山东的路有了智慧的核

策划|本刊记者 谢博识 赵湜（实习）

文/图|山东高速建设管理集团有限公司

“大力发展智慧交通”——中共中央、国务院印发《交通强国建设纲要》中的关键“一语”，两年零十天后，在山东省“破的”。9月29日，京台高速公路山东省泰安至枣庄段（鲁苏界）改扩建工程建成通车，实现了《纲要》中对“发展智慧交通”的大部分要求和部署。

京台高速公路泰枣段通车典礼

京台高速公路是国家高速公路网七条首都放射线之一，是山东省高速公路网布局规划“九纵五横一环七射多连”中“纵七”的重要组成路段。随着社会经济的飞速发展，这条南北向的交通要道，早已不堪重负。2018年，京台高速公路山东省泰安至枣庄段（以下简称“京台高速泰枣段”）改扩建工程被提上日程——将189公里的双向四车道拓宽为双向八车道，一经批复，这条公路就成为山东省目前改扩建里程最长的高速公路。然而，更让人激动的是：拓宽车道缓解拥堵的同时，还完成了智慧化升级。

为京台高速泰枣段改扩建工程注入智慧基因，不仅是省域发展需要，更是国家战略考量。京台高速北连京津冀，南接长江经济带，对我国深入推进省际交通运输大通道建设、实现区域协调发展具有重要意义。此次改扩建工程的顺利实施也为山东省落实“数字中国”建设要求、交通强国试点重要任务提供了宝贵的实践经验。

随着京台高速泰枣段正式服役，全国智慧高速公路单体工程的最长里程再度被刷新，山东省也实现了智慧高速公路“零”的突破。京台高速泰枣段凭借“目前全国最长”“山东省首条”的实践成果，乘着新基建的东风，在全国尚待挖掘的16多万公里高速公路的蓝海中，掀开了智慧化改造的序幕。同时，也为山东省实现“2030年，智慧高速公路占比达到50%以上”的目标，开好了局、起好了步。

智慧基因一：新领域的先行先试

京台高速公路泰枣段改扩建工程于2021年9月29日建成通车

智慧高速云控平台路段感知

今年6月，山东高速集团主编的《山东省智慧高速建设指南》经山东省交通运输厅批准实施。《指南》为山东乃至全国提供了智慧高速的行业标准，也成为京台高速泰枣段改扩建的思想依据——智慧高速是基于业务需求，以高速公路行业管理者、所有者、运营者和使用者的需求为基础，以数据为核心，充分利用现代技术，提升多源感知、融合分析和决策支持能力，促进人、车、路、环境的深度融合，实现建设、管理、养护、运营、服务全过程数字化和智能化的高速公路。

与其他省份相比，《山东省智慧高速建设指南》从全寿命周期的视角解读智慧高速，涵盖了新建、改扩建和在运营的高速公路，适用范围更广泛，扩展了智慧高速概念的整体外延，体现了智慧高速的最新成果。

截至京台高速泰枣段改扩建开工之时，智慧高速在浙江、江苏等省份已有试水，但尚未形成系统、规范的体系，国内外对智慧高速的认知也没有形成深层次统一，无标准可依、无规范可循是不可回避的现状。首度涉足“无人区”，山东高速人不仅有信心，更有决心。结合项目实际，山东高速集团第一时间抽调建设、信息、科技等领域的精干力量，组建智慧高速工作专班，与国内外知名科研院校开展联合攻关。“我们坚定地认为智慧高速不是为了智慧而智慧、为了技术而技术，而是创造出更安全、快捷、舒适的智慧场景。”山东高速集团智慧高速公路项目工作专班副组长徐庆军说。

在设计之初，项目专班进行了充分调研，并结合大数据分析，得出了路段交通流量大、货车占比高、气象环境复杂、交通安全出行服务需求高等道路特点、交通特点和用户需求。针对安全、拥堵、决策管理等需求，确定了主要建设目标：加强道路感知能力建设，针对分合流区、团雾和事故易发等重点路段、重点场景，形成提升道路安全的整体性解决方案，打造全时全域安全保障能力；围绕道路出行效率和公众出行需求，以车道级交通管理、伴随便捷信息服务为重点，提供安全预警、智能管控、出行服务，提高了路网畅通水平和运行效率。

