37-9-1智慧公路發(fā)展及建設(shè)展望

1、智慧公路發(fā)展及建設(shè)展望我國交通部門此前已明確提由在交通運輸?shù)慕ㄔO(shè)過程中，要以信息化作為一項重要的載體，全面提升我國的交通運輸管理能力和服務(wù)水平。2018年年初，為推動新一代國家交通控制網(wǎng)及智慧公路試點有序開展，防止試點同質(zhì)化、碎片化，交通部發(fā)生了關(guān)于加快推進新一代國家交通控制網(wǎng)和智慧公路試點的通知，決定在北京、河北、吉林、江蘇、浙江、福建、江西、河南、廣東九省市加速智慧公路試點，由此拉開了我國智慧公路建設(shè)的序幕。一、智慧公路試點的主要方向：（一）基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化應(yīng)用三維可測實景技術(shù)、高精度地圖等，實現(xiàn)公路設(shè)施數(shù)字化采集、管理與應(yīng)用，構(gòu)建公路設(shè)施資產(chǎn)動態(tài)管理系統(tǒng)；選取橋梁、隧道、邊坡等，建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)

2、施智能監(jiān)測傳感網(wǎng)，實現(xiàn)交通基礎(chǔ)設(shè)施安全狀態(tài)綜合感知、分析及預(yù)警功能。北京、河北、河南、浙江重點實施。（二）路運一體化車路協(xié)同基于高速公路路側(cè)系統(tǒng)智能化升級和營運車輛路運一體化協(xié)同，利用5G或者拓展應(yīng)用5.8GHz專用短程通信技術(shù)，提供極低延時寬帶無線通信，探索路側(cè)智能基站系統(tǒng)應(yīng)用，選取有代表性的高速公路，以及北京冬奧會、雄安新區(qū)項目，開展車路信息交互、風(fēng)險監(jiān)測及預(yù)警、交通流監(jiān)測分析等。北京、河北、廣東重點實施。（三）北斗高精度定位綜合應(yīng)用建設(shè)北斗高精度基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)北斗信號在示范路段（含隧道）的全覆蓋，在災(zāi)害頻發(fā)路段實施長期可靠的監(jiān)測與預(yù)警；探索開展基于北斗高精度定位的高速公路通行費收費應(yīng)用研

3、究，強化技術(shù)儲備。構(gòu)建基于北斗的高速公路應(yīng)急救援一體化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)車輛人員的迅速定位與救援力量的動態(tài)調(diào)度和區(qū)域協(xié)同。江西、河北、廣東重點實施。（四）基于大數(shù)據(jù)的路網(wǎng)綜合管理構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的高速公路運營與服務(wù)智能化管理決策平臺，應(yīng)用在區(qū)域路網(wǎng)綜合信息采集、運營調(diào)度、收費、資產(chǎn)運維養(yǎng)護、公眾信息服務(wù)、應(yīng)急指揮。利用無人機等移動手段，提高運行監(jiān)測和應(yīng)急反應(yīng)能力。利用新媒體、公眾信息報告等渠道，實現(xiàn)互動式現(xiàn)場信息采集。開展智能養(yǎng)護、路政和路網(wǎng)事件巡查智能終端示范，融合互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)和行業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)開展路網(wǎng)運行監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)。福建、河南、浙江、江西重點實施。（五）“互聯(lián)網(wǎng)+”路網(wǎng)綜合服務(wù)利用互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，探

4、索基于車輛特征識別的不停車移動支付技術(shù)。開展基于移動互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)區(qū)停車位和充電設(shè)施引導(dǎo)、預(yù)約等增值服務(wù)。探索開展高速公路動態(tài)充電示范，實現(xiàn)新能源汽車動/靜態(tài)充電。開展低溫條件下精準(zhǔn)氣象感知及預(yù)測，以及車路協(xié)同安全輔助服務(wù)等。吉林、廣東重點實施。（六）新一代國家交通控制網(wǎng)建設(shè)面向城市公共交通及復(fù)雜交通環(huán)境的安全輔助駕駛、車路協(xié)同等技術(shù)應(yīng)用的封閉測試區(qū)和開放測試區(qū)，形成新一代國家交通控制網(wǎng)實體原型系統(tǒng)和應(yīng)用示范基地。江蘇、浙江先行研究推進。二、智慧公路主要研究方向（一）對車流量監(jiān)測、控制、疏導(dǎo)智慧公路可通過交通資訊信息的收集和傳遞，通過路面預(yù)埋的重量、車速等傳感器對每一輛行車的數(shù)據(jù)采集，通過分段環(huán)

5、境采集設(shè)施，如風(fēng)速傳感器、路面結(jié)冰傳感器、路面濕度傳感器、雨量傳感器、能見度傳感器等數(shù)據(jù)的采集，實現(xiàn)對車流在時間和空間上的信息提示、風(fēng)險預(yù)估、車輛引導(dǎo)、科學(xué)分流，避免公路堵塞，加強公路用戶的安全，以減少交通事故的發(fā)生，并改善了高速公路交通運輸環(huán)境，使車輛和司乘人員在高速公路上安全、快速、暢通、舒適地運行。通過車輛信息傳感器的預(yù)埋架設(shè)，將采集回來的數(shù)據(jù)通過系統(tǒng)進行多維度的分析，可以自動聯(lián)動執(zhí)行交通信號燈控制顯示，通過信號燈時長的科學(xué)規(guī)劃，減少擁堵引流通行；環(huán)境信息采集器同樣將采集的數(shù)據(jù)進行匯總分析，結(jié)合車輛信息傳感器的數(shù)據(jù)，將實時的路況顯示在階段性路段進行可視化提醒及流量狀態(tài)提示，以顯示牌、路燈

