粤港澳大湾区交通智慧管控系统构建研究

陈伟乐，赵梓城

（广东省公路建设有限公司，广东 广州 510600）

0 引言

2024年，作为粤港澳大湾区（以下简称“湾区”）高速公路A字网络重要一横的深中通道将建成通车，深中通道建成后将快速融合湾区核心区，深圳、广州、中山、珠海互联互通，初期流量达10万pcu·d-1，有力推动区域产链互补和人居互补。“十四五”末，湾区核心区内高速公路将形成更为紧密的5桥15路共1000km，网格化物理结构更为凸显。

为了满足湾区1小时生活圈基本要求，在以人民为中心的根本宗旨指导下，如何提供更好的道路通行信息，如何发挥路网联动和协同发展，如何实现路网应急调度和快速指挥，这些将是未来交通路网管控的重点和难点，建立湾区交通智慧管控系统和平台势在必行。

1 湾区高速公路现状

1.1 路网情况

截至2021年底，湾区核心区高速公路有过江通道3条、被交路段14条，其中，过江通道有黄埔大桥、南沙大桥和虎门大桥，东侧有广深、广深沿江、莞番（一二期）、常虎、机荷、广惠、深圳外环等7条，西侧有广珠北、广珠东、南环、江中江鹤、西线、广中江、广明等7条。东侧路网，主要关联广州—东莞—深圳科技创新走廊，除年底开通的莞番二期外，其他路段都超饱和运行。西侧路网，广珠东、广珠西沟通广州—中山—珠海纵向的定向车流，南环、江中江鹤、广明承载着沟通粤西的过境车辆，除新开通不久的广中江、广珠西三期车流不饱和外，其他路段都饱和运行。以上路段业主股权多样，有省交通集团、深圳市高速、东莞交投集团、广州交投集团和广东珠江公路桥梁投资有限公司。

“十四五”时期，湾区将迎来深中、黄茅海2条大通道，西侧路网将迎来南中、中山东部外环、中开3条高速公路，江中4改8扩建亦将完成，如图1。“十五五”时期，狮子洋、莲花山2条通道，广深、广珠东、机荷3条高速改扩建完成，将进一步扩大和改善湾区核心区路网结构和通行效率，车辆多义性路径分流条件更为成熟，可有效降低长距离长时间拥堵。

图1 “十四五”湾区核心区路网图

1.2 拥堵情况

当前，过江通道车流超过30万pcu·d-1，其中南沙大桥约占50%，且货车及大型车高达44%；虎门大桥施行货车及40座以上大客车限行管控措施，小车通行为主；黄埔大桥可通行全部车型。重大节假日，主车流特点是提前一天到来，呈现N+1分布状态。2021年清明及“五一”，日均流量再创新高，但车流总体上是缓慢而安全有序通行，呈现白天无间隙、夜间紧密相连状态，通行情况如表1。

从中表1看出，虎门大桥4月3日清明节前一天已达高峰13.2万辆，单向车流拥堵时长8.3h，5月1日高峰为14.7万辆，拥堵时长10.7h，重大节假日三条过江通道呈现常态化拥堵。

表1 过江通道车流量统计表 （单位：万辆/h）

1.3 运行管理情况

目前，湾区内高速公路营运管理及路网运行管控，基本上是按照股权授权或者行政管理授权等方式开展，除部分授权委托经营以外，大部分是“一路一公司”管理。过江通道中，黄埔大桥隶属广州市交投集团，独立管理；虎门大桥、南沙大桥隶属省交通集团（以下简称“集团”）下属的省公路建设有限公司（以下简称“建设公司”），虽然两桥独立管理，但是，建设公司建立了“两桥八路”小区域的应急联动预案，构建了远端分流管控及近端快速处置等机制。从2019、2020年重大节假日保畅通运行情况看，该机制和预案有效缓解过江通道严重拥堵，2020年国庆中秋双节期间，南沙大桥高峰日断面高达18.18万车次（自然车辆），启动预案后，南沙大桥在车流增长13%的情况下，实现了拥堵次数下降73%，起到很好的效果。

虽然该预案从管理上协调了“两桥八路”小区域的一路三方（交警、拯救、路政）协同开展，技术上也借助了建设公司相关路段的路运一体化协同作业，但是，软件平台还存在较大的局限性，系统未能覆盖建设公司以外路段，管控能力和应急调度指挥单一，随着2024年深中通道建成归队，需要建立湾区多路段多单位协同作业的数字化交通智慧管控系统。