京台高速公路为七条首都放射线之一

智慧高速调度中心

北斗基站

“我们摒弃一个方案做到底的做法，设计了多种方案，验证新技术、新设备、新应用的实际效果，尝试前沿技术在智慧高速中的具体落地路径，研发‘一张网’趋势下省域级综合管理技术底座建设路径，以及新技术条件下的新型运营管理方式。”山东高速集团智慧高速公路项目工作专班技术办公室主任张伟说。在“边通车、边施工”条件下，项目压茬推进设备定制、软件开发、联调联试等工作。“白天在路上抢抓时间安装、调测设备，晚上回来继续论证方案，为了一个数据的准确性，讨论研究到夜里两三点钟是常事。”

建设者们在“无人区”不仅实现了“从无到有”，还实现了提质增效。“轨迹化管理就是一项可以加快方案筛选的办法。所有的测试过程都有迹可循，如果测试结果不对，我们会按照轨迹最快退回到原点，再去测试其他的备选方案，”京台高速泰枣段项目办主任吕新建介绍道，“上千个设备，我们只用了7天时间就完成了组网优化方案，并实现所有设备联网在线。”

除了形成成套技术体系外，京台高速泰枣段改扩建项目采用的多种技术方案建造模式，对不同类型产品验证了多种组合配置方式、布局方式、系统兼容性和功能实现效果，为车路协同、车道级交通感知等新技术应用进行了大规模实际验证。

“先行先试，敢于突破，不惧失败，善于实践”，山东高速公路建设者们诠释了交通先行官的深刻内涵。

智慧基因二：新技术的深度融合

如果把智慧高速看作一个能思考、会表达的“人”，那么对行驶车辆、道路情况的实时感知就是智慧高速的“眼睛”和“耳朵”，计算运行、分析处理这些有效信息用以指导管理和出行就是智慧高速的“大脑”。京台高速泰枣段通过北斗定位、5G、大数据、物联网、云计算、人工智能、高精地图等新技术的广泛应用和深度融合，让智慧高速的“大脑”实现了交互协作和自主学习。这颗“大脑”就是位于宁阳服务区的智慧高速调度中心，这是全国首个“建管养运”全业务域全寿命周期的路网级智慧高速云控平台，最基础的前端单元能够即时准确地收集路况信息，统一汇总至调度中心。

“对于采集来的海量数据如何应用，算法至关重要，也是我们设计开发的重点难点。”吕新建说。

雨雪雾天气会对高速通行产生不利影响，为了实现全天候通行目标，研发团队将能见度、降水量等十余个气象指标纳入监测范围，针对几十种排列组合，让相关系统做出喷水、融雪、行车诱导等决策。

在车路协同路段，车流量、车流速度、施工区等，都会影响道路的安全与通畅。研发人员不断总结、改进系统算法，“40天里，我们已经升级系统15次，优化10多项功能，”张伟说，“而且这项工作还将持续下去，应该说它是没有完成时的，我们要让‘大脑’更有灵魂、会自主学习、能深度思考。”

车道级轨迹追踪

ETC洗车

拿雷视拟合来说，一台行进中的车辆，监控视频给它个坐标定位，高精度雷达也给它个坐标定位，系统如何才能认定它们是同一个车辆呢？这个问题曾困扰了研发人员一个多星期。直到大家发现，原来计时系统存在着误差。这个计算过程要求时钟同步到0.01秒，定位误差也要在三分之一个车身以内，只有同时做到这两条才能做到准确匹配。“最终还是采用北斗授时功能，将误差缩小到0.1秒，这一问题才迎刃而解。”张伟说。

新技术和新技术之间深度融合，新设备、新技术和新方案之间深度融合，这样的案例在京台智慧高速建设中比比皆是：依托北斗技术，对全向/定向毫米波雷达数据深度融合，实现行驶车辆的车道级轨迹追踪监视；利用GIS+BIM技术，实现桥梁多维度、多层级可视化，构建路产全要素数据化、车道级高精地图，为决策分析提供专业数据支撑；依托5G技术，提升服务区出行服务体验，司乘人员无需安装App，就可以获取智慧服务信息；依托物联网技术，增加ETC应用场景，在服务区购物、加油，无需接触，就可实现无感、便捷支付等。

