一轻一重，智慧高速建设的两个重点

近期广东省交通规划设计研究院机电与智慧交通所长关小杰撰文推荐“轻量级”智慧高速，并以三元里收费站和广明高速祈福隧道为例，来说明智慧高速应以解决问题和满足需求为导向，不应一味追求高大上和前沿技术试点。

实际上，受疫情影响，这两年的高速公路运营公司也逐步感受到了经营压力，交通运输部的数据表明，2020年度，全国收费公路通行费收入4868.2亿元，比上年减少1069.7亿元，下降18.0%；支出总额12346.4亿元，比上年增加1558.7亿元，增长14.4%；通行费收支缺口7478.2亿元，比上年增加2628.4亿元，增长54.2%。2021年的数据还没出来，但一定不会比2020年好看，因为从公路客运周转量的数据来看，2021年比2020年更为惨淡，公路货运周转量略有增长，但应无法对冲客运量的下降。在这个大背景下，公路智能化建设多不会再高举高打，尤其是新建高速在未验证交通流的前提下，叠加进行智慧高速尤其是智能网联方面的前沿投资，也就变得比较奢侈。

那么智慧高速的下阶段建设重点会是什么？ITS114认为，一是改扩建高速，改扩建高速的前提一般是日均交通流量严重大于设计流量，节假日往往呈拥堵状态，这类高速的投资往往比较巨大，甚至比一般新建高速的投资要更高。以成绵高速每公里投资为例，1994年建设老成绵高速是1672万元，2009年的建设成绵复线是6653万元，近年新开工的成绵高速扩容是1.7亿元，单价投资增长了10倍。除此之外，京哈高速公路绥中（冀辽界）至盘锦段改扩建工程，230公里，总投资291亿；泉厦高速68公里，其扩容投资额约270亿，建安费约190亿；京港澳高速公路广州至深圳段（广深高速）扩建，118公里，送审总投资471亿；惠盐高速公路深圳段改扩建项目-金钱坳至荷坳段立体扩建工程项目，11公里，计划总投资94亿元……为什么这些高速的改扩建投资这么“壕”，那自然是有充足的交通流做支撑，因此改扩建高速有充足的动力和需求，来加大智能化方面的投入，这里的智慧高速建设想必会是比较“重”。

二是已建高速的重点路段、桥隧、收费站的问题解决，主要是安全，其次是拥堵。这与智慧交管领域的重点路口、区域的综合治理、优化工作，本质上是一致的，即优化基础设施的同时，利用各类技术来提升路口、路段、区域的交通安全和通行能力。也应是关所长文中推荐的“轻量智慧高速”落地的主要场景。

实际上，我们在《智慧交通七“变”，从服务于管理、管控到效率、效益》一文中，曾强调，“创新”要以解决问题为导向，其次效率和效益，将是未来最重要的市场机会之一。举例来说，智慧高速如何能给公路运营单位带来效益？最直接的一个指标，就是提高公路通行能力，包括全天候通行、降低事故率和缓解拥堵、道路病害实时监测和养护等，以及提升日均交通流量等。

以此为出发点，那么“轻量智慧高速”实际上就是在对原有机电系统进行优化，数据进行挖掘，同时在重点路段、节点（桥隧、收费站、服务区、并线段）加密多源感知、诱导设备，以解决公路运营管理存在的安全、拥堵、效率等问题，满足运营单位降本增效为主要目标的系统建设模式。其他诸如车路协同、智能网联驾驶、无线充电、全息感知之类，或将成为智慧高速的可选项，而不是必选项。

实际上，国内已经有企业提出了智慧高速“轻量化”建设模式，同时福建高速集团今年计划在泉厦高速试点“轻型智慧高速”，在疫情持续影响下，公路运营企业实际上也在探索智慧公路建设、运营与企业经营相结合，从何解决问题、提高经营水平的路径。

那么轻型智慧高速会成为下一阶段智慧高速建设市场的主要需求吗？那么，首先要看这个轻型智慧高速能解决多少问题，同时解决这些问题需要投入多少成本。

接下来，了解下海信网络科技的智慧高速“轻量化”建设模式以及两条改扩建高速——双层立体式高速的智慧高速建设方案/功能需求，供您参考。

智慧高速“轻量化”建设模式

2021年4月的中国高速公路信息化研讨会上，海信就提出智慧高速“轻量化”建设模式，海信模式是这样的：

首先，充分利用原有机电三大系统，仅在重点路段新建、加密智能化感知设备，这样可以在一定程度上减少企业成本投入。同时，通过海信自研的车路协同云控平台，实现前端MEC、RSU等智能化感知设备的管理，并支持大数据实时接入，以‘智能感知+数据驱动’双引擎，赋能智慧化业务应用，实现科学决策、主动防患、降本增效、出行服务及时有效的建设目标。

