智慧京滬 車路協同

■ 文|本刊記者 張林

2023年6月20日，G2京滬高速公路江蘇省新沂市至揚州市江都區段（以下簡稱“京滬高速新沂至江都段”）改擴建工程項目提前完工，正式恢復通車。同期，江蘇京滬高速公路有限公司（以下簡稱“京滬公司”）運營管理中心（以下簡稱“EOCC”）新大樓的主體結構已基本完工。未來，這里將成為京滬高速新沂至江都段的“數字大腦”，以及“聰明的車”與“智慧的路”之間的“數字橋梁”，深度挖掘和應用存儲在高速云中的路側感知設備收集到的數據信息，并將其轉化為高速公路出行所需要的信息反饋給駕駛員和車輛。

數智京滬運營管理駕駛艙

隨著我國經濟社會的快速發展，交通量隨之增長，早期建成的高速公路陸續出現通行能力不足、服務水平下降等狀況，難以滿足交通發展需要。近年來，我國逐步開啟高速公路改擴建工作。截至“十三五”末，全國高速公路改擴建總里程突破1萬公里。

京滬高速新沂至江都段楚州樞紐

“江蘇省部分高速公路通行能力已難以適應經濟社會發展和人民群眾出行需求，部分路段車多緩行成為常態，制約了路網整體效率的發揮。”江蘇省交通運輸廳有關負責同志在京滬高速新沂至江都段改擴建工程項目通車儀式上表示，為了緩解國省干線公路的交通壓力、優化路網結構，對相關高速公路實施擴容改造十分迫切、勢在必行。

2019年2月，京滬高速新沂至江都段改擴建工程項目新沂市先導段率先開工，拉開了改擴建工程的序幕。經過4年時間，這段起于G2京滬高速公路江蘇與山東省界點，止于江都區正誼樞紐互通北側的高速公路，全線改建擴建19座互通式立交、新建5座互通式立交、原位擴建5對服務區、移位新建1對服務區，按照雙向八車道高速公路標準改擴建，路基寬度42米，設計行車速度每小時120公里。

值得一提的是，京滬公司還以改擴建機電設施設備為基礎，建立了以EOCC、車聯網先導應用環境構建及場景測試驗證平臺（以下簡稱“車聯網先導項目”）、高速云等為核心的智慧高速新體系，完成了一次從硬件到軟件的脫胎換骨。

智慧高速公路是交通新型基礎設施建設的重要組成部分。我國智慧公路發展經歷了原型研究、技術驗證、試點示范等階段，正處于由試點示范向全面布局的戰略關口。經過多年探索，我國初步明確了車路云一體化的路徑，體系架構日益清晰，發展理念、云內涵不斷豐富，產業生態加速構建，推動行業共識形成。目前，我國已有20個省份、40余條線路開展基于車路協同智慧高速公路建設的工作，主要通過融合云計算、大數據、人工智能、車聯網等技術，讓車、路、云實現互聯互通，全局協調所有交通要素。

打造車路協同“最強大腦”

京滬高速新沂至江都段正式恢復通車當日，在京滬公司指揮調度中心，工作人員還如往常一般通過大屏監控著各路段的通行情況。運營管理中心副主任汪祝青說：“等新的EOCC大樓裝修完，除了調度中心以外，還會有負責收費、經營、養護等其他業務模塊的同事入駐。這樣一來，各模塊之間溝通的時間成本會降低很多，同時數據信息的共享也會讓總體工作效率大幅提升。”

京滬公司正不斷優化整合現有信息化系統，發揮數據化、信息化管理優勢，把EOCC打造成為京滬高速公路新沂至江都段運營管理的“最強大腦”和“中樞神經”，搭建“一艙一平臺N應用”數字化運營管理新體系。

“一艙”是綜合運營管理系統，包含運營監測管控、業務融合分析、業務治理看板、智能語音服務、新基建物聯網（英文簡稱“IOT”）運維等系統模塊，通過數字技術統籌收費稽核、調度指揮、服務區經營、業務監管、道路養護、設備運維等相關業務，提供京滬運營管理中心在運營管理全業務領域的在線監測、預演決策、數據分析、運營總控等綜合能力。

“一平臺”是數據云聚平臺，云端匯聚交控云、車聯網先導應用、京滬運營管理相關業務數據，構建京滬數字化運營管理的“數據中樞”。

“N應用”是數字收費、數字調度、數字經營、數字監管、數字運維、數字養護等業務模塊，借助數字化技術，實現精準、高效、智能的運營管理。

目前，由于車路協同的車與路雙方發展程度不同，路方在將來很長一段時間內，需要面對3種類型的車輛,即能夠充分參與車路協同的智能網聯汽車，能夠部分參與車路協同的智能網聯汽車，以及完全不能參與車路協同的智能網聯汽車。京滬高速新沂至江都段改擴建機電工程處工程師徐超說：“目前，EOCC需要考慮如何把系統通過數據整理分析生成的出行服務信息反饋給駕駛員和車輛。針對只能部分參與或者不參與車路協同的車輛，我們目前的方案是通過情報板和發布屏把信息反饋給可視范圍內的駕駛員。未來，我們可能考慮將反饋的路徑接入車載地圖，或者其他車載設備。”

