思路与实践

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编者按：10月13日，在中国公路勘察设计协会主办的“全国智慧公路建设技术及效能研讨会”上，河北雄安交通投资有限公司党委书记、董事长杨祥作了《雄安新区对外骨干路网智慧高速公路建设实践》主题报告。

报告指出，荣乌高速新线、京德高速是雄安新区“四纵三横”区域高速公路网重要组成部分，全线建设了全息化数字感知、车道化主动控制、一体化车路协同、智慧化交通管理、精细化交通服务五大系统，是交通强国建设试点项目的具体呈现，是新一代信息技术在公路行业落地应用的具体体现。

下一步将打通荣乌京德智慧高速平台，进行荣乌高速新线、京德高速平台融合；形成共用的车路网一体化云控平台，打造系统完备、高效实用、智能绿色、安全可靠的现代化智慧交通信息设施。

1 建设背景

政策层面，2017年至今，交通运输部、河北省交通运输厅相继发布了多项政策，推动智慧高速的建设。

2018年，《河北雄安新区规划纲要》指出，构建“四纵三横”的区域高速公路网，打造绿色智能交通系统；2020年，交通运输部发布《关于河北雄安新区开展智能出行城市等交通强国建设试点工作的意见》，其中提出建设荣乌高速新线，京德智慧高速公路的试点运营；2023年，交通运输部党组书记、部长李小鹏署名文章《大力发展智慧交通 加快建设交通强国 为当好中国式现代化的开路先锋注入新动能》。

由此可见，智慧交通在国家的战略地位显著增强，发展智慧交通是全面建设社会主义现代化国家的必然要求。

从当前的高速公路运行的安全形势来看，国家统计局公布的2020年交通事故死亡人数是每一万辆车死亡1.66人，是日本的4.0倍，英国的3.7倍，美国的1.2倍。我国道路交通安全水平与国际水平有很大差距，形势严峻。

从群众出行需求方面来看，由于恶劣气候、交通事故、交通拥堵等原因造成的交通堵塞严重影响了高速公路经济效益和安全运营。以2016年荣乌高速河北段为例，因恶劣气象、交通事故、交通拥堵等原因累计阻断时间达500小时，直接损失达一亿元以上。

从管理层面来说，目前高速公路面临设备的物理堆砌、只监不控、固定限速等被动管理难题。纵观国外欧美等发达国家采取的可变限速、信号控制等主动管理措施，可大大提升道路通行能力，减少事故和二次事故的发生。

综上所述，国内传统高速公路发展面临社会大众不断提升的出行体验需求及管理者不断增加的管理难题等诸多问题。基于以上背景，智慧高速公路应运而生，在实际建设中，我们围绕数字感知、主动控制、智能管控、高效服务等方面打造智慧高速公路。

2 工程概述

雄安新区对外骨干路网荣乌高速新线和京德高速是雄安新区“四纵三横”区域高速公路网的重要组成部分，是连通京津雄安新区的重要通道，两条高速公路一期项目总里程为160公里，在2021年5月29日建成通车。

荣乌高速是京南雄北的货运主通道，货车占比较高，也是国家高速公路网中G18重要组成部分。路线总体为东西走向，项目一期起于京台高速，终于京港澳高速，全长约73公里。双向八车道标准建设，枢纽互通5座，服务型互通6座，雄安服务区收费站7座，设计速度120公里/小时。

面向管理者，我们采取了集约式的管理模式；面向公众，可提高通行效率和安全，通过准全天候通行减少封路次数。

全线围绕全息化数字感知、车道化主动控制、一体化车路协同、精细化交通管理、精细化交通服务五大体系开展了分车道、分时段智能货运车辆管控系统的交通强国试点示范。

京德高速一期工程起于京津冀界，止于津石高速，双向6车道标准建设，全长87.3公里，枢纽互通4座，服务型互通7座，客车占比达70%，是雄安新区通往大兴国际机场的主要高速公路，也是雄安新区与冀东南、鲁西之间的重要联系通道。

