1、新基建下智慧公路建设实践与思考2021年6月目录CONTENTS3XX专项解决方案2智慧公路建设思考1发展背景与实践发展背景与实践012016年4月智慧公路示范工程关于开展新一代国家交通控制网和智慧公路试点工作的通知2017年7月交通运输部信息化十三五发展规划9个试点省份2018年2月六个重点研究方向2019年7月加快交通运输信息化向数字化、网络化、智能化发展2019年9月泛在先进的交通信息基础设施数字交通发展规划纲要交通强国建设纲要交通运输部关于推动交通运输领域新型基础设施建设的指导意见交通运输信息化“十四五”发展规划（征求意见稿）建设智慧公路，推广养护系统、安全预警、全天候通行、智慧服务区2、等建设内容国家综合立体交通网规划纲要提升智慧发展水平2020年8月鼓励应用新一代信息技术，逐步提升全要素、全周期数字化水平2020年12月2021年2月关于加快推进新一代国家交通控制网和智慧公路试点的通知政策引领2020年4月明确新基建范围2020年4月国家发改委首次明确新基建范围信息基础设施：5G、物联网等通信网络基础设施人工智能、云计算等新技术基础设施数据中心、智能计算中心算力基础设施融合基础设施：深度应用互联网、大数据、人工智能等技术，支撑传统基础设施转型升级，进而形成的融合基础设施。比如，智能交通基础设施、智慧能源基础设施等。创新基础设施：支撑重大科技基础设施、科教基础设施、产业技术创3、新基础设施等。2020年8月交通运输部关于推动交通运输领域新型基础设施建设的指导意见打造融合高效的智慧交通基础设施：提升公路基础设施全要素、全周期数字化水平；依托重要运输通道推进智慧公路示范区建设助力信息基础设施建设：5G协同应用；北斗系统和遥感卫星行业应用；完善综合交通运输数据中心；持续推动自动驾驶研发应用政策引领新基建2021年2月交通运输部 国家综合立体交通网规划纲要政策引领智慧交通纲领性规划提升智慧发展水平。加快提升交通运输科技创新能力，推进交通基础设施数字化、网联化。全方位布局交通感知系统，提升多维监测、精准管控、协同服务能力。加强智能化载运工具和关键专用装备研发，推进自动驾驶、车路4、协同应用。构建综合交通大数据中心体系，完善综合交通运输信息平台。公 路国家高速公路网16万公里左右普通国道网30万公里左右提升智慧发展水平推进智慧发展加快既有设施智能化专项试点综合示范北京新机场高速江西昌九高速延崇高速宁定高速京雄高速（北京段）广东乐广高速河北荣乌新线南沙大桥京德高速深圳外环高速京雄高速（河北段）河南机西高速公路延崇高速山西五盂高速山东济青中线吉林珲乌高速滨莱高速改扩建吉舒联络线京台高速湖北鄂州机场高速公路济潍高速海南海南环岛旅游公路江苏342省道无锡段广西沙井至吴圩公路524国道常熟段贵州贵安复线沪宁高速四川绕城高速五峰山高速成宜高速浙江杭绍甬智慧高速公路都汶高速龙池连接线沪5、杭甬高速公路湖南长益复线杭州绕城西复线绕城高速杭绍台高速重庆石渝高速天津津石高速安徽宁芜智慧高速公路云南昭阳西环陕西西安外环高速公路南段9个试点省份6个主要方向20余个省份40余个项目智慧公路示范项目深圳机荷新机场高速潍青连接线京台高速昌九高速机西高速公路贵安复线昭阳西环EPC海南旅游公路延崇高速京雄高速（河北段）川九智慧公路10余个省份20余个项目 参与建设的案例：参与的环节和项目类型：咨询 设计 施工 EPC 产品京雄高速（北京段）北京高级别自动驾驶示范区深圳惠盐德清城市智慧化路侧设施京沪高速（1号公路）苏锡常南部高速公路太湖隧道狮子洋通道工程 新建 改扩建XX实践XX参与的智慧高速试点项6、目京沪高速（1号公路）建成全国第一条跨省市、跨区域的交通干线车路协同示范路。