強化路側感知能力

根據江蘇交通控股有限公司（以下簡稱“江蘇交控”）和江蘇省高速公路聯網營運管理中心（以下簡稱“江蘇高網”）視頻加密的要求，同時充分融入新基建建設理念，京滬高速改擴建機電工程項目在外場設施設備布設方面統籌考慮，打造融合、創新的基礎設施體系，不斷提升外場感知與信息發布能力。

傳統感知方面

京滬高速新沂至江都段全線共布設了540套槍球一體攝像機，按照雙側“之”字形部署，平均間距500米。在重點區域互通樞紐，例如段宅、新沂、沭陽、王興、楚州、高郵南、丁伙等地方前后設置了18米高桿，部署全景攝像機共7處。

路側黃色的設備是智能霧燈，當能見度檢測設備檢測到能見度降低時，通信設備會向智能霧燈發送信號，使其亮起，保障車輛在低能見度下的行車安全。

除攝像機外，京滬高速新沂至江都段全線還布設了71塊門架式情報板，其中與ETC門架合設共52處，平均部署間距7.5公里，主要分為全彩和雙基色情報板，其中全彩情報板45塊，雙基色情報板26塊，設置在互通、樞紐、省界等重點路段。

為滿足高郵南至江都東段互通應急車道精細化管控需要，項目人員創新應用了智慧桿件，利用原攝像機桿件增設72塊應急車道發布屏，滿足應急車道開放信息及其他簡易信息的發布需求。未來，京滬高速新沂至江都段還將在智慧桿件上探索路況5G廣播技術應用，并且實現實時路況信息在移動智能終端上的遠距離線性廣播。

智能感知方面

考慮門架式情報板及ETC門架等均設置于互通、樞紐附近，屬于交通分合流密集處，為滿足附近車輛精準測量需求，京滬高速新沂至江都段在全線門架上增設了71套雷視融合感知設備，同時結合分合流場景，車聯網項目在丁伙、楚州、王興、新沂等7個重點互通及真武互通至丁伙樞紐的重點路段設置了高清攝像機及毫米波雷達、激光雷達等設備，為京滬高速公路運行監測及車輛精細化管控提供數據支撐。

關于目前京滬高速新沂至江都段的路側感知設備能夠收集到的信息，徐超說：“目前，基于高清攝像機、毫米波雷達、激光雷達、紅外雙光譜攝像機等外場感知設備收集到的影像數據，綜合運營管理系統基本能夠通過深度學習，識別出車輛的外形、行駛軌跡、是否停車、是否發生碰撞等交通事件及交通參數信息，并及時將信息反饋給運營單位用于決策，以及將部分信息轉化為出行服務信息，通過情報板、發布屏或車聯網設備反饋給駕駛員。”

暢通車路協同渠道

為貫徹落實國家、工業和信息化部（以下簡稱“工信部”）及交通運輸部對于高速公路產業數字化轉型的戰略規劃，交通運輸部路網監測與應急處置中心（以下簡稱“部路網中心”）牽頭，聯合G2京滬高速公路沿線招商新智科技有限公司、山東高速集團有限公司、江蘇交控3家高速公路業主在內的共9家單位參與車聯網先導項目建設。江蘇交控按照項目組要求，選取京滬高速沂淮江段作為車聯網先導項目江蘇段的落地點。

京滬高速新沂至江都段高郵南收費站為新建收費站，通過設置匝道ETC預交易門架縮短了車輛通過收費站的時間，也減少了收費崗亭的數量，將有限的空間讓給了車道。加寬的車道讓大型貨車的通行更加安全和暢通。

項目人員選取重點樞紐、互通場景，共布設高清攝像機170套，80赫茲毫米波雷達30套，邊緣計算節點（英文簡稱“MEC”）28套，5.9吉赫茲的C-V2X車路協同路側通信單元（英文簡稱“RSU”）101個，激光雷達10套、紅外雙光譜攝像機4套，開展車聯網融合感知的測試驗證，旨在實現路側環境實時感知、邊緣側海量數據的實時計算；通過“C-V2X”通信技術，遵循“路側信息實時觸達、云端信息及時下發”的協同策略，實現“車-路-云”實時通信，滿足工信部及項目組要求的108個車路協同應用場景要求。

