新技術 新應用 面向未來的五峰山新一代高速公路

文/蔣振雄 顧德軍

獲獎等級：特等獎

項目名稱：面向未來的五峰山新一代高速公路關鍵技術及示范應用

← 五峰山過江通道未來高速公路跨江雄姿

為全面貫徹落實黨中央、國務院關于交通強國建設的戰(zhàn)略部署和江蘇省委、省政府關于建設現(xiàn)代綜合交通運輸體系的決策部署，在江蘇省交通運輸廳統(tǒng)一領導下，江蘇省交通工程建設局、江蘇交通控股有限公司聯(lián)合多方力量，依托五峰山長江大橋南北公路接線工程，積極探索新基建背景下的智能交通建設，加強引領性、前瞻性技術研究和應用，推動智慧科技與交通行業(yè)的深度融合，打造面向未來的新一代高速公路。

面向未來的新一代高速公路是指以“智慧”和“綠色”為核心，應用創(chuàng)新的高速公路建造技術和運營管理技術，將高速公路打造成適應未來發(fā)展的便捷順暢、經(jīng)濟高效、綠色集約、智能先進、安全可靠的新型交通基礎設施。

“面向未來的五峰山新一代高速公路關鍵技術及示范應用”項目通過理論研究和技術創(chuàng)新，在五峰山過江通道高速公路建設過程中，醞釀并實施了20多項致力于“智慧綠色平安”的高速公路建設管理技術，構建了“安全保障全天候、出行服務全方位、運營維護全數(shù)字、綠色建管全壽命”的高速公路新生態(tài)，成功打造了面向未來的新一代高速公路。

← “四全”未來高速示意圖

基礎互補互促、共生交融的“四全”理論

“安全保障全天候、出行服務全方位、運營維護全數(shù)字、綠色建管全壽命”的“四全”理論互補互促、共生交融，針對五峰山過江通道南北公路接線工程的基本內(nèi)涵、特征和技術框架等方面先行先試、銳意探索，為面向未來的新一代高速公路形成規(guī)范、確立標準提供示范試點與理論基礎。

←車道級霧天行車安全誘導系統(tǒng)

← 五峰山過江通道全數(shù)字管理平臺

← 車路協(xié)同重卡編隊實車測試

← 五峰山智慧高速管控平臺

其中，“安全保障全天候”圍繞“安全”核心，以高速公路車路協(xié)同原型系統(tǒng)、路側單元與智能車輛的信息交互和引導控制等多項關鍵技術創(chuàng)新為突破口，實現(xiàn)廣義車路協(xié)同、交通事件極速感知、交通事故智能取證、駕駛行為監(jiān)測預警、匝道分合流誘導及警示、匝道流量管控、智能感知消冰除雪等多項應用創(chuàng)新，打造具備全面、實時、準確的感知能力和精準預測能力的面向未來的新一代高速公路。項目強化科技自主創(chuàng)新能力，集中突破了車路協(xié)同、事件極速感知、匝道預警三項支撐“安全保障全天候”的重大技術與應用，著力保障全天候條件下行車安全。

← 交通事故智能取證（鷹眼攝像機）

← 車道級精細化管控

← 噴淋式消冰除雪智能系統(tǒng)

“出行服務全方位”圍繞“服務”核心，以超微功率地面誘導燈、超低功耗誘導運行控制、車道級感知誘導等多項關鍵技術創(chuàng)新為突破口，實現(xiàn)車道級霧天行車誘導、智慧燈桿+引導、無線充電樁、智慧照明、智慧廁所、車道級精細化管控、5G全覆蓋及應用、匝道準自由流收費等多項應用創(chuàng)新，打造具備全場景信息供給、全方位硬件覆蓋服務能力的面向未來的新一代高速公路。項目著力推進技術研發(fā)與裝備升級，集中突破了車道級霧天行車誘導、智慧服務區(qū)、車道級精細化管控三項支撐“出行服務全方位”的重大技術，為駕乘者提供精準出行信息服務，提供高品質(zhì)服務體驗，實現(xiàn)高速公路服務無處不在。

← “5G+4K”無人機

“運營維護全數(shù)字”圍繞“數(shù)字”核心，以BIM模型動靜態(tài)數(shù)據(jù)加載、5G通信模式下4K高清視頻與應用平臺的數(shù)據(jù)對接等多項關鍵技術創(chuàng)新為突破口。以5G、大數(shù)據(jù)、云計算等高新技術為抓手，實現(xiàn)“GIS+BIM”全數(shù)字管養(yǎng)、多維度主動感知路面、“5G+4K”無人機、無線探針、服務區(qū)BIM綜管平臺、數(shù)據(jù)共享與數(shù)字孿生等多項應用創(chuàng)新，實現(xiàn)管理要素高效協(xié)同，為創(chuàng)新管理提供保障。項目開展前瞻性技術應用研究，集中突破了綜合管理平臺、感知路面、無人機三項支撐“運營維護全數(shù)字”的重大技術，大幅增強數(shù)字化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化的管理能力，顯著提升高速公路運營維護水平。

