智能與“雙碳”驅(qū)動(dòng)下的交通工程建設(shè)與管理：現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)與展望

DOI：10.12433/zgkjtz.20250612

近年來(lái)，我國(guó)在交通工程建設(shè)與管理方面取得了顯著成就，基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模不斷擴(kuò)大、網(wǎng)絡(luò)覆蓋日益完善，工程技術(shù)水平持續(xù)提升，信息化、智能化手段初步融入工程建設(shè)管理之中。然而，伴隨建設(shè)規(guī)模和復(fù)雜度的不斷加大，工程質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)依然嚴(yán)峻，資源環(huán)境壓力持續(xù)增大，同時(shí)，新技術(shù)和新業(yè)態(tài)的迅猛發(fā)展對(duì)傳統(tǒng)管理模式提出了更高要求。對(duì)此，交通工程建設(shè)與管理正加速向精細(xì)化、綠色化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化和國(guó)際化方向轉(zhuǎn)變。本文通過(guò)文獻(xiàn)綜述方法，對(duì)國(guó)內(nèi)外交通工程建設(shè)管理、大數(shù)據(jù)應(yīng)用、車路協(xié)同、綠色低碳交通等領(lǐng)域的研究成果和實(shí)踐案例進(jìn)行系統(tǒng)梳理，并圍繞技術(shù)創(chuàng)新、安全質(zhì)量控制、投融資模式、綠色施工、災(zāi)害防治、應(yīng)急管理以及政府與市場(chǎng)多主體協(xié)同等熱點(diǎn)進(jìn)行歸納和對(duì)比，總結(jié)出各國(guó)在管理體系、關(guān)鍵技術(shù)、法律法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)等方面的異同，旨在為政府決策和行業(yè)發(fā)展提供參考。

一、大數(shù)據(jù)與智慧交通治理

（一）大數(shù)據(jù)在城市交通治理中的核心地位

伴隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加速，交通擁堵已成為全球普遍問(wèn)題[。大數(shù)據(jù)技術(shù)通過(guò)整合手機(jī)信令、車輛定位、視頻監(jiān)控、社交媒體等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，顯著提升了對(duì)城市交通運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與精準(zhǔn)預(yù)測(cè)能力。借助云計(jì)算和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，政府及科研機(jī)構(gòu)能夠快速檢索、分析和可視化海量數(shù)據(jù)，為交通管理提供科學(xué)依據(jù)。同時(shí)，跨部門數(shù)據(jù)共享、公共平臺(tái)建設(shè)及隱私保護(hù)法規(guī)的制定均凸顯了政府在保障數(shù)據(jù)安全與應(yīng)用效能中的關(guān)鍵作用。

（二）大數(shù)據(jù)技術(shù)與城市交通綜合治理的融合趨勢(shì)

通過(guò)對(duì)出行時(shí)空分布與出行意圖的分析，大數(shù)據(jù)可精準(zhǔn)識(shí)別高風(fēng)險(xiǎn)擁堵路段和時(shí)段，為動(dòng)態(tài)限速、車道管控等措施提供理論依據(jù)，研究顯示，即便在無(wú)物理瓶頸條件下，微小車速波動(dòng)也可能引發(fā)“幽靈堵塞”。此外，在公交線路優(yōu)化和軌道交通客流分析中，借助手機(jī)信令與公交IC卡數(shù)據(jù)的綜合挖掘，可以精確把握出行需求和客流分布，為線路規(guī)劃和運(yùn)力配置提供科學(xué)依據(jù)[5。

二、交通工程建設(shè)與管理

（一）城市軌道交通建設(shè)的安全與質(zhì)量管理

城市軌道交通工程往往具有施工環(huán)境復(fù)雜、社會(huì)期望值高等顯著特點(diǎn)。已有研究表明，BIM技術(shù)通過(guò)數(shù)字化三維建模與多專業(yè)協(xié)同平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)建設(shè)周期內(nèi)對(duì)工程質(zhì)量、安全風(fēng)險(xiǎn)與進(jìn)度的全流程管理。實(shí)踐表明，若能將施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與遠(yuǎn)程視頻巡檢等信息化平臺(tái)與BIM模型緊密對(duì)接，可在施工階段迅速定位并預(yù)警安全隱患。

軌道交通建設(shè)涉及政府、施工企業(yè)、監(jiān)理單位及公眾等多元利益主體。政府在工程監(jiān)管中不再局限于傳統(tǒng)的行政審批與竣工驗(yàn)收，而更加注重多維度的實(shí)時(shí)監(jiān)管與過(guò)程績(jī)效評(píng)估。CBS平臺(tái)在交通建設(shè)項(xiàng)目資金監(jiān)管中的成功范例表明，信息化監(jiān)管模式可大幅提升投資決策的透明度與準(zhǔn)確性，同時(shí)借助專業(yè)化咨詢與評(píng)估機(jī)構(gòu)也可確保監(jiān)管結(jié)果的公平與公正。

