存量高速公路的智慧化

近日，由广东省智能交通协会、赛文交通网联合主办的第七届（2023）华南智能交通论坛在广州举办。在智慧高速创新发展论坛上，广州交投机电工程有限公司副总工程师薛明发表了题为《存量高速公路智慧化进阶“升级打怪”之路》的演讲。

该报告对存量高速目前存在的问题及解决思路进行了深入分析，提出要以外练功夫、内修心法的方式，提升产品品质，增强作为公路营运者的使命感，最后对存量高速未来的发展方向进行了思考与展望。

一、存量之“怪”

取消省界收费站项目后，十几个省市纷纷发布智慧高速公路建设的技术指南，据统计试点建设智慧高速项目的有100多条。

特别是新建高速，如果不建一段智慧高速，总会觉得这个项目缺点什么。智慧高速现在处于一个百花齐放、百家争鸣的时期，每个人对智慧高速定义、建设内容和外延的理解又不一样。

有的侧重外场感知、有的侧重业务应用，有的侧重建设，有的侧重运营，但同时对于存量高速如何进行智慧化升级进阶的实践比较少，或者声音比较小。

近些年，随着BATH以及一些社会化企业的加入，高速公路机电行业逐渐由一个碎片式的、非标准化的行业，变成一个标准聚拢，技术逐渐统一的的行业。

相对于新建高速公路来说，存量高速公路的体量无疑大很多。随着人民对于美好生活的追求越来越高，存量高速公路面临着很多的怪事怪现象，特别是在进行智慧化建设时也面临着很多困难。

比如资金投入的问题，新建高速的智慧化建设往往是以千万甚至亿元为单位的，但是存量高速的智慧化改造基本都是百万或是以十万、几十万为单位。其次，存量高速的站场空间有限，很难再对空间进行扩展。

此外，存量高速的软硬件设施是在不同时期进行建设的，难以将其快速的进行互联互通。同时，存在需求预设的情况，比如是为了应对拥堵或人工成本高专项解决某个问题，需求十分具体。还有现在大家经常诟病的公众对先进技术感知比较少等一系列的问题。

存量高速公路之前存在很多问题，但取消省界收费站工作，带来了很多的变化，自我感受最重要的变化是，行业由一个比较封闭的市场变成了一个比较统一开放的市场。取省时我们做了很多的融合，比如技术的融合，产品的融合，服务的融合等等，总体上形成了国家统一标准。

但这只是个开始，在实际运营中我们发现还有许多难题等我们去解决，比如收费合理性、稽查打逃堵漏、数据传输及时性、提升通行能力及客户体验等。这些问题的解决可能又需要涉及到设备升级、管理重构和制度调整等。

二、寻找打“怪”秘籍

进行智慧高速公路建设有几个视角是要思考的。首先是公司视角，这是从价值链的角度去思考，这个改变能够给过往司乘人员带来什么？其次是行业视角，这是从产业链的角度去想路段业主单位有什么需求？最后是国家视角，思考现在采取的技术、方法对经济发展、社会效益的价值体现在哪里？

前面我们讲，现在全国有100多条高速公路进行了智慧化的建设和实践，他们在新技术应用、新标准编制、新管理模式的建设方面，起到了非常重要并且非常明显的效果。但是这当中也存缺乏刚需场景、建设成本高企、投入产出比低等一系列问题。

从实践经验来看，我们认为存量高速的智慧化建设应该从以下三方面来稳中有进地进行。

第一个方面是在保通保畅精准收费方面提升业务的规范化程度。

第二个方面是在加快既有设施智能化方面提升收费系统标准化程度。收费系统车道线圈布局、收费岛上安装的设备等都应逐渐统一。

第三个方面是在提升既有机电设施和服务水平效率方面，创新应用、 “兼容”发展。

要将存量投资充分利用起来，最关键的是要站在现在高速公路建设的阶段和特点进行考量。在技术路线上，当前阶段应该充分吸取以往建设中的有益经验，回归初心，找准定位，寻找两个清单。

