國外高速公路信息化發(fā)展現(xiàn)狀簡析及其啟示

[摘 要] 依托我國首個高速公路智能管控工程——京港澳高速公路河南境內(nèi)駐馬店至信陽（豫鄂省界）段改擴建工程，對美國、歐洲、日本、韓國等國外高速公路信息化發(fā)展現(xiàn)狀進行簡析。提出了高速公路全方位運行監(jiān)測體系、基于安全的主動交通管理系統(tǒng)、基于氣象條件的交通安全管理、精細化信息服務等未來高速公路管理信息化的發(fā)展方向，對提升國內(nèi)高速公路信息化管理水平有一定的借鑒意義。

[關(guān)鍵詞] 國外；高速公路；智能管控；管理信息化；智能高速公路；發(fā)展現(xiàn)狀

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2018. 15. 053

[中圖分類號] U495 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2018）15- 0134- 03

0 前 言

高速公路作為公路運輸?shù)拇髣用}，其信息化建設(shè)和智能化管理對整個交通運輸系統(tǒng)的信息化建設(shè)具有重要的促進作用。京港澳高速公路河南境內(nèi)駐馬店至信陽（豫鄂省界）段是國家高速公路網(wǎng)及河南省公路網(wǎng)主骨架的重要組成部分，是河南省承接外部經(jīng)濟輻射、加強區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟聯(lián)系的最主要通道，具有重要的戰(zhàn)略地位。2014年4月18日，交通運輸部同意依托京港澳高速駐信段改擴建工程實施我國首個高速公路智能信息管理控制科技示范工程。在該智能管控示范工程實施前，筆者通過對相關(guān)資料、文獻總結(jié)分析，對國內(nèi)外高速公路智能化發(fā)展領(lǐng)域開展調(diào)研分析。現(xiàn)就國外高速公路信息化發(fā)展現(xiàn)狀進行簡析，以期對提升國內(nèi)高速公路信息化管理水平起到一定的借鑒意義。

1 國外高速公路信息化現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1.1 美國高速公路智能化管理發(fā)展現(xiàn)狀

美國交通系統(tǒng)的智能化研究是最早的。1967年，美國公路局進行了電子路徑導向系統(tǒng)（Electronic Route Guidance System，ERGS）實驗，并在全美開展“智能車輛-高速公路系統(tǒng)”（IVHS，Intelligent Vehicle Highway System）的研究。20世紀90年代初，美國以加利福尼亞的PATH（Program on Advanced Technology for the Highway，先進技術(shù)高速公路項目）項目為樣板開始在全美大規(guī)模實施IVHS系統(tǒng)建設(shè)。

目前，美國高速公路的信息化、智能化建設(shè)應用較為廣泛，多數(shù)高速公路具備了包括匝道控制、事件檢測、事件管理、主線速度控制、氣象交通管理等管理系統(tǒng)，并通過E-mail、511、短信、交通廣播頻道以及信息服務提供商提供的發(fā)布方式等進行出行前或在途交通信息發(fā)布。

在美國，高速公路約25%的非常發(fā)延誤是由天氣原因造成的。為此，美國SAFETEA-LU法案第5308部分提出建立道路氣象研發(fā)組，每年投入不少于500萬美元，并持續(xù)4年，用于促進技術(shù)轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)拓展。FHWA道路氣象研發(fā)組根據(jù)國家海洋和大氣局（NOAA）提供的路面氣象預報信息，開發(fā)了包括MDSS（維護決策支持系統(tǒng)）和Clarus（國家地面交通天氣觀測和預報系統(tǒng)）等系統(tǒng)，使美國的基于氣象響應的交通管理系統(tǒng)走在了世界前列。

1.2 歐洲高速公路智能化管理發(fā)展現(xiàn)狀

歐洲由于地域廣大、國家眾多，且各國交通運輸環(huán)境不同，早期多是各國分散進行智能交通系統(tǒng)研究。直至1991年，歐洲各國政府單位、交通運輸產(chǎn)業(yè)、電信與金融產(chǎn)業(yè)組成了“歐洲智慧運輸系統(tǒng)協(xié)會”（European Road Transport Telematics Implementation Coordination Organization，ERTICO，又稱ITS Europe），成為歐洲推動ITS的主要組織。

現(xiàn)階段ERTICO主要負責任務為：一方面協(xié)調(diào)歐洲各種ITS相關(guān)的研究，例如早期的PREVENT、CIVS、SAFESPOT、COOPERS，到近期的Intelligent Car Initiative等；另一方面也扮演促進跨國合作的角色。

2001-2006年所進行的TEMPO（Trans-European Intelligent Transport Systems Projects）計劃，目的是建立連接跨國道路網(wǎng)絡的信息基礎(chǔ)設(shè)施，例如電子收費系統(tǒng)（Electronic Toll Collection System，ETC）。而EasyWay則是在2007-2013年，接續(xù)TEMPO之后實施的新計劃，其差異在于更著重應用服務的發(fā)展。

