江蘇省高速公路智能網(wǎng)聯(lián)改造技術研究

摘要 文章基于江蘇省蘇州繞城高速S17段的智能網(wǎng)聯(lián)化改造項目，首先探討了智能網(wǎng)聯(lián)技術在高速公路升級中的關鍵技術、部署策略及其帶來的預期效益；然后通過引入車路協(xié)同通信、高精度感知系統(tǒng)、邊緣計算和云端數(shù)據(jù)管理等技術，展示了智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)在提升交通安全性、通行效率、環(huán)境保護、經(jīng)濟促進和用戶體驗等方面的潛力；最后進一步分析了項目實施中的核心技術挑戰(zhàn)及其解決方案，并提出了適用于江蘇省其他高速公路的推廣建議。研究結果表明，蘇州繞城高速S17段改造項目不僅為江蘇省乃至全國的高速公路智能網(wǎng)聯(lián)化升級提供了示范經(jīng)驗，也為未來智慧交通系統(tǒng)的優(yōu)化發(fā)展提供了技術和政策支撐。

關鍵詞 智能網(wǎng)聯(lián)；高速公路；車路協(xié)同；智慧交通；自動駕駛

中圖分類號 U491.2 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）24-0014-03

0 引言

在全球科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的推動下，交通運輸行業(yè)正在經(jīng)歷技術革新，智能網(wǎng)聯(lián)技術作為智慧交通的核心，已成為提升交通管理、提高通行效率和保障安全的關鍵手段。江蘇省作為中國經(jīng)濟與交通發(fā)達地區(qū)，一直走在智慧交通領域的前列?！稊?shù)字交通發(fā)展規(guī)劃綱要》《交通強國建設綱要》和《江蘇省“十四五”智慧交通發(fā)展規(guī)劃》等政策文件，為智能網(wǎng)聯(lián)技術在交通中的應用提供了強有力的政策支持。

蘇州市在智能網(wǎng)聯(lián)汽車和智慧交通基礎設施方面成效顯著，已成為全國智能網(wǎng)聯(lián)示范城市之一。作為示范工程的S17蘇州繞城高速智能網(wǎng)聯(lián)化改造項目，通過高精度感知設備、5G通信和云端數(shù)據(jù)平臺的部署，構建了車路協(xié)同系統(tǒng)，實現(xiàn)了交通管理的數(shù)字化升級，為L4級自動駕駛提供了安全支持。該項目展示了智能網(wǎng)聯(lián)技術如何提升高速公路的智能化水平，實現(xiàn)從傳統(tǒng)公路到數(shù)字化、智慧化公路的轉型。

該文以S17蘇州繞城高速為例，分析江蘇省在智能網(wǎng)聯(lián)高速公路建設中的實踐經(jīng)驗，探討其技術應用、創(chuàng)新特點及帶來的經(jīng)濟和社會效益，并提出未來發(fā)展方向，以期為國內(nèi)外同類項目提供借鑒。

1 智能網(wǎng)聯(lián)化改造的政策支持與發(fā)展概述

隨著信息技術的快速發(fā)展，智能網(wǎng)聯(lián)技術作為智慧交通的核心，逐漸成為提升交通管理、通行效率和安全的關鍵。該技術通過車與車（V2V）、車與路（V2I）及車與網(wǎng)絡（V2N）的實時數(shù)據(jù)交互，優(yōu)化交通流量并提升駕駛體驗[1]。江蘇省作為我國經(jīng)濟和交通的發(fā)達地區(qū)，在推動高速公路智能網(wǎng)聯(lián)化轉型中具有示范意義。

為加快新型交通基礎設施建設，國家層面出臺了《交通強國建設綱要》和《數(shù)字交通發(fā)展規(guī)劃綱要》，提出加速智慧交通設施建設，推動交通與信息技術的深度融合。國家發(fā)展和改革委員會與工業(yè)和信息化部也發(fā)布了《國家車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)標準體系建設指南（2023版）》和《智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃》，以促進車路協(xié)同技術的推廣。江蘇省在貫徹國家政策的基礎上，發(fā)布了《江蘇省“十四五”智慧交通發(fā)展規(guī)劃》，明確推動交通基礎設施的智能化，并通過《江蘇省智慧高速公路建設技術指南》支持5G通信、邊緣計算等技術的應用落地。

