全天候通行不仅是技术问题

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”中，河北高速公路集团有限公司技术创新管理部部长李春杰就G1京哈高速公路大流量全天候通行建设试点相关内容，作了《高速公路全天候通行探索》的报告。

该报告基于高速公路目前的发展现状，从全天候通行试点探索的角度，分享了G1京哈高速公路大流量全天候通行建设试点的有关情况、初步成效以及推广示范等内容，最后，针对全天候通行问题，提出了相关建议。

一、发展现状

1.需求分析

基于当前国内高速公路发展以及高速公路全天候通行情况来看，高速公路运营主要面临两大问题，一是恶劣天气通行安全问题，二是大流量瓶颈路段的通行效率问题，这些是制约我国高速公路17万公里运营管理的痛点难题。

有关数据统计，我国高速公路交通事故中有40%是发生在恶劣天气中，71%的重特大交通事故和65%的直接经济损失发生在恶劣的气候环境中。冰雪、大雾、积水是高速公路的三大杀手。

据百度研究表明，全国各种封路每年造成400亿的收费损失。约40%是气象环境引发的“非正常封路”，其中相当部分可以避免。如何实现精准封路是亟待解决的问题。

提前封路、恶劣天气解除后延时解封、误封路等造成的经济损失既影响通行效率，造成大规模堵车，还容易引发高速公路车辆行驶时的二次交通事故，百姓的体验感会比较差。可以说，不当的不利天气管控策略会影响路网整体运行，一方面增加了车辆出行成本，另一方面减少了高速公路管理单位的通行费收入。

解决恶劣天气条件下全天候通行问题不仅是交通运输领域世界级难题，也是交通强国建设的重要标志和智慧公路建设的重要方向。

2.解决途径

从解决全天候通行的技术路径角度来看，智慧公路或智慧高速建设是较好的解决途径探索。从2018年开始的新一代国家交通控制网与智慧公路试点开展以来，到2023年，全国已经在建或建成的智慧高速大概6000到8000公里，而建设内容中基本都有全天候通行的相关场景或者解决方案。

从智慧高速建设标准的引领来看，在北京、上海以及河北等15个省市已发布的地方标准、建设指南中，全天候通行均被列为主要内容，同时也成为智慧高速解决老百姓出行和管理者需求的重要场景。

3.建设困惑

在智慧高速全天候通行建设方面存在着以下困惑：

（1）气象、路、警三方缺乏协同，实施落地比较困难；

（2）与全天候通行所对应的管控手段比较单一，虽然智慧高速增强了对高速公路的信息获取和管控手段，并进行了全天候通行的相关测试验证，但在实际应用于老百姓的日常出行方面，获得感并不明显；

（3）路网能力不均衡，目前智慧高速主要是单一的路段。要建设成路网级全天候通行所需的智慧水平和支撑能力还存在严重不足；在恶劣天气条件下，管控枢纽互通连接的不同能力水平的路段，难度会比较大；

（4）高速公路跨省域协同比较困难，涉及到跨省、跨一路三方，其协同标准和机制不统一，不同的省份可能会有不同的做法，进而导致现阶段虽建设成一些智慧高速，并开展了智慧高速全天候通行等实验，但从效果或理想度来看，还存在很长的路要走。

二、京哈试点

1.项目概况

京哈高速是国家“五纵七横”国道主干线，途径北京、河北、天津和沈阳等地方，是京津冀地区交通大通道，也是华北地区连接东北地区的公路网主骨架，承担着打通交通“大动脉”、畅通区域“微循环”的重要职责。京哈高速京津冀段是京哈高速的重要组成部分，由北京段、河北廊坊段、天津段、河北宝坻至山海关段以及北戴河连接线组成，全长大概300公里。

京哈高速京津冀段交通量主要呈现如下特征：

（1）京哈高速京津冀段300公里的范围内，频繁跨越北京、河北、天津等，通车时间比较长，目前日均交通量大概是在7万辆以上，基本处于比较饱和的状态；

（2）京哈高速京津冀段大货和特大货比例较高，该路段是华北到东北的重要主干道，通道较为繁忙；

（3）暑假受限交通管控，重载车辆要绕行沿海高速；

（4）暑期车流量井喷，月均流量1000-1500万。

基于以上交通量特征，再叠加雨、雪、雾等恶劣天气，会对交通通行产生巨大影响。2021年统计的气象原因封路时长达到500多个小时，占全年封闭时长的30%。同时该路段存在恶劣天气高发事故的路段，也被列入了公安部、交通部和国家气象总局三部委18个恶劣天气高发路段之一。因气象原因导致的通行费收益一年减少约1.16亿元。

