近期,山東省“智慧高速公路系統工程研究及實踐”交通強國建設試點任務通過交通運輸部驗收。通過試點任務實施,山東省在智慧高速公路建設、
智慧交通重點實驗室創建、智慧高速公路關鍵核心技術攻關等方面取得顯著成效,推動完成改擴建智慧高速公路等系統性工程創新,加快推進高速公路數字化轉型升級,有力支撐了交通強國山東示范區建設。
完成情況
一、建設智慧高速公路
一是系統性開展智慧高速公路頂層設計。山東省依托濟青中線高速公路、京臺高速泰安至棗莊段、青銀高速濟南段等工程建設,設計形成“全路段感知、全過程管控、全天候通行”的智慧高速技術體系,打造隧道快速通行、智慧服務區、智慧收費站、分合流控制等典型場景應用,推動發布《自動駕駛封閉測試場地建設技術要求》國家標準、《智慧高速公路建設指南》地方標準等系列標準規范,形成智慧公路建設與改造的綜合解決方案。
二是推進智慧隧道建設。研發隧道照明動態調光、車輛全域軌跡跟蹤、隧道事故分級預警等關鍵技術,構建隧道運行“感知—調度—處置”一體化調度平臺,實時監測行車環境和車輛行為,降低“黑白洞效應”“側壁效應”,實現10座共19.6公里隧道不降速通行。
三是強化交通運輸大數據開發應用。構建省級數據資源管理平臺,制定標準數據字典960類、數據治理規則1000余項,接入業務系統34個、數據資源180類,形成基礎路網、收費業務、“兩客一危”、路網運行等5類數據清單,圍繞公路運維、養護作業、出行服務、惡劣天氣保障等場景推進一路多方協同管理,促進數據賦能路網運行管理和公眾出行服務。
四是建設感知、決策、管理服務等系統。建成濟青中線車路協同路段25公里、智慧服務區5對、智慧云收費站15處,開展數字化設計、數字化施工應用,建成包含162公里BIM模型、18.5萬個構件的工程實體數據庫,實現智慧工地、建養協同等場景應用。建立覆蓋路面、橋梁、邊坡的基礎設施健康實時監測系統,顯著提升高速公路建設、管理、運行、服務的智慧化水平。
二、建設智慧交通重點實驗室
一是推動高水平科技創新平臺建設。立足山東省智慧交通高質量發展需求,聚焦設施數字化、控制智能化、車路云一體化、交能融合和智慧建造等攻關方向,引進國家級高層次人才8人,申請國家級、省部級科研攻關項目140余項,建成山東省公路交通基礎設施智慧建造與運維、綠色與智能建筑材料兩個省級重點實驗室,聯合行業優勢單位,申請并獲批車路一體智能交通全國重點實驗室。
二是推動智能網聯高速公路測試基地建設。改造濱萊高速公路改擴建項目中原址保留的26公里高速公路,部署車路協同與智能網聯設備,構建車路協同虛實結合的多級性能驗證平臺,提供智慧高速綜合解決方案測試驗證環境,具備車路協同與自動駕駛7個大類、81個典型場景、69項功能測試能力,獲得部“自動駕駛封閉場地測試基地”認定。
三是推動智慧高速公路產業化發展。規模化部署智能設備8600余套,建設分布式光伏電站66處,裝機容量68兆瓦。深化北斗技術在營運車輛高精度定位、基礎設施健康監測的應用,累計部署北斗終端5000余套。在濟南、淄博兩市開放智能網聯高速公路測試路段115公里,組織召開智慧高速公路高水平學術論壇和產業發展大會12次,取得良好的經濟與社會效益。
三、開展智慧高速公路重大科技攻關
一是推動車路協同與自動駕駛關鍵技術攻關。研發具備實時通信與交互的智能車載終端與智能路側設備,優化路側設備部署方式,研發車路云一體化管理系統,推動高速公路車路云一體化協同感知與智能化決策控制。基于V2X(車對外界的信息交換)通信技術實現智能車載終端與路側終端的實時交互,研發云控平臺實現交通態勢推演、精細化協同感知管控和自動駕駛車輛遠程輔助駕駛,實現合流區預警、施工區預警、危險路段預警等27個車路協同典型場景應用。
