高速公路信息化與智能化建設(shè)研究

劉 瑩 尹 龍

（濟南市交通運輸事業(yè)發(fā)展中心，山東濟南 250014）

道路信息管理是智能管理的基礎(chǔ)，智能開發(fā)是構(gòu)建信息化高速公路的基本方法。如何科學(xué)合理地發(fā)展道路建設(shè)成為研究者不斷研究的新課題。為了促進(jìn)我國高速公路信息化構(gòu)建，促進(jìn)數(shù)字化系統(tǒng)全生態(tài)鏈覆蓋，需要不斷強化技術(shù)水平，提升大數(shù)據(jù)處理技術(shù)的覆蓋能力。

1 高速公路管理智能化的內(nèi)涵

高速公路的智慧化管理建設(shè)需要不斷提升我國高新技術(shù)、大數(shù)據(jù)互聯(lián)技術(shù)、電子技術(shù)以及綜合系統(tǒng)技術(shù)等內(nèi)容，將此類高新技術(shù)在模塊化基礎(chǔ)上，組建完整的智慧化生態(tài)系統(tǒng)，加強車、路、人之間的數(shù)據(jù)聯(lián)動，促使高速公路管理運營安全、高效。相較于傳統(tǒng)的高速管理模式，智慧化高速管理模式將不斷引入并完善“人機交互”模式，充實便捷高效的管理理念。智慧化高速管理系統(tǒng)的主要內(nèi)容是利用信息技術(shù)手段完成信息采集、分析、交換等功能，為高速公路的車輛提供多樣化服務(wù)的同時，全面監(jiān)控路況綜合信息（如事故、車流等），并在數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行智能邏輯判定，形成具有應(yīng)預(yù)測價值的參考模型。從當(dāng)前已經(jīng)成熟的高速公路智能化管理方面來看，高速智能化系統(tǒng)建設(shè)主要有以下七點：第一，相關(guān)路況信息采集并及時播報；第二，高度集成且邏輯鏈路清晰高速管理系統(tǒng)；第三，流程嚴(yán)謹(jǐn)，數(shù)據(jù)模型精準(zhǔn)地交通系統(tǒng)管控；第四，汽車管控系統(tǒng)；第五，貨物運輸管控系統(tǒng)；第六，自動計費系統(tǒng)；第七，高速應(yīng)急系統(tǒng)。系統(tǒng)信息化特點是精準(zhǔn)采集路況信息，及時發(fā)布分析成果。信息化整合可將分散的系統(tǒng)集合成為邏輯關(guān)系嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼w，充分發(fā)揮各系統(tǒng)優(yōu)勢。

2 高速公路智能信息化建設(shè)的重要性

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，信息化被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。信息化和智能化建設(shè)已成為發(fā)展的主旋律，是推動行業(yè)革新和社會綜合管理進(jìn)一步發(fā)展的有效手段，還可有效促進(jìn)我國經(jīng)濟發(fā)展。我國交通運輸部明確提出，將信息化作為重要的技術(shù)手段，在交通建設(shè)過程中，以信息化技術(shù)提高我國交通管理能力和服務(wù)水平。此舉不僅促進(jìn)了我國交通運輸發(fā)展模式的轉(zhuǎn)變，也為我國交通運輸業(yè)的發(fā)展指明了方向[1-2]。

3 高速公路信息化和智能化建設(shè)中的不足

3.1 未能創(chuàng)建完善的管理體系

若要保證高速公路信息化、智能化建設(shè)有效實施，就需要堅持信息化管理始終貫穿于高速公路建設(shè)的完整流程。但不同地區(qū)對信息化建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)，以及政策落實情況不盡相同，無法構(gòu)建完善的管理體系，一定程度上阻礙了高速公路智能化和信息化建設(shè)的發(fā)展。

3.2 信息化系統(tǒng)組成的各部分不協(xié)調(diào)

作為高度集合的信息系統(tǒng)，不僅需要將已有的系統(tǒng)模塊進(jìn)行組織關(guān)聯(lián)，還應(yīng)當(dāng)充分利用控制中心的管理優(yōu)勢，對系統(tǒng)內(nèi)各部分（系統(tǒng)及相關(guān)管理部門）進(jìn)行組織協(xié)調(diào)。目前，我國公路管理中，各子系統(tǒng)均采用了自主運行模式，形成的“信息孤島”持續(xù)時間較長，使來自不同系統(tǒng)的信息無法訪問，無法形成良好的數(shù)據(jù)交互環(huán)境，系統(tǒng)后端無法進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)收集，進(jìn)而影響交通控制系統(tǒng)的智能化建設(shè)。