“以人為本”的建設新理念

促進“四全”基本業(yè)態(tài)的建設新理念是從以人為本的角度出發(fā)，充分考慮駕乘者和管理者兩個維度需求，以智慧、綠色屬性為主要抓手進行建設。智慧屬性包括智能設施和智慧應用，其中智能設施包括信息化基礎設施及基礎設施數(shù)字化，智慧應用包括安全、服務、運維等維度。綠色屬性主要考慮全壽命周期，從規(guī)劃設計源頭開始，充分考慮綠色選線、集約型建設，實施環(huán)保控制，應用綠色技術營建。

← 項目研究成果

“綠色建管全壽命”圍繞“綠色”核心，以復合相變?yōu)r青混合料研發(fā)、高分衛(wèi)星大范圍沉降觀測方法等多項關鍵技術創(chuàng)新為突破口，實現(xiàn)調(diào)溫路面、太陽能光伏人行路面、海綿場區(qū)、沿線環(huán)境文物保護、節(jié)約土地資源、橋面徑流收集、預制裝配結構、施工期綠色技術應用、新型新風除霾系統(tǒng)等多項應用創(chuàng)新，支撐面向未來的新一代高速公路具備低能耗、低排放、和諧共生的營建能力。項目聚焦調(diào)溫路面、光伏人行路面、海綿場區(qū)三項支撐“綠色建管全壽命”的重大技術，將智慧、綠色理念貫穿建管養(yǎng)運全壽命周期，實現(xiàn)高速公路綠色發(fā)展。

創(chuàng)新 形成20多項技術創(chuàng)新成果和示范應用

項目通過理論研究、技術攻關和應用實踐，對面向未來的新一代高速公路關鍵技術進行了系統(tǒng)研究和示范應用，主要創(chuàng)新成果如下。

首先，提出了“安全保障全天候、出行服務全方位、運營維護全數(shù)字、綠色建管全壽命”的理念，闡釋了面向未來的新一代高速公路的基本內(nèi)涵、特征和技術框架，制定了《江蘇省智慧高速公路建設技術指南》，為面向未來的新一代高速公路形成規(guī)范、確立標準提供示范與理論基礎。

其次，提出了高速公路廣義車路協(xié)同的概念，開發(fā)了高速公路車路協(xié)同原型系統(tǒng)，實現(xiàn)了通過路側單元與智能車輛的信息交互和引導控制，為高速公路車路協(xié)同系統(tǒng)的實施和建設提供了應用示范。

第三，開發(fā)了車道級霧天行車安全智能誘導系統(tǒng)，研發(fā)了超微功率地面誘導燈和超低功耗誘導運行控制技術，提升了惡劣天氣下的行車安全。

第四，研發(fā)了復合相變?yōu)r青混合料，實現(xiàn)了路面溫度自調(diào)節(jié)；制備了鐵氧體復合水泥穩(wěn)定碎石混合料，有效提升了探測雷達圖像識別效果。

第五，搭建了高速公路數(shù)據(jù)底座和綜合管理平臺，并通過在BIM模型上加載動靜態(tài)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了建管養(yǎng)運全生命周期的信息傳遞。

最后，制定了基于5G的無人機4K高清視頻數(shù)據(jù)采集與相關應用平臺的接口規(guī)范，實現(xiàn)了5G通信模式下4K高清視頻與應用平臺的數(shù)據(jù)對接。

效益 主要社會效益與間接經(jīng)濟效益顯著

主要社會效益

落實“交通強國”戰(zhàn)略，支撐現(xiàn)代化交通運輸體系建設。項目融合了“綠色”“智慧”新理念和新技術，著力實現(xiàn)交通基礎設施數(shù)字化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、綠色化，為江蘇省乃至全國未來新一代高速公路的建設進行了應用示范，具有引領意義，有力支撐了我國現(xiàn)代化綜合交通運輸體系建設。

← 服務區(qū)綜合管理平臺

← 智慧服務區(qū)

創(chuàng)新數(shù)字智慧技術，推動智慧產(chǎn)業(yè)建設。項目研究實現(xiàn)了20多項技術創(chuàng)新，既可極大地帶動物聯(lián)網(wǎng)、云計算等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，又對智慧城市物流、金融、通信、環(huán)保等有明顯的帶動作用。

實現(xiàn)交通與信息網(wǎng)深度融合，助力經(jīng)濟騰飛。項目實現(xiàn)新一代信息技術與交通運輸行業(yè)的深度融合，整體提升了交通運輸行業(yè)的治理效能，盤活了社會經(jīng)濟發(fā)展要素存量，帶動地區(qū)智能設備制造、信息、物流等行業(yè)發(fā)展，做大社會經(jīng)濟發(fā)展要素增量。

間接經(jīng)濟效益

智慧技術助力降本增效。基于智能化手段及時感知交通運行狀態(tài)和路域環(huán)境狀態(tài)，通過交通基礎設施數(shù)字化、基于人工智能的養(yǎng)護決策、廣義車路協(xié)同技術等提升運營效率，保障道路暢通、交通安全，減少擁堵、事故等帶來的經(jīng)濟損失。