建設三大應用場景

分合流安全預警與誘導場景通過路側感知子系統、路側計算子系統、路側通信子系統建設，選取G2京滬高速丁伙、楚州、王興、新沂4個樞紐，淮安、真武、江都東3個互通部署分合流場景點位進行全面監測，實現基于匝道分合流安全事件感知、事件分析，并通過LTE-V技術向車載OBU進行事件發布。

準全天候輔助通行場景針對高速公路惡劣天氣等情況，通過氣象監測子系統、霧區誘導子系統、車路協同子系統、智能信息發布子系統建設，選取真武互通至丁伙樞紐雙向路段（k950+700至k960+750），約10公里試驗路段實施全要素感知監測。車聯網先導應用項目是車聯網的先試先行，因此項目人員將10公里路段拆分為兩段，利用80赫茲毫米波雷達與視頻雷視擬合及高清攝像機純視頻感知兩種感知方案作對比測試驗證。從真武互通往南k950至k957約7公里，采用高清攝像機純視頻感知方案，攝像機雙側對等部署，單側間距400米至500米，每處設置2個攝像機；從丁伙樞紐往北k957至k960約3公里，采用80赫茲毫米波雷達與視頻雷視擬合，雙側對等部署，單側間距200米至250米，每處點位2個攝像機、1個毫米波雷達。通過部署的氣象感知、道路感知、邊緣計算及霧區誘導等設備，實現網聯車輛準全天候的安全通行。

車道級差異化服務場景基于準全天候輔助通行基礎設施，結合高精地圖、車載終端功能，提供連續覆蓋精準到車道級的識別能力，實時向特殊網聯車輛發布交通事件預警信息和車道級路徑誘導。

建設區域云平臺

通過事件融合分析、場景算法訓練、設備運行監測、高精地圖管理等手段，以“一云一圖多協同”為核心，實現全路段車路協同策略支持和精準調度。

“一云”是搭建一個江蘇區域車路協同測試驗證云平臺，實現設備數據上云、事件分析上云，為車路協同服務場景提供精細化云端資源支撐；“一圖”是基于一張高精度地圖，實現江蘇路段車路協同業務的可視化管理；“多協同”是實現區域云與部級中心云之間的業務協同、實現區域云與京滬路段中心之間的業務協同、實現區域云與路側網聯設備的數據協同、實現與道路網聯車輛的信息協同。

編制3項技術標準

按照統一部署，京滬公司會同江蘇高網共同編制了“面向C-V2X的高速公路分合流區預警場景技術要求”“面向C-V2X的高速公路自由流車道差異化服務場景技術要求”“面向C-V2X的高速公路收費場景技術要求”等3項技術標準，為高速公路車路協同提供標準支撐。目前3項技術標準已在中國公路學會通過初審。

建立安全數據倉庫

江蘇省高速公路上的路側感知設備已經收集積累了海量數據，按照江蘇交控對高速云建設的統一部署，為加強數據安全保護，京滬公司堅持“以我為主，自主可控”的原則，承擔了高速云的建設任務，在江蘇高網現有機房內搭建南網節點，在EOCC搭建北網節點，構建南北網雙節點互為異地備份的高速云運營體系。

南網節點利用江蘇高網數據機房原有8臺空置機柜，在充分考慮江蘇高網現有通信及供電等機房條件基礎上，建設51臺設備規模的高速云。目前京滬公司已經完成南網節點硬件設備、云平臺采購、安裝、調試，已具備業務系統遷移部署條件。車聯網先導項目江蘇區域云平臺已在南網中心節點完成系統部署，成為聯通部級中心云和京滬路段中心的數據中樞。

北網節點機房位于EOCC，主機房面積720平方米，單獨預留配電間、電池間及調試區。主機房采用微模塊一體化機柜設計，分為網絡區、數據庫或計算區、高速云算力區三大功能區域，可提供160組標準機柜的裝機容量，目前規劃可提供1456虛擬中央處理器的計算資源、7156吉字節的內存資源、102太字節塊存儲及240太字節對象存儲資源。未來最大可承載35000虛擬中央處理器的計算資源、160太字節的內存資源、2300太字節塊存儲及4600太字節對象存儲資源。

同步建設高速云綜合服務管理平臺，強化“多云納管”能力，通過一朵“高速云”管理所有業務的基礎設施資源、網絡資源、數據資源，從而全面打通公有云和各類業務數據資源的相互流動渠道，確保“高速云”建設完成后可以為各類信息化建設需求提供全棧式的云計算服務。

項目期間，京滬公司秉持融合、創新、突破的理念，堅持“引進來，走出去”，深入調研智慧高速建設先進案例，將設計院所和高校的智慧高速建設構想“引進來”，組織相關人員“走出去”，前往國內創新企業及智慧高速示范段學習高速公路場景創新案例。不斷融合新的建設理念，推演新的創新構想，尋求新的技術突破，最終形成了智慧高速京滬方案。