3.3 高速公路信息化管理層次不高

公路建設(shè)過程中，信息化管理思維仍屬于“新生事物”，信息化管理基礎(chǔ)相對薄弱，部分地區(qū)的高速公路數(shù)據(jù)庫中缺乏關(guān)鍵數(shù)據(jù)積累[3]，信息化系統(tǒng)就不能對“事件”進(jìn)行有效預(yù)測與評估，影響高速管理質(zhì)量。

3.4 高速公路收費系統(tǒng)無法滿足現(xiàn)狀

收費站模型如圖1所示。

圖1 收費站模型

我國的自動高速收費體系建設(shè)有待進(jìn)一步提升，智能化管理模式的完成度尚有欠缺。我國各省份雖然陸續(xù)應(yīng)用了電子泊車?yán)U費系統(tǒng)，但高速電子收費系統(tǒng)仍受技術(shù)限制，基本功能無法脫離人工，必然影響公路管理的智能化設(shè)計[4-5]。

3.5 高速公路交通數(shù)據(jù)庫建設(shè)有待提升

現(xiàn)階段，管理部門間缺乏有效的信息交流，造成收集的資料重復(fù)性明顯，在一定程度上造成經(jīng)濟損失，也減緩了高速信息化發(fā)展進(jìn)程。此外，在高速公路方面未能全面進(jìn)行交通數(shù)據(jù)分析，無法滿足實際信息需求。

3.6 缺乏智能化路面管理系統(tǒng)

路、橋、隧道的安全是高速公路信息化管理的核心。現(xiàn)階段我國公路對于路面信息收集還有待強化。對道路的主要檢測手段仍依靠人力，并未實現(xiàn)智能化。因此，道路交通管理很難集成到通用路面管控系統(tǒng)中，無法做到整合統(tǒng)一，對路況、車流量等信息的預(yù)測與模擬無法有效開展，直接導(dǎo)致高速公路智能化建設(shè)進(jìn)展緩慢。

3.7 智能交通疏導(dǎo)能力不能適應(yīng)日漸上升的交通壓力

近年來，伴隨著人民生活水平的提高，汽車的擁有者逐年增多，交通壓力持續(xù)上升。高速公路和主要交通設(shè)施建設(shè)滯后，進(jìn)一步加劇了交通問題，阻礙了高速公路的智能化進(jìn)程。

4 高速公路管理智能化建設(shè)的對策

4.1 完善體系，確保高效智能化建設(shè)

信息化制度構(gòu)建是高速公路智能化管理的堅實基礎(chǔ)。須建立一個基礎(chǔ)制度完善的智能高速公路系統(tǒng)，確保公路管理能夠有效進(jìn)行。完善通信網(wǎng)絡(luò)、GPS系統(tǒng)、環(huán)境感知系統(tǒng)、交通誘導(dǎo)與管理、BIM實景建模、數(shù)據(jù)融合等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。鼓勵地方交通運輸主管部門、科研機構(gòu)、企業(yè)、社會團體分類建立基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，形成一批地方標(biāo)準(zhǔn)、團體標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。第一，公路管理應(yīng)確定正在建設(shè)的工作地點、目標(biāo)、行為準(zhǔn)則、工作周期、中間成果論證等問題，確保每一階段模塊均有相應(yīng)的規(guī)則；第二，“個人責(zé)任”清楚地定義了智能化管理系統(tǒng)中的各管理成員的責(zé)權(quán)范圍，從而科學(xué)地分配工作，使管理人員均能夠有效參與信息化發(fā)展；第三，改進(jìn)監(jiān)督機制，全面開展智能化的建設(shè)，及時獲取系統(tǒng)功能缺陷，并進(jìn)行修繕和補充。

