全壽命周期智慧公路建設框架設計

韓璇

摘 要：近年來在道路路網及設施不斷發展的同時，城市交通運行的需求也發生了較大的轉變。隨著交通運輸大數據不斷發展，亟需全壽命周期智慧公路運維模式的應用與實踐。本文對全壽命周期智慧公路建設框架設計要點及項目預期成果進行分析。

關鍵詞：全壽命周期;智慧公路;設計要點分析

中圖分類號：F542;F49 文獻標識碼：A

0 引言

近年來，交通運輸大數據取得了長足發展，但還存在著數據資源基礎不夠扎實、數據共享開放需深入推進、大數據應用不夠廣泛、數據安全存在挑戰、管理體系尚需健全等問題，亟待進一步深入推進解決。

1 全壽命周期智慧公路建設背景

2020年8月交通運輸部下發《交通運輸部關于推動交通運輸領域新型基礎設施建設的指導意見》，明確以新發展理念引領高質量發展，圍繞加快建設交通強國總體目標，以技術創新為驅動，以數字化、網絡化、智能化為主線，以促進交通運輸提效能、擴功能、增動能為導向，推動交通基礎設施數字轉型、智能升級，建設便捷順暢、經濟高效、綠色集約、智能先進、安全可靠的交通運輸領域新型基礎設施。

全壽命周期智慧公路項目在此背景下開展，旨在通過融合北斗、5G、大數據、人工智能、車路協同等多種新技術，深入分析公路業務需求，重點對全壽命周期智慧公路頂層框架構建以及路網運營、公路養護、出行服務等方面的關鍵技術進行詳細研究，打通數據的全壽命周期傳輸壁壘，突出實用性和創新性，為智慧公路的示范建設提供保障，為交通強省建設貢獻南京智慧。

2 智慧公路發展趨勢

從國外智能交通的發展歷程和方向以及國內智慧公路的建設現狀，分析得到以下發展趨勢：

（1）數字化。公路感知手段日益增多，通過豐富的感知手段加強公路數字化表達，通過統一的綜合管理平臺對外場數據進行一體化呈現與分析，實現信息充分共享和互聯，實現公路全壽命周期數字化成為未來公路發展的必然趨勢。具體如：收集隧道、橋梁、路面路基、機電設備、交安設施以及地下管線等的平縱斷面等具體設計信息，實現快速化三維建模，并與養護管理、公路基礎信息管理等業務系統關聯，建立統一的公路資產檔案。

（2）智能化。智慧公路對行業治理提出了更高的要求。新技術手段與交通運輸行業深度融合，以數據資源賦能公路發展，大數據、人工智能、BIM等技術在公路建造、養護決策、路網運營調度領域創新探索，初步構建良好的應用基礎。

（3）協同化。隨著我國經濟快速發展，汽車保有量迅速增加，公路總里程及公路密度不斷上升，交通服務需求隨之高漲，結合公路區域特征通過人車路的協同提升出行服務安全和效率、提升出行全過程服務體驗和獲得感將會成為未來面向公眾出行的發展趨勢。遠期逐步將人、車、路（尤其是車和路）作為一個整體考慮，車路協同和資源整合的趨勢日益明顯;同時政企之間、各部門之間的數據共享和業務協同也在日漸加深。

（4）綠色節能化。在以信息化手段提升安全和效率的同時，對“綠色”發展理念的思考也在不斷加深，隨著光伏太陽能、智能管控、電動汽車等新能源、新技術的快速發展，節約資源和保護公路環境的趨勢不斷加大。

（5）滿足現階段和今后一段時期內的管養單位的業務需求，作為公路的管理者，通過數字化全壽命周期的建造過程、全空間方位的公路資產，全方面集成的綜合管理平臺等公路智慧化方案，推動管理者對管理對象——公路有更全面更深刻的認識及把控能力，將大力提升其組織、管理、統籌、治理等能力。

3 全壽命周期智慧公路建設框架設計

針對國省干線在公路建設、養護、管理、服務方面的痛點，開展本文研究，充分運用5G、北斗、大數據、人工智能等技術，圍繞打造全壽命周期智慧公路的需求，突破一批行業應用中的難題，通過新技術研究引領智慧公路科技創新。研究成果將對工程建設起到加速推進和指導落地實施的作用，工程建設為研究成果提供科技示范土壤。