基于在過去信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，EasyWay計劃進一步發(fā)展相關(guān)的應用服務，并進行必要的硬件部署與升級，并期望至2020年，能夠大幅減少交通事故、道路擁堵、降低CO2排放量等問題，提供一個歐洲共通的ITS，進而維持交通運輸系統(tǒng)長久的效益與便利。

以上介紹了歐洲智能交通系統(tǒng)發(fā)展的整體規(guī)劃，下面重點介紹歐洲智能交通系統(tǒng)在相關(guān)技術(shù)層面的主要成就。

在交通管理服務方面，歐洲高速公路的智能化管理以“主動交通管理”為核心，重點關(guān)注交通出行者的需求，提供信息給出行者，用以提高出行時間的可靠性，并建立出行者和管理者之間的信息交互。歐洲高速公路有一個完整的關(guān)于運營策略的方案包，其設(shè)施包括：交通流檢測設(shè)備、面向車道的速度指示門架、硬路肩的分時段使用設(shè)備、匝道控制設(shè)備、VMS（可變情報板）、7×24運轉(zhuǎn)的控制中心、事件響應團隊、監(jiān)控攝像頭、應急避險車道等，并通過采取速度協(xié)調(diào)、線、網(wǎng)、交叉口的控制（使用VMS）、動態(tài)路線選擇、排隊警告、出行者信息提供、臨時硬路肩使用、節(jié)點控制（將進入節(jié)點的交通流移向左側(cè)，便于入匝車輛平滑匯入）、限制大貨車行駛車道等策略實現(xiàn)對高速公路的交通管理。

在交通信息系統(tǒng)建設(shè)方面，歐洲開發(fā)了如SOCRATES、EURO SCOUT、Traffic-Master和RDS-TMC等具有代表性的交通信息系統(tǒng)。其中RDS-TMC能將連續(xù)的交通流信息與地圖導航有機結(jié)合，提高了車輛導航對前方路況預測的準確性，是應用最成功、使用范圍最廣的交通信息系統(tǒng)。

在交通管理的氣象響應方面，歐盟科技領(lǐng)域合作項目開展了“惡劣氣象條件下道路網(wǎng)絡的實時交通監(jiān)控”項目，其主要目標是：在交通管理控制中整合氣象信息，更好的理解氣象（雪、雨、霧）對交通流運行狀態(tài)的影響，開展并推動減輕該影響的策略、工具的研發(fā)。

在其他方面，2012年荷蘭設(shè)計師丹·羅斯加德（Daan Roosegaarde）與海曼斯基礎(chǔ)設(shè)施管理集團（Heijmans）聯(lián)合設(shè)計的智能高速公路，是一套整合電動車充電、節(jié)能路燈與氣候警示等多項新科技的高速公路：包括配有專為電動環(huán)保車打造的綠色充電車道，公路兩旁配備節(jié)能路燈（當車子行經(jīng)附近時才會亮、遠離路燈即會自動熄滅）。值得一提的是，路面上還導入溫度感應涂料裝置，當?shù)蜏乜赡茉斐陕访娼Y(jié)冰時，系統(tǒng)就會直接在路面上顯示雪花圖案來提醒駕駛?cè)恕Ｔ撛O(shè)計獲得了2012年10月荷蘭設(shè)計大獎，并于2013年中期，在荷蘭布拉班特省（Brabant）率先建成數(shù)百米的這種道路，預警在未來5年內(nèi)，還將陸續(xù)建設(shè)更多的這種高速公路。

在未來幾年中，除了在車間通訊（如DSRC等技術(shù)）、主動安全等應用技術(shù)上持續(xù)開發(fā)外，歐盟還十分注重對交通服務需求的了解與設(shè)計，如交通資訊、運輸管理、道路安全等信息服務，嘗試基于目前可行的技術(shù)，設(shè)計出符合使用者需求的服務，以加速ITS運作的普及。期望在歐盟的框架下，建立一致性的道路交通信息服務內(nèi)容。

1.3 日本高速公路智能化管理發(fā)展現(xiàn)狀

日本高速公路的信息化、智能化發(fā)展也具有較高的水準。日本高速公路智能化始于20世紀70年代，從1991年開始，日本建立了道路交通信息通信系統(tǒng)（Vehicle Information and Communication System，VICS），是當今世界上相當成功的一個交通信息和通信服務系統(tǒng)。VICS通過運用GPS設(shè)備等作為傳輸介質(zhì)，將由警察部門和高速公路管理部門（日本高速公路的交通控制由高速公路管理部門負責）提供的交通堵塞、旅行時間、交通事故、道路施工、車速及路線限制、以及停車場空位等信息及時發(fā)布給交通出行者。