二是研發高速公路安全管控與應急救援技術及裝備。集成北斗定位、語音提醒、視頻智能識別等關鍵技術,研發車載運行風險監測預警和自動報警裝備,具備車輛身份識別、營運車輛環視感知、駕駛行為主動預警和自主矯正等功能。開展“兩客一危”車輛精準監管應用示范,接入重點營運車輛5萬余輛,實現超速、停車、變道等交通事件信息的智能識別與發布,支持車輛駕駛行為風險主動防范,車輛駕駛行為風險自主矯正率不低于85%。
三是研發智慧高速公路云控平臺。構建物聯中臺、數據中臺、算法中臺和GIS(地理信息系統)中臺,形成智慧高速數字底座,研發云控平臺邊緣側軟硬件協同關鍵技術,實現匝道分合流安全預警、車路協同等6類典型應用。開展BIM+GIS的公路基礎設施建管養集成應用,提出基于機器視覺的非接觸式自動化監測和安全風險動態評估方法,建立基礎設施安全風險評價指標體系,實現基礎設施健康狀況的智能監測。
四是推動公路智慧出行關鍵技術研究。研發面向自由流通行的智慧云收費系統,建設數字孿生收費站、數智云艙、匝道預交易等系統,實現收費站車輛通行速度提升16.7%、收費時間縮短20%。基于ETC(電子不停車收費)生態打造“車支付”體系,構建高速與城市一體化協同運行平臺,拓展ETC在加油、洗車、停車等場景的綜合應用,便利群眾出行。
典型經驗
一、打造隧道不降速通行一體化技術方案
針對公路隧道存在的洞內定位精度差、精細化管理難、“黑白洞效應”等問題,山東省創新打造“智能照明控制、實時數字孿生、一體化管控、多系統聯動處置”技術方案,推動實現隧道不降速通行。
一是結合駕駛員視覺恢復時間研究,建立照度影響因素模型,提出光伏板遮光棚的長度設計、照度漸變設計方法,采用雙色溫燈具與無級調光系統,減少黑白洞效應與側壁效應。
二是基于激光/毫米波雷達與視頻融合,實現車輛精準定位與全域跟蹤監控的全息感知,提升車輛軌跡連續跟蹤率至98.1%、事件識別準確率達到99.1%。
三是實施云邊端一體化協同管控,一體化部署智能設備與傳統機電設備,形成邊緣側消防、照明、應急處置等系統設施的資源化共享與智能化聯動,有效提升應急管控能力。
四是構建統一的事件處置平臺,形成“事前運行監測、事中指揮調度、事后定量評估”的業務管理閉環,基于時間軸聯動調度指揮中心與事件現場,實現應急處置“一張網”管控。該技術方案在胡山、仰天山等10座公路隧道實施應用,實現照明燈具安裝功率較傳統模式減少30%,年用電量降低40%,隧道通行效率提升30%,公眾出行體驗感和滿意度顯著提升。
二、打造智慧收費出行示范
面向收費站通行效率和服務品質提升需求,山東省通過設備集約化、流程智能化、服務多元化改造,推動解決傳統收費場景設備冗余、特情處置滯后等問題。
一是實施收費島“瘦島化”改造,結合車道布局與雨棚鋼結構設計,取消ETC車道收費亭,將收費設備集成化部署,拓寬車道通行空間。
二是推廣應用ETC匝道預交易技術,在車輛進入主線收費站前,提前完成ETC交易狀態核驗、特情車輛標記及車牌、車身顏色等特征信息采集,實現車輛快速無感通行。
三是研發收費云艙系統,構建收費站數字孿生模型,實時優化通行秩序,實現對特情車輛的全流程跟蹤與主動誘導,聯動遠程干預快速處置特情。試點以來,濟青中線高速公路全線建成智慧云收費站15處,交易成功率提高至99.99%,特情處置效率提升30%,并將云收費技術在省內47個收費站推廣應用。
三、打造“零碳高速”智慧化保障體系
山東省聚焦高速公路運營期零碳目標,推動打造“碳排放綜合管控、可再生能源利用、智慧能源網運行管控”的“零碳高速”智慧化保障體系。構建適配高速公路設施用電與光伏分布式發電特征的多尺度區域微電網,建設覆蓋路域光伏選址定容、就地消納、局域自洽、能源調度、碳排放計量的綜合能源管控平臺,建成零碳服務區、零碳隧道、零碳收費站等典型場景,通過用能管控、源荷互動優化調度,實現“源—網—荷—儲”高效協同運行,能源轉換效率提升15%。