2 智慧管控系统架构

建设公司是湾区路网内管理最多路段的集团二级单位，多路段协调与协同需要有力的管理措施和过硬的技术方案，提出：依托深中通道，构建数字化交通智慧管控系统的总体思路，系统总体技术架构是1+1+3，即1朵云、1个数据中台（全息感知）、3项功能（交通调度、应急救援、出行服务），基本需求架构详见图2。

图2 智慧管理系统基本需求构架

2.1 云

打造多地灵活应用与业务可持续配置的云网资源，构建云—网—端体系。为减少投资和数据安全，云网可以依托集团建立的大数据中心以及相关云端资源，或者租用公用云，如阿里云、华为云等。云的建立，需要确定算力，支撑数据中台，统筹数字化资源，实现资源共享，同时，可以根据管理上的需要快速、灵活配置管辖位置，实现异地或多地的资源共商、共建、共享，也可以实现业务功能进一步延伸。

2.2 数据中台

打造路网数据中台，确定“数据统一、高质量共享”的建设目标，透过数据资源池，实现道路外场设备和资源全息感知和信息共融共享。数据中台首要任务是构建一个数据资源池，实现以下功能和目标。

·打通现有道路的外场设备，如监控视频、雷视一体机、微波车检、微波雷达等，构建视频共享及基于AI交通事件检测体系，实时展现道路运行状况；

·打通现有ETC门架RSU和车牌识别，采集实时断面通行车流量，构建道路通行指数；

·打通现有服务区出入口高清卡口，构建服务区车流量驶入指数，判断停车位饱和度；

·打通现有电子情报板，构建统一的信息发布机制；

·扩大建设公司营运数据交互平台适用范围，建立道路收费类比图，判断收费与道路通行契合度（可选项）；

构建道路维修维护信息统一报送格式，建立区域道路维修图；

依托交通运输部资源，建立区域两客一危车辆通行监测体系；

基于北斗，建立内部车辆（通勤、拯救、路政、养护、交警）定位感知体系，构建车辆调度机制；

制定区域联动保畅预案【3km、5km、8km】，根据拥堵指数，一键式启动，推送区域内相连路段监控中心，协同管控；

联系导航软件，构建道路信息及时通报机制；

联系交警、消防、海事、航道、气象、应急、医院等部门，构建信息及时通报机制；

建立路网交通数据（流量、道路事故）统一报表。数据中台的建立，需要同步制定数据管理制度，确保数据的安全管理及业务拓展。当前目标，中台可实现对ETC门架数据、路况数据、手机信令、两客一危等多源大数据采集的全范围、全周期、全要素覆盖，再经实时融合处理，优势互补，得到精度、覆盖率、实时性最优的数据结果。同时，对融合的车辆流水、车牌识别、图片、视频等结构化数据，实现关联设备实时运行状态的高清可视化，也实现数据及时共享给区域关联路段和集团监控中心。为了实现中台强大的融合功能，需要构建安全、稳定的网络安全技术体系。中台在支持多元应用基础需要下，未来可以拓展监控视频、道路通行状况、服务区运行状况等公众服务平台，具有一定的商业开发价值，实现数据资产化。

2.3 交通调度

交通调度首先具备拥堵道路的研判和智能预测功能，构建人工智能算法模型。湾区多路段、多目标及上下游关联道路的实时交通流信息将是研判预测的基准，结合交通事故、施工养护、气象等环境信息，再结合历史拥堵状况，进行合理推演、分析判断，借助中台强大算力，实现路网未来15min到60min拥堵状况的预测。重点节假日前夕，系统根据模型研判和预测可能发生拥堵路段，推算拥堵时段对上下游路段造成的影响，提出拥堵预警，给出科学合理的管控策略和配置，及时分流大流量的路段，减少拥堵。

交通调度其次具备实时监测和弹框预警功能，构建道路通行热力图。利用数据中台RSU、车牌识别等多元数据，通过深度学习、数据耦合、流式计算等技术，建立道路通行指数模型，实现道路通行状况的红黄绿热力图，并得以实时高清可视化展示。示例如图3、4、5。

图3 、4、5 道路通行状况图例

交通调度还要实现联动响应和决策指挥功能。管理上，要建立一路多方的联动预案，确定联动预案等级和处置措施；技术上，中台包容联动预案，在道路通行实时监测基础上，及时拥堵预测，及时自动弹框告警，并启动预案管控级别。