（二）交通工程項(xiàng)目管理與投資控制

大型交通工程項(xiàng)目往往需要巨額資金投入，同時(shí)建設(shè)周期也較長(zhǎng)。為有效規(guī)避資金浪費(fèi)與腐敗風(fēng)險(xiǎn)，王小平等學(xué)者從財(cái)務(wù)管理、施工流程及審計(jì)監(jiān)察等角度提出了多樣化的應(yīng)對(duì)策略。將精益管理思想與國(guó)際通行的項(xiàng)目管理體系應(yīng)用于項(xiàng)自決策、施工與竣工全流程，可構(gòu)建更為完善的投資管控閉環(huán) [9-10]。

隨著信息化與工業(yè)化日趨融合，裝配式施工技術(shù)在交通工程領(lǐng)域已逐漸普及?；谖锫?lián)網(wǎng)傳感器、云端數(shù)據(jù)庫(kù)及可視化儀表盤的現(xiàn)代信息管理平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度與質(zhì)量的即時(shí)監(jiān)測(cè)，縮短管理層的決策周期，同時(shí)降低事故風(fēng)險(xiǎn)。上述信息化技術(shù)的應(yīng)用不僅減少了施工事故的發(fā)生，也為建設(shè)安全保障和質(zhì)量提升提供了堅(jiān)實(shí)保障[11-12]。

（三）交通工程面向自然災(zāi)害與應(yīng)急管理

面對(duì)極端天氣、山體滑坡等自然災(zāi)害帶來(lái)的威脅，公路與橋梁等交通設(shè)施迫切需要提升自身韌性。為此，各地區(qū)已著手打造針對(duì)性較強(qiáng)的防災(zāi)減災(zāi)體系[13-14]。例如，高雪等在黑龍江高速公路的研究指出，通過(guò)強(qiáng)化路面排水設(shè)計(jì)、部署實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置以及建立分級(jí)預(yù)警制度，可顯著提升惡劣氣象下道路的整體通行能力與安全水平。

高效的應(yīng)急響應(yīng)需要政府部門、交通企業(yè)、專業(yè)救援組織等多方協(xié)同制定并演練應(yīng)急預(yù)案。在此過(guò)程中，信息技術(shù)的作用不可或缺。例如，通過(guò)GIS平臺(tái)可直觀呈現(xiàn)災(zāi)情范圍及相關(guān)信息，借助無(wú)人機(jī)或車載攝像頭實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)偵察，從而精準(zhǔn)匹配受災(zāi)區(qū)域與應(yīng)急資源[15]。隨著技術(shù)的持續(xù)演化，應(yīng)急指揮的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化與協(xié)同化趨勢(shì)愈發(fā)明顯。

三、車路協(xié)同與車路云一體化技術(shù)

（一）車路協(xié)同的理論基礎(chǔ)與實(shí)踐進(jìn)展

車路協(xié)同關(guān)注車輛與道路基礎(chǔ)設(shè)施之間的信息交互和協(xié)同決策，依托車間通信實(shí)現(xiàn)車輛路徑、速度與信號(hào)控制的精細(xì)化管理[16-[17]。國(guó)外車間通信和路側(cè)通信的相關(guān)研究和標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)踐已開展多年，國(guó)內(nèi)也在智能高速公路、城市快速路等情境中加速應(yīng)用并建立示范區(qū)與測(cè)試場(chǎng)[18]。

（二）“車一路一云”一體化理念的提出與意義

“車一路一云”一體化是在“單車智能”與“車路協(xié)同”模式基礎(chǔ)上的深化與擴(kuò)展。其主要特征包括：在車輛端，保留基礎(chǔ)的傳感及安全冗余能力，以減少對(duì)高算力芯片的依賴；在路側(cè)端，通過(guò)大規(guī)模部署感知設(shè)備與邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)車輛、道路及環(huán)境信息的實(shí)時(shí)采集與處理；在云端，面向全局的高負(fù)載計(jì)算與決策，對(duì)車輛與路側(cè)設(shè)施下達(dá)實(shí)時(shí)調(diào)控指令[19]。

在“車一路一云”協(xié)同模式下，自動(dòng)駕駛車輛在復(fù)雜或擁堵環(huán)境下的感知與安全保障能力有望大幅提升。這不僅能夠降低單車對(duì)高端硬件的依賴，也能通過(guò)全局性優(yōu)化減少事故與擁堵。然而，該模式在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入和跨區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一等方面依舊面臨瓶頸，亟需政府和產(chǎn)業(yè)界在法規(guī)政策、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)管理等層面加強(qiáng)協(xié)同[20]。

（三）車路協(xié)同與大數(shù)據(jù)融合的多層次價(jià)值

依托大數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)區(qū)域交通流進(jìn)行整合分析，可支持車輛調(diào)度、信號(hào)配時(shí)及路段限速等宏觀層面的全局優(yōu)化。例如，在高速公路環(huán)境下，通過(guò)綜合評(píng)估各路段交通量、車速與突發(fā)事件信息，可以及時(shí)調(diào)整車速誘導(dǎo)與匝道信號(hào)控制，進(jìn)而降低交通流波動(dòng)與擁堵風(fēng)險(xiǎn)[16-17]。