京哈高速京津冀段短距离、连续频繁跨省域，在全国高速公路网中独一无二。在这种情况下，如果各省市、各段气象、交通、交警三方管控机制不一致、不互认，管控标准不统一，交通运行动态信息、管控信息不共享，那么相较其他路段的全天候通行更难以解决。

2.试点建设

为解决河北段交通流量大、重载货车占比高、恶劣天气下封路时间长等痛点问题，河北高速集团积极推进京哈高速智能化建设，以基础支撑系统、雷达视频融合感知系统和数据中心智能管控平台为支撑的准全天候通行安全保障系统，实现全面感知全线可控的智能化目标。

京哈高速在原有机电设备基础上优化设计，配备雷达、卡口摄像机、快速球形摄像机、边缘计算服务器等智能设备，汇集多元感知数据，并基于高精地图和数字孪生技术，构建了数据中心智能管控平台，助力京哈高速实现全局，总揽全局。

感知京哈高速智慧管控一张屏将路网基础设施，包括路网结构、交安设施、收费站、服务区、机电设备等全部1:1还原。通过展示交通世界交通流量在途车辆重点车预警、环境气象、实时图像等数据，帮助监控人员掌握大陆通行状况，对多种场景下交通状态的发展趋势提供更科学精准的预判，真正实现一屏观全域、一网治全程的系统效果。

解决方案以科学决策智能管控的路径一体化管理为主线，实现高速公路平时可测、可视、可控、可服务和非特殊情况不管控不分流的智能化目标。

为打造全国首个200公里以上的准全天候通行路段，建设准全天候通行联控平台，高速智行APP协同高速交警共同探索，平台利用气象数据分析仿真模拟恶劣天气下路网通行状况并进行研判。高速交警依托研判结果，开启准全天候通行管控。

收到准全天候通行管控策略后，依托信息化手段将管控策略执行至沿线收费站，并协同保通保畅养护、路政救援等单位进行应急保障，诱导5G消息、IVR语音、定向短信、高速智行APP等渠道，持续为公众提供安全预警和通行服务。

当车辆驶入京哈高速将第一时间进入监控视野，通过车辆追踪系统，监控人员可实时查看车辆行驶状态及信息，并对既往车辆的历史轨迹进行快速定位和回访，还可通过语音等方式对影响行车安全的车辆进行提醒和纠正，有效提升车辆监管和路网精准管控能力，进一步降低交通事故隐患，保障司乘安全。

平台通过入网运行状况的实时监测，可自动识别施工区域异常、停车拥堵、逆行等多种交通事件，并第一时间进行声光报警。

通过以上对于全天候通行建设的相关介绍，在试点方案方面，提出了以下“12345”的智慧高速建设体系：

（1）1个基础底座

数字孪生智慧高速基础底座包含服务管理端和服务出行端。

（2）2个中心平台

准全天候通行云控平台面向集团总部和交警总队，包括京秦分公司和沿线的交警支大队，统筹多级的管控平台，可实现精准气象监测和预报预警，全天候伴随式信息服务，包括通行的车辆管控，误区诱导和匝道的分合流情况等，同时该平台还可以对车辆运行状态进行直观了解。

准全天候通行服务平台是指在导航地图里面挂载的小程序，可通过路径规划与导航进行预约出行。

同时该平台有积分学习，可学习了解该路段全天候通行的规则，能够掌握相关知识。

在这个过程中需要高速交警、高速管理部门、导航地图三方协同，即基于全天候通行服务，共同开发导航相关APP，实现画面导航的同时，包括异常路况管制、信息提醒都要与该平台进行对接。

（3）3个技术平台

技术平台主要包含人工智能平台、地图平台和数据平台。

图片

（4）4类外场设施

外场感知设施与其他智慧高速建设类似，包含毫米波雷达、卡口、全气象监测设备等感知设施；为边缘计算所采集的边缘设施；误区诱导、分合流处安全提示、可变限速标志、可变信息标志等管控诱导设施；支撑设施等。