第一个清单是提炼可复制、可推广、可快速见效、可稳定运行的技术清单。

第二个清单是有使用刚需、有用户痛点的业务场景清单。

以业务清单为导向，以技术清单中的不同技术组合为手段，通过打通数据瓶颈，以成本适中、提质增效明显的方案，攻克改造存量高速的难题。

三、内修心法——公路营运者的新使命

武侠小说中的大侠都是内外兼修的，对于高速公路营运者来说，也不例外。先修内功，明确愿景。看不清行业发展方向，认不清高速公路运营的变化需求是很难出师的。

对这些未来发展方向的把控从哪里来，肯定是依据行业主管的政策引导和支持，从中看政策导向，看发展趋势。简单罗列几个目前比较明确的发展方向，比如基础设施数字化、智能养护、安全与应急等。

然后结合自身的经验，建立高速公路运营具体应用的行业愿景。比如畅行无感的收费模式，辅助决策的智能调度运营管理模式会不会成为必然，基于数字孪生的基础设施全要素全周期管理是不是数字公路的终章等。

四、外练功夫——产品线的升级之路

下面介绍一下我们交投机电是如何进行相关工作实践的。在广州交投集团高速公路大脑项目的整体规划里，我们对高速公路运营也进行了清晰的规划，并结合省部的文件要求和愿景进行了相关实践。

今天由于时间关系，我主要从收费站升级改造和监控运营提升两个方面简要介绍一下相关工作。

首先是在收费站创新升级方面。

对于存量收费站的智慧化改造，我们主要从快速化、无人化、标准化、云化这几个方面入手。

快速化方面，我们采用了分架式快速ETC车道、匝道自由流、基于前置门架数据融合诱导系统等综合提升ETC通行效率。

无人化方面，基于云控及大数据融合的收费机器人、自助缴费/发卡系统、ETC特情辅助终端、车型车牌库等提升车道自动化水平。

标准化方面，基于网络化的四合一车道一体机、IP智慧控制盒、统一设计等实现车道控制的网络化、简化车道布局，提升车道监测及控制水平。

云收费方面，基于最基本管理单元的收费业务架构，构建收费站级边缘云、收费车道和移动终端的“云-边-端”架构的应用系统。打造高效的智慧交通基础设施，推动信息基础设施建设，实现行业创新。

上面涉及的每一个单一技术都不复杂，但不同的技术组合会产生不同的效果。当面对一个具体的业务场景的时候，我们需要适配相应的具体技术组合去解决面临的困难，从而满足用户的需求。

我有一个观点就是大数据、云计算、中台等这些高大上的名词，不应该只是工程师的红利，而应该惠及到广大人民群众，能够让大家都感受到红利的技术才是好的技术。

下面我来简要介绍一些我们的具体实践案例。

第一个是快速化方面，举一个三元里收费站的例子。三元里收费站主要采用“匝道自由流+分级预警诱导+分架式快速ETC车道”等技术组合进行改造。

改造完成后，把三元里收费站从部里挂点的拥堵黑点，变的不拥堵了，实测通行速度可达70km/h以上。这个地方的成功改造得到了各级领导和同行的高度关注。每天让三元里这个地方少拥堵3-4小时，每天就有成千上万的通行者受益。我觉得这是我们做技术的应该去做和追求的，也是在实现我们的社会价值。

再以机场收费站为例，机场收费站主要采用了“匝道自由流+数字孪生+云计算+分架式ETC车道”等技术组合。

机场站是广州的门面，在整体设计上有院士团队的参与，在其中一些细节上机高的业主基于丰富的运营经验和我们对现场的把控，提出了多项创新，比如首次应用的折叠屏、“软萌”机器人、灯光诱导等，包括窄岛化也是在我们做完三元里和机场收费站后才在其他地方应用起来。