在車路協(xié)同環(huán)境下，研究視角可進(jìn)一步下沉至單車級(jí)的運(yùn)行軌跡與交互行為。當(dāng)路側(cè)與云端具備充分的數(shù)據(jù)融合與決策能力時(shí)，可對(duì)車輛的加減速、并線行為等進(jìn)行精準(zhǔn)干預(yù)，在確保安全的同時(shí)提升整體通行效率。

四、低碳與綠色交通

（一）交通行業(yè)碳減排與“雙碳”戰(zhàn)略

在“雙碳”的總體目標(biāo)下，交通領(lǐng)域必須加速實(shí)現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型。國(guó)家相關(guān)部門陸續(xù)出臺(tái)政策，推動(dòng)綠色出行、節(jié)能車型推廣和交通基礎(chǔ)設(shè)施綠色升級(jí)[21]。此外，通過(guò)分布式光伏、電網(wǎng)、儲(chǔ)能及充電（加氫）設(shè)施的深度融合，構(gòu)建低碳公路能源生態(tài)成為探索方向[22}；部分地區(qū)也開始打造“零碳服務(wù)區(qū)”，利用可再生能源為清潔出行提供支持[23]。

（二）新能源汽車與智慧交通的協(xié)同發(fā)展

隨著新能源汽車在公共交通、私人用車和物流配送領(lǐng)域的普及，結(jié)合大數(shù)據(jù)與智能調(diào)度技術(shù)（如動(dòng)態(tài)公交和智慧充電管理），新能源汽車的使用效率和環(huán)保效益將進(jìn)一步提升[24]。同時(shí)，合理布局充電基礎(chǔ)設(shè)施并與可再生能源電力相結(jié)合，通過(guò)車網(wǎng)互動(dòng)與儲(chǔ)能系統(tǒng)統(tǒng)籌調(diào)度，有助于大規(guī)模消納可再生能源，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[25]。

五、主要優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)

（一）技術(shù)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)優(yōu)勢(shì)

依托大數(shù)據(jù)、車路協(xié)同與信息化施工管理等新技術(shù)，政府在科學(xué)決策和精細(xì)治理方面獲得了更全面、前瞻性的支持，實(shí)現(xiàn)了公共資源的高效配置。同時(shí)，通過(guò)自動(dòng)駕駛與車路協(xié)同等技術(shù)深度融合，不僅降低了交通事故率，也在節(jié)能減排上發(fā)揮了積極作用。

（二）關(guān)鍵挑戰(zhàn)及應(yīng)對(duì)策略

盡管取得了諸多進(jìn)展，但交通工程建設(shè)與管理仍面臨基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)資金投入大、跨區(qū)域協(xié)調(diào)不足、標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)滯后及數(shù)據(jù)安全隱私保護(hù)等挑戰(zhàn)。構(gòu)建跨部門、跨區(qū)域的協(xié)同機(jī)制，創(chuàng)新投融資模式，完善法律與監(jiān)管體系，是突破現(xiàn)有瓶頸的重要方向。

六、未來(lái)展望

（一）綜合智慧交通生態(tài)構(gòu)建

未來(lái)城市交通將趨于智能開放，多種運(yùn)輸方式（公交、地鐵、共享出行、自動(dòng)駕駛車隊(duì)等）將實(shí)現(xiàn)無(wú)縫銜接，構(gòu)建全方位智慧出行服務(wù)體系，推動(dòng)交通系統(tǒng)由“以車為中心”向“以人為中心”轉(zhuǎn)變。

（二）深化車路云一體化與軌跡級(jí)控制

隨著感知與通信技術(shù)的進(jìn)步，車輛將在云端與路側(cè)設(shè)施協(xié)同下實(shí)現(xiàn)更高級(jí)別自動(dòng)駕駛和精細(xì)化軌跡控制，推動(dòng)該模式在跨城市、跨區(qū)域的大規(guī)模應(yīng)用。

（三）強(qiáng)化低碳與綠色化理念

未來(lái)交通部門將在政策、技術(shù)與運(yùn)營(yíng)管理上持續(xù)推進(jìn)新能源汽車和綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，通過(guò)合理規(guī)劃充電（或制氫）設(shè)施、儲(chǔ)能系統(tǒng)和分布式能源，與清潔能源深度耦合，實(shí)現(xiàn)交通領(lǐng)域的低碳轉(zhuǎn)型。

（四）完善法制與治理體系

智能交通的深度應(yīng)用既帶來(lái)技術(shù)變革，也引發(fā)法律責(zé)任、數(shù)據(jù)產(chǎn)權(quán)與隱私保護(hù)等新問(wèn)題。未來(lái)亟須在法制和治理體系上進(jìn)行改革，構(gòu)建既保障技術(shù)發(fā)展又兼顧社會(huì)公正的綜合治理體系。

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（作者單位：長(zhǎng)沙交投建設(shè)項(xiàng)目管理有限公司）