綠色技術促進減排降碳。項目始終貫徹綠色、智慧理念，通過超微功率地面誘導燈、超低功耗誘導運行控制技術等新技術實現(xiàn)耗能控制，為碳達峰、碳中和貢獻了交通力量。

安全技術保障運輸暢安。項目通過霧區(qū)誘導、消冰除雪、匝道分合流預警等創(chuàng)新技術和系統(tǒng)，全面保障行車安全，減少惡劣天氣引發(fā)交通事故的概率，從而減少安全事故產(chǎn)生的經(jīng)濟損失，實現(xiàn)安全與經(jīng)濟的多重提升。

單位 榮獲多項國內(nèi)外大獎的交建局

作為該項目第一完成單位——江蘇省交通工程建設局（江蘇省長江大橋建設指揮部）（以下簡稱“交建局”）是江蘇省政府批準成立的承擔國家、省重點和大中型交通工程建設項目的建設管理單位，承擔了江蘇境內(nèi)省級投資的新建、改擴建高速公路和過江通道建設。截至2021年底，累計完成國家投資2500多億元，建成滬寧、京滬、寧杭等55條高速公路和蘇通大橋、崇啟大橋、泰州大橋等多座跨江大橋；建成一大批享譽全國乃至世界的品牌工程，獲得國際大獎7項、中國建設工程魯班獎4項、中國土木工程詹天佑獎12項，國家科技進步獎一等獎1項、省部級科學技術獎特等獎6項。

← 準自由流收費

“十三五”以來，我國交通工程建設進入高質(zhì)量發(fā)展階段。交建局聚焦高質(zhì)量發(fā)展要求，深入開展品質(zhì)平安工程創(chuàng)建和交通強國樣板打造，大力推行標準化施工、工業(yè)化建造、智慧化管理、綠色化發(fā)展，廣泛應用BIM技術、大數(shù)據(jù)、智能管控平臺等現(xiàn)代化管理手段，打造出一批部省級品牌示范工程。鎮(zhèn)丹高速公路建成“交通運輸部綠色循環(huán)低碳主題示范項目”，興泰、豐鹽、泰高、海啟、溧高等項目獲交通運輸部與應急管理部“平安工程”冠名，“安全信息化監(jiān)管體系建設”入選交通運輸部安委會“平安交通”創(chuàng)新案例“重點推薦”名單。堅持創(chuàng)新驅動發(fā)展，大力實施科技創(chuàng)新，組織開展國家重點研發(fā)計劃項目《超大跨徑纜索承重橋梁智能化設計軟件與核心技術標準研發(fā)》和《高水壓大直徑盾構公路綠色隧道科技示范工程》《重載大流量交通條件下高速公路改擴建工程關鍵技術研究及應用》等重大專項研究，形成系列創(chuàng)新成果和成套技術標準。積極探索新基建背景下的智慧交通建設，深入開展前瞻性技術研究和先進技術應用，建成五峰山過江通道接線工程、蘇錫常南部高速公路等面向未來的新一代“智能高速”“智能隧道”，其中“面向未來的五峰山新一代高速公路關鍵技術及示范應用”項目榮獲中國公路學會科學技術獎特等獎。堅持“高精尖缺”人才導向，建立完善人才引進、交流、培養(yǎng)、選拔機制，鍛造出一支高素質(zhì)的復合型、專業(yè)型、創(chuàng)新型人才隊伍，2021年入選江蘇省首批交通運輸行業(yè)高層次人才培養(yǎng)示范基地。

← 五峰山高速公路正誼樞紐

表1 江蘇省交通工程建設局重大科技攻關項目

邁入“十四五”現(xiàn)代化建設新征程，部省聯(lián)合打造江蘇交通運輸現(xiàn)代化示范區(qū)。“十四五”期間，交建局計劃完成投資1500億元以上，建成過江通道3座、在建過江通道2座，建成19條新建和改擴建高速公路。目前，溧陽至寧德公路江蘇段、高淳至宣城高速公路江蘇段、京滬高速沂淮江段改擴建工程、滬陜高速平潮至廣陵段擴建工程等一批新建和改擴建高速公路全面推進，常泰長江大橋、龍?zhí)堕L江大橋、江陰靖江長江隧道、張靖皋長江大橋、海太長江隧道等多個世界級過江通道正加快實施。交建局將深入踐行習近平總書記賦予江蘇“爭當表率、爭做示范、走在前列”的歷史使命，秉持“匠心鑄品，聚力筑夢”的新時代交建局精神，以建設安全、便捷、高效、綠色、經(jīng)濟的現(xiàn)代化交通基礎設施為目標，全力推進高速公路和過江通道建設，奮力打造交通強國樣板工程、平安百年品質(zhì)工程，為構建現(xiàn)代化高質(zhì)量綜合交通網(wǎng)絡、率先建成交通運輸現(xiàn)代化示范區(qū)貢獻交建力量。