京德高速围绕感知、控制、管理、协同、服务5大系统，从风险感知、风险评估、风险管理、全域事件识别、安全动态控制及事故施救等6个方面、15个系统进行建设，通过实现安全风险预警，达到降低事故发生率的目标。

3 建设成果

在外场设备布设方面，荣乌高速新线全线布设千米超距毫米波交通雷达186套，28套卡口摄像机，形成雷达组网。通过雷视融合，实现全线车辆唯一ID连续跟踪。

全线设置158套智慧门架，门架上集约设置了超距雷达、卡口摄像机、分车道LED信息屏、标志牌、智能控制箱、边缘计算单元、RSU等，未来还可加装支撑自动驾驶等路侧设备，实现“一架多用”。

此外，布设了全要素气象站、能见度检测仪等气象设施38套，为准全天候通行提供数据基础。并布设了车路协同路侧智能单元18套，实现了11km车路协同示范应用。

我们在京德高速全线完成了多维感知智慧硬件设施的安装，星光级摄像机208套，可变信息标志129处，超距毫米波雷达120套，全要素气象站、能见度检测仪、路面状况检测仪等气象设施56套，并在车路协同试验段布设了路侧的智能单元11套。

交通强国试点—荣乌高速新线

荣乌高速新线基于BIM系统的数字孪生系统，以“一网、两轴、一控制”功能实现宏观、中观、微观管理。

一网是雷达组网车辆跟踪，可捕获行驶车辆的车牌、速度、轨迹等特征，融合信息实现车辆唯一ID连续跟踪。以空间轴和时间轴盘活交通多源大数据，实现历史信息可回溯、实时信息可追踪、未来状态可预测。同时，可对交通事件实现7天连续回溯管理。结合无人机的使用，10分钟实现全天时全天候无现场巡查。

交通强国试点任务要求，在3-5年时间内，荣乌高速新线建立分车道、分时段智能货运车辆管控系统，出台智能货运车辆管控关键技术指南等政策性文件，实现货运车辆智能化管理，打造车路云网一体化智慧高速示范路与智慧化货运通道。

因此，我们主要针对货运车辆进行智能化管控。主动控制技术是实现分车道、分时段智能货运车辆管控的重要手段，规模化、系统化主动交通控制系统是在国内首次进行的系统性应用。荣乌高速新线全线共布设全线2000多个控制单元，是目前控制单元数量最多、场景策略最为丰富的高速公路主动管控系统。

主动管控系统梳理了12类交通事故常发场景，56类突发事件，搭建158个分车道智慧门架，实现公里级速度管控和厘米级车道管控，交通事件响应时间小于10秒，两年来通车运行亿车公里事故率仅为1.54，未发生二次事故，。

此外，荣乌高速新线实现了对重型货车、危险货运车辆的精准识别和连续跟踪，可对在不同路段、不同时段、不同车道行驶的车辆进行智能化监管，快速应对道路交通事件，显著降低事故次生危害，提高货车的行驶安全和道路通行效率。

交通强国试点—京德高速

智慧高速公路强国建设运营试点任务提出，通过3-5年时间在京德高速公路建成安全风险预警系统，利用交通数字孪生平台，实现实时碰撞风险预测，事故发生率大幅降低。

风险感知是安全预警的前提。我们通过雷达检测传感器+卡口摄像机的雷视融合方式，实现交通目标信息感知及风险的实时展示。

同时，我们构建了风险指标体系。风险等级分为不良气象环境风险、交通运行态势风险、道路事故事件风险、计划施工管制风险四大类，共计11项风险指标，每项风险分4-5个风险等级，风险的识别率可达95%。

在重点车辆跟踪与管控方面，对两客一危、货运车辆、特种车辆等重点车辆可进行及时查询及跟踪定位；查询车辆的地理位置、车辆号码、行驶状态、运行速度等信息，通过分析以上信息对车辆进行及时管控，并在系统内对重点车辆及其历史轨迹进行三维实景模拟仿真。

