可持續(xù)發(fā)展服務型智慧化公路交通研究

摘要：隨著我國交通基礎建設的日益完善與發(fā)展，我國公路交通的布局逐漸形成了以城市為節(jié)點，以公路為網(wǎng)線而逐個連接起來的網(wǎng)狀式公路交通系統(tǒng)。隨著信息化與人口素質(zhì)等的發(fā)展，我國對于城鎮(zhèn)智能化的需求日趨明顯，因而對于智慧交通的需求也愈發(fā)明顯。本文通過總結世界道路的發(fā)展簡史并結合當前信息技術的普及與城鎮(zhèn)智能化的提出，科學性地預測出了未來智慧公路的服務走向，并給出了有關未來智慧公路服務模式的合理的發(fā)展建議。分析表明，未來的公路交通將智慧性融合人、車、路三方，最終實現(xiàn)智慧一體化的高效率路交通系統(tǒng)。關鍵詞：道路發(fā)展史；智慧公路；信息技術；公路發(fā)展0引言一定程度上可以說，道路的發(fā)展史其實就是人類的發(fā)展史。人類歷史上最早的道路可以追溯到第一到第四冰河時期，徘徊于自然界山河之間的尼安德特人所造成的足跡漸漸形成了最早的“路”。從世界范圍內(nèi)來看，公路的發(fā)展主要分為三個大的階段。以時間節(jié)點來分，分為18世紀以前、18世紀以后到20世紀后期和20世紀后期以后。第一階段，道路的發(fā)展從歸屬上經(jīng)歷了從私有到公有，從路用材料上經(jīng)歷了從巖土到碎石、磚塊，從單用發(fā)展到多用等。第二階段，由于世界范圍內(nèi)工業(yè)革命的興起，對于道路的各方面需求增大，道路經(jīng)歷了一個較大的發(fā)展。在這一時期里，越來越多的類如水泥、混凝土、瀝青等新材料被廣泛用于修建道路，這帶來了道路建筑技術上的一大革命。道路的堅實度與行駛舒適度得到了一個巨大的飛躍，并且道路的功能性分類也愈發(fā)被人們重視與發(fā)展。第三階段，信息與數(shù)據(jù)時代的高新產(chǎn)物被融合到傳統(tǒng)型道路的建設與發(fā)展中去，人們對于道路的需求不僅僅只限于通行所用，更需要提升道路交通的安全性與智能化。這一時期，道路的建設與使用乃至維護技術將會結合信息技術，經(jīng)歷一次全新的技術革命。結合過去的歷史可以看出，道路的發(fā)展永遠是與交通工具的發(fā)展是同步的，二者是協(xié)同發(fā)展，且這種發(fā)展是與社會的發(fā)展及其需求相和諧的。1

