高速公路基礎(chǔ)設(shè)施賦能智能化運營服務(wù)研究

摘要 高速公路基礎(chǔ)設(shè)施在支撐和提升高速公路智能化運營服務(wù)質(zhì)量和管理效能方面發(fā)揮重要作用。文章從高速公路智慧化發(fā)展以及舊路改造新要求出發(fā)，基于智能化發(fā)展下高速公路運營管理面臨的信息采集方式單一、信息傳達(dá)路徑有限、智慧管控能力不足等問題，從現(xiàn)有設(shè)備的利用、改造和更新，新型智能化管理平臺建設(shè)，以及業(yè)務(wù)協(xié)同、多源數(shù)據(jù)交換和共享等方面探討高速公路基礎(chǔ)設(shè)施賦能智能化運營服務(wù)的實施策略，并以泉廈高速為例，闡述了高速公路基礎(chǔ)設(shè)施賦能智能化運營服務(wù)的實施路徑與價值。

關(guān)鍵詞 高速公路；基礎(chǔ)設(shè)施賦能；智能化運營服務(wù)

中圖分類號 U495 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）13-0180-03

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高速公路作為國家交通基礎(chǔ)設(shè)施的重要一環(huán)，其建設(shè)、運營和管理狀況日益受到關(guān)注。近年來，我國高速公路建設(shè)取得了顯著進(jìn)展，截至2023年，我國高速公路總里程已突破17.7萬千米，位居世界第一。

福建省作為我國的沿海省份，其高速公路里程已超過6 200 km，路網(wǎng)密度居全國前列。福建省高速公路網(wǎng)絡(luò)在國家交通網(wǎng)絡(luò)中占有重要地位，同時，福建省特殊的地理位置以及重要的社會經(jīng)濟(jì)作用，使得節(jié)假日交通需求大，交通事故頻發(fā)等問題尤為突出，這對運營管理帶來了巨大挑戰(zhàn)。伴隨高速公路智慧化發(fā)展與建設(shè)要求，高速公路智慧化建設(shè)速度加快，高速公路舊路智慧化升級刻不容緩。

1 高速公路智慧化發(fā)展以及舊路改造新要求

我國智慧交通建設(shè)與發(fā)展通過新一代信息技術(shù)與交通運輸?shù)纳疃热诤希粩嗵嵘煌ㄟ\輸能力以及道路交通的服務(wù)質(zhì)量，積極促進(jìn)出行更便捷、物流更高效、運行更安全、監(jiān)管更精準(zhǔn)的新交通業(yè)態(tài)的不斷發(fā)展。在智慧高速公路發(fā)展方面，國家大力引導(dǎo)智慧高速公路發(fā)展，地方積極開展智慧高速公路建設(shè)實踐。福建高速數(shù)字化、智慧化建設(shè)與運營基于3個體系、4個支撐、8大應(yīng)用集群的整體框架，通過統(tǒng)一規(guī)劃、分期實施、迭代升級等策略，有序推進(jìn)福建高速公路向建、管、養(yǎng)、運的智慧化方向發(fā)展。

針對高速公路建設(shè)成本壓力以及福建大量存量的高速公路資產(chǎn)，需要加強(qiáng)對現(xiàn)有舊路的提質(zhì)升級改造。高速公路舊路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需要正確處理近期與遠(yuǎn)期、新建與改擴(kuò)建的關(guān)系，積極推動高速公路產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、技術(shù)創(chuàng)新，以新質(zhì)生產(chǎn)力積極豐富和推廣智慧高速公路的場景應(yīng)用。在預(yù)留拓展空間的基礎(chǔ)上，高質(zhì)量有序推進(jìn)智慧高速試點布局，明確高速公路存量資產(chǎn)的智慧化增值應(yīng)用場景和路徑，通過推動ETC門架智慧拓展、伴隨式信息服務(wù)支持以及智能管理配套設(shè)施建設(shè)等，引導(dǎo)新舊設(shè)施設(shè)備的兼容建設(shè)和改造。

2 高速公路智能化運營服務(wù)與面臨的主要問題

2.1 信息采集方式單一

信息采集是高速公路智慧化運營管理的基礎(chǔ)。但傳統(tǒng)單一的攝像頭監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測和采集的信息要素、效率和質(zhì)量都有限。在缺乏前端感知能力的條件下，更多采用人工處理、事后處理的方式進(jìn)行交通管控，管控效能較低，需要更為多元的信息采集手段和更加智能化、自動化的信息分析、判斷、決策和預(yù)測能力，以提升高速公路智能化和自主運營的監(jiān)管能力。

