公路数字化的发展进程和未来建议

闫天朋 曾桓涛 | 作者

安安 | 编辑

包图网 | 头图来源

自从2018年交通运输部发布《加快推进新一代国家交通控制网和智慧公路试点》以来，公路数字化已经走过了将近6个年头，从“碎片化、片段式”一步步走向“连点成线，连线成网”，建设内容涵盖“建管养运服”全周期，建设效果已初步显现，比如基础设施健康监测、三维可视化设施资产管理、全天候安全通行、全过程数字管控、数字养护、智慧服务区等。

行业对于公路数字化的态度也从备受争议的“该不该建、要不要建”阶段，到初步达成共识的“要怎么建”阶段，目前正在经历“需加快建设”阶段，各省都在全力推动智慧高速、数字农村路等公路数字化的建设。

回顾这6年来中共中央、国务院以及相关部委发布的一系列文件如表1所示，围绕公路的数字化、智能化建设，以需求为导向，打造数字化基石，推动精准感知、精确分析、精细管理、高效服务等能力的提升。

表1 公路数字化相关政策文件（部分）

01公路数字化的内涵

究竟何为公路数字化？想必这个问题智慧交通领域的从业者，尤其是研究智慧高速的专家、企业、机构，都做过思考和总结，可谓仁者见仁智者见智。

综合目前已有的表述，结合数字化的内涵和范围，公路数字化是基于云大物移智等数字化技术，将物理的、实体的公路映射到计算机系统中，在数字世界中构建一个全感知、全联接、全场景、全智能的数字公路，从而对公路建设、管理、养护、运营、服务等环节业务进行优化再造，旨在保证公路运输安全、提高公路运营效率、降低公路运营成本、提升公路服务质量，打造安全、高效、绿色、智能的现代化公路体系。

其内涵包括了核心诉求、方法路径、技术目标、表现形式和价值体现，具体如下图1所示：

图1 公路数字化的内涵

02公路数字化发展取得可喜成就

仅2022年，就有多条智慧公路陆续建成通车：2月，杭绍台高速绍兴金华段全线通车；3月，支持高级别自动驾驶的路网级智慧快速路—绍兴市于越快速路正式通车；5月，湖北“智慧高速”鄂州机场高速公路正式通车；11月，湖南“智慧高速”平益高速公路正式建成通车；12月，云南昭通市智慧高速试点项目昭阳西环高速公路正式通车。

公路数字化似乎正在以“时不我待”的劲头出现在大众面前，无论是创新应用，还是建设指南、建设里程，都体现出“中国速度”。

公路数字化创新应用“百花齐放”

◼ 勘察设计阶段

勘察设计是公路建设的起始阶段，数字化创新应用可以提高勘察的准确率和作业效率，设计文件的数字化，也大大方便了流转、审查、移交和保存。

利用BIM、GIS和无人机、卫星的结合，推广激光雷达、倾斜摄影、高分遥感等新型信息采集手段，优化工程勘察测绘流程，实现设计模型与地形的交互，提升设计成果的可视化水平。

部分省份已建成“勘察平台”、“图纸平台”，全面推行数字化图纸，让工程图纸全过程应用和管理从“线下多头跑”转向“全程线上跑”，实现了数据一个库、监管一张网、管理服务一条线。

图2 利用BIM、遥感等进行数字化勘察设计

◼ 施工建造阶段

建设管理信息化逐步推广，智慧工地和建设管理平台逐渐普及，解决了以往施工现场及建造过程“看不见、看不清”的难题。

尤其是智慧工地的普遍应用，基于BIM+GIS+IoT+PM的理念，进行建设项目的全生命周期管理，利用信息化、数字化手段实现“人机料法环”的智能监测和预警，让安全质量管理、人员管理、材料物资管理、进度管控、技术交底等实现了数据化记录与可视化展示，提高了工地安全系数、工程质量、人员管理效率和进度监管水平。

图3 智慧工地使施工过程“看的见，管得了”