京德高速智能监测预警平台整合了传统的通信系统，在收费系统、监控系统的基础上增加了风险辨识和动态控制系统，分为运行监控、态势分析、风险预警和预警应对四部分，遵循日常运营的基本流程，能够提前识别交通事故、恶劣气象等风险源发生的概率和等级。

京德高速对于多元化信息联合发布进行了轻量化部署和探索实践。通过大屏+小屏的联合发布机制，对控制、预警信息进行有效发布，并结合主动发光轮廓线，在全线构建了微光诱导环境，通过闪烁的不同频率和亮度配合控制信息进行诱导，让司乘人员在不良天气下仍然可以识别道路界限，确保安全行驶。

在道路风险预警应用方面，京德智慧高速伴随式预警服务基于雷视融合技术，可实现对车辆速度异常、连续变道等异常驾驶行为的伴随式预警提示服务，使行驶在道路上的车辆能够及时看到信息的发布，有效提升道路通行效率及行驶安全性。

在准全天候通行方面，荣乌高速新线与京德高速通过路段逐桩号分钟级气象预测、预报和预警，采取路警联动、车道级管控、低能见度行车安全智能诱导等措施，确保高速公路的准全天候通行。

此外，通过气象设施实现了公里级预报，分钟级预警，车道级的交通管制，车路协同预警，安全辅助及通行诱导等为准全天候通行提供了基本的技术保障。

通过河北省高速交警总队合作，针对雾雪等不良天气下的管控策略、安全辅助及通行诱导参数、路警联动工作机制等在国内率先启动基于智慧高速技术能力支撑的准全天候通行技术保障测试，实现雾天和雪天安全通行。

通过与路政、交警、气象等部门协调联动，实现了雄安新区区域骨干路网主干道的准全天候通行。截至目前，从通车以来，两年共累计减少封路次数19次，减少封路时间近50天。

荣乌高速新线建立了路警联动协同的管控系统，通过雷视融合、事件精准感知，有效解决了恶劣天气环境下事件识别的难题，首创了路方感知、交警审核、路警联动的高效处理管控模式。管控策略秒级生成，路警双方确认后即可一键下发，通过可变信息情报板等设施完成对交通事件和恶劣天气的精准的高效管控。

2022年11月17日，荣乌高速新线联合京德高速、京雄高速，与高速交警高碑店大队、永清大队、霸州大队并肩作战、密切协作，联合组织开展了恶劣天气道路安全保畅实战演练，签署了《恶劣天气准全天候通行联动协议》、《恶劣天气道路安全保畅预案》。确定了准全天候通行路警联动联合的管控机制，打通了高速交警与高速公路管理的信息壁垒，大大强化了恶劣天气下交通应急处置的及时性和协同性。

同时通过“一套系统、一个流程、一次操作、一键下发、一键恢复” 等集约化模式，可对道路、设施设备、车辆等管理对象，运营管理、养护作业等日常业务综合监控管理达到统一联动控制。

4 路网融合

在路网融合方面，我们的下一步计划是将荣乌高速新线、京德高速平台进行融合，路网协同进行协同管控，建立协同管控机制，对这两条高速公路进行统一管理，为未来区域智慧高速管控积累经验。

第一阶段，要打通荣乌、京德交通的云控平台，形成共同的车路云网一体化云控平台，实现信息发布、日常监控、指挥协调、应急救援等一体化管控。

第二阶段，在荣乌高速新线、京德高速实现车路协同感知、决策与控制服务，基于货车列队行驶驾驶的研究成果，进一步提升云控平台的功能，打通车端和路端的信息壁垒，实现车路多元异构数据的融合分析与应用，为智能网联车辆提供节能和列队驾驶服务，为公众出行提供真正的智能化、高效服务。