建设经验分享

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一 智慧高速公路发展背景与内涵

首先简单介绍一下我国高速公路发展的历程。通过近40年的努力，截止到2022年底，我国的公路通车总里程达到了535万余公里，其中高速公路通车里程达到了17.7万公里，2023年底可能要突破18万公里，通车里程居世界第一。

同时，我国的路网和基础设施得到不断完善，建设技术水平不断提高，各项管理手段和服务水平都有非常大的进展。特别是港珠澳大桥、深中通道等项目，攻克了大尺寸沉管隧道建造、运输、沉放等关键技术；秦岭天台山隧道、天山胜利隧道等在超长山岭隧道设计、施工等方面取得巨大的突破和世界瞩目的成绩。

在取得辉煌成绩的同时，我们也体会到，我国的高速公路和世界上其他国家高速公路一样，无论是建设、运营还是维护也存在一些痛点。

一是交通拥堵及重特大恶性事故时有发生，事故数量和损失程度仍居高位；

二是保通保畅能力需进一步提升，社会反响满意度待提高，特别是恶劣气候条件下的保通能力；

三是高速公路设计、建设、维护、运营全过程的数字化、信息化程度较低，难以满足行业高质量发展的需要；

四是数据支撑精细化管理不足，基础设施健康监测实时性差，特别是特大桥隧、高长边坡以及临边临崖路段的监测实时性，有待提升；

我们迫切需要建设安全、便捷、高效、绿色的智慧高速公路，推动我国公路建设的高质量发展。

大家都很有感触的，是我们高速公路运营管理的一些感知痛点。特别是二次交通事故引发的、路面抛撒物引发的事故、分合流区交通事故、雨雪雾天气引发的追尾事故，都是目前大家备受诟病的。

同时，我们针对过往车辆对信息的需求，展开了问卷调查。大家在行车过程当中希望获得的信息中，依次是拥堵的信息、事故的信息、等候时间的信息等等。

影响车辆通行速度的原因，基本上气象是第一位的，再一个就是货车数量。拥堵后希望获得的信息来源渠道，导航软件占74%，道路标志牌占到16%。现在来看，导航软件的渗透率已经非常高，大家对信息化的需求程度也越来越高。

高速公路的利用率、安全问题也是亟待研究解决的。高速公路目前路面的利用率还是比较低。据美国教授托尼·西巴在《能源和交通的清洁革命》的研究，在最有利的情况下，有95%的高速公路路面未得到利用，白白浪费了；如果车辆使用巡航控制系统和车辆间交互通讯，可以使高速公路的容量惊人的提升273%，如果车车、车路协同交互信息，会使交通量几何递增。

再一个，高速公路交通拥堵和安全态势处于高位，全国每年在高速公路网上有10余万起阻断事件。在道路上每年发生约30余万起的交通事故，其中约93%是由于人为的因素造成的。

如果加大了信息化程度，提高数字化水平，加上车和路的交互，减少人为的因素，可有效降低事故的发生。

下面谈一下智慧高速公路的时代问题。

第一、智慧高速是什么？它实际产生了什么业务价值？引申的问题就是怎样智慧地创造业务价值？

第二、智慧高速公路建什么？解决的关键问题主要是管理水平升级，公众要有体验。

第三、智慧高速怎么建？要统筹路网升级，避免散装的智慧高速。并不是一些技术设备的堆砌，要通过绿色、安全、便捷、智能去建设智慧高速。

介绍一下国外智慧高速的发展趋势。从1998年就开始，无论是美国的单车智能，还是欧盟的主动交通管理，日本的车路协同服务功能等等，进行了很长时间的研究并形成了很多的标准和规范。

国内智慧高速的建设，自国家交通运输部部署9个省市的试点外，除了极个别省市，大部分省市都开展了智慧高速公路试点建设，也取得了比较显著的成绩。

我国智慧高速的内涵，参照中国工程院开展的《智慧公路发展战略研究》课题为代表的大量课题研究表明，发展智慧公路是公路交通高质量发展的必由之路。

智慧公路是指以安全、高效、创新、可持续发展为目标，融合应用大数据、云计算、物联网、人工智能等新一代信息技术和智能装备、新能源等技术，具有全域感知、泛在互联、融合计算、自主决策、智能协同、服务触达等能力，实现公路建设、运营、养护、服务全寿命期智慧化的新一代公路系统，体现在运输服务优质化、先进技术集成化、基础设施数字化、感知网络泛在化，管理服务平台化，车路信息协同化。

智慧高速公路的实现目标，就是达到实时的监测、动态的监视、智能的控制、及时的服务、准确的预判，实现可知、可测、可控、可服务，能够更协同、更聪明、更快捷、更贴心、更文明。

国家有一些相关政策研究。习近平总书记指出，要切实把新发展理念落到实处，建设人民满意的交通。党中央、国务院也印发了交通强国建设纲要。交通部也出台了相关的关于推进公路数字化转型加快智慧公路建设发展的意见。

行业对这一块也有很多讨论。交通运输部规划司在2020年12月举办的“十四五”智慧公路建设思路座谈会上指出：“智能化是手段而非目标；智慧公路建设要以用户和管理获得感为导向；智慧公路不是颠覆式的，要基于现有基础设施分步迭代实施；要同步重视路段的工程探索和’一张网‘运行管理探索，树立全网调控概念”。

可以看出，智慧高速公路建设，一是面向管理，也就是道路的管理者、建设者需要做的。

二是面向使用者，就是人员和车辆。针对于建设者，建设智慧高速公路，要面向基础设施全寿命数字建养，形成设计、施工、养护各阶段的智慧化数字化应用，无论是从设计阶段、施工阶段还是运营阶段以及下一步养护运维阶段。