大规模验证，形成一批国际领先的技术、产品、标准、运营模式等。基于数字孪生的隧道精准管控基于AR的实景指挥调度昭阳西环（EPC）京雄高速（北京段）最内侧车道施划为智慧专用车道，可实现以通勤车辆（如智能公交）为主的车路协同，为自动驾驶创造条件。XX实践XX参与的智慧高速试点项目智慧公路建设思考02Q1：智慧公路的建设原则是什么？智慧公路建设原则车道级主动管控车路协同自动驾驶基础设施健康监测气象预警卡口/摄像机智能云控中心行车安全诱导伴随式出行服务智慧服务区大数据平台智能机电运维重点营运车辆监管资产管理可变信息情报板毫米波雷7、达气象监测雾区诱导需求出发问题导向分步实施“大而全”“精而细”智慧公路建设原则 安全通畅的行车环境 及时准确的信息服务出行者通行车辆管理者 车路协同应用 自动驾驶支持(远期)态势感知 应急处置 道路管控 资产管理智慧公路建设原则-需求出发智慧公路建设原则-问题导向从感知问题角度出发，机电设施规模以及数字化、智能化程度还不够支撑和满足日益增长运营管理及出行服务的需求。从通行安全角度出发，对于公路特殊路段（特大桥、隧道、高边坡）、特殊时段（夜间、雾天、冰雪）、特殊车辆（两客一危）、违法行为（超速、逆行、违停、低速、车道偏离）的行车安全保障措施不足。从管理角度出发，大量流交通已是常态化趋势，相较落后8、的综合管控手段无法满足运行现状，易造成路网压力大、交通拥堵等现象。从对外服务角度出发，对于日常服务及公众出行信息服务的准确性、时效性、便捷性等特点尚未达到要求。从道路主体角度出发，对于公路核心价值管控对象：资产（事前、事中、事后）管理手段匮乏，易造成资源浪费、成本增加等现象。感知基础力量薄弱安全保障有待提升综合管控手段不足服务能力手段单一资产管理手段匮乏12345分步实施 逐步推进Step1:信息化阶段Step2:网联化阶段Step3:智能化阶段推进基础设施数字化，完善路网感知设施，提升公路管理信息化水平、应急处置能力和出行服务水平。打造车路协同的智能道路交通环境，提供准全天候通行、车道级管控9、等服务，具备支持面向网联车的服务能力。强化AI技术应用，建设具有自主控制、自我诊断、自我修复功能的新型设施，支持高效率的完全自动驾驶。智慧公路建设原则-分步实施Q2：如何发挥新技术架构中“边”的作用？新技术架构中“边”的作用云控平台边端“云-网-边-端”逐渐成为新一代技术架构网络 网云新技术架构中“边”的作用-新技术架构PLC交换机CO/VI检测器车道指示器风向风速检测器工业以太网环网工作站主PLC光强检测器隧道照明灯消防、横洞控制边缘应用车道指示器车道指示器PLCPLCPLC新技术架构中“边”的作用隧道控制系统算力下沉交通状态精准感知时延降低单点管控及时触达边云协同多点联动全面服务合流区预警10、隧道分级预警高可靠事件检测轨迹精准刻画超视距感知伴随式信息服务边缘计算在路侧提供算力，支持多源感知数据的实时处理与融合，能够提供更加精准的交通状态。边缘计算可以为安全类、控制类等时效性强的场景提供一个“感知-决策-发布”自闭环的低时延、高可靠应用环境。发挥边缘计算设备数据交互节点作用，与云平台获取的信息形成联动，提供跨节点的应用功能，适应高速公路的线型特点。新技术架构中“边”的作用智慧高速建设中“边”的作用更加突出Q3：智慧公路实施中应注意哪些方面？