作為江蘇省的經(jīng)濟和技術創(chuàng)新中心，蘇州市在智能網(wǎng)聯(lián)交通發(fā)展方面居全國前列?！短K州市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃》提出建設智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)鏈、構建車聯(lián)網(wǎng)基礎設施，并設立市級云控平臺，進一步提升交通管理和出行服務水平，致力于將蘇州打造成全國智能車聯(lián)網(wǎng)的標桿城市。

在此背景下，S17蘇州繞城高速智能網(wǎng)聯(lián)化改造項目應運而生。該項目通過集成高精度感知設備、車路協(xié)同通信和云平臺，實現(xiàn)了道路監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集和智能化控制的全面升級，支持L4級自動駕駛，顯著提升了交通管理的響應效率和出行便捷性。S17項目不僅積極響應國家和地方政策，也是智慧交通技術的重要示范，為江蘇省乃至全國高速公路的智能網(wǎng)聯(lián)化轉型提供了寶貴的經(jīng)驗和技術支撐。

2 S17蘇州繞城高速智能網(wǎng)聯(lián)化改造的啟示

2.1 項目建設概述

S17蘇州繞城高速是國內(nèi)首條滿足車路協(xié)同自動駕駛要求的智慧高速公路，項目的成功為江蘇省及全國高速公路的智能化升級提供了寶貴經(jīng)驗。項目起自S17黃埭互通，終于陽澄湖北互通，雙向線路里程56 km，以“車-路-云”系統(tǒng)為核心，通過部署路側設備、5G通信和云平臺，構建了實時高精度的交通監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了路段全息感知。智能網(wǎng)聯(lián)汽車在此路段可通過感知系統(tǒng)識別周圍車輛，預警匝道匯入、變道、事故及障礙物等，從而提升行車安全，并為自動駕駛車輛提供了測試環(huán)境。

2.2 關鍵技術及其在江蘇省高速公路中的通用性

S17蘇州繞城高速的智能網(wǎng)聯(lián)化改造取得了顯著成果，為江蘇省其他高速公路的智能化升級提供了寶貴經(jīng)驗。以下是該項目中的關鍵技術及其在江蘇省其他高速公路上的通用性分析：

（1）車路協(xié)同通信技術。S17項目通過5G網(wǎng)絡與光纖直連，實現(xiàn)了高帶寬、低延遲的V2X通信，使車輛與道路設施能夠實時交換信息，提升了交通安全和通行效率[2]。該技術支持動態(tài)交通管理，通過實時傳遞車流信息，交通管理中心可調(diào)整車速和車道使用，緩解高峰期擁堵并降低事故風險。這一技術在江蘇省交通密集和事故多發(fā)路段具有重要的應用前景。未來還可擴展5G覆蓋，結合V2X協(xié)議構建跨區(qū)域的交通管理網(wǎng)絡。

（2）高精度感知系統(tǒng)。S17項目部署了激光雷達、毫米波雷達和高清攝像頭等多種傳感器，形成無縫銜接的全息感知系統(tǒng)，結合多傳感器數(shù)據(jù)融合技術提供精準的道路環(huán)境信息，使交通管理系統(tǒng)實時掌握車輛位置、速度和周圍狀況。在復雜路況和惡劣天氣下，這種系統(tǒng)顯著提升了監(jiān)控精度，尤其適用于長江大橋等重要節(jié)點，有效支持事故預警、擁堵監(jiān)控和車流引導，保障關鍵路段的安全和通暢。

（3）邊緣計算與數(shù)據(jù)處理。S17項目中應用的邊緣計算技術通過在數(shù)據(jù)源附近實時處理數(shù)據(jù)，減輕了中心服務器的負擔，提升了系統(tǒng)的響應速度。邊緣節(jié)點能夠預處理感知數(shù)據(jù)，如對象檢測、路徑規(guī)劃和事件識別，使車輛和設施快速響應[3]，這在交通擁堵或事故情況下尤為關鍵，因為實時數(shù)據(jù)處理可減少延遲。邊緣計算技術在江蘇省其他高速公路樞紐和復雜路段同樣適用，能夠實現(xiàn)本地化決策，提高系統(tǒng)在復雜交通環(huán)境中的反應能力。

（4）云端數(shù)據(jù)管理與分析。S17項目的云端數(shù)據(jù)管理平臺承擔數(shù)據(jù)集中存儲、深度分析和決策支持。借助大數(shù)據(jù)和AI算法，系統(tǒng)對歷史和實時數(shù)據(jù)進行分析，可預測交通流、檢測異常并制定應急方案。江蘇其他高速公路的智能化改造同樣需要云端管理平臺，通過集中分析各路段數(shù)據(jù)，實現(xiàn)跨區(qū)域的綜合管理。在極端天氣或重大交通事故中，云端管理平臺能夠快速生成應急方案，減少次生災害。