值得一提的是，京台高速泰枣段的所有创新，完全基于“中国智慧”。在这里，智慧的路、聪明的车、高效的云、可靠的网，深度融合、高效协同，演绎着高速公路未来的发展趋势。

智慧基因三：可持续的精细服务

京台高速泰枣段以能感知会表达、能说话会警示、能思考会研判，被业内业外称为“高智商”高速公路。但让它真正从“智能”走向“智慧”的是：全路段感知更精准、全过程管控更智慧、全天候保障更安全、全周期建养更智能、全用户服务更优质。

全路段感知更精准

当夜色降临，匝道两侧的智慧道钉将格外显眼，车辆在智能路桩的指示下缓缓驶入合流区，“前方车辆合流，请减速慢行。”合流区碰撞预警设备发出语言提示，前方路面“注意合流”四个大字闪烁不止，声、光、图像融合，车辆安全通行。

合流区预警

这是京台高速泰枣段的智慧感知场景之一。全线182处视频监控设备、15套全向毫米波雷达、287套定向毫米波雷达、33套激光雷达等传统和智能感知设备，为安全舒适的出行体验提供了技术保障。这些新型设备不仅可以更精确地获取数据，还能克服一些恶劣环境因素的影响。通常情况下，普通视频监控受环境影响大、有效感知距离不足100米、实时性不足，而毫米波雷达、激光雷达将有效感知距离提高到350米，实时感知精确度提高到0.1秒的情况下，雨雪雾天依然可以正常工作，极大提升多源感知的应用效果。

全过程管控更智慧

当有车辆出现故障长时间停在路边，调度中心通过智能化识别，会自动发送信息提示车主所处位置，并通过广播、导航、可变信息标志等，及时提醒其他过往车辆，防止出现二次事故。

这是京台高速泰枣段的智慧管控场景之一。以往高速公路发生异常事件，容易造成道路堵塞等问题，而在京台高速泰枣段，司乘人员可实时发布一键报警、一键救援等信息，通过智慧高速调度中心收集、传递信息，便可实现交警、路政、医院、消防等单位的多方联动，为应急调度人员和现场处置人员提供精确的现场情况，也为出行者提供更加高效快捷的道路救援服务。

智慧高速云控平台路网管控

除了保障安全管控、高效联动、高效通行之外，京台高速泰枣段还有全国里程最长的开放式车路协同试验路段。在这20公里的试验段上，山东高速集团与中国重型汽车集团联合开展了车路通信交互技术验证，实现了路侧交通信息与车辆控制系统的互通，验证了相关技术方案的可行性。

全天候保障更安全

在平直路段，几条从夜幕中投射的绿色射线提醒司机注意行车环境，不要疲劳驾驶。这道激光光幕在不影响驾驶员视线的前提下，通过夜间自动常开模式，对双向车流发布防疲劳提醒。

在6座特大桥、7.02公里的桥梁上，一旦路面积雪或结冰，传感系统便能做出智能判断，自动启动喷淋系统，呈扇形喷洒融雪剂，保障出行安全。

这是京台高速泰枣段的智慧保障场景之一。夜间、雾天、雨雪天行车不易，而在这条智慧高速上，本着限速不限行的原则，保障车辆全天候通行正逐渐成为现实。主动发光标志、雨夜标线、雾区智能诱导、融冰除雪等设施设备实现集成应用。在雷达感知手段的基础上，道路轮廓可视性有效提高，路域范围内“雨雪冰雾夜”等特殊环境状态感知、安全预警、融冰除雪及行车诱导实现全链条保障。基于此提出的交通运行态势评估算法及交通诱导管控方法，使高速通行能力提升了20%以上，无限接近全天候通行的目标。

疲劳唤醒光幕

融冰除雪设备

车路协同在京台高速公路得以实现

全周期建养更智能

档案数据一次录入、多层引用，施工过程与档案资料保持同步，资料及时更新，信息不再重复填报。

这是京台高速泰枣段的智慧建养场景之一。在建设过程中，通过多元化的录入途径，以及元数据、CA签章等措施，打通了电子文件从形成到归档的全流程路径，解决了长久以来困扰工程管理的顽疾。除此以外，工厂化、集约化生产赋能产业升级，实现了桥梁立柱、盖梁、涵节精准预制拼装，人力成本降低了63%、施工成本降低了21%、工序工期缩短了近50%。

