究的难点，对恶劣气象环境的精准监测与预警是实现高速公路精准管控的基本要求。

在充分调研各气象要素监测手段、设备布设方案以及投资影响等因素后，确定了十二要素气象监测设备选型方案，拟定了设备间隔3公里布设方案，用于实时采集气象环境信息。采用高密度地面数据和空间数据的混合交叉外推预警关键技术，研发了高速公路逐桩号公里级气象环境监测和30分钟气象预警系统。

目前该系统软硬件已经安装调试完毕并投入使用，基本实现了京哈高速公里级气象环境要素实时监测。

近期主要是与省气象管理部门共同验证监测数据的真实性和预测结果的准确性。同时结合气象、高速交警等部门需求优化逐桩号气象环境预警及联动管控策略，赋能路警一体化协同体系。

（五） 基于多源数据的事件感知系统

京哈高速利用视频检测、雷达感知、边缘计算等多种技术手段，通过视频、雷达等多元数据融合实现了交通事件实时精准感知，交通拥堵、施工区域、车辆停驶、倒车、逆行、行人闯入、占用应急车道、抛洒物、车辆超速、低速行驶等异常事件和行为能够通过平台系统自动检测，并自动关联管控策略。

当前事件感知系统主要依托视频事件检测为主，雷达及边缘计算检测算法为辅。智能化改造后的事件感知系统捕获率成功率、检测准确率均有大幅度提升，误报率有所下降。

但受摄像机布设密度的限制，仍有检测盲区，对路肩以外的如服务区广场车辆和行人，以及运输汽车的车辆误判情况仍比较常见，抛洒物检测精度仍需提高。

（六） 多部门联动精准诱导及分级管控系统

综合考虑高速公路交通运行特征和交通应急场景，在恶劣天气高影响路段路侧设置限速发布、雾区线性诱导、分合流预警等设备，同步在上下游相邻服务区、停车区、收费站等位置增加可变情报板、广播等设施。

利用感知系统采集的交通运行数据和气象数据，实时评估交通运行态势，形成融合多种场景的动态控制策略。通过基于同一管控平台的路段、交警、路政、应急救援等多部门联合共享机制，以及交通事件自动检测、多部门联动预警处置、多渠道信息发布等功能，实现高速公路分时段、分路段、分车道实时精准的交通管理与控制。

04 应用效果

（一）高速智行APP成功上线运行

高速智行APP是为特定的司乘人员在雾天、雪天或其他特定场景下通行京哈高速的载体，系统涵盖智能导航、高速路况、预约出行、车辆管理、积分服务、一键报警、消息推送等功能。高速智行APP后台管理系统通过路警部门分工协作，完成司乘人员预约通行的审核、政策知识资讯的发布、司乘告警处置等功能。

通过对预约通行车辆进行实时定位监管，全方位保障通行安全，满足特定用户在特殊条件下的通行体验，最大限度减少了恶劣天气管控对公众出行的影响。

（二） 全方位信息服务提升了司乘服务体验

目前京哈高速可利用沿线情报板、雾区诱导、分合流区预警、5G消息、IVR、定向短信等多种技术，以文字、图片、语音等方式，分时段、分路段、分方向精准触达司乘人员，实现多场景下协同、有序、高效的交通引导管控。

利用百度地图、高速智行APP、抖音、快手等多渠道为公众出行提供实时、准确的出行服务。线上线下、多维度、立体式的信息服务体系使得交通出行者的服务体验显著提升。

（三） 显著的社会效益和经济效益

经过三个多月的试运行，我认为京哈高速智能化建设项目的应用效能主要体现在以下五个方面：

一是精准事件检测、规范的行车引导和及时高效信息提示，进一步规范了驾驶行为，提升了道路安全管理水平，有效降低了因违规驾驶导致的交通事故和行车延误，预计2023年事故发生率可降低15%以上。

二是科学精准全面的智能化管理体系和一路多方联动机制，实现了交通事件“及时发现、高效决策、多方联动、快速处置、实时反馈、科学评估”的全过程管理，最大限度降低了因事故导致的道路封闭和管控次数、时长，间接创造了经济效益。

三是应对雨雪雾等恶劣天气的技术措施进一步加强，通过气象预警、行车诱导和高速智行APP等多种方案有效降低了恶劣天气对道路通行的影响，预计2023年封路次数同比下降35%以上。

四是日常路网监测、机电运维等业务运行状态做到了可视、可测、可控，系统实现了高效可靠运转。

五是运用智能管控平台和雷视融合感知技术，为治理偷逃通行费行为提供了有效的证据材料，有力打击了偷逃费行为，提升了路网堵漏增收能力。

高速公路有终点，智慧服务无止境。下阶段我们将继续完善智能化建设项目的系统功能和管控策略，充分利用秋冬季恶劣天气高发的环境条件，进一步验证项目成果，调优系统功能，巩固和提升项目应用成效，凸显智能化建设的经济效益和社会效益。