本文從全壽命周期角度開展關鍵技術研究，包括頂層框架研究、數字化共性技術研究以及建設、養護、管理、服務四個環節問題為導向的重難點技術研究：

（1）頂層研究方面，研究普通國省道全壽命周期智慧公路頂層框架和評價指標，以系統性思維實現總體規劃布局和實施效果后評估。

（2）共性技術方面，研究普通國省道全壽命周期智慧公路數字化技術，旨在構建智慧公路全要素數字化底盤，打通數據在建管養運各個環節的傳遞和有效利用的壁壘，形成普通國省道全壽命周期智慧公路建設技術指南。

（3）建設方面，研究公路智能建造技術，旨在解決公路在建設期的全過程實時監管及工程質量溯源問題。

（4）養護方面，研究公路養護效能提升技術，旨在通過大數據和人工智能手段提升公路養護內業和外業工作效能，提升科學化養護決策分析能力和智能化養護巡檢水平。

（5）路網方面，研究惡劣天氣下的通行安全保障技術，旨在實現惡劣天氣下的氣象監測預警、行車安全引導功能，保障路網通行安全。

（6）出行服務方面，研究廣義車路協同服務體驗提升技術，提升公眾出行獲得感和便捷性。

4 項目預期成果

（1）人工智能技術在公路管理中發揮實效。利用人工智能技術，構建基于固定端視頻和移動端視頻的公路全息感知體系，實現項目路全線路面病害、設施破損、路面拋灑、交通事件、惡劣天氣低能見度等場景的精準定位和實時檢測預警，減少人力成本，提升公路通行安全，提升養護和路網管理效能，推進公路治理現代化。

（2）打通公路科學養護決策的“最后一環”。針對目前大量公路養護相關模型算法研究在實際業務應用中發揮不了作用，養護人員依然通過第三方檢測數據和公路技術指標數據進行“最后一環”人工經驗養護決策的問題，基于公路大數據，定制化建立與業務系統深度融合的科學養護決策分析系統，實現“一鍵決策”，顯著降低路面養護成本、改善未來公路路況。

根據實際業務需求設計智慧交通硬件系統，覆蓋施工、事件處置、管制等多種場景，解決交通生產事故多、交通管理效率低、信息孤島等行業痛點，提高道路作業的效率、安全性和交付速度，實現交通信息實時傳送給出行公眾。

（3）創新探索國內首個基于第三方導航平臺發布公路出行信息的服務模式。通過探索合作模式和公路業務部門信息服務主動推送技術，爭做國內首個聯合第三方導航平臺進行廣義車路協同出行服務信息發布的普通國省道示范工程，實現南京公路智能檢測事件實時推送至示范段快速路層和地面道路層，并聯動路網出行安全保障體系進行出行信息精準誘導，構建實用性強、體驗感強、成本低的路網出行服務模式，保障公眾出行高效舒適，提升公眾出行滿意度。

5 結語

今年來國務院提出推動大數據、人工智能等新技術與交通行業深度融合;構建泛在先進的交通基礎設施;加強重點領域標準有效供給。同時多省市連續發布多項政策引導、支持各省開展智慧公路建設，主要覆蓋5G、大數據、人工智能、路運一體化車路協同等。智慧公路可以實現人、車、路、環境多要素協同運行，是公路交通轉型升級和高質量發展的有效有段。

全壽命周期智慧公路建設以提升公路基礎設施設計、建造、養護、運行管理的數字化、網絡化和智能化水平，本文對智慧公路建設有一定的指導意義。

參考文獻：

[1]沙銳，梁德建.智慧公路發展現狀、趨勢分析及對策[J].科技中國，2020（12）：7-9.

[2]梁仁鴻，閆超，賈皓，等.我國智慧公路發展存在的問題及對策建議[J].交通世界，2017（28）：8-10.

[3]朱玉萍，朱春生，冶金輝，等.基于全要素感知的智慧公路信息化工程設計方案探討[J].中國交通信息化，2021（S1）：85-88+94.

[4]陳曉博.智慧公路發展路徑和對策研究[J].綜合運輸，2020（11）：82-86.