在运营管理过程中，通过技术的运用及设备之间的相互配合，一个覆盖工程建设全寿命周期的智慧管理平台落地，形成了各阶段可交付、可交互、可共享的数字化成果，线上办公无纸化、建设管理可视化、业务管控精细化成为现实。

在京台智慧高速养护过程中，紧跟监测检测智能化、养护决策科学化、养护工程精准化的发展方向，开展了基础设施智能检测监测技术、科学养护决策体系、养护“四新”技术等的研究及应用，构建了“一图（公路一张图）、一库（养护大数据中心库）、一平台（养护综合管控平台）”的高速公路智能养护管理系统，实现了养护全过程一体化的业务闭环。同时研发应用了可视化、可移动的基础设施检测智能装备及技术，使路面病害得到快速精准检测；构建了养护科学决策体系，使养护不单单停留于“事后养护”，而是向“预防性养护”转变。

全用户服务更优质

按照智能行车诱导屏、地图导航提供的车位引导，车辆流畅地驶入服务区的空闲停车位后，随之收到一份符合自己习惯的餐饮、购物、洗车等服务清单，洗车、加油后无感支付即可。

这是京台高速泰枣段智慧服务的场景之一。京台高速泰枣段打造了全国首条车位级停车导航高速公路，通过服务区高精度地图绘制、车位占用动态获取，并打通导航软件和服务区管理系统的交互屏障，实现了“端到端”的车位级停车导航和反向寻车功能。像这样的智慧服务让智慧高速回归初衷——满足人民美好出行的需要。

智慧基因四：新使命的担当作为

京台高速泰枣段创下了多项“全国之最”：它目前是国内里程最长、规模最大、应用场景最丰富、设备配置最优、施工组织难度最大的智慧高速公路。京台高速以泰安至枣庄段为智慧高速试点，其创新技术、养管模式、建设精神逐步辐射全省甚至全国。

在山东省产业升级和新旧动能转换持续推进的发展阶段，京台高速泰枣段全面升级“智慧内核”——建成全国首个改扩建高速公路电子档案管理系统试点、全国首个覆盖全寿命周期的智慧管理平台，建成省内首条推广装配式桥涵结构的高速公路试点等。项目创新应用了20余项国际先进的专利技术，兼容了39类1600余套智能设备，集成了8套智能管理平台。在建设过程中同步构建了物联中台、AI中台和数字中台，实现了数字化管理、矩阵式管控、工厂化生产、装配式施工。京台高速泰枣段的建设经验已在济青高速公路中线的智慧设计方案中得到广泛吸收和借鉴，支撑起1项国家标准、16项地方标准和团体标准，荣获省部级以上科技奖励11项，创造了高速公路智慧化改扩建的“山东模式”。

宁阳服务区

服务区信息屏

随着国家将“碳达峰”“碳中和”纳入生态文明建设整体布局，京台高速泰枣段从服务国家重大战略角度出发，将“绿色发展”理念贯穿建设始终。由于建设体量巨大，若不能有效利用既有结构与材料，将造成严重的环境污染与资源浪费，针对旧桥梁板再利用问题，京台高速泰枣段采用国际先进设备测试旧桥板梁受力性能，研究梁板破坏机制与车辆荷载模型，形成了一套成熟的既有板梁利用的评价方法，最终保留全线旧桥梁板1.2万余片，再利用率83%，节约资金近10亿元。同时，为了实现老路铣刨料再利用，项目研究了高性能沥青路面材料再生利用成套技术，提出全厚式再生路面结构设计理论，采用大掺量RAP沥青路面冷再生、温再生技术，实现了沥青铣刨100%回收，路面再生利用率超70%。京台高速泰枣段还在沿线设置了大量光伏发电、新能源充电、污水处理等设施，建设过程中实行钻渣回收、场站全封闭、平交道口及上下坡道硬化、机械设备湿法作业等，最大限度地提高了新能源使用效率，降低了对自然环境的破坏，在“五大发展理念”和“双碳”目标下，履行企业社会责任，践行“路与自然和谐共生”，彰显“山东担当”。

“未来，山东高速人将以‘安全畅行、智慧管理、创新赋能、绿色低碳’为目标，打造融‘智慧运输网、传感通信网、绿色能源网’于一体的智慧高速‘山东样板’，为交通强国和科技强国建设过程中的科技成果转化落地、推广复制，贡献‘山东力量’。”山东高速集团党委书记、董事长周勇总结道。