2.2 信息傳達(dá)路徑有限

在信息傳達(dá)方面，傳統(tǒng)高速公路主要采用傳統(tǒng)的LED情報板進(jìn)行發(fā)布。雖然有較好的視域范圍，能夠傳達(dá)緊急、重要的交通信息，但因是單向、固定位置的信息傳達(dá)，信息傳達(dá)閱讀識別能力、屏內(nèi)容量、覆蓋范圍等都有限，且是被動地接收信息模式，運營管理、用戶需求間缺乏立體的、因需而動的信息溝通方式。因此，需要基于交通路況信息傳達(dá)需要，構(gòu)建覆蓋范圍更廣、能夠到達(dá)每一個駕乘人員終端，以及能夠因需而獲、具有互動性的數(shù)字化與信息化時代的多元信息傳遞與互動模式和體系。

2.3 信息預(yù)判能力有限

預(yù)知、預(yù)判能力是防范交通風(fēng)險、降低風(fēng)險事件發(fā)生概率的重要基礎(chǔ)。當(dāng)下的高速公路還較為缺少提前感知擁堵和事故防范等能力，難以根據(jù)實時車流預(yù)測未來交通態(tài)勢，無法對擁堵路段進(jìn)行提前預(yù)判與疏導(dǎo)；且基于大量、動態(tài)、具有較強(qiáng)主觀能動性的車輛駕乘信息，難以全面精準(zhǔn)地對所有車輛進(jìn)行安全風(fēng)險防控。因此，需要積極提升高速公路的信息采集與分析處理能力，全面了解多元信息并進(jìn)行科學(xué)預(yù)知、預(yù)判與決策等，降低發(fā)生交通擁堵或安全事故的概率。

2.4 智慧管控能力不足

在智能化時代，高速公路的智慧管控能力在不斷提升。但當(dāng)下，傳統(tǒng)高速公路不夠立體多元的信息溝通方式、缺乏自主性和預(yù)判性的交通調(diào)度與調(diào)控能力等，極大地影響了高速公路運營與監(jiān)管效率，也增加了運營服務(wù)與管理的成本。因此，需要通過更加智能化、信息化的公路基礎(chǔ)設(shè)施與管控系統(tǒng)建設(shè)，提升高速公路的信息預(yù)知、預(yù)判能力，并通過科學(xué)有效、及時準(zhǔn)確地分析處理等提升高速公路的運維管控能力，降低運維管控成本。

3 高速公路基礎(chǔ)設(shè)施賦能智能化運營服務(wù)實施策略

高速公路智能化運營服務(wù)能力提升離不開基礎(chǔ)設(shè)施的支持與幫助，一方面，需要基礎(chǔ)設(shè)施為高速公路運營服務(wù)與管理等平臺系統(tǒng)運行提供基礎(chǔ)而多元的信息數(shù)據(jù)，加強(qiáng)感知類的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；另一方面，需要不斷提升基礎(chǔ)設(shè)施的智能化、自動化管理水平，充分發(fā)揮現(xiàn)代信息、通信、計算機(jī)等技術(shù)的優(yōu)勢，不斷優(yōu)化和提升高速公路各業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)管理能力，通過智能化管理設(shè)施工具等不斷提升高速公路基礎(chǔ)運營服務(wù)管理能力。

基于高速公路用戶駕乘與運營服務(wù)需求及管理智慧化發(fā)展面臨的主要問題，應(yīng)充分挖掘和更新改造通信、監(jiān)控、收費系統(tǒng)及大量外場設(shè)備，提升相應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施硬件的感知預(yù)判能力和數(shù)據(jù)采集水平；深度融合AI、大數(shù)據(jù)、云計算等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用價值，從提升高速公路智能化運營服務(wù)能力與管理效能角度出發(fā)，持續(xù)優(yōu)化完善和更新現(xiàn)有高速公路智能化服務(wù)與管理平臺與系統(tǒng)功能，增加新一代智能化平臺軟件，提升數(shù)字化水平；通過發(fā)揮軟件系統(tǒng)、硬件設(shè)施等智能化技術(shù)優(yōu)勢，結(jié)合業(yè)務(wù)協(xié)同、多源數(shù)據(jù)交換、資源共享等，科學(xué)有效分析、及時準(zhǔn)確處理各類信息，提高決策分析能力，賦能智能化運營服務(wù)的價值提升，實現(xiàn)智慧化管控。