（5）5项业务提升

业务提升主要包含精准管控水平提升、道路通行效能提升、交通安全水平提升、通行费增收能力提升、客户通行体验提升。

3.科研支撑

联合中国气象局国家气象信息中心、中科院空天信息创新研究院、公安部道路交通安全研究中心、交通运输部规划研究院、交通运输部公路科学研究院、国内知名高新技术企业以及国内交通领域重点高校，谋划五大方向研究课题，形成一系列科技成果，包括六套商业化软件、五个硬件设备、N个“标准”，支撑全天候通行体系的建设。

4.建筑成效

从建设成效来看，通过充分利用原有的门架和情报板等设施，节约造价费用约800万，充分考虑了设备的性能，在不影响效果的基础上减少边缘计算设备的数量，降低了投资成本。

实施智能化改造后，2022年旅游高峰期，通行该路段的五轴及以上货车24小时分流率由原来的100%降至26%，实现由“常规24小时分流”向“非任务时段全天候通行”的转变；封路时长401.78小时，同比下降61.61%;封路次数102次，同比下降60.92%，开创旅游高峰期道路通行效率历史新高。

京哈高速综合事件检测准确率将提升到95%以上，预计2023年事故发生率降低15.45%，挽回通行费损失3205万元；恶劣天气封路时长同比下降39%，预估挽回通行费损失1971.99万元；

未来3-5年内，通过成熟模式推广应用，将带动整个路网车流量及通行费的稳步提升，对推动河北高速行业创新发展具有深远意义，进一步凸显政治效益社会效益、生态效益、经济效益“多赢”效果

5.推广示范

在前期基础上，加大全天候通行的推广示范研究，主要包括高速公路逐桩号气象环境检测预警技术示范应用、一路三方协同联动一体化智能管控技术示范应用、面向准全天候运行的契约式通行引导和智能管控技术示范应用以及基于AI大模型的高速公路应急指挥调度技术示范应用四方面内容。

针对高速公路气象环境精准预测行业难点、痛点问题，综合地面环境监测数据和气象空间环境数据，基于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，研发高速公路逐桩号气象环境预警系统，实现提前30分钟按桩号逐公里的气象环境数据态势预警和交通安全风险预警。

针对恶劣天气下主动管控策略科学制定和一路三方协同管控等难点，研究基示数字孪生和态势仿真的高速公路一路三方联动一体化智能管控技术，科学研判交通运行态势，评估管控策略效果，智能辅助一路三方科学制定管控策略。

建立完善一路三方协同联动工作机制,实现恶劣天气下交通预警管控的制度化、规范化、自动化、智能化，打造河北省高速公路恶劣天气下一路三方协同联动一体化智能管控新模式。

在保证安全的前提下，以恶劣天气下最大限度不封路、少限流为目标，提出准全天候通行新模式，充分发挥互联网服务商的作用，开发准全天候通行契约式APP和远程管控系统，实现车辆在提前预约、实名认证以及签署契约的情况下进行有条件的通行，并通过安全预警、路线引导、远程监管等多种管控方式，实现控车速、控车距、控车道安全行驶。

针对高速公路应急指挥调度水平不高等问题，研发基于AI大模型的智慧高速应急指挥调度系统，实现高速公路应急指挥调度精准化、主动化、自动化、智能化。

最终目标是破解京哈高速跨部门 (交通、气象、交警)气象数据协同互认、管控制度协同互认，和跨区域（河北、北京、天津）协同互认两大难题，打造超过300km以上的跨省域京津冀联合准全天候通行的示范路，实现通行能力提升50%、封路时长降低20%、拥堵时长减少30%、应急保通效率提升30%。

三、发展思考

全天候通行不仅是技术问题，还涉及到技术支撑能力和机制保障能力。为了解决全天候通行的难点，需要在技术、标准、运营等各个层面构建统一的协同联动体系。对于契约通行来说，提供超视距感知，实现恶劣气象条件下契约式车辆进行分时限速保障通行，并对契约式车辆全动态监管。

这种方案的可行性、在全省或全国推广的可能性，以及如何与交警、气象部门、导航地图配合，都需要在推广应用过程中进行不断探索，摸索出一套“百姓+一路三方+服务”、“人-车-路-图（导航）”协同可行的高速公路全天候通行方案。以下是对于上述内容的几点思考：

首先，全天候通行要因路制宜、以需建设、避免堆砌、降低投资；

其次，提升服务水平，增强老百姓、交警、气象以及路政部门的获得感，以及与公路管理部门的协同联动；

最后，单一路段无法支撑全天候通行，需要从路网角度考虑全天候通行建设，这也是未来发展的主要趋势。