联动预案启动后，关联路段根据等级要求（范围、人员、措施），落实预案策略，驻勤点现场执行。交通事故造成拥堵时，路段先行执行区域联动预案，同步落实本路段相应事件类别的处置方案。预案编制时，应在系统中嵌入横向思维导图，确定作战图，道路通行指数触发预案阈值后，启动预案，系统平台发出指令，确定路段干什么、收费站干什么、干多久、预计什么时候结束。同时，预案等级升降：根据事件造成拥堵指数的升降级而确定，阈值确定，平台发布。应急调度统计：结束后，统计时长、人数等基础数据，人工介入，查验调度效果，总结经验，再调整系统及措施。

同时，基于AI交通事件智能检测和北斗定位，快速感知事故车辆，自动弹框告警。对一路多方车辆（如交警、路政、拯救、养护）进行调度，执行拥堵现场车流管控。

2.4 应急救援

应急救援需要依托中台信息通报功能，打通交警、消防、海事、航道、气象、应急、医院等部门信息传递技术壁垒，实现信息无障碍通报，构建以上部门的应急联动机制，实现特殊状况下的道路交通应急救援处置。桥梁及海底隧道等大型构造物在特殊条件下可能产生特殊事件，2020年5月5日虎门大桥涡振事件敲响警钟，建立高速公路应急救援机制和体制意义重大。

应急救援首要建立多方联动预案，特别是政府的应急、消防、交警等关键部门，同时，考虑过江通道的结构物特殊性，需要进一步联系海事、航道、气象、医院、主流媒体等机构，确保信息通报和事件处置及时。另外一方面，多方联动和应急救援需要建立一定的场所、储备一定的物资，深中通道东岛、西岛建立了应急船舶码头，西岛预留直升飞机停机坪；虎门大桥、南沙大桥桥上储备消防器材和广播系统；狮子洋通道将研究双层钢桁梁消防应急救援系统，通过硬件场所建设和软件交互机制，实现应急事件的快速到达、快速施救、快速撤除。

2.5 出行服务

出行服务是智慧管控展示的最后一公里，也是最为考量平台成败的关键环节，所以，需要构建以主动信息发布为体系的出行服务架构。当前，高速公路信息发布主要依托电子情报板、电台、电视和导航软件，同时，微信、抖音等自媒体也协助了信息发布，管理者需要及时、准确发布出行信息，让出行服务快速传递和传播，为人民群众快速感知和合理选择。主要功能有：

·拥堵研判发布：根据研判结果，通报相连的交警、交通、应急（消防）等部门，统一向社会媒体发布道路及服务区拥堵预警；

·电子情报板：发布拥堵预警和拥堵状况；

·地图导航：通报高德、百度、腾讯等地图导航，APP实时发布与更新；

·集团监控中心：通报集团监控中心，广东高速通APP发布与更新；

·服务区：拥堵预警，应急措施到位；货物、油量、电量等基础设施状态告警；

·区域级（深中）客服：96998同频多线、微信公众号在线：快速发现问题、精准回答问题、迅速处置问题；

·延伸服务：航道、海事、气象等政府部门信息通报；

·跟踪评估：服务效能，管控和服务效果评估；

·数据归集：归集出行服务运行状态，挖掘分析故障趋势，为预案修正提供依据。

3 支撑机构

依托深中通道监控中心，成立湾区交通智慧管控工作专班，与深中通道监控中心同址同班协同办公，不再设置单独机构管理，精简配置、减人增效。在集团营运规范总体框架规定下，可研究监控中心设置为独立部门，强化责任和使命。

4 数据孪生和业务蝶变

本平台研究是解决湾区交通管控的基本需求，未来平台可以进一步完善，嵌入更多营运管理指标，如路网服务水平、收费站出入口流量、过江通道流量、服务区车流饱和度、区域畅通率、万车事故率等。新建道路，也将融入智慧高速技术，如毫米级微波雷达，实现单车道通行状态感知。可以孪生数据，确定相关的指标分析和趋势分析（流量预测、同比、环比等)，聚焦流量/路况/车辆三大专题，聚焦信息服务和现场服务两大场景，通过服务动态监测、服务效能评估，提供高品质服务。

5 结语

综合上述，建立湾区交通智慧管控系统是未来多路段多目标协同管控的基本需求和核心要素。广东2020年底高速公路通车里程超过1万km，“十四五”将达1.2万km，路网的密集将为人民群众带来更加便捷和多维度的选择，区域间交通智慧管控可以发挥路网直观、安全、顺畅的优势和能力，让路更加智慧、让人更加聪明。在技术平台搭建基础上，永远离不开道路多方共同的管理，所以，一路多方管理工作方案或者联动预案是技术可持续发展的基础条件，希望管理与技术深度融合，以达到最佳效果。