在运营期，也就是说运营管理者和使用者，面向“一张网”的运行，构建智能路网，形成一致服务，避免智慧高速碎片化和技术堆砌，特别是一个路段，体现不出整个路网的智慧化水平。整个路网达到智慧化，就可以形成自我感知，自我适应、自我学习、自我执行、自我决策。

要加强关键应用场景的建设。要加强交通运行监测、主动交通管控、全天候通行保障、智慧服务区、车路协同、伴随式信息服务等场景应用。

二 山东智慧高速公路的实践情况

我们依托三个项目，一是立足先行先试，建设京台泰安至枣庄段智慧高速；二是立足示范引领，打造济青中线零碳智慧高速；三是立足验证创新，建设智能网联高速公路测试基地。

1、工程项目实践：智能网联高速公路测试基地

我们立足验证创新，围绕智慧交通、智能驾驶、交能融合三个方向，利用原来一条26Km的高速公路，改为测试基地。

这条路为1999年底建成通车的，双向四车道的高速公路，处于山东的鲁中山区，为重丘地形，有隧道、桥梁、涵洞等各类典型高速公路元素和高低温、雨雪雾等典型气象环境，是国内“测试里程最长、测试场景最丰富、测试环境最真实”的智能网联封闭高速公路测试基地，具有比较稀缺的测试资源条件。

2、工程项目实践：京台高速公路泰枣段智慧高速试点工程

京台高速泰枣段智慧高速于2021年9月底通车，全长189公里，是全国首条“改扩建+智慧高速”项目。项目立足先行先试，以全天候通行为目标，夯实全路段感知基础，提升全过程管控能力，重点提升交通感知、精细管理、信息触达、安全保障4个能力。

这一部分，我们实施全路段的感知，在智慧提升上，我们全线加密布设视频监控设备，增加雷达、无人机等设备，结合雷视拟合边缘计算，覆盖监测盲区，实现事件自动、快速、精准感知。

全过程的管控，在智慧提升上，我们借助e高速、高德、百度，打通与出行者的信息壁垒，提供伴随式信息服务，通过主动交通管控、车道级管理、分合流碰撞预警等手段，使交通诱导和交通组织更精准高效。全天候的通行，我们解决了传统方式夜间及恶劣天气视野不佳、雪天路面结冰处理不及时、人工融雪安全隐患大等问题。

目前，通过通车以来的效果评价看，整体通行环境大为改善，显著改善了交通运行流动性与安全性。车道通行效率提升了20%，平均速度提高了16.2%，事故总数减少31.45%，事故处置效率提升32.1%，这是与我们同期改造的高速公路的对比数据。

3、工程项目实践：济青中线零碳智慧高速交通强国试点工程

本项目是今年9月底建成通车。项目全长209公里（济潍段162公里/潍青段47公里），重点突出“数智管理提升、人文驾乘改善、绿色节能减碳”特色，建设有10座智慧隧道、25公里车路协同示范路段、4对智慧服务区，实施了云收费、零碳和智能建造技术应用。

项目实现了便捷高效，消除了隧道黑白洞效应，达到隧道内不降速通行。服务区的特色是智能停车诱导、充电桩、ETC加油，车路协同做到主动安全预警、驾驶辅助信息发布。

在安全通行上，我们通过多种方式达到主动融冰雪、气象预警、智慧交安。低碳环保方面，在隧道我们设立了光伏板发电，推动了被动房技术应用。从社会效益和经济效益上看，都比较突出。

通过这些项目，我们取得了多项关键基础研发的技术成果，主要是全天候高精度毫米波雷达感知关键技术研究与装备研发、多源融合感知与系统集成关键技术研究与装备研发、面向大流量路段的全场景主动交通管控技术、低延时多并发泛在无线通信与广义车路协同关键技术。

同时我们与很多合作单位研发并应用了众多新型的软硬件装备和系统，总结出了一批智慧高速公路的建设成果，提出了山东高速公路的建设框架以实施路径，形成了一批我们的标准体系，达到更安全、更便捷、更绿色。

我们绿色智慧高速公路发展路线图也是分三个体系、三个分类、三步走，它指导了高速公路方案设计、系统架构设计和技术设备选型，支撑山高集团数字化转型发展。

三 获得的实践启示

车路云通信一体化研究是智慧高速建设的关键途径。智慧高速公路的本质还是高速公路，首先要解决路为车服务，路的感知要通知到车，所以车路云通信一体化有利于融合智能交通网、智能网联汽车、车联网无线通信、云平台等相关技术，助力智慧高速建设。

有了智慧的高速、智能的汽车、车路协同，才能实现公众出行更加高效、更加快捷、更加安全、更加舒适、更加绿色。

数字化转型是智慧高速公路建设的基础性工作。这是高速公路运营管理单位、建设单位自己内部管理必须要做的。要想建设好智慧高速公路，必须要首先做好数字化转型，实现数字孪生公路，推动实现公路生命周期的数字化。

我们需要研究和解决智慧高速发展带来的一些新的课题。从现在来看，智慧高速公路的重要其实不是很多设备、技术的堆砌，首先需要加强对应用场景的研究攻关，同时要考虑在在役公路基础设施数字化，新设备、新装备的应用（雷达、光栅光纤阵列），研究有体验、有效果、能落地的应用场景。

其次，要考虑主动交通流管控、准全天候通行等建设内容需要交通运输、公安交警、应急管理等部门的政策支持。车路协同技术需要与智能网联汽车等技术相互协同，共同发展。