4.2 融合“互聯(lián)網(wǎng)+”與5G，提升智能化建設(shè)水平

廣泛應(yīng)用“互聯(lián)網(wǎng)+”在高速公路信息化建設(shè)階段形成良性融合，為道路管理的智能發(fā)展提供穩(wěn)定的技術(shù)支持。互聯(lián)網(wǎng)+與交通管理的有機結(jié)合將進(jìn)一步打破時空界限。在解決智慧化道路系統(tǒng)管理的不足和統(tǒng)一服務(wù)模式等問題方面，互聯(lián)網(wǎng)+能夠有效解決數(shù)據(jù)采集、更新遲滯等問題。開展5G技術(shù)在重要交通基礎(chǔ)設(shè)施的融合應(yīng)用研究。結(jié)合5G商用部署，推進(jìn)對高速公路重點路段的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。推廣車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用，推動建設(shè)泛在感知智慧互聯(lián)系統(tǒng)。利用5G、高速公路信息通信系統(tǒng)等社會和行業(yè)資源，整合建設(shè)一體化行業(yè)綜合信息通信網(wǎng)絡(luò)。結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”建立一個高速公路管理系統(tǒng)，使用大量的數(shù)據(jù)和云計算技術(shù)獲取各類路面數(shù)據(jù)，減小數(shù)據(jù)誤差，將道路管理相關(guān)的數(shù)據(jù)庫整合到高速公路智能化系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。同時，使用網(wǎng)絡(luò)作為通信手段，對路面的各類信息進(jìn)行全方位采集。例如，通過智能管理平臺實現(xiàn)控制中心和所有者之間的直接聯(lián)系，發(fā)揮系統(tǒng)管理的空間交互屬性；通過系統(tǒng)平臺的網(wǎng)絡(luò)合作，充分組織各部門工作人員；使用大數(shù)據(jù)實時分析、預(yù)測路面流量，并對數(shù)據(jù)實時捕捉；通過增添技術(shù)模組，拓展系統(tǒng)功能。智能化高速信息系統(tǒng)框架如圖2所示。

圖2 智能化高速信息系統(tǒng)框架

4.3 整合設(shè)備，構(gòu)建信息化體系

在滿足基本數(shù)據(jù)獲取的基礎(chǔ)上，精簡公路管理內(nèi)容，充分集成數(shù)據(jù)交換，充分發(fā)揮已有路面檢測設(shè)備的信息覆蓋能力，推動公路感知網(wǎng)絡(luò)與公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)養(yǎng)護(hù)工程同步規(guī)劃、同步實施，提升公路基礎(chǔ)設(shè)施。如高速交通監(jiān)控探頭，不僅可以用于監(jiān)測，還可用于交通信息采集。應(yīng)充分發(fā)揮具有綜合效益的高速公路機電設(shè)備網(wǎng)格。此外，系統(tǒng)需要有特定的數(shù)據(jù)輸入標(biāo)準(zhǔn)，定義元數(shù)據(jù)的大小和格式，以避免格式不同意造成數(shù)據(jù)共享錯誤。

4.4 以需求為導(dǎo)向?qū)崿F(xiàn)智能化建設(shè)

智能公路管理和傳統(tǒng)高速公路管理的最大區(qū)別在于堅持以人為本的核心理念。因此系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)在以人為本基礎(chǔ)上，拓展為以“需求”為導(dǎo)向進(jìn)行高速公路智能化開發(fā)，進(jìn)一步提升高速信息系統(tǒng)服務(wù)能力，以及全要素、全周期數(shù)字化水平。

4.5 完善信息化和智能化建設(shè)管理機制

公路信息管理機制的不斷完善和智能化建設(shè)的不斷推進(jìn)，為公路管理任務(wù)的開展奠定了堅實的基礎(chǔ)。因此，應(yīng)更加重視公路管理的發(fā)展，積極開展各部門合作，不斷強調(diào)公路信息化建設(shè)的重要性，促進(jìn)公路管理的有序發(fā)展。運輸管理部門應(yīng)明確各部門職責(zé)，分工負(fù)責(zé)。

5 結(jié)語

加強高速公路的信息化和智能化建設(shè)，可以有效提高高速公路的服務(wù)水平。因此，對于高速公路行業(yè)，需要充分重視高速公路的信息化和智能化建設(shè)，加大投入，加快完善高速公路數(shù)據(jù)管理，結(jié)合屬地實際情況，整合機電功能，更好地發(fā)揮信息技術(shù)和智能技術(shù)在公路管理中的效能，全面提高高速公路服務(wù)水平，促進(jìn)公路健康有序發(fā)展。