数字时代智慧高速公路发展趋势及建设路径研究

摘要：本文简要分析了我国典型的智慧高速公路建设情况，探讨了智慧高速公路的发展趋势，提出了完善顶层设计方案，充分发挥多方标准的协同作用，突破智慧高速公路核心技术，探索全新建设运营模式，夯实支撑设施配置等智慧高速公路建设策略。

关键词：数字时代；智慧高速公路；建设路径

DOI：10.12433/zgkjtz.20243217

高速公路作为连接不同城市的基本载体，同时也是服务于广大人民群众、促进社会不断发展的主要支撑。我国高速公路通车里程已经位居全球第一，路网带来的规模效应逐渐显现，同时交通运营方面呈现出网络化特点。伴随科技的快速发展，智慧化公路这一概念被提出且在实践中获得应用，旨在为车辆提供更加安全、舒适、便捷、绿色的道路服务。

一、国内典型智慧高速公路建设分析

（一）两徽高速

有关部门针对两徽高速（起点位于甘肃省两当县杨店，终点位于甘肃省徽县李家河）专门搭建了“智慧公交建平台”以及“智慧高速云平台”，目前已经顺利建成且投入使用，主要基于公路、桥梁隧道、立交桥等关键路段的视频监控信息与收费系统的信息，做到对整个路段的联网监控。基于互联网出行信息、数字地图等技术做到对每辆车的精准定位，进而做到对交通运营情况、设备装置运作状况、交通环境的动态化与全方位掌握。结合视频云监控信息，可做到视频信息的随时随地播放、查找、深度解析以及智能监控，具有较高的智慧化程度。

（二）成宜高速

成宜高速（成都至宜宾）是四川省首个做到全覆盖的智慧化高速公路，其建设要点包含以下三方面：一是挑选试点路段，同时配置自动驾驶基础设备，做到可支持L4级别的自动驾驶需求。二是利用车路协同技术，促使路网运营能力的大幅提升，搭建健全的路网感知、控制系统，可支持视频智能解析、意外事件预测、自动发出警报等功能[1]。三是凭借数字化基础设施，构建全方位、综合化的智慧高速公路，并在整条线路全程覆盖5G网络，以此为信息数据的高速传递提供基础性支持。

（三）石渝高速

石渝高速（石柱至重庆）引入了超过700个车路协同装置，这些装置的综合设置使其成为目前国内规模较大、技术复杂性较高的C-V2X车路协同智慧高速公路。其设计不仅考虑了交通流量的高峰期，也充分应对了各种可能的交通场景，旨在实现更加高效、顺畅的通行体验。车辆通过与路侧设备的实时通信，获取路况、天气和交通信号等信息，从而优化行车路线，减少交通事故的发生。

为了确保在隧道和其他重点区域的C-V2X网络覆盖，该高速公路配备了多种先进的路侧传感设备，主要包括高清摄像头、视觉与水位传感器，以及多功能雷达等，能够实时采集周围环境的数据。这些数据不仅用于交通监控，还能够实时反馈给车辆，使其能够根据变化的环境作出相应的调整。通过这种全面的感知网络，公路管理部门能够更高效地监控交通流量，及时发现并解决潜在的安全隐患。

从中长期发展来看，该高速公路系统为高级别自动驾驶车辆提供了良好的交互式驾驶体验，随着智能交通基础设施的不断完善，该系统将发挥重要的指导和示范作用，推动智慧交通的全面建设，最终形成更智能、更安全的交通生态。

（四）昆大丽香高速和昆玉磨高速

随着《云南省推进新型基础设施建设实施方案（2020—2022年）》和《云南省智慧交通行动计划（2020—2022年）》的印发，昆明到香格里拉、昆明到磨憨智慧高速示范工程建设大力开展，现已基本建成泛在感知、高速连接、融合计算、高效协同的智慧高速框架体系，并推动了互联网、物联网、人工智能等新型基础设施与传统高速公路有效融合，实现两条示范路实时运行态势感知能力显著增强，通行效率、安全监管水平和出行服务能力明显提升，涉路企业数字化转型成效凸显。在安全和应急协同、交旅融合、数据整合等方面形成全国一流的智慧高速标杆，带动了全省的智慧高速公路建设。