（5）數(shù)字孿生技術的應用。S17項目在江蘇省首次引入了數(shù)字孿生技術，通過虛擬模型模擬不同場景下的交通動態(tài)，支持管理者優(yōu)化策略。數(shù)字孿生技術在交通樞紐和關鍵路段的應用前景廣闊，尤其在節(jié)假日高峰期，能夠提前預測擁堵點，幫助管理者采取緩解措施，優(yōu)化車流分配，提升道路管理的前瞻性和應變能力[4]。

S17項目中的多項關鍵技術在江蘇省其他高速公路的智能化改造中具備廣泛適用性。通過引入車路協(xié)同通信、邊緣計算等技術，江蘇省高速公路能夠實現(xiàn)全面的智能化升級，進一步提升交通管理的科學性和服務質量。未來研究和實踐應重點關注以下方面：優(yōu)化技術在不同交通環(huán)境的應用方案，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率；推動標準化建設，確保設備和系統(tǒng)間的兼容性；加強數(shù)據(jù)安全和隱私保護，提升公眾信任度，為江蘇省智能交通系統(tǒng)提供可靠保障。

3 江蘇省其他高速公路應用場景的適用性分析

3.1 不同類型高速公路的技術適應性

江蘇省高速公路網(wǎng)絡涵蓋了多種類型，包括城市環(huán)線高速、跨區(qū)域干線高速、山地高速和沿海高速等。這些高速公路在地理特征、氣候條件、交通特征等方面差異顯著，因此在智能網(wǎng)聯(lián)化改造中應因地制宜地采取差異化的技術部署策略，以滿足不同應用場景的需求。

（1）城市環(huán)線高速（如南京繞城高速）位于城市周邊，交通流量大且車速頻繁變化。此類高速應部署高密度車路協(xié)同通信系統(tǒng)（V2X），以便交通管理中心實時獲取車輛位置和交通事件信息，實現(xiàn)動態(tài)調(diào)整。此外，應結合智能監(jiān)控和自動化控制系統(tǒng)，快速響應擁堵和事故，提升通行效率和安全性。

（2）跨區(qū)域干線高速（如滬寧高速）連接多個城市，交通流量相對穩(wěn)定。此類高速適合采用邊緣計算與云端數(shù)據(jù)分析相結合的分布式架構，通過邊緣節(jié)點進行初步數(shù)據(jù)處理，減少傳輸延遲，并利用云平臺進行大規(guī)模數(shù)據(jù)分析，支持多區(qū)域交通的協(xié)同管理。此架構能在長距離、高速環(huán)境下實現(xiàn)實時監(jiān)控和智能引導。

（3）山地高速（如寧杭高速）位于地形復雜、氣候多變的區(qū)域，面臨雨霧、坡道和急彎等挑戰(zhàn)，宜優(yōu)先部署抗干擾性強的感知設備（如毫米波雷達和高分辨率激光雷達），并加強通信鏈路的冗余設計，確保在極端天氣條件下的系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。高精度感知與數(shù)據(jù)冗余設計能夠在惡劣環(huán)境中提高交通安全性。

3.2 改造過程中的技術挑戰(zhàn)及解決方案

在智能網(wǎng)聯(lián)化改造過程中，江蘇省高速公路面臨一系列的技術挑戰(zhàn)，其主要挑戰(zhàn)及針對性的解決方案如下：

（1）數(shù)據(jù)傳輸延遲與可靠性。在高速公路場景中，數(shù)據(jù)的實時性和穩(wěn)定性至關重要，尤其在車速較高的情況下，數(shù)據(jù)延遲可能帶來安全隱患。解決方案包括采用5G通信與光纖鏈路相結合的雙層通信架構，5G網(wǎng)絡支持大帶寬和低延遲的數(shù)據(jù)傳輸，適用于動態(tài)數(shù)據(jù)的實時傳輸，而光纖鏈路能夠確保數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸，可用于固定數(shù)據(jù)傳輸和冗余保障[5]。此外，為應對突發(fā)情況，應配置備用通信方案，確保在5G或光纖網(wǎng)絡故障時，系統(tǒng)能夠通過衛(wèi)星或微波通信繼續(xù)運行。