实施中应注意的方面视频数据的应用ETC门架数据的应用 交通量检测（替代交调站）区间测速 重点营运车辆监测 危险驾驶行为管控 收费稽核 交通事件检测11、 交通量检测 与雷达结合进行车辆精准轨迹刻画、车辆特征识别等 稽查布控实施中应注意的方面1、充分利用现有机电系统，挖掘新的应用价值实施中应注意的方面2、发挥云架构优势，打通不同垂直业务的数据，实现多场景应用服务综合管控平台资产管理平台基础设施监测平台收费站服务区隧道所交调站气象站车路协同路侧单元高速公路通信网络数字平台：BIM、GIS、人工智能、大数据平台基层监控单元交通感知网络基础设施：服务器、存储设备、网络、安全公众出行服务平台大屏幕PC端情报板交通广播手机APP面向管理者面向公众数据应用数据交换车路协同平台SaaSPaaSIaaS基于导航的应用协同联动气象数据应用重点营运车辆数据的应用一12、路多方应急联动与高德、百度等互联网图商数据共享，形成更为准确的交通信息数据，为公众出行服务和决策分析提供数据支撑。共享并接入重点营运车辆数据，进行数据融合分析，实现重点营运车辆的动态监管，为应急指挥和执法布局提供决策依据。与气象部门进行数据对接，加强精细化预测预报工作，为驾驶员选择出行路线提供气象保障，切实增强应对恶劣天气和突发事件能力。与公安，交警，路政系统进行信息对接，实现多方应急联动，提高应急处置能力。3、加强与外部系统联动，提升服务水平实施中应注意的方面Q4：实践中的思考？实践中的思考云控中心的建设规模如何与需求、应用相匹配？实践中的思考新技术架构会打破收费与监控等网络的边界，强调云端13、边协同，强调多系统、多数据的共享互通。如何保障系统之间的信息安全？传统架构下收费网络、监控网络以及其他业务网络是相对独立的，甚至是物理隔离的，从下至上基本是封闭的。实践中的思考XX专项解决方案03“高分、大数据、自动驾驶、养护、BIM”技术中心综合交通大数据应用技术国家工程实验交通基础设施全生命周期BIM技术大数据挖掘与应用技术理论模型大数据系统框架大数据算法支持智能交通研发中心“自动驾驶技术”行业研发中心中国交建智能交通研发中心“自动驾驶技术”围绕公路基础设施智能化、车路协同、自动驾驶测试评估等。围绕智能车路协同、人工智能大数据、智能管控与服务三大方向开展关键技术研究具有自主知识产权的BIM14、技术应用系统基于BIM的公路项目安全性评价系统全国首套“基于二维/BIM一体化的公路安全设施及机电系统平台”基于BIM的设计施工精益化管理平台BIM技术中心养护技术中心公路建设与养护技术、材料及装备交通运输行业研发中心中国交建公路路面养护技术研发中心 大公路路面非结构病害视觉识别实时传输与快速诊断平台研发 路面养护真三维识别系统研发 公路路面养护同步快速处治技术与专用材料研发 公路路面快速养护装备研发应用于高效应急处置提供持续稳定的数据资源高分一张图地质灾害监测预警系统国防科工局认定、交通运输部授权的高分交通数据中心高分交通数据中心XX科研技术力量12345XX专项解决方案安全类效率类信息服务15、类 隧道入口安全保护 合流区安全保护 团雾多发路段通行保障 车速引导 动态可变限速 团雾多发路段 出行信息提醒 气象环境推送 旅游信息推送 通过云控平台、路侧设施和车载设备构建“端-边-云”一体化架构，结合高速公路应用场景特点，针对不同智能水平车辆提供车路协同安全、效率和信息服务类的功能。一、面向混合交通流的多场景车路协同现存问题：隧道驶入区域的“黑洞效应”导致事故率更高，隧道内事故的严重程度和造成的人员伤亡情况更重解决方案：隧道内感知设备（摄像机、毫米波雷达等）获取交通运行状态和事件信息，利用MEC设备形成管控方案，通过情报板、智能道钉为非网联车提供信息，通过RSU为网联车提供信息。