3.1 通過現(xiàn)有設(shè)備的利用、改造和更新提升采集、檢測等自動化水平

針對現(xiàn)有高速公路資源，亟需通過智能化改造和設(shè)備升級等提升存量高速公路的智能化水平，通過對現(xiàn)有設(shè)備的利用、改造和更新，提升高速公路運營服務(wù)的信息采集、安全檢測、信息傳遞等自動化水平。

以隧道行車監(jiān)測及應(yīng)急安全預(yù)警功能為例，隧道是易發(fā)交通事件的重點管控區(qū)域?；贓TC微波天線與車輛的車載電子標(biāo)簽，可以構(gòu)建高速公路管控與車輛運行間的多元信息采集通路。通過在隧道內(nèi)外布設(shè)ETC天線、ETC信息安全發(fā)布終端等設(shè)備，并結(jié)合既有高清攝像機(jī)設(shè)備構(gòu)建立體的信息采集體系，實現(xiàn)隧道車輛出入實時監(jiān)測、斷面流量監(jiān)測、車輛信息統(tǒng)計、隧道內(nèi)區(qū)間定位、異常事件識別和信息安全發(fā)布等功能，提升高速公路隧道段的運行監(jiān)測、預(yù)警、應(yīng)急決策及處置水平。通過對關(guān)鍵路段的多元信息采集與系統(tǒng)分析，提升高速公路智能化運營服務(wù)能力。

3.2 通過新型智能化管理平臺建設(shè)，提升管理服務(wù)水平

高速公路智能化運營離不開新型自動化管理設(shè)備和智能化管理平臺的支持?；贓TC技術(shù)的車路協(xié)同系統(tǒng)、高速公路智慧化運營管理系統(tǒng)等的發(fā)展，在便捷高速公路收繳費等管理的同時，更應(yīng)從用戶需求和管理者綜合提升的角度出發(fā)，構(gòu)建更新或優(yōu)化系統(tǒng)自動化、智能化管理服務(wù)平臺，通過新型智能化管理設(shè)備和平臺的建設(shè)與優(yōu)化，以及研發(fā)或引進(jìn)新一代智能技術(shù)，不斷提升高速公路管理、運營、服務(wù)、建設(shè)、養(yǎng)護(hù)綜合能力和水平。

以收費站場景智能誘導(dǎo)為例，伴隨高速公路智能化運營服務(wù)的發(fā)展以及ETC等信息與數(shù)字化技術(shù)在智能化高速公路中的應(yīng)用創(chuàng)新，智慧收費站體系成為未來高速公路發(fā)展的又一重要場景。圍繞福建智慧高速“一網(wǎng)式管理、一站式服務(wù)、一體化創(chuàng)新”建設(shè)目標(biāo)，高速公路智慧收費站可通過站前匝道預(yù)交易系統(tǒng)、收費車道、智能收費設(shè)備以及收費管理系統(tǒng)等[1]，實現(xiàn)數(shù)智化的聯(lián)網(wǎng)收費、預(yù)交易特情提醒及車輛誘導(dǎo)，以提升收費站通行效率和服務(wù)質(zhì)量，降低收費站的運營與管理成本。

未來，伴隨著高速公路智慧化升級提升，基于高速公路收費體系降本增效、安全保障以及事件預(yù)警和預(yù)防等智慧化運營發(fā)展需要，兼具智慧自助服務(wù)與自動化管理、智能分流與前置交易、智能感知與智能監(jiān)測、站島改造與站務(wù)信息化發(fā)展等更多新型、更具智能化水平的管理平臺系統(tǒng)將極大提升高速公路管理服務(wù)水平。更加智慧化的高速公路收費與管理模式，也將需要更多智能化的通用、專道、前端等設(shè)施設(shè)備。比如高集成化、雙天線、ETC特情處置控制等ETC專道設(shè)施設(shè)備，多目智慧眼、智慧收費機(jī)器人、高精牌識等混合自助處理設(shè)施設(shè)備，事件監(jiān)測智能體、廣場預(yù)支付、匝道自由流等收費站前端設(shè)施設(shè)備，智能應(yīng)急終端、物聯(lián)網(wǎng)終端、一體化崗?fù)さ然旌咸厍樘幚碓O(shè)施設(shè)備，以及輕量屏、誘導(dǎo)屏等亮化工程設(shè)施設(shè)備等[2]，更多元的高速公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)改造將賦能智能化管理、運營、服務(wù)及建養(yǎng)事業(yè)的發(fā)展。

