盛刚 | 作者
安安 | 编辑
智慧高速公路的发展最早可追溯到福建数字高速，2000年福建提出数字福建，随后高速公路开展数字高速建设。
2012年，浙江省提出并实施建设智慧高速公路，这是智慧高速首次在文件中进行体现，并实施。同年，浙江省出版了整套标准规范，包括《“智慧高速”建设总体设计框架》、《浙江智慧高速公路建设技术要求》等文件，也出版了智慧高速公路的成果书籍，即《智慧高速公路建设探索与实践》。
2014年交通运输部正式提出“四个交通”，即综合交通、智慧交通、绿色交通、平安交通。
2014年，云南省出现雨雪结冰天气，给高速公路通行带来重大影响，造成较严重堵车，如何提高高速公路信息服务与管理水平是云南省亟需解决的重点问题；对于湖南省，由于京港澳、沪昆的流量较大，特别是在重大节假日前，广东的车辆涌进湖南，节后又潮汐回广东，亟需解决路网的交通平衡，减少事故发生，提高通行能力与服务水平，因此云南省和湖南省在2015年为推进了全省的智慧高速公路建设，发布了相应的总体规划和设计指南。
在此阶段，“十二五”期间，都是对在役智慧高速公路路网的智慧化提升进行推进，以提升路网管理效率为主，目的是解决实际问题、痛点问题。
2016年，交通运输部发布了《交通运输信息化“十三五”发展规划》，首次提出推进智慧公路示范应用。同年江西在建宁定高速公路，提出建设智慧高速，这是国内第一个新建高速公路智慧项目，也是交通运输部首个智慧公路的科技示范路。
2018年开始，智慧高速公路建设开始火热。2019年，中共中央、国务院发布的《交通强国建设纲要》、交通运输部发布的《数字交通发展规划纲要》都指出要大力发展智慧交通。
此后，各省都开始了智慧高速公路强国示范，这些项目中绝大部分都是新建项目的智慧高速公路，同期各省也发布了相关智慧高速公路的标准规范，包括普通公路和高速公路等，最终目的都是探索智慧高速公路建设。
“十三五”阶段，智慧高速公路的风向开始转变，围绕新建项目开展智慧化探索，探索的重点方向是新技术应用，特别是大数据、物联网、云等新技术在高速公路的落地实施。
到了“十四五”，即2020年后，在“十三五”的探索之后，许多省份对智慧高速公路的投入产出即成效产生疑惑，特别是新技术的落地效果有限，但应肯定技术发展上是很重要一步。
回头看ETC发展历程，2000年前后的探索试点一样未有较好实际成效，但正因为有多年的沉淀，对技术、维护、管理等有了把握，所以后来ETC全国区域联网、全国联网、取消省界收费站等，才能如火如荼顺利发展。
“十四五”期间，智慧高速公路的发展不应只追求新技术应用和技术创新第一，而应该更加注重智慧高速的发展初心-通行、安全、服务和管理，应注重路网与路段的平衡发展，注重技术、体制机制与人才的配套发展，在提升实效上多下功夫。
智慧交通的建设应多务实，但务实中也不能放弃对新技术的探索。如今行业中还没有总结出一套成熟的智慧高速公路相关的标准规范，但目前交通运输部已经在推进成套的数字交通的标准规范，也即将发布智慧公路相关指导意见，另外智慧公路的建设技术要求也已在编中。
（1）从政策看智慧高速公路发展重点
智慧高速建设目标比较明确，左边是对所有政策文件的总结，智慧高速公路建设的主要目标是安全、便捷、高效、绿色和经济，通过基础设施网、运输服务网、信息网、能源网融合等，进行精准感知、精确分析、精细管理和精心服务能力，实际上就是要知道路上的情况，以及明确了解情况后的解决措施，实现快速反应、快速处置，对于沿线的车，要服务到位。运用的手段是数字化、网络化与智能化。
此外，智慧高速公路发展要推动的最关键的一点是新技术与交通的融合，这是目前建设发展的关键点。交通强国提出目标是要实现4个一流，即打造一流设施、一流技术、一流管理、一流服务，建成人民满意、保障有力、世界前列的交通强国。
关于交通运输部推动的重点内容有几个方面，围绕的抓手是基础设施数字化，目前做法有很多，包括边缘计算、数字孪生、高精地图等。智能化感知网、高速公路大数据中心、智慧综合管控平台、信息服务和智慧服务区等，都是相关文件中明确提出的建设与发展重点，特别是智慧服务区，目前在积极推动，也发布了相关的标准规范，此外还有ETC应用、北斗应用和自动驾驶与车路协同等方面。
