高速公路基础设施赋能智能化运营服务研究

摘要 高速公路基础设施在支撑和提升高速公路智能化运营服务质量和管理效能方面发挥重要作用。文章从高速公路智慧化发展以及旧路改造新要求出发，基于智能化发展下高速公路运营管理面临的信息采集方式单一、信息传达路径有限、智慧管控能力不足等问题，从现有设备的利用、改造和更新，新型智能化管理平台建设，以及业务协同、多源数据交换和共享等方面探讨高速公路基础设施赋能智能化运营服务的实施策略，并以泉厦高速为例，阐述了高速公路基础设施赋能智能化运营服务的实施路径与价值。

关键词 高速公路；基础设施赋能；智能化运营服务

中图分类号 U495 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2024）13-0180-03

0 引言

随着我国经济的快速发展，高速公路作为国家交通基础设施的重要一环，其建设、运营和管理状况日益受到关注。近年来，我国高速公路建设取得了显著进展，截至2023年，我国高速公路总里程已突破17.7万千米，位居世界第一。

福建省作为我国的沿海省份，其高速公路里程已超过6 200 km，路网密度居全国前列。福建省高速公路网络在国家交通网络中占有重要地位，同时，福建省特殊的地理位置以及重要的社会经济作用，使得节假日交通需求大，交通事故频发等问题尤为突出，这对运营管理带来了巨大挑战。伴随高速公路智慧化发展与建设要求，高速公路智慧化建设速度加快，高速公路旧路智慧化升级刻不容缓。

1 高速公路智慧化发展以及旧路改造新要求

我国智慧交通建设与发展通过新一代信息技术与交通运输的深度融合，不断提升交通运输能力以及道路交通的服务质量，积极促进出行更便捷、物流更高效、运行更安全、监管更精准的新交通业态的不断发展。在智慧高速公路发展方面，国家大力引导智慧高速公路发展，地方积极开展智慧高速公路建设实践。福建高速数字化、智慧化建设与运营基于3个体系、4个支撑、8大应用集群的整体框架，通过统一规划、分期实施、迭代升级等策略，有序推进福建高速公路向建、管、养、运的智慧化方向发展。

针对高速公路建设成本压力以及福建大量存量的高速公路资产，需要加强对现有旧路的提质升级改造。高速公路旧路基础设施建设需要正确处理近期与远期、新建与改扩建的关系，积极推动高速公路产业转型、技术创新，以新质生产力积极丰富和推广智慧高速公路的场景应用。在预留拓展空间的基础上，高质量有序推进智慧高速试点布局，明确高速公路存量资产的智慧化增值应用场景和路径，通过推动ETC门架智慧拓展、伴随式信息服务支持以及智能管理配套设施建设等，引导新旧设施设备的兼容建设和改造。

2 高速公路智能化运营服务与面临的主要问题

2.1 信息采集方式单一

信息采集是高速公路智慧化运营管理的基础。但传统单一的摄像头监测系统监测和采集的信息要素、效率和质量都有限。在缺乏前端感知能力的条件下，更多采用人工处理、事后处理的方式进行交通管控，管控效能较低，需要更为多元的信息采集手段和更加智能化、自动化的信息分析、判断、决策和预测能力，以提升高速公路智能化和自主运营的监管能力。

2.2 信息传达路径有限

在信息传达方面，传统高速公路主要采用传统的LED情报板进行发布。虽然有较好的视域范围，能够传达紧急、重要的交通信息，但因是单向、固定位置的信息传达，信息传达阅读识别能力、屏内容量、覆盖范围等都有限，且是被动地接收信息模式，运营管理、用户需求间缺乏立体的、因需而动的信息沟通方式。因此，需要基于交通路况信息传达需要，构建覆盖范围更广、能够到达每一个驾乘人员终端，以及能够因需而获、具有互动性的数字化与信息化时代的多元信息传递与互动模式和体系。

2.3 信息预判能力有限

预知、预判能力是防范交通风险、降低风险事件发生概率的重要基础。当下的高速公路还较为缺少提前感知拥堵和事故防范等能力，难以根据实时车流预测未来交通态势，无法对拥堵路段进行提前预判与疏导；且基于大量、动态、具有较强主观能动性的车辆驾乘信息，难以全面精准地对所有车辆进行安全风险防控。因此，需要积极提升高速公路的信息采集与分析处理能力，全面了解多元信息并进行科学预知、预判与决策等，降低发生交通拥堵或安全事故的概率。

2.4 智慧管控能力不足

在智能化时代，高速公路的智慧管控能力在不断提升。但当下，传统高速公路不够立体多元的信息沟通方式、缺乏自主性和预判性的交通调度与调控能力等，极大地影响了高速公路运营与监管效率，也增加了运营服务与管理的成本。因此，需要通过更加智能化、信息化的公路基础设施与管控系统建设，提升高速公路的信息预知、预判能力，并通过科学有效、及时准确地分析处理等提升高速公路的运维管控能力，降低运维管控成本。

3 高速公路基础设施赋能智能化运营服务实施策略

高速公路智能化运营服务能力提升离不开基础设施的支持与帮助，一方面，需要基础设施为高速公路运营服务与管理等平台系统运行提供基础而多元的信息数据，加强感知类的基础设施建设；另一方面，需要不断提升基础设施的智能化、自动化管理水平，充分发挥现代信息、通信、计算机等技术的优势，不断优化和提升高速公路各业务的基础管理能力，通过智能化管理设施工具等不断提升高速公路基础运营服务管理能力。