实现功能16、：隧道内事件预警（拥堵、事故、停车火灾等）隧道影响区分级管控危险车道提示车速引导一、面向混合交通流的多场景车路协同隧道入口安全保护现存问题：主线与匝道车速不同，车辆汇入时易发生交通事故解决方案：通过主线和匝道布设的感知设备（摄像机、毫米波雷达等）获取途径车辆运动轨迹与交通流信息，利用MEC进行感知融合和车辆轨迹预测，通过情报板、智能道钉为非网联车提供信息，通过RSU为网联车提供信息。实现功能：合流区碰撞预警合流区匝道管控变道辅助车速引导一、面向混合交通流的多场景车路协同合流区安全保护现存问题：突发性能见度降低，严重影响行车安全解决方案：通过团雾多发路段布设的交通感知设备和气象检测设备，获取气象17、信息与交通流信息，利用MEC进行管控方案生成与选择，通过情报板、智能道钉为非网联车提供信息，通过RSU为网联车提供信息。实现功能：道路轮廓强化防追尾警示车速车道限制警示气象环境信息推送车速引导一、面向混合交通流的多场景车路协同团雾多发路段通行保障地图管理应用管理系统管理拓扑管理设备管理网联车管理数据管理车路协同服务平台实现 边侧与端侧上传的数据进行统一的管理、储存以及分析，并将管理与控制信息下发到相应位置的路侧边缘设备，通过与路侧边缘设备和RSU将信息进行下发。一、面向混合交通流的多场景车路协同XX高速公路车路协同服务平台MEC终端智能道钉智能道钉管控型CPU工业级i7GPU4路视频结构化数据18、处理能力AI性能4TOPS服务架构 软硬一体化服务器物理特性 重量：2.2kg 尺寸：20015080mm使用寿命5年外壳防护等级IP68外壳耐压50吨；电池容量57Ah（WTL-1）感知型CPU工业级i7GPU4路AI视频处理能力AI性能30TOPS无线通信频段2.4GHz无线通信速率250Kbps无线功率923dbm可调无线接收灵敏度-110dbm传感类型 多轴地磁检测，灵敏度多级可调物理特性 159mm113.5mm；应 用 功 能应 用 功 能支持车路协同基础功能：安全预警类应用（15+）；监管辅助类应用（5+）；信息服务类应用（10+）；交通管控类应用（5+）；具备前端感知能力：支持19、雷视融合处理、交通事件检测等支持交通运行状态检测和车辆微观运动感知；支持多种安全管控方案：合流区碰撞预警；分流区碰撞预警；会车预警；隧道入口安全预警；弯道预警；雾区诱导；最小跟车安全距离预警、应急车道停车预警；一、面向混合交通流的多场景车路协同XX智能路侧设施车辆信息识别车辆全域跟踪交通事件检测车牌号、车型、颜色、速度等车辆信息单点车辆信息与车辆位置信息匹配，实现车辆全域跟踪和车道级定位基于视频实现停车、逆行、抛洒物等事件检测及精准定位二、基于数字孪生的智慧隧道解决方案隧道交通运行状态精准感知利用隧道内已有的摄像机安装条件，提高相机像素，结合隧道出入口卡口系统来搭建隧道交通精准感知系统。车辆全20、域跟踪基于数字孪生的隧道平台隧道区域交通态势分析交通管控与分级疏导 展示 三维实景建模 交通运行状态、环境状态、设施状态数字化还原 全样本车辆轨迹画像 诊断 车辆异常交通事件检测 预测 交通安全态势分析 交通拥堵态势分析 辅助决策 网联车：风险提示、速度诱导 管理者：应急策略推演 多种发布方式 RSU 可变信息情报板 应急三级疏导 互通分流区驶离疏导 分流区至隧道入口疏导 隧道内部疏导二、基于数字孪生的智慧隧道解决方案基于数字孪生的智慧隧道交通状态实时孪生展示重点营运车辆全息监管交通事件现场真实还原管控措施精准推送基础功能隧道交通监控隧道设备控制交通应急事件处置二、基于数字孪生的智慧隧道解决方21、案XX基于数字孪生的智慧隧道管控平台智慧化提升功能基于高分、GIS、GPS、视频、中间件、数据库、数据融合和数据分析等技术，为高速公路管理者提供高效的综合管控方案。