二、智慧高速公路发展趋势

（一）由单一的数据采集转向全时空智能感知

当前，各条高速公路分合流区、重要桥梁等位置，已经具有较完善的基础设施监控、运营管理机制，不过依旧面临着设施功能不完善、覆盖范围不全面、信息融合太过浅层等问题，尤其是在人、车、路、环境等多个因素的智能解析层面存在缺陷。今后的持续发展要求利用以5G技术为基础的通信网络设施，合理设置高清式监控、北斗导航定位、专业传感器等多种监测设施，基于多元感知耦合，形成全方位、多维度、动态化的感知系统。凭借新型通信网络体系，促使交通行业的信息管理水平、运营控制能力进一步提升，实现高质高效采集与稳定传送信息的目标[2]。

（二）由事后被动处置向智能主动防控演变

高速公路传统的运营模式下，整体环境处于较为封闭的状态，不论是信息的收集还是传送速率均较慢。而利用动静态运营数据分析方式，就可以全方位、科学有效的预估运营情况，同时高准度预估重点匝道、瓶颈路段、大流量车道等，从而全方位实现对匝道的动态管理与优化控制，并且还可做到对路肩、车道以及费率的有效调控，提高高速公路通行效率以及安全性。

（三）由程序化无差别推送向智慧化个性服务转变

除了依赖静态的道路标志和指示牌，当前，借助5G遥控、北斗高精度定位和知识图谱等先进科技手段，可以实现更加智能和实时的导航服务。在此基础上，针对旅客出行趋向、交通路径等信息，构建专门的个性化出行模型，从而为旅客提供出行动态线路计划、交通安全风险预测警示等多元化的交通服务。

（四）形成终端应用和云控平台为一体的系统架构

在现代交通管理中，信息化建设显得尤为重要，需要基于先进的无线通信技术，设计并部署覆盖广泛的无线通信网络，同时设置智能基站，以此支持高速数据传输，提供多种通信服务，确保道路周边的通信设施随时处于最佳工作状态。通过这一措施，将大幅提升交通系统的信息处理能力和响应速度，为构建完善的智慧交通系统打下坚实基础。为了实现高效的交通管理和车辆与基础设施的无缝连接，需要充分利用现有的智能终端设备，如智能手机和车载显示屏，将其作为信息交互的桥梁，通过搭建车路交互平台，实现车辆、驾驶员和交通设施之间的信息共享与实时沟通，车辆就可以获取实时交通信息、路况提示和导航指引，极大提高驾驶安全性和出行效率[3]。

（五）同步开展兼容多种技术标准的路侧基础设施建设

在现代交通体系中，构建兼容多种技术标准的路侧基础设施是确保车辆与路侧设备、云端平台之间高效协同的关键。为此，必须实施多种先进的通信技术标准，例如专用短程通信、射频识别、4G/5G、Wi-Fi、蜂窝车联网与增强超高频通信等多项技术标准的通信基础设备设置工作，同时还要开展可应用于隧道、河谷等信号接收能力较低路段的定位基础设施构建工作。基于构建信息收集与传送、车路通信、信息增强等系统，确保不同主体之间能够做到指令快速传递与接收，联合管控公路运营情况，以此为用户提供更加高端、先进、多元的智能交通服务。

（六）引入多元交通数据采集与分析技术

利用长时间演进车车/车路通信、车辆定位、无人机监控等技术，联合相关部门公布的气象信息数据，做到对关键路段当前状况的动态监管，并在异常时立即发出警告，以此实现对高速公路服务能力的动态化预警，促使运营管理工作取得更好的效果。

三、智慧高速公路建设策略

（一）完善顶层设计方案

在新时期下，全国各大城市尽管都有结合系列标准开展智慧高速工程建设工作，但是有关标准的编制工作总体来看较为零碎、松散，没有构成健全的体系，同时部分标准是“照搬”其他有关领域的。为此，需要尽快制定兼具框架性和指导性的智慧高速公路建设标准，为工程建设的进一步改进提供可靠指引。结合当前情况，编制科学合理的技术、管理、服务标准体系，形成健全的协调联合关系，可在智慧高速公路建设工作中发挥重要作用[4]。

