京哈高速准全天候通行的思考与实践

本文为河北高速公路集团有限公司技术创新管理部部长李春杰在2023中国高速公路信息化大会——数字化、智能化助力高速公路高质量发展主题论坛上所做演讲整理而来，未经本人审核，如有错误，还请指正。 

首先看京哈高速在什么位置。从高速公路国网看，京哈高速是从北京出发经过河北到天津，再经河北到辽宁，最后到黑龙江的哈尔滨。

河北段分两段，廊坊段和宝山段，共是230多公里，连接着两省两市、河北省、辽宁省、北京市、天津市，如果能实现准全天候通行，从而为行业提升公路运营水平提供很好的借鉴作用。

京哈高速河段于1998年建成通车，到现在已经运营了25年，交通流基本上处于饱和的状态。虽然是6车道，但每日交通流量基本平均在6万以上。同时这段高速连接北京和东北，重载货车的交通流比重较高；加上该高速还连接着秦皇岛山海关，暑期交通流量会有一个井喷式的增长，暑期月均流量在大概1000万到1500万之间，从而给公路运营、管理带来了很多挑战。

京哈高速河北段每年因为交通管制或是恶劣天气导致的封路时长达到了1500小时以上，其中因为气象原因的封路时长达到了500小时以上。实际上一年12个月，约有一个多月的时间是在封路或者管制的状态下；此外，暑期有两三个月时间，京哈高速河北段不允许危化品运输以及12吨以上重型车辆上路，这类车辆要绕行其他高速或者国道。

对于经营者来讲，因为封路和管制会造成通行费收入的减少，因天气原因导致通行费减少约1.16亿/年。对于司乘驾驶员来讲，京哈高速是从北京到东北最快捷的通道，绕行将带来时间、燃油等成本增加，尤其对大货车司机而言，出行体验不会好到哪去。

除此之外，京哈高速河北段是中国气象局联合公安、交通运输等部门评选的108条恶劣天气高影响路段之一，约15公里，需要提升气象监测、通行能力；此外，省厅要求京哈高速要实现智能化运营。

基于以上背景，河北高速公路集团进行了“准全天候通行的实践探索”。

要实现全天候通行，有两个要破解的难题：一是气象问题，二是气象、公路、交警三方协同联动的机制问题。很多省份在推进全天候通行建设时，有关气象问题多偏重与技术解决方案，河北也进行了多轮技术探索，但仅仅只有技术是不够的，为什么？

因为高速公路交通管理涉及到几个部门，其中最主要的是交警和路政。交警是负责高速公路交通秩序的，包括是否封路、限速限流管制等，那么交警进行交通管控的决策依据是什么？是依据数据，包括气象局的监测数据，具体10~20公里陆域范围内的普遍的气象数据，但对于高速公路条状的、分段式的气象数据，目前还是缺乏的。

在冬奥期间，延崇高速河北段已经能实现精准的气象监预报，因为其有特殊、重要的需求，各部门配合，从而实现了精准的气象预报，但更多在役高速公路的精准气象预报还存在问题，这就需要破解交警、气象部门、路政等部门的数据协同问题。

那么在京哈高速河北段是如何让气象部门认可气象监测装备、技术、数据的，从而能够打通各环节，让气象部门做出权威、公路级的气象预报，让交警部门作出更为精确的交通组织与管控的？

实际上，即便有了精准的气象数据，交警还要确认路的能力是否具备。在恶劣天气下，交警决定是否封路、管制，需要对路方的技术支撑能力进行判断，这也是现在建设智慧高速、智慧公路在提升的方向，包括感知能力、事件识别和处理能力等，为下一步跟交警和气象部门共同推动全国16万多高速公路的准全天候通行而努力，但不是全天候通行，能见度50米以下，道路交通安全法是禁止通行的。

如果这两个难题能够破解，那就意味着这条路是值得探索的，也意味着智慧高速的技术探索是有意义的。

为此，河北高速公路集团成立课题组，来推进“京津冀大流量高速公路准全天候通行实验示范段成套关键技术和政策研究应用”，从而推进智慧公路建设应用。因为智慧公路建设需要投入大量的感知设备建设，从而提升对环境感知的能力，当然，也需要气象部门的认可。

系统的软件建设包括精准管控，精准诱导，契约式出行APP等，未来可能还要考虑在大流量条件下的高速公路相关政策创新研究，比如一路三方、路警协同过程中，如何兼顾三方甚至多方诉求，如何对不遵守“契约式通行”要求的驾驶员、车辆进行处罚等，要对相关的政策、指南或者是地方管理条例等进行完善，在京哈高速上先行先试。

从总体架构来看，系统架构可简单称之为“1234”。

1即一个智慧高速基础底座。

2是基于数字孪生的两个平台，一个云控平台，一个通行服务平台。

云控平台面向管理者，包括集团、路公司、交警、气象部门；通行服务平台面向驾驶员，即在恶劣条件下，不是所有车辆类型的、所有驾驶员都能上路通行。

3是3个中台：AI、地图、数据，提供算力、算法、模型、场景、知识等功能，实现整合调用、集中管控、资源共享，为所有业务系统提供业务算法、地图服务、数据治理等服务，同时提供接口功能，支持跨路段的数据及服务共享。