围绕公路基础数据、养护数据、决策数据建立数据管理平台、养护电子地图以及养护决策分析平台，养护APP，提高养护作业效率。具备机电设备资产的数字化管理、设备运行指标分析、知识库管理、维护信息实时上传等功能。三、云控中心管、养、运应用平台交通运行状态监测评估交通运行态势分析预测突发事件应急主动管控运行车辆轨迹识别交通安全状态检测与评估车辆在途状态监测基础功能交通信息采集、路段监测视频管理、大屏展示日常管理、系统管理等指挥调度统计查询信息发22、布智慧化提升功能三、云控中心管、养、运应用平台XX高速公路交通综合管控平台多用户、多层级养护决策全面融入路面预防性养护成套技术体系路面性能模型实时校正资金、目标双重优化方案多版本、多终端养护巡查系统多维度统计报表三、云控中心管、养、运应用平台XX公路养护综合管理平台围绕公路基础数据、养护数据、决策数据建立数据管理平台、养护电子地图以及养护决策分析平台，养护APP，提高养护作业效率。全覆盖、自监测、精管控、慧决策资产管理功能设备资产数字化管理设备运行健康指数分析管理指标统计分析知识库管理运维辅助决策移动端应用三、云控中心管、养、运应用平台XX机电设备资产智慧管理平台服务区：设置全景视频监控、信息23、综合发布、智慧停车、VR体验、智能充电桩、服务区WIFI、智慧公厕、综合管理平台等。打造安全、畅行的智慧服务区，实现营运可视、服务有感危化品车辆监控智慧公厕系统综合能源补给站视频监控系统无人超市清扫车信息发布及旅游查询系统停车位管理及发布服务区5G/Wi-FiVR体验服务机器人智慧服务区四、智慧服务区解决方案安全视频监控智慧服务区管理平台为提高管理效率和服务水平提供了必要的技术支撑，更好地满足驾乘人员出行需求，同时也促进了整个高速公路运营管理水平和公众服务能力的提升。动态车辆监测实时客流分析停车位监测管理信息联动发布XX智慧服务区管理平台四、智慧服务区解决方案XX BIM智慧平台 建立交通工程24、全专业综合性设计平台；实现自主处理主体工程参数，交通工程采用参数化设计，自动形成图纸、清单 采用正向设计，实现二维、三维联动的一体化设计 交通工程BIM自成体系 互通式立交BIM设计 公路快速三维建模 公路项目安全性评价 基于BIM的设计施工精益管理五、基础设施数字化解决方案XX基础设施健康监测解决方案在护栏上设置高敏度传感器，采用无线自组网，对护栏受到撞击时采集的震动声波、倾斜角、瞬时加速度等信息分析处理，确定碰撞并进行报警。通过对边坡安装位移、应力和深部位移传感器，基于北斗定位对边坡姿态进行感知监测，结合高分和雷达卫星，形成对边坡的空天地一体化监测。在边坡地质灾害监测预警系统中，实时查看各种边坡健康监测系统的数据，并且基于健康监测数据，对边坡健康状态进行分析和统计。采用基于北斗的精细姿态感知系统，并结合其他多种传感器，全方位监测桥梁结构健康指标。通过压电能量收集装置采集桥梁的振动能量，转换为电能为各类传感器供电。在桥梁健康监测平台上，能够及时发现桥梁结构损伤变化，实现智能化，信息化，自动化在线监测预警。五、基础设施数字化解决方案