（2）多源數(shù)據(jù)融合與實時處理。智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)涉及激光雷達、攝像頭、毫米波雷達等多種感知設備，如何高效融合不同數(shù)據(jù)源、提取有用信息是其核心挑戰(zhàn)之一。邊緣計算的應用在此過程中發(fā)揮著重要作用，通過在路側設備上進行初步的數(shù)據(jù)預處理和融合，能夠在減少數(shù)據(jù)傳輸量的同時實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時有效利用。采用人工智能和數(shù)據(jù)融合算法，可以進一步提升數(shù)據(jù)的整合效率，從而實現(xiàn)更精確的交通環(huán)境識別[6]。

（3）系統(tǒng)兼容性與標準化。江蘇省高速公路網(wǎng)覆蓋廣泛，涉及不同設備供應商和技術平臺，系統(tǒng)的兼容性和標準化問題尤為突出，應制定統(tǒng)一的技術標準和接口協(xié)議，確保不同設備間的數(shù)據(jù)流通和系統(tǒng)互操作性。同時，應建立全國性的設備兼容測試和驗證平臺，確保在不同高速公路及不同區(qū)域之間，實現(xiàn)車路協(xié)同系統(tǒng)的互通性和兼容性。

3.3 技術部署策略與優(yōu)化建議

在江蘇省高速公路智能網(wǎng)聯(lián)化改造中，科學的技術部署與優(yōu)化措施至關重要?；赟17項目實踐，該文提出以下幾項策略，以期為其他路段的智能化改造提供參考。

（1）路端設備布設與優(yōu)化。路端設備的布設對系統(tǒng)感知效果至關重要，應在不同路段依據(jù)交通流量、地形及氣候調(diào)整布設密度與設備類型。例如在交通樞紐區(qū)域需增加設備密度，而在雨霧多發(fā)區(qū)域可采用抗干擾強的傳感器。

（2）數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡的關鍵考量。高效的數(shù)據(jù)通信是智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)的核心，應結合路段特性選擇合適的通信技術組合，復雜地形可補充衛(wèi)星或微波通信，并建立冗余鏈路，以提高系統(tǒng)的魯棒性和穩(wěn)定性。

（3）系統(tǒng)集成與跨部門協(xié)作。智能網(wǎng)聯(lián)化涉及多部門合作，應建立跨部門的工作組和實時的信息共享平臺，制定統(tǒng)一標準和接口協(xié)議，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和資源的順暢流動。

（4）數(shù)據(jù)安全與隱私保護。智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)涉及大量實時交通數(shù)據(jù)，需保障數(shù)據(jù)安全。未來項目應繼續(xù)強化數(shù)據(jù)安全策略，采用數(shù)據(jù)脫敏和加密技術，保障隱私，并制定數(shù)據(jù)共享政策，確保合法合規(guī)。

（5）設備維護與運營管理。系統(tǒng)的長期有效運行依賴高效的設備維護，應建立定期巡檢制度、專業(yè)維護團隊和故障應急方案，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和長效運轉。

（6）用戶培訓與公眾參與。用戶對智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)的理解和支持至關重要，建議開展用戶培訓和公眾宣傳，提高公眾對智能網(wǎng)聯(lián)技術的認知，建立反饋機制以持續(xù)優(yōu)化。

4 結論

目前，江蘇省高速公路智能網(wǎng)聯(lián)化改造尚處于起步階段，隨著技術的不斷更新和應用需求的擴展，未來仍有諸多研究方向值得深入探索。作為首個示范項目，S17蘇州繞城高速通過技術、政策和產(chǎn)業(yè)的協(xié)同推進，實現(xiàn)了交通系統(tǒng)的數(shù)字化和智能化升級，在提升交通安全、通行效率，減少污染，促進經(jīng)濟發(fā)展及優(yōu)化用戶體驗等方面效果顯著，為江蘇省其他高速公路的智能網(wǎng)聯(lián)化改造提供了可借鑒的經(jīng)驗和技術支持。

基于S17項目的成果，未來的智能網(wǎng)聯(lián)化改造應在國家技術標準框架下，制定符合江蘇省需求的地方標準，統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口和通信協(xié)議，實現(xiàn)系統(tǒng)互聯(lián)與數(shù)據(jù)共享。通過跨行業(yè)協(xié)作，建立智能交通生態(tài)系統(tǒng)，促進技術創(chuàng)新與資源共享，強化數(shù)據(jù)安全和隱私保護機制，為江蘇省智能網(wǎng)聯(lián)化的可持續(xù)發(fā)展提供有力保障。將高速智能網(wǎng)聯(lián)化從單一示范項目推廣至全省，有助于推動江蘇省交通系統(tǒng)的智能化、綠色化和區(qū)域經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

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