6、顯示屏的形式呈現(xiàn)給行車用戶，便于提前規(guī)劃司機行程路線。與傳統(tǒng)道路管理相比，其本身最大的特點在于運用多種信息傳輸設(shè)備，以信息的收集、處理、發(fā)布及分析為主線，為交通參與者提供了多樣化的服務(wù)該種實施方案重點集中在物聯(lián)網(wǎng)信息獲取、傳輸及大數(shù)據(jù)分析，豐富的機動車行駛信息及自然環(huán)境的有效結(jié)合并通過合理的模型搭建，能夠給由安全、舒適駕駛的最優(yōu)建議方案，所需的數(shù)據(jù)采集傳感器非常成熟，綜合模型也已經(jīng)被探索迭代6年以上，有較強數(shù)據(jù)整合分析能力的互聯(lián)網(wǎng)公司、軟件企業(yè)在一定的政府資源授權(quán)的情況，可以逐步實現(xiàn)這一愿景。2、對公路本身結(jié)構(gòu)監(jiān)測道路本身經(jīng)過長期氣候環(huán)境影響及通車荷載累積，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)隨時間和外因逐步產(chǎn)生變化，

7、而大部分路面病害均源自面層以下格結(jié)構(gòu)層所受各種力和其他因素造成，而這些前期的損壞征兆都無法通過直觀表面觀察了解到；傳統(tǒng)的方式都是直接通過路面外部表征信息，來分析判斷路面的破壞情況，這種方法不能從根本上認(rèn)識到道路破壞現(xiàn)象，更沒有澄清路面損壞的本質(zhì)是由于其中的一層或者多層，在行車荷載、環(huán)境荷載及材料本身老化的耦合作用下，道路結(jié)構(gòu)內(nèi)部細(xì)觀損傷不斷積累，而超過臨界狀態(tài)時發(fā)生的必然現(xiàn)象。智慧公路建設(shè)從公路內(nèi)部不可見的地方進行實時監(jiān)測，通過信息的采集真實地了解公路內(nèi)部在交通荷載、環(huán)境荷載及材料本身老化等耦合作用下的力學(xué)響應(yīng)以及道路結(jié)構(gòu)的內(nèi)部的溫濕度變化，在道路結(jié)構(gòu)的不同層位根據(jù)需求預(yù)埋不同功能的傳感器，直

8、接獲取相應(yīng)的信息，如：路面結(jié)構(gòu)、裂縫、滑移、溫度、荷載、表面變形、邊坡地基形變、土地內(nèi)部位移監(jiān)測、地下水位等監(jiān)測關(guān)鍵因子。這種智慧公路實施方案早在2000年初就被國外研究人員提由并一直進行試驗，由于公路基層預(yù)埋傳感器涉及諸如：力學(xué)采集模型、供電/傳輸方式、抗壓、抗沖擊等技術(shù)壁壘，目前僅停留在實驗室階段，還罕有成熟的應(yīng)用案例落地，在國家建設(shè)發(fā)展幾十年來，公路建設(shè)由之前的“以建代養(yǎng)”到“養(yǎng)建并重”乃至如今的“養(yǎng)護優(yōu)先”原則，路橋建筑基礎(chǔ)病害提前預(yù)防舉措越來越受到國家相關(guān)部門重視，通過內(nèi)部結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵信息指標(biāo)采集分析，能夠提前發(fā)現(xiàn)病變隱患并做及時的養(yǎng)護處理，將一定程度上減少養(yǎng)護成本及行車安全隱患。目前

9、做此類研究的多為路橋研究院及高?？蒲嘘犖椋鄙僖痪€施工企業(yè)的參與落地試用使得成果轉(zhuǎn)化率極低，此類用科學(xué)的方法對路橋內(nèi)部進行結(jié)構(gòu)監(jiān)測舉措不被路橋施工企業(yè)所重視，也是導(dǎo)致發(fā)展緩慢的一個原因，需要產(chǎn)學(xué)研用的結(jié)合才能更快地推進此類智慧公路實踐的發(fā)展。M崢*口氈第I色好*苜晨,好解卜*KAJ*囑*t，*W，»篁0配婚我,Si#tt««CMn)匈輪id帖型選水士鼻此地用k，I-T，%幺距條丈設(shè)小窗圖3、太陽能公路儲能發(fā)電從公路鋪設(shè)材質(zhì)本身差異化，由常規(guī)的瀝青路換成了太陽能光伏面板，具結(jié)構(gòu)暫設(shè)為三層組成，最上面一層是觸感類似瀝青的透明混凝土，起到抗壓抗磨適當(dāng)增大摩擦的作用，中間

10、層是太陽能板，用于吸收太陽光，在太陽能板以下是一條隔離帶，確保土壤不會自下而上地干擾材料。據(jù)統(tǒng)計公路的實際使用率平均時間占35%左右，大部分時間都屬于閑置狀態(tài)可以進行太陽能吸收。這些頂層的混凝土透明度很高，可以讓陽光充分照射太陽能電池板，同時該材料十分牢固，而且并不十分光滑，可以保證汽車在上面快速駕駛而不打滑，當(dāng)遇到下雨天，特殊的構(gòu)造可以讓雨水迅速流走，而不會因為積水而影響汽車和行人的由行，感知到路面有積雪時還可以通過電熱絲加熱釋放適量迅速清除積雪；這些道路中還安裝了一些發(fā)光二極管，可以在陰天或夜晚自適應(yīng)亮起作為道路標(biāo)志引導(dǎo)行車。光伏公路不僅要滿足路面融雪、排水、引導(dǎo)行車，本身作為太陽能采集設(shè)備，在晴天采集的太陽能能夠轉(zhuǎn)化為電能通過國家電力網(wǎng)絡(luò)進行電