这些技术的应用、细节的打磨和微创新，是在保通保畅、精准收费的基础上，尽量的让过往司乘体验到技术进步的红利和获得感。

这里还是要强调一下，很多技术的应用，我们是站在同行的肩上，站在路段业主丰富的运营经验的基础上，逐步摸索出来的。

比如窄岛化，原来收费岛大概都在1m-2m左右，但市区的土地资源比较紧张，向土地要资源行不通，只能借技术挖掘扩展资源。经过论证，从标准岛变成窄岛，从窄岛变成15cm的虚拟岛，从15cm的虚拟岛到正计划做的类自由流模式，我们也在不断地探索和实践着。

无人化这里举一个北环广园收费站的例子，这个站主要采用“自动收发卡机+基于云的车牌车型库+云中控特情处理”技术，实现了收费站无人化。

当然这里也有一些细节。比如，首先它的收费岛上是没有硬件的车型识别设备，由于车型车牌库的使用，每条车道可以将车型识别硬件成本节约下来。

其次，我们采用了新型电子打票系统，不仅可以打普通凭证，在节假日的时候可以打印纸卷，不需要收费员再去手写，可以直接打印出来，保守估计效率至少提升了70%。另外，为保障系统的健壮性，还应用了移动支付的备用系统。

当省移动支付平台出现异常的时候，我们的备用移动支付系统可以实现无感切换，它对所有的人都是无感的，当省系统恢复之后也会自动切换回来。

还有其他一些细节不具体讲了，只想说一句，这里的模式是可以在各个路段的收费站复制推广的，既可以节省业主的运营成本，又可以提升通行效率、惠及过往司乘。

我们还做了很多其他工作，比如解决收费不准确问题，包括门架收费流水核对、出口在线计费、稽核打逃、对账系统等。通过精准收费这一项多0.5‰，那一项多0.7‰，多个项次提升之后总体就多了1-3‰，按照每年的路费收入计算还是非常可观的，而且这是在合规合法的情况下，通过堵住漏洞所创造的价值。

我们在做完对收费站的相关改造升级工作之后，恰好广东省最近也发布了《广东省智慧高速公路建设技术指南》。将我们所做的工作跟指南进行对照（左边打绿色勾的是我们已经实现了的部分），基本能够达到广东省智慧高速建设技术指南中G2标准要求。

以上说的是在收费站方面，下面介绍一下我们在监控运营方面的实践。

第一个是事件检测系统。事件检测现在不少路段上都有使用，但是像我们这样大规模部署使用的不多。我们的事件检测，能检测异常停车、行人、交通拥堵等13种事件类型，应用覆盖1160多路摄像枪，24小时平均准确率达到93%，大大提升了监控人员的工作效率。

第二个是集团级营运管理平台和路段级营运管理平台。这个是我们根据营运管理部门的需求，自行开发的区域路网管控的管理平台。

这些平台是具体管理人员平时工作使用的。我们平时可能建设了不同的系统和应用，每个系统和应用就像珍珠一样，一颗颗散落着。有一个总的展示平台就是将这些珍珠串联起来的线。

我们说不能让高大上的技术红利仅流淌在技术人员手中，除了服务于过往司乘，也要服务于我们的协作单位、管理单位以及管理人员，要让他们感受到数据互联互通带来的便利，享受到辅助决策带来的即时、便捷。

五、打通智慧高速任督二脉——生态整合

今年3月底参加了在福州举办的第25届高速公路信息化大会，从整个展会我们看到，提供单一解决方案的厂家少了，提供整体解决方案的厂家多了。提供单一硬件设备的厂家少了，沿着高速公路运营这条线扩展不同产品的厂家多了。

同时我们也都看到BATH企业还在深度参与，社会企业也在积极涌入，这些都是非常好的现象。

这个行业足够大，也足够包容，制造企业、系统集成商、应用开发商、营运用户等都是这个生态系统中的不可或缺的重要角色。关键是我们这些不同的主体，要从社会价值、产业链、价值链的角度找准自己的定位，产生合力，形成新的业态，实现收益闭环。

这当中既有按照新的顶层设计，新建高速公路的机遇，也有存量高速公路智慧化升级进阶的机会，希望我们一起在创造商业价值的同时，能够实现更多的社会价值，让技术的红利惠及更多的人群。