3.3 通過業(yè)務(wù)協(xié)同、多源數(shù)據(jù)的交換和共享等提升決策能力

高速公路智能化運營自始至終都需要運用系統(tǒng)思維進(jìn)行建設(shè)和思考?；诟咚俟仿肪W(wǎng)監(jiān)測、機(jī)電運維、應(yīng)急安全、養(yǎng)護(hù)維修、運營繳費、宣傳服務(wù)等綜合管理與服務(wù)需要，通過業(yè)務(wù)協(xié)同、多源數(shù)據(jù)的交換和共享、技術(shù)設(shè)備創(chuàng)新、管理模式創(chuàng)新等提升高速公路綜合運營管理和決策能力，圍繞用戶駛?cè)敫咚俟非爸泻蟮娜^程，基于用戶的全要素需求等不斷落實和優(yōu)化運營服務(wù)措施，提高運營服務(wù)質(zhì)量。

以服務(wù)區(qū)ETC智能化應(yīng)用拓展為例，為提升服務(wù)區(qū)的安全保障能力以及智能化運營服務(wù)質(zhì)量，可通過在服務(wù)區(qū)出入口處布設(shè)ETC天線、ETC信息安全發(fā)布終端等設(shè)施，基于ETC的信息交互能力，并結(jié)合既有的攝像機(jī)設(shè)備，實現(xiàn)服務(wù)信息的定向、定制化、安全發(fā)布，同時支撐服務(wù)區(qū)的綜合運營管理。

未來還可通過路網(wǎng)監(jiān)測、應(yīng)急安全、運維養(yǎng)護(hù)等多業(yè)務(wù)協(xié)同，結(jié)合激光雷達(dá)、高清攝像頭、ETC門架等各類感知設(shè)備獲得的實時路況、車輛現(xiàn)狀、交通量特征、天氣狀況等多源數(shù)據(jù)進(jìn)行交換共享，智慧化賦能管理、應(yīng)急、運維、服務(wù)等各項業(yè)務(wù)平臺，通過綜合分析研究提升決策能力和管理水平。

4 高速公路基礎(chǔ)設(shè)施賦能智能化運營服務(wù)實施路徑與價值

以泉廈高速為例，基于福建高速公路智慧化一網(wǎng)式管理、一站式服務(wù)發(fā)展布局，以及推進(jìn)福建高速“交通守望者”智慧高速解決方案的落地應(yīng)用要求，實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)賦能智能化運營服務(wù)的價值與作用，需要充分了解該高速公路沿線設(shè)施、交通流特性、運行管理代表性、交通流量等因素，以及相應(yīng)的高速公路智能化運維管理平臺系統(tǒng)、高速公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與運營提升的成本投入能力和需要；進(jìn)而，充分利用現(xiàn)有ETC門架、收費站匝道預(yù)交易、收費車道等設(shè)施，并在隧道洞內(nèi)外、服務(wù)區(qū)出入口及主線部分關(guān)鍵點位增設(shè)高清攝像機(jī)、激光雷達(dá)等感知設(shè)備，大幅提升高速公路的智能化運營服務(wù)效能。

4.1 探索面向道路安全的交通信息服務(wù)

在隧道安全智能化運營管理方面，通過構(gòu)建道路事件檢測系統(tǒng)與協(xié)同信息發(fā)布系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對隧道路段的智能化管理。通過加密蘇厝、山頭隧道擁堵點的感知設(shè)施，可以監(jiān)測可能影響道路通行安全的交通事件。通過道路事件檢測系統(tǒng)對這些異常事件的智能分析，可以將路況等相關(guān)信息通過協(xié)同信息發(fā)布系統(tǒng)推送至上游門架。上游門架RSU將信息傳達(dá)給途經(jīng)車輛的車載OBU，并結(jié)合情報板，實現(xiàn)交通信息的快速、精準(zhǔn)傳遞，從而顯著提高隧道路段的出行安全。