◼ 养护运营阶段

进入“十四五”发展时期，我国公路养护智能化系统已将检测、日常养护、科学决策、养护计划、健康监测等深度融合，利用无人巡检、智能巡检车等手段，结合AI算法，快速发现坑槽、裂缝、护栏缺失、标线损坏等问题，动态更新路面桥梁病害库，实时掌握路面、桥梁技术状况变化，动态科学决策，实现路面桥梁的精准高效养护，节省公路养护成本，解决原养护数据分散、分析不足、查询调用繁琐等问题。

图4 公路智能巡检

◼ 出行服务阶段

随着智慧高速建设成为共识以后，伴随式信息服务、智慧服务区、匝道预交易、云收费、全天候通行、货车编队行驶、高速NOA等创新场景逐步为人所知，并得到实际应用。面对C端的出行服务创新应用主要目的在于解决信息不畅通、出行不便捷、服务不贴心的问题，比如路况信息、停车信息、收费信息等。

图5 出行服务中的智慧收费（左）和智慧服务区（右）

公路数字化建设指南“百家争鸣”

自2020年初，浙江最早发布《智慧高速公路建设指南（暂行）》到现在，先后有江苏、宁夏、山东、北京、川渝、云南、甘肃、河南、河北、上海、广东、贵州等地先后出台了智慧高速公路建设的指导性文件，探索从专业角度精准定义场景和要素。

此外，江苏还发布了普通国省道智慧公路建设指南，川渝联合发布全国首个智慧高速地方标准。

另外，随着智能网联车技术的不断发展和测试需求不断加大，各地开始允许自动驾驶汽车在城市道路的指定区域进行实际测试。因实际需求，各地陆续出台城市道路智能网联技术规范，已发布的部分公路数字化建设指南如下表2所示。

表2 公路数字化领域的建设指南（部分）

建设指南的发布，不仅代表各省市对于公路数字化的重视，也反映了交通行业在科技创新、信息化发展方面的决心，从顶层设计出发指导公路数字化建设，更是全面实现公路数字化的有力推动。

公路数字化建设里程“百舸争流”

据不完全统计，截止2022年底，全国约20个省份已开展智慧公路建设，在建和已建的智慧公路超过100条，有超9000公里高速公路已经和将要在其部分路段开展智慧高速建设工作。

此外，从公开的部分信息看，“十四五”期间，一些省份明确规划了建设智慧高速的发展目标，浙江计划建设智慧高速1000公里、广东新建改造扩建智慧高速公路达到1000公里、江苏公路智慧化升级1200公里以上、上海智慧高速计划实施里程近920公里、广西智慧高速公路里程将达到300公里，四川1000公里智慧高速公路建设也正在加快实施。

笔者整理了部分省份的智慧高速建设情况如表3所示，供各位同行参考。

表3 部分省份智慧高速建情况

03未来发展建议

实体公路和数字公路同步建设

截止2022年末，我国公路里程已达到535万公里，其中高速公路17.7万公里，公路基础设施的管理、盘点、养护、运维及交通运行监测、管控、指挥是摆在面前的大问题，对公路进行数字化表达是实现精细化管理和精准化管控的重要手段。将实体的、物理的公路基础设施通过数字化手段映射到虚拟的、数字的计算机世界中，实现数字公路和实体公路之间的互动和共生。

数字公路通过前端感知设备得到全面准确的路况信息，进行挖掘分析、特征提取、机器学习等，对实体公路进行优化设计和仿真分析，实时监测公路运行状况、车辆行驶轨迹、突发事件信息，实现智能化调度和精细化管理，提高公路运行效率、增强公路安全性、优化公路设计、降低公路维护成本。

图6 实体公路和数字公路的互动共生

公路数字化要全周期、全要素、全业务覆盖

围绕公路建设、管理、养护、运营等全周期的实体业务，实现数字化表达、流转和使用，以数据为主要生产要素，赋能公路规划、勘察设计、施工、养护、营运、行业监管等业务应用场景，实现公路行业的数字化转型升级。具体而言：