智能公路的提出、現(xiàn)狀與展望智能公路是人類進入信息與數(shù)據(jù)時代的一個必然產(chǎn)物，并且在世界范圍內(nèi)智能公路的起步與發(fā)展較晚。最早提出關于智能公路這一構想是在1995年法國巴黎舉行的首屆“國際智能公路大會”和“智能公路展覽會”。當時有2000多名來自美國、日本等發(fā)達國家的科學家、企業(yè)家和政府官員參加了會議，70多家科研機構和工業(yè)企業(yè)參加了展出。從那時起，公路交通智能化引起了人們的極大關注，并正在投入巨資進行研究開發(fā)。當前，世界各國有關智能公路的發(fā)展正處于初步探索階段。早期美國AHS體系構架給智能公路的建設與發(fā)展給出了指導方向；近年來，該體系構架吸收了一些新的各方面的指導與看法，逐漸形成了一個有關智能公路的完整的發(fā)展規(guī)劃體系。當前部分的可預測看法指出，隨著智能公路信息感知、處理、傳輸、計算、融合決策等多種系統(tǒng)的不斷完善，智能公路最終將達到物理公路與數(shù)字化公路并存，二者實現(xiàn)虛實信息交互，共同完成決策－控制－管理的功能，成為具有平行智能特征的階段。目前，較多的研究資金被投入到與智能公路相關的通信、交互、傳感、定位與控制等單一的技術的研究當中去，從而造成智能公路這一綜合技術體系當中的技術發(fā)展程度存在差異性，一定程度上造成了各種資源的浪費。其次，車輛智能輔助駕駛領域的大部分研究也未能與公路的未來發(fā)展走向相同步，導致當前在智能公路與智能汽車中的研究資金投入過大而研究成效甚微或者即將被淘汰。當前中國的智能公路研究主要處在自動化集成控制、監(jiān)控視屏分析、數(shù)據(jù)智能學習、高精度衛(wèi)星導航定位、車路協(xié)同控制五大技術方向上，且大多地方集中在數(shù)據(jù)集成分析領域的建設與研究。智能公路的研究經(jīng)歷了數(shù)年的發(fā)展，成果與缺陷并存。成果方面：部分地區(qū)已建立起智慧信息服務系統(tǒng)；監(jiān)控錄像等數(shù)據(jù)設備體系也已日趨完善；公路智慧交通大腦等新一代信息技術公路服務系統(tǒng)成效顯著。缺陷方面：各信息平臺不集中，導致信息無法及時且快捷的共享；數(shù)據(jù)過于碎片化，無法集成應用；各交通智能化研究相關行業(yè)未做到聯(lián)合與統(tǒng)一指揮，無法統(tǒng)一指揮與管理；車、路、信息協(xié)同發(fā)展行業(yè)研究尚未起步等。綜合以上狀況可以展望出，未來有關智能公路的研究與建設應當聯(lián)合多個行業(yè)（公路交通運輸業(yè)、車輛制造業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)、人工智能行業(yè)等）建立統(tǒng)一平臺，共同進行交流與開發(fā)，并且及時共享必要性數(shù)據(jù)，助力智能交運行業(yè)發(fā)展。利用多方資源，打造出傳統(tǒng)物理低耗節(jié)能型公路與數(shù)字信息化三維公路相互協(xié)調(diào)存在的智能公路。2

智慧型公路的展望因可持續(xù)城鎮(zhèn)化的發(fā)展，未來的城市逐漸會向著智慧城市5.0的方向發(fā)展。智慧城市5.0是以高智能化的生產(chǎn)、生活以及高智能的生態(tài)保護為基礎而發(fā)展的。同濟大學城市規(guī)劃與建筑學教授吳志強院士的團隊將智慧城市5.0總結為“智生產(chǎn)，智生活，智生態(tài)”。為適應交通網(wǎng)絡中心節(jié)點城市的智慧發(fā)展的需求，公路必將也向著高信息化、高智能化和高人性化方向發(fā)展，即向智慧化發(fā)展。2.1

智生活方面

智慧化公路的建設應當以當前或未來逐步建設或完善的智能化交通基礎設施為基礎，充分利用信息化時代的高科技產(chǎn)物，并充分的聯(lián)合車、路兩方，使得兩者在邁向智慧化的未來進程中能夠同步發(fā)展，齊頭并進。這樣，可以一定程度上節(jié)約一定的因車輛與道路兩者之間發(fā)展存在差異而造成的經(jīng)濟浪費，并且可以使得公路交通系統(tǒng)更快的進入智慧化時代，從而逐步為人類社會進入智慧化時代而打好基礎。從過去的地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展歷史來看，不難得出這樣的結論：一般交通基礎建設越發(fā)達的地區(qū)，經(jīng)濟文化方面就越發(fā)達。過去的傳統(tǒng)型交通基礎建設是這樣，未來的智慧化交通也是這樣。著力優(yōu)先發(fā)展智慧化城市，從而在全國范圍內(nèi)形成眾多的智慧化交通網(wǎng)絡節(jié)點，繼而建設智慧化公路線條以聯(lián)結各個已經(jīng)發(fā)展完全的智慧化城市。例如，東部省份高速公路的智能化優(yōu)先以服務區(qū)為開展對象，建設的智慧服務區(qū)也已起到了智能服務、資源最大化共享等多種優(yōu)點。這種智慧建設的模式以點到線、由線到面，可以更快捷且高效地組建智慧公路生態(tài)網(wǎng)絡。以優(yōu)先智慧建設的城市與公路為基礎，利用健全的智慧化公路網(wǎng)絡，逐步發(fā)展公路沿線的經(jīng)濟較落后的城鎮(zhèn)地區(qū)，從而實現(xiàn)區(qū)域智慧化。2.2