4.2 研發(fā)隧道行車監(jiān)測及安全預(yù)警功能

在隧道行車監(jiān)測及安全預(yù)警管理方面，通過在隧道內(nèi)外布置ETC天線、ETC信息安全發(fā)布終端等設(shè)備，并結(jié)合現(xiàn)有的高清攝像機(jī)，可以實現(xiàn)隧道車輛出入監(jiān)測、斷面流量監(jiān)測、車輛信息統(tǒng)計、隧道內(nèi)區(qū)間定位、異常事件識別以及信息安全發(fā)布等功能，進(jìn)而有效提升隧道行車監(jiān)測、預(yù)警、決策及處置水平，降低隧道事故發(fā)生的概率。

4.3 拓展服務(wù)區(qū)ETC智能化應(yīng)用

在服務(wù)區(qū)智能化運營服務(wù)方面，通過在服務(wù)區(qū)出入口布置ETC天線、ETC信息安全發(fā)布終端等設(shè)施，并結(jié)合現(xiàn)有的高清攝像機(jī)，實現(xiàn)服務(wù)信息安全發(fā)布，從而支撐服務(wù)區(qū)運營管理，提升管理效率。

4.4 拓展收費站通行車道智能誘導(dǎo)

在收費站智能化運營服務(wù)方面，借助收費站匝道預(yù)交易系統(tǒng)，通過RSU發(fā)布誘導(dǎo)信息，并進(jìn)行選擇性提示：對于預(yù)交易成功的車輛，系統(tǒng)提示其正常通行；而對于預(yù)交易失敗的特情車輛，系統(tǒng)提醒其駛?cè)肴斯せ旌宪嚨?。通過智能化、自動化的服務(wù)指引和引導(dǎo)提升車輛通行效率。

4.5 拓展業(yè)務(wù)協(xié)同和數(shù)據(jù)共享

對各類設(shè)備取得的多源數(shù)據(jù)進(jìn)行交換和共享，通過相關(guān)平臺的綜合分析利用，智慧化賦能管理、應(yīng)急、運維、服務(wù)等各項業(yè)務(wù)平臺，及時開展各自工作，提升綜合決策能力和管理水平。

4.6 賦能價值預(yù)估

基于以上賦能措施，可以為高速公路智能化運營服務(wù)帶來實質(zhì)性的提升，有效解決高速公路智能化運營服務(wù)面臨的信息采集方式單一、信息傳達(dá)路徑有限、信息預(yù)判能力有限、智慧管控能力不足等問題，提升該高速公路的運營管理智能化水平、服務(wù)能力以及交通安全保障能力，為公眾提供更加安全、高效、便捷的出行體驗。

5 結(jié)語

高速公路基礎(chǔ)設(shè)施智能化運營服務(wù)升級和智慧化數(shù)字化轉(zhuǎn)型，需要從實際運營管理成本與設(shè)施設(shè)備效能的最大化出發(fā)，根據(jù)企業(yè)自身實際，以業(yè)務(wù)為導(dǎo)向，以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合傳統(tǒng)設(shè)施設(shè)備和方法等生產(chǎn)要素進(jìn)行更新改造，聚焦提升效率、產(chǎn)能先進(jìn)和自主可控，利用新一代數(shù)字技術(shù)賦能建、管、養(yǎng)、運等各項業(yè)務(wù)能力的提升，逐步驅(qū)動服務(wù)創(chuàng)新，相信不久的將來通過基礎(chǔ)設(shè)施的持續(xù)完善和管理水平的提升，不斷賦能業(yè)務(wù)價值的轉(zhuǎn)型和創(chuàng)新，逐步實現(xiàn)高速公路的智慧化、數(shù)字化。

參考文獻(xiàn)

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[2]李明， 聞峰， 李志昌. 高速公路收費站智慧化運營新模式探索[J]. 中國交通信息化， 2023（S1）： 138-141.

收稿日期：2024-05-14

作者簡介：陳碩（1987—），男，本科，工程師，從事高速公路機(jī)電系統(tǒng)維護(hù)、技術(shù)管理及專項工程管理工作。