其服务场景，一是重点车辆的视频跟踪和实时精细预警；二是重点节点如桥隧的数字孪生；三是公路智慧巡检和智慧养护；四是智慧出行；五是公路运营企业的大数据科学管理评价。

核心就是以需求为驱动，针对具体问题来定制信息化解决方案。

泉厦高速轻型智慧高速

2021年12月，《福建高速科技创新实施纲要》正式发布，纲要提出智能建造、智能管养、智慧出行三个领域科技创新实施方案，是未来五至十年福建高速公路科技创新发展的路线图、作业书。据新闻透露，《纲要》围绕轻型智慧高速公路建设作出了思考，通过对泉厦高速立体扩容，在全国率先探索和尝试对既有高速段落走廊进行“轻型、立体、智慧”改扩建，形成轻型智慧高速公路共性关键技术体系。但ITS114未获得《纲要》文件，不知道福建高速集团所认为的轻型智慧高速，在语法上，是轻型、智慧并列作为高速的定语，还是轻型为智慧高速的定语，尚无法确认，但看起来是倾向于轻型、智慧是并列的。就目前获得的信息来看，福建高速集团的轻型智慧高速试点就在泉厦高速，为泉厦高速扩容路段上试点。

原泉厦高速公路是G15沈海高速的组成部分，原为双向四车道，1997年建成通车，后按照八车道改扩建，并于2010年建成通车。拟扩容段路线全长68km，隧道两座，互通式立交8处，服务区2处。全线计划采用原位扩容、立体扩建方案，立体扩建初步采用“上层小型客车+下层客货混行”方案，并建成客货分离的智慧高速公路，通过上下层交通组织，提高通行效率，促进安全出行。项目匡算投资额约270亿元，建安费约190亿元，每公里约2.8亿。

日前沈海线泉厦段扩容工程（轻型智慧高速公路）工程可行性研究及初步勘查设计项目发布招标公告，根据项目公告，泉厦高速扩容轻型智慧高速建设要实现如下功能：

打造以“上客下混客货部分分离”为核心内涵的轻型高速公路。（如：预留140km/h的通行条件等。）

构建覆盖项目前期、建造实施、运营管理的全生命周期基础设施数字化体系，实现建设期全要素实时监测和安全预警、运营期基础设施健康监测。（如：建构3D实景数字模型、项目数字孪生等）

构建智慧高速公路体系，涵盖智慧建养体系、智慧运营体系和支撑体系三大板块。其中，智慧建养体系包含智慧建设（如：建构3D实景模型及正向BIM的勘察设计、数字化和可视化的建设管理、施工全域全时实时监管的智慧工地、工厂化自动化少人化的智能建造等）和智慧养护（基础设施服役状态智能感知、自动检测评估、智能决策等）。智慧运营体系包含路网管控（如：交通运行综合监测与融合管理、车道级协同管控、准全天候通行保障等）和出行服务（如：伴随式精准信息服务、智慧服务区、车路协同、上层新建互通试点全线自由流收费、电动货车换电站和加汽/加氢站布设等）。支撑体系包含智能中台、信息安全、感知、通信与供电设施等内容；

建成资源节约、绿色低碳，与自然和谐的示范工程；

构建“六网”合一（物流网、交通公路网、运输网、信息网、通信网、能源网）的开放体系；

打造融合海丝文化、工程美学，打造与自然景观协调的风景线。

此外，还要求实现项目数字化管理、智慧化服务，解决好分层复合式高速公路智慧收费（包括ETC）等关键技术。

泉厦高速的智慧轻型高速公路研究与建设方面具体有哪些要求？

公告要求智慧轻型高速公路研究与建设要：

开展公路基础设施数字化建设。建立公路交通系统全周期数字底座，实现勘察设计、施工建设、运行养护阶段数据移交与传递，满足全生命周期数字化管理与服务需求，同时兼顾未来车路协同创新应用；

实现轻型智慧高速公路协调管控。通过大数据的手段，建立车道级别的动态管控，实现上下层交通流均衡调度，消除交通冲突，保障车辆安全通行顺畅，提高复合廊道的综合运输效率和应急保障能力；