全周期涵盖公路基础设施的设计、施工、验收、维护、升级等环节，要从建设前期的数据采集、规划设计到建设后期的运行管理、维护升级等各个环节建立全周期的数字化档案和信息积累。

全要素涵盖道路、桥梁、路基、涵洞、隧道、标线、标牌、收费站等各个要素，以便进行全面分析和数据处理。

全业务涵盖交通管理、路况监控、安全管理、设备管理、收费管理等多个方面，要将各项业务流程的信息数据整合汇总，以便实现公路基础设施的优化、智能化和高效化管理。

图7 公数字化的全要素、全周期、全业务

打通业务数据是关键问题

公路数字化不仅是针对物理设施，比如标志标线标牌、关键结构物的数字化表达，最终是要基于数据实现业务的优化和重构。公路存在多治理主体，往往是各司其本职工作，互不干涉内政。

由于“部门墙”的存在，导致了一定的“数据墙”和“系统墙”，比如数据孤岛与烟囱系统，数据难以共享，系统难以链接，价值难以激发。

建设数据底座、打通业务数据是实现公路信息化的关键环节，横向上打通业务数据可以整合各主体的数据和信息，建立和完善公路建设标准和规范，为公路的设计、施工、维护、监管等各个环节提供全面、准确、可信的信息。

纵向上，部-省、省-市（企）间数据壁垒也是一个难题，大多数情况下，不同的部门、省份、城市或企业拥有不同的信息系统，数据和信息无法实现有效共享，这种“数据孤岛”现象对公路基础设施的数字化、智能化、精细化管理造成了巨大的阻碍和影响。

图8 打通业务数据，实现共享协同

变革公路工程建设模式

高速公路机电系统发展30多年，监控和收费系统融合已是大势所趋。同时，信息化、智能化项目一直与公路机电系统分开，单独设计实施，软硬件资源难整合，不利于公路数字化转型和智慧交通健康发展。

已报批的《公路信息化技术规范》与正在征求意见修编的《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》采用公路信息化专项设计来统一和融合机电三大系统设计，并从交通工程及沿线附属设施篇中独立出来，将建立土木设施与信息设施融合一体建设的新模式，同步设计、同步建设、同步验收、同步运营。

进行量化分级，按需分类建设

公路按照技术等级可以分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路和四级公路，不同等级公路承担的功能不同，管控的目标也有差异，公路数字化需根据其特点和需求进行不同程度的智慧建设，以实现最佳的效果，为不同类型的公路提供量身定制的服务。

比如，高速公路的主要特点是快速便捷，需要高度智能化服务来保证交通安全和畅通；而较为偏远的四级公路，则注重智能化服务的低成本和高效率，并在绿色交通和路况监控等方面提供有益的辅助功能。通过智慧公路分级分类建设，可以避免资源浪费，提高建设效率，提供更加符合实际需求的智能化交通服务。

加强对已建成数字公路的调研、总结、评估

正如上文所述，目前公路数字化建设里程已经超过9000公里，在“十四五”末到达一万公里想必不是难事，在数字公路走向规模化、网络化之际，对前期已经建设的智慧高速、智慧公路进行调研总结评价，是在帮助公路数字化迈向新台阶的关键一步。

一方面，从技术、管理、体验感等多方面深入了解和掌握公路数字化的建设和运行情况，明确建设效果、特点和优缺点，为后续的建设和扩展提供实际经验和科学依据。

另一方面，有助于形成标准化、规范化、可持续的建设和运营模式，从中挑选出最优、最适合的做法，进而形成一套可操作性强、可执行性高的建设和运营模式，不仅可以有效提升建设和运营效率，同时也可以降低建设和运营成本，为未来的公路数字化提供可持续性支撑。

04写在最后

公路数字化已经不再适合讨论“要不要建”的问题，而是到了“需加快建设”的阶段。

当前，数字化公路仅在高速公路领域广泛运用，农村公路、普通国省干线公路并没有大规模应用，在实现全面智慧公路之前，要充分调研现有公路面临的痛点，以问题为导向，并总结前期已形成的经验，“站在巨人的肩膀上，才能看的更远，走的更远”。

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