公路数字化发展始终贯穿公路的建管养运等各环节。一是公路的建设数字化，包括前期的数字地勘、数字设计、智能建造、智慧工地、数字化监管等方面；二是在役公路的数字化；三是运营管理与服务数字化；四是公路市场管理数字化；五是标准规范的数字化；最后是公路数字化基础，包括数据中心、数据应用等。关于智慧高速公路十四五，其建设的智慧初心是通行效率、安全保障、服务能力与管理水平等方面；智慧高速公路的发展是一个不断迭代、持续提升的过程！因项目投入和管理水平，各项目智慧程度不同。围绕的核心是要掌握道路情况，了解情况后进行高效处置，为人们提供精准化服务（对于高速公路信息服务技术在项目的落地，需要新技术、新模式、新业态与行业进行结合），另外还有智能收费、路网管理等（广义包含智慧施工、工地、监理、制造、养护、企业管理等）。智慧高速公路初期要注意一些问题，如运行状态（包括交通、气象、突发事件）监测精准；（不一定要车道级）交通管控(主线管控、匝道管控、通道管控、路网管控)智能有效，这主要取决流量和事故，若道路中流量与事故较少，则车道级、车辆级的监测效果很难体现。此外在交通管控方面要智能有效，在应急调度与处置方面快速可控。下图是关于路段、路网、交通强国示范等方面的发展重点建议，如进行交通强国示范建设，则应考虑前沿技术的试点应用，一般涉及智能管控、车路协同、自动驾驶、全天候通行、数字孪生等。关于智慧高速公路的关键技术非常多，对于技术的选择，显得尤为重要！目前智慧高速公路项目实际建设过程中，大概有10项技术是较为急需且关键的。关键技术之一：高速公路智慧综合管控(AI云控“大脑”)关键技术。第一个技术是关于高速公路智慧综合管控的关键技术，也就是中心的管理平台。经过多年发展，高速公路管理平台经历了三个阶段，第一个阶段是浙江智慧高速公路之前的道路监控系统，当时的监控系统较为简单，大部分仅是一个展示系统，上面出现能见度1800米、能见度2100米、129台车等信息，至于信息的含义，关注较少。第二个阶段是通过十二五，浙江、云南、湖南等智慧高速之后，吸收了国外的成功做法，改进软件性能，系统加强了数据分析、决策支持、状态显示等，其管理功能更实用。十三五开始进入第三阶段，由于云大物等新技术出现，再加上智慧高速公路示范项目推进，基于云、人工智能、BIM/高精度地图/数字孪生等技术，构建监测、调度、管控、应急、服务于一体的智慧综合管控平台，提供更精准监测、多源数据融合的自动预测与报警、车道级智能管控、伴随式信息服务、全媒体融合的流程化应急处置、数字化资产管理等应用服务，管控平台的页面内容更丰富，由底层的数据支撑，逐步实现数据快速更新及信息的实时展现、但管理平台在大数据分析、决策支持、管控智能化等方面仍然需要大幅提高，与“一屏观全域、一脑智全程”的美好愿望还存在较大差距。关键技术之二：基于边缘计算的智慧隧道数字孪生管控关键技术。第二个技术是基于边缘计算的智慧隧道的数字孪生管控，即隧道的管理平台，其相关技术在近两年有了很大转变，目前基于云、人工智能等技术的隧道智能区域控制技术发展很快，风头大有盖过”PLC+工业以太网“的趋势。基于云边协同、数字孪生等技术，构建隧道运行监测、管控、调度、应急和服务于一体的智慧隧道管控平台，让隧道管理更加直观且有效，但隧道控制策略仍需要加强，特别是加强交通工程理论支撑的且实操性更强的控制策略。关键技术之三：路网运行精准感知关键技术(全向毫米波雷达/雷视等)。第三个是关于路网运行的精确感知，以全向毫米波雷达/雷视融合等为感知数据源，结合ETC 门架数据、互联网数据等融合，为路网运行状态精准感知提供新解决方案。目前路网运行感知相关技术较为成熟，但在工程实际中应用的准确性、及时性有待提高，需要将技术与工程相结合。路网的精准感知十分关键，其感知精度影响到数据采集精度、数据分析的准确性，进而影响到后续的公路管理实效。关键技术之四：基于高速公路ETC门架系统的智慧应用关键技术。如今基于ETC门架的分析，产生了许多如ETC门架系统的关键应用，给行业发展带来了春天。利用高速公路收费系统的ETC门架系统数据优势资源，应用到路网运行监测、驾驶行为分析、收费稽查、车辆信用评价、车路协同等智慧应用，大幅提高ETC门架资源利用率，推进高速公路数字化、智慧化发展。