智生產(chǎn)方面智慧化公路應當帶動包括公路的生產(chǎn)建設與公路沿線周邊地區(qū)的生產(chǎn)建設的高智能化發(fā)展。從智慧化公路的智慧生產(chǎn)來看，智慧化公路應當滿足以下幾點需求：第一，智慧化公路應當充分倚靠高信息化的設備去建設，最大程度上減少人力的使用；其次，智慧化公路應當充分倚靠信息服務系統(tǒng)，建設一個可以聯(lián)合人、車、路三方的信息系統(tǒng)，一定程度上指導人的控制操作與車輛的行駛狀態(tài)；除此之外，智慧化公路應當以信息輔助型交通為主要模式，最大程度上減免傳統(tǒng)型公路所必需的交通指示燈、交通引導線等高資源消耗型設施。公路沿線的“智生產(chǎn)”也應當注重于環(huán)境友好型生產(chǎn)，例如可以沿公路線依托可再生能源設置無線智能充電設施以較于傳統(tǒng)模式節(jié)約資源。此外，從公路沿線周邊地區(qū)的智慧化生產(chǎn)來看，可以依托智慧型公路為紐帶，將生產(chǎn)制造過程中的物流運輸?shù)拳h(huán)節(jié)全自動化，形成一個局域性的全自動型智慧運輸網(wǎng)絡，最終可達到高效率低成本的服務水平。2.3

智生態(tài)方面

所謂“智生態(tài)”，指的是公路運營與服務智能化生態(tài)系統(tǒng)。公路運營與服務智能化生態(tài)系統(tǒng)是由智慧感知、智慧分析、智慧管理、智慧服務等幾類關鍵應用構成的一個在當前公路各分系統(tǒng)類如監(jiān)測預警、應急處置、出行服務、決策支持、自由流收費、路政養(yǎng)護管理、車路一體協(xié)同、機電運維等所集成的綜合管理生態(tài)系統(tǒng)，繼而構成未來公路的“智生態(tài)”。未來公路智生態(tài)的建設，需要在當前公路系統(tǒng)中已有的智能監(jiān)控管理系統(tǒng)的基礎上，將數(shù)據(jù)信息等技術與當前的交通系統(tǒng)（包括人、車、路三方）最大程度上融合，最大化發(fā)揮數(shù)據(jù)的有效性以幫助交通管理系統(tǒng)與車輛、公路、駕駛?cè)巳綄嵭兄悄苋诤?。新的公路生態(tài)系統(tǒng)，將會達到系統(tǒng)內(nèi)外部智慧調(diào)控，最大化提升公路的智能服務能力，更好地保障人的生命財產(chǎn)安全。3

結論過去的公路發(fā)展史表明，公路的發(fā)展水平始終與人類社會的發(fā)展進步水平相聯(lián)系。所以，未來的公路交通也必然會隨著人類社會未來向信息智能社會的發(fā)展而逐漸發(fā)展為智慧一體化的公路交通。公路交通向智慧化發(fā)展的趨勢，必然會因城鎮(zhèn)智能化的高度發(fā)展而向更高水平進步。因此，智慧公路的發(fā)展必然會以城市為中心而輻射開來以服務整個區(qū)域。因此，智慧公路的建設與智