4类外场设施，感知、边缘、管控、支撑四类设施。

5项能力提升，是指预期要达到的目标：管控能力提升、通行效率提升、安全水平提高、通行费增收以及通行体验提升。

数字高速公路底座，关键是要构建一个服务管理的全业务通信平台，为高速公路集团、交警总队、高速支队以及路段公司等多方协同管控提供支撑的全业务通信平台。河北高速公路集团正在京哈高速河北段上先行试点，先打通交警支队和路段之间相关的联系，再打通交警总队、支队和路段公司之间的通信。

未来，高速公路集团在其他路段推广“准全天候通行”时，平台就无需再建设，数据可以在路段级平台和省级平台同步推进。

上图是目前已经建成软件系统的一些界面，包括通信、驾驶舱、车辆管控、雾区诱导、匝道分合流区诱导等相关的软件。

2022年6月，一些系统已经上线运行，包括车辆连续跟踪，如车牌、速度识别定位，风险预警，危化品运输车辆画像，实现轨迹跟踪以及摄像头跟踪，满足交警对于交通管控的实时监控跟踪需求。

交警封路、管制有自己的需求和决策依据，不是说无条件放开，公路运营技术支撑能力能够提高交警决策的精准度。

对于出行者，契约通行如何操作？驾驶员要在APP上向交警申请，并通过相关驾驶安全知识学习、测试，了解恶劣天气条件下的驾驶要求，遵守通行规则（限速、按车道行驶等），并具有一定诚信度，才可以上路，申请通过“契约通行”的驾驶员或者常年跑这条高速的物流企业，按照队列行驶或团队行驶（即不得随意超车）。

只有具备了在恶劣天气下在高速公路上行驶的基础能力、知识储备，才能与交警、路方等签订通行“契约”，遵照一定速度、车道等行驶，如果不遵守“契约”，路方的感知系统将识别这些行为，最后由交警判定，是否违法，是否将其纳入黑名单不再允许其在恶劣天气下通行等。除此之外，“契约通行”系统将高速公路救援、路径规划结合起来，为通行服务提供支撑。

目前，还只是初步的探索，未来可能跟百度地图结合，在地图上实现路径选择，在地图上实现学习、契约签订等，从而便利出行者。

在地图上，“准全天候出行”导航可以提供语音、数字孪生画面、实时位置、电子警察提示、异常事件提醒等，实际上就是动态交通管控信息和导航地图融合，即路图融合。

展望未来，或可能在地图上实现道路与车辆的实时通讯交互，包括高精信息接收和数字可视化，从而支撑全自动驾驶汽车行驶。

从外场设施来看，智慧公路建设标准差不多都在800~1000米左右布设外场设备，包括雷达、视频监控、边缘计算设备等。从感知设备的布设方面，就要考虑设备利旧、集约化，在保障效果同时最大程度降低建设成本。

重点介绍下公路气象监测设备。一般是每三公里部署一套公路气象监测设备，由河北高速集团联合多家单位开发，既能够得到气象部门认可，又适合高速公路带状需求的气象监测设备。

为什么此前公路气象监测设备所采集的气象数据，气象部门不认可？因为此前气象设备上路后，就没人管了，高速公路公司没有能力进行长时间的运维、设备参数标定，且路侧气象设备安装之后，标定也存在着一些困难。河北高速公路集团十多年前，就曾和气象部门互通气象数据，气象设备公路公司建，数据传输给气象局，但逐渐数据就不被认可，还是因为气象设备没法及时的标定，气象部门认为设备不具备长期的有效性。

边缘计算设备。包括雷达、视频、气象监测、管控、诱导设备等，首先要满足路方、交警、气象等部门的设置条件，在这基础上再做一些诱导或者是移动预警。移动提示预警设备是为了考虑到团雾的不可预见性，为随时能将车流安全控制在任意路段，建设可移动LED又到设备，原则上每50公里放置一套可移动提示预警设备，一套设备由6个可移动LED诱导屏和警示灯组成，哪里出现团雾即可在显示预警信息，并沿路肩自由移动。

从建设成效来看，直接经济效益大概一年能够节约2400万，从路网的角度来讲，A路段增收可能意味着其他兄弟路段可能就减收了，所以测算直接经济效益比较好一点。

从获得感看，最起码驾驶员少跑路了。原来因为封路、管制等不准通行的，现在可以通行，不用绕行了，这就是进步，一步一步，不可能一蹴而就。

基于该项目的落地，形成了一系列科技成果，包括商业化软件、硬件设备等。未来还可以支撑高速公路集团的商业化发展。

“准全天候通行”已经证明了其价值，河北高速公路集团未来还将持续推进下去，持续做技术、标准以及运营体制机制的融合。包括相关标准、协作机制、救援机制等，都要持续的做一些优化。