但实际上各省由于各种原因，推广应用效果参差不齐，需要突破束缚，释放ETC数据赋能。目前围绕收费站流量大收费车道拥堵、征地资源有限难扩充收费车道数量、车道特情处理影响通行效率、降低收费人员数量提高智能化水平等行业难题开展了试点研究，提出收费车道系统云化、ETC/MTC预交易、车道设施智慧化、特情后置处置、收费岛集约化等成套关键技术，大幅提高收费站通行效率、智能化水平。收费站的通行效率提升技术围绕4个方面展开，即收费系统云化部署及收费车道设施智慧化、提高收费站CPC卡/ETC车辆通行效率、提高特情业务处理效率和收费车道通行效率、实现收费站无亭化、窄岛化、少人化。另外，也要做好无站自由流的研究和探索。高速公路逃费稽核问题，是行业十分关注的热点问题，大家都在积极探索。收费系统中关于车辆通行费的计算，主要由行驶里程、车型和费率决定，在高速公路上，车辆是先消费后缴费，部分司机通过各种手段改变车型、改变行驶里程、冒充免费车辆，从而实现偷逃车辆通行费。随着高速公路沿线外场设施的增加，沿线设备的供电技术显得越来越重要。目前行业已有交流远距离供电、直流远距离供电、智慧供电系统、中压供电等解决方案，但适应高速公路特点，稳定可靠易维护且经济的方案仍是行业急需。关键技术之八：基于物联网的数字化电信级运维保障关键技术。设备增多之后，运营保障就变得很关键，运维管理系统的数字化、在线化、实时化以及可预测化是实现运维数字化的关键。主要包括三方面内容，一是状态监控，以物理拓扑展示整体系统关系，同时可以实时监控网络和设备的状态；二是工单管理，支持自定义流程与表单，关联各类配置信息库，根据业务实际场景的灵活调整；三是告警管理，可以根据不同的设备类型，同时监控各设备的告警，方便机电人员能够及时进行相关处置工单的处理。运维系统在很多地方都是静态，通过数据传输和设备监测“动起来”的动态运维系统还有很长的路要走，但这个方向功能技术较为成熟，主要是需要解决实践工程化方面的问题。关键技术之九：高速公路软件安全可控关键技术(操作系统、数据库、应用软件等)。软件安全可控即软件国产化，覆盖规划、勘察、设计、施工、运营、养护等全过程，包括操作系统、数据库、应用软件等。但关于高速公路的软件安全可控关键技术，目前操作系统、数据库方面，行业内企业涉足较少，目前也有部分企业在推动操作系统、数据库的国产化，并进行了一些试点，这属于国家的宏观战略问题，不可忽视。关键技术之十：高速公路车路协同(自动驾驶)关键技术。高速公路的车路协同自动驾驶关键技术是未来一个重要技术问题。如今高速公路上新能源车增多，新能源车的发展速度已经超过预期，推动了整个产业技术快速发展。自动驾驶技术的发展也将会超出我们的预期，行业应该加强高速公路可为自动驾驶提供什么样可行的支撑技术的研究，探索可行的做法或解决方案，迎接自动驾驶时代到来。一是现在已不合适讨论是否要搞智慧高速公路(一切讨论是否要智慧公路的，都是对政策和发展的不理解)，而是应该坚信、坚定、坚决智慧公路建设，要下大力气加快推进高速公路智慧化，推动智慧高速公路普及，实现交通强国的重要目标，将关键技术转成工程化落地，使得技术发展真正有利于运营管理和服务，来支撑构建现代化高速公路。二是推进中要以需求为导向、创新来驱动、系统应先进可靠、脚踏实地、扎实逐步推进。现在是一个高速发展的社会，机会稍纵即逝，要学会透过现象看本质、透过千万技术看本质，看到自己的关键点和切入点，要抓住机会、抓紧机会。三是要规避无用重复试点，跟风简单复制，特别是各单位都想从头试试，都想第一批掌握，从我们已取得的成绩看，大部分重大技术都是集中力量攻关研究、集中示范、总结经验、再逐步推广！没有强大的历史沉淀，寄希望一夜之间，功成名就，遍地开花是很难的！破除理想经验主义也是很关键的，特别对于信息社会的现在，谁都掌握一定的信息化知识，都可以谈谈智慧发展，但不能丢掉交通工程理论，只有交通工程理论支撑的智慧高速才有希望，要把握住机会，走在时代的前列。注：本文是赛文交通网整理交通运输部公路院北京交科设计院副总经理盛刚在第十二届（2023）中国智能交通市场年会-第六届（2023）智慧高速产业发展论坛上的演讲报告内容，有删减，未经本人审核。