并于2004年又提出了一項新的研究開發(fā)計劃——Smartway。Smartway由日本國土交通省和幾十家企業(yè)共同開發(fā)，它將不停車收費系統(tǒng)（ETC）、車載導航系統(tǒng)（VICS）、車載輔助安全系統(tǒng)及先進輔助巡航公路系統(tǒng)（AHS）進行綜合，形成了一個開放共用的基礎(chǔ)平臺。目前已被視為日本致力于構(gòu)建世界上最安全的道路交通社會的重要組成部分之一。

1.4 韓國高速公路智能化管理發(fā)展現(xiàn)狀

韓國在高速公路智能化方面也卓有成就，而且不斷完善覆蓋全國的不停車收費系統(tǒng)。

為了推動ITS的發(fā)展，在韓國建設(shè)和交通部的領(lǐng)導下，韓國從2007 年起開始推動智能高速公路項目（Smart Highway Project）。Smart Highway Project為期7 年（2007-2014），希望通過先進的信息通信技術(shù)，以安全、便捷、可靠和環(huán)境友好為核心理念，利用8種服務、6類設(shè)施和9項核心技術(shù)（869戰(zhàn)略），打造一條車、路高度智能化的高速公路。

2 對國內(nèi)高速公路智能化管理的啟示

結(jié)合國外目前高速公路智能化管理的發(fā)展趨勢，隨著科學技術(shù)的不斷進步和人們對出行質(zhì)量需求的不斷加強，我國高速公路智能化發(fā)展依然任重道遠。

2.1 高速公路全方位運行監(jiān)測體系是未來高速公路管控智能化發(fā)展的迫切需求

科學合理的決策依賴于對信息的全面掌握。目前，國內(nèi)外高速公路已布設(shè)了一些傳感設(shè)備，如線圈檢測器、視頻檢測器等，但這些傳感設(shè)備覆蓋范圍有限，且采集的數(shù)據(jù)沒有進行相關(guān)性分析。如何充分利用各種傳感設(shè)備、設(shè)施，對高速公路全線范圍內(nèi)的交通流運行狀態(tài)、基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)、氣象環(huán)境狀態(tài)等進行全方位、多層面的感知、處理和利用，建立全方位的運行監(jiān)測體系是未來我國高速公路管控智能化發(fā)展的迫切需求。

2.2 基于安全的主動交通管理系統(tǒng)是未來高速公路管控智能化發(fā)展趨勢之一

安全性是交通運輸行業(yè)的第一屬性，只有確保安全性，才能確保運輸?shù)臏蚀_、及時。基于高速公路全方位運行監(jiān)測體系，第一時間發(fā)現(xiàn)高速公路運行出現(xiàn)的問題，提前采取有針對性的管控措施，變被動管理為主動控制，是未來高速公路管控智能化發(fā)展趨勢之一。

歐美等國已經(jīng)著手利用匝道控制、可變限速標志、可變情報板、分時段應用硬路肩行駛、多車道公路上分時段限制大貨車等技術(shù)對高速公路進行主動交通控制，并取得了很好的社會、經(jīng)濟效益。我國在這方面起步較晚，雖然已經(jīng)安裝了部分交通流檢測設(shè)備和視頻監(jiān)控裝置，但總的來說，主要依賴人工方式對高速公路交通進行被動管理，在基于安全的主動交通管理方面，有待進一步提高。

2.3 基于氣象條件的交通安全管理是未來高速公路管控智能化發(fā)展的熱點之一

歐美等國家意識到氣象對高速公路交通運行狀態(tài)的巨大影響，已經(jīng)著手將氣象信息整合到交通管理中，提出與氣象部門合作開展氣象信息服務，開展基于氣象的高速公路交通管理系統(tǒng)的研發(fā)，并將該信息用于高速公路交通規(guī)劃、應急資源布設(shè)規(guī)劃以及實時高速公路交通管理中。我國部分高速公路已經(jīng)著手建設(shè)氣象觀測站，具備了一定條件，但后續(xù)研究開發(fā)工作有待繼續(xù)深入。

3 結(jié) 語

國內(nèi)外對高速公路信息服務進行了一系列的研究，開發(fā)和部署了一些有著相對廣泛應用的交通信息服務系統(tǒng)。但也應該看到，上述信息服務系統(tǒng)相對粗放，針對用戶群體相對單一。未來的高速公路信息服務系統(tǒng)應充分考慮用戶的多樣化需求，從用戶體驗、保護用戶隱私、信息查詢和管理、提高信息可靠性等各個方面，將交通信息服務全面提升到精細化服務的層面。

主要參考文獻

[1]張紀升，李斌，王笑京，等. 智慧高速公路架構(gòu)與發(fā)展路徑設(shè)計[J] .公路交通科技，2018（1）：88-94.

[2]劉韡堃，朱海青. 高速公路建設(shè)項目管理新模式及發(fā)展方向[J] .大眾科技，2012，14（11）：38-40.

[3]張廣浩. 全面精細化管理在高速公路建設(shè)中的應用[J].科技與企業(yè)，2016，31（6）：26-27.