提供智慧高速出行服务。通过个性化信息服务、人性化交通管控体系、清晰明朗的上下层交通分流指示、完善的安全保障体系等满足公众出行舒适性、便捷性、准时性及安全性要求。

路侧设施智慧升级。包括公路交通路侧感知体系，多模式通信系统，北斗高精度定位全覆盖，信息发布与门架系统升级等。

探索车路协同创新应用。基于先进的无线通信和互联网技术，在泉厦高速全方位实施车车、车路动态信息交互，在此基础上开展营运车辆编队行驶，合流区安全预警，拥堵疏导信息个性化服务，异常车辆全程追踪等协同应用，构建安全高效的交通系统。

从需求来看，泉厦轻型智慧高速的建设需求，应该就是全规格的智慧高速，要开展编队行驶，自然投入不会少。

1月，福建高速集团为支撑沈海线泉厦段扩容工程（轻型智慧高速公路）建设，拟在福泉高速开展车路协同试点，打造全国第一个开放式高速公路车路协同测试验证平台。搭建高速公路车路协同平台和9个车路协同应用场景，并验证测试各类车路协同软硬件系统的性能与功能。对新产品、新技术进行测试验证，形成福建高速公路车路协同建设标准，并在泉厦轻型智慧高速建设中全面应用。该项目最后被航天长峰以3782万中标。

机荷高速改扩建项目——智慧高速

双层立体高速的概念，并不是福建高速集团提出并落地，泉厦高速扩容建设还在编制可行性研究，而深圳同行已经在开始试点建设了。

其落地路段同样是沈海高速，其在深圳境内被称为机荷高速，其改扩建项目为国内首次采用高速公路立体复合改扩建模式，其中地面层由原路6车道扩建为8车道，共设立交14处，衔接快速路及城市干道；立体层以桥梁或隧道的形式新建8车道，共设立交5处，衔接高速公路；并设3组（6对）上下转换匝道，实现交通集散及调节功能。改扩建后的机荷高速，将形成8+8（车道）规模的高速大通道。项目总投资462亿元，由深圳市政府与深高速共同出资，项目公司负责建设及运营管理。2021年已经开工建设。

机荷高速改扩建正全面践行工业化建造理念。在桥梁上下部结构大规模应用节段拼装技术，桥梁节段拼装规模达32000榀，装配化率达80%，均创全国之最。

2021年数据显示，机荷高速日均最大断面交通量高达16万标准车，日间平均行驶速度约为50公里/小时，拥堵呈现常态化，已严重影响出行及城市发展。为应对上述挑战，项目建设中拟采用基础设施全生命周期数字化管理，主动交通管控、数字孪生、5G、大数据、人工智能等智慧化手段，业主方称之为——智慧机荷。

那么智慧机荷高速如何“智慧”？

一是全生命周期数字化BIM应用，通过对EBS/WBS编码的顶层设计，实现了模型和信息的全生命周期传递。每个构造物构件都有统一的“身份编码”，从而形成了一张基础设施的“身份证”和“体检表”，可以随时查看构件信息、健康状态信息，为建造、施工和养护数字化赋能。

二是“大数据”智慧管理交通。智慧机荷平台通过匝道控制、车速限制、交通流预测等方法对交通进行管控，创新探索“主动式提前干预”交通管理模式。通过短时预测预判未来拥堵情况，结合智能动态算法和管控策略提前干预道路车流，有效疏解道路拥堵，加强行车安全。

三是数字孪生。数字孪生技术是智慧机荷的核心，无论是通过BIM+GIS构建基础设施数字化模型，还是利用动态车流、交通管控信息构建虚拟交通模型，都为基础设施全生命周期数字化管理、精细化交通管控提供了可能。

科技赋能后，智慧机荷建设将更快速，因为智慧建管平台将涵盖质量、进度、安全、计量支付和档案管理等一系列建设管理功能，可以实现3D模拟方案比选、数字沙盘漫游、构件拼装模拟等数字化功能，为建设过程提供“数字化智慧帮手”。同时养护更精准，智慧机荷将实时采集不同路段构件养护情况，通过预防性养护、构件级BIM库，动态显示病害及养护记录，可预测和评估养护状态，为现场巡查、养护工作提供预警作用。行驶更畅通，主动交通管控技术，可有效预判未来的交通拥堵，及时干预和控制交通流量。配合AI视频分析、应急救援联动将有效延缓或消除潜在的交通瓶颈。智慧机荷开展车路协同局部路段试点，实现驾驶安全预警预留辅助驾驶扩展能力。通过及时发现并通知驾驶员前方危险信息，为驾驶员提供更智能的驾驶辅助。