（二）充分发挥多方标准的协同作用

有效发挥出国家规范、行业标准、地方指导性文件、企业标准等不同的定位协调功能，从而促使智慧高速公路建设工作取得更好的成果。国家有关部门需要指导行业领军机构、头部组织之间建立良好的合作关系，以此构成合力，以发展智慧高速公路为核心目标，一同编制规范标准，为相关研究机构等参建方提供良好渠道，切实解决过往智慧高速公路建设标准不完善这一问题，带领行业科学技术、研究成果进一步发展，并推动此新编规范标准升级成为国家标准。对于负责智慧高速公路的运营、软件研发、智能设施制造的公司来说，要将“国家、行业、联盟、企业”四个维度的标准结合起来，有机联合产业链中的每一环节，为顺利建设智慧化高速公路助力。

（三）筑牢技术支撑，突破智慧高速公路核心技术

针对虚拟并行系统搭建、智慧决策和自动化控制、个性化指导这三项核心技术，对高速公路展开逐层、深度的探究。强化对基础理论知识、软硬件装置等重点方向的研究和使用，积极探究优化道路虚拟系统搭建、专家决策以及自动化管控、个性化诱导等功能，为快速发展智慧交通打下良好基础。

（四）推进集约建设，探索全新建设运营模式

要想顺利建成完善的智慧高速系统，重点在于保障精准性，且功能体系要能够持续拓展，满足绿色、高效的要求。建设智慧高速对信息化、体系结构均有非常高的技术要求，对于已经建设完毕的高速公路工程，编制智能技术运用计划，促使道路与信息基础设施一同规划、设计与实施，还要预先做好空间规划布局工作，以此推动工程取得理想的建设效果。此外，还应对操作模式加以创新，指挥市场主体完成正确的角色调整，推动信息化系统的顺利建成与投入使用，保证现有设施设备得到高效化利用，让新旧设备之间处于和谐的联合运作状态[5]。

（五）实现人、车、路一体化运行监测，打造“更可控”的路

第一，使用高清联合式监测、机器视觉技术，做到对高速公路全线路运作情况的实时监测，从而具备更强的意外事故预测、发现与处理能力，提升对关键车辆的管理与控制水平。

第二，结合交通路网运作情况自动化监测，对运作发展态势自主研究判断，联合自动抓拍等道路管理技术，分析判断智能联网车辆驾驶者的交通需求，可提供货运车辆动态控制以及不同时间节点、车型、车道、区域的车道协同控制服务。

第三，利用V2X、5G、自动驾驶、边缘计算等尖端技术，构建可适应智能联网车辆使用要求的车路协同平台。

（六）夯实支撑设施配置

第一，利用摄像装置、检测仪器、气象仪器和路桥运营状态健康识别装置，自动、实时收集交通流参数环境等信息，做到全方位掌握路桥健康状态，为各项智能化、自动化功能的应用以及作出科学决策提供可靠支持。

第二，利用5G、LTE-V等技术，搭建无线与有线有机联合的高速公路通信网络。

第三，使用云计算、大数据、人工智能以及数字孪生、机器视觉等先进技术，构建集合监督管理、运营控制、维修养护、交通出行等多种功能的综合型管理平台，提供跨越不同省份、市区、行业、路线的集成式服务。

四、结束语

智慧高速公路为当前高速公路行业的主要发展方向，特别是在数字化时代，应将智慧化技术全面应用到整个高速路网中。为有效推动智慧高速公路的建设工作，为人民群众提供更为优质的交通服务，相关人员需要在掌握智慧高速公路建设重要性的基础上，深入探究建设要点与有效措施，准确掌握数字化技术研究、发展、应用的主要方向，探究多维度、全方位的智慧高速公路建设措施。

参考文献：

[1]马小虎，郭亚中，张易辰，孙荣，李书阅.宁夏智慧高速公路建设指南创新探究[J].中国交通信息化，2024（3）：70-72.

[2]牛妤冰.数字时代下智慧公路生态构建研究[J].中国交通信息化，2024（S1）：23-26.

[3]许庆斌.数字时代智慧高速公路的设计与优化[J].工程技术研究，2024，9（2）：193-195.

[4]张鹏，罗如意，欧阳诗杰.数字时代全球智慧高速公路发展趋势及建设思考[J].运输经理世界，2023（9）：159-161.

[5]孙超，黄愉文，张永捷.数字时代全球智慧高速公路发展趋势及建设思考[J].公路，2022，67（4）：237-242.

（作者单位：1.云南省交通投资建设集团有限公司，

2.昆明空港投资开发集团有限公司）