基于高速公路用户驾乘与运营服务需求及管理智慧化发展面临的主要问题，应充分挖掘和更新改造通信、监控、收费系统及大量外场设备，提升相应基础设施硬件的感知预判能力和数据采集水平；深度融合AI、大数据、云计算等先进技术的应用价值，从提升高速公路智能化运营服务能力与管理效能角度出发，持续优化完善和更新现有高速公路智能化服务与管理平台与系统功能，增加新一代智能化平台软件，提升数字化水平；通过发挥软件系统、硬件设施等智能化技术优势，结合业务协同、多源数据交换、资源共享等，科学有效分析、及时准确处理各类信息，提高决策分析能力，赋能智能化运营服务的价值提升，实现智慧化管控。

3.1 通过现有设备的利用、改造和更新提升采集、检测等自动化水平

针对现有高速公路资源，亟需通过智能化改造和设备升级等提升存量高速公路的智能化水平，通过对现有设备的利用、改造和更新，提升高速公路运营服务的信息采集、安全检测、信息传递等自动化水平。

以隧道行车监测及应急安全预警功能为例，隧道是易发交通事件的重点管控区域。基于ETC微波天线与车辆的车载电子标签，可以构建高速公路管控与车辆运行间的多元信息采集通路。通过在隧道内外布设ETC天线、ETC信息安全发布终端等设备，并结合既有高清摄像机设备构建立体的信息采集体系，实现隧道车辆出入实时监测、断面流量监测、车辆信息统计、隧道内区间定位、异常事件识别和信息安全发布等功能，提升高速公路隧道段的运行监测、预警、应急决策及处置水平。通过对关键路段的多元信息采集与系统分析，提升高速公路智能化运营服务能力。

3.2 通过新型智能化管理平台建设，提升管理服务水平

高速公路智能化运营离不开新型自动化管理设备和智能化管理平台的支持。基于ETC技术的车路协同系统、高速公路智慧化运营管理系统等的发展，在便捷高速公路收缴费等管理的同时，更应从用户需求和管理者综合提升的角度出发，构建更新或优化系统自动化、智能化管理服务平台，通过新型智能化管理设备和平台的建设与优化，以及研发或引进新一代智能技术，不断提升高速公路管理、运营、服务、建设、养护综合能力和水平。

以收费站场景智能诱导为例，伴随高速公路智能化运营服务的发展以及ETC等信息与数字化技术在智能化高速公路中的应用创新，智慧收费站体系成为未来高速公路发展的又一重要场景。围绕福建智慧高速“一网式管理、一站式服务、一体化创新”建设目标，高速公路智慧收费站可通过站前匝道预交易系统、收费车道、智能收费设备以及收费管理系统等[1]，实现数智化的联网收费、预交易特情提醒及车辆诱导，以提升收费站通行效率和服务质量，降低收费站的运营与管理成本。

未来，伴随着高速公路智慧化升级提升，基于高速公路收费体系降本增效、安全保障以及事件预警和预防等智慧化运营发展需要，兼具智慧自助服务与自动化管理、智能分流与前置交易、智能感知与智能监测、站岛改造与站务信息化发展等更多新型、更具智能化水平的管理平台系统将极大提升高速公路管理服务水平。更加智慧化的高速公路收费与管理模式，也将需要更多智能化的通用、专道、前端等设施设备。比如高集成化、双天线、ETC特情处置控制等ETC专道设施设备，多目智慧眼、智慧收费机器人、高精牌识等混合自助处理设施设备，事件监测智能体、广场预支付、匝道自由流等收费站前端设施设备，智能应急终端、物联网终端、一体化岗亭等混合特情处理设施设备，以及轻量屏、诱导屏等亮化工程设施设备等[2]，更多元的高速公路基础设施建设改造将赋能智能化管理、运营、服务及建养事业的发展。

3.3 通过业务协同、多源数据的交换和共享等提升决策能力

高速公路智能化运营自始至终都需要运用系统思维进行建设和思考。基于高速公路路网监测、机电运维、应急安全、养护维修、运营缴费、宣传服务等综合管理与服务需要，通过业务协同、多源数据的交换和共享、技术设备创新、管理模式创新等提升高速公路综合运营管理和决策能力，围绕用户驶入高速公路前中后的全过程，基于用户的全要素需求等不断落实和优化运营服务措施，提高运营服务质量。

以服务区ETC智能化应用拓展为例，为提升服务区的安全保障能力以及智能化运营服务质量，可通过在服务区出入口处布设ETC天线、ETC信息安全发布终端等设施，基于ETC的信息交互能力，并结合既有的摄像机设备，实现服务信息的定向、定制化、安全发布，同时支撑服务区的综合运营管理。

未来还可通过路网监测、应急安全、运维养护等多业务协同，结合激光雷达、高清摄像头、ETC门架等各类感知设备获得的实时路况、车辆现状、交通量特征、天气状况等多源数据进行交换共享，智慧化赋能管理、应急、运维、服务等各项业务平台，通过综合分析研究提升决策能力和管理水平。

4 高速公路基础设施赋能智能化运营服务实施路径与价值

以泉厦高速为例，基于福建高速公路智慧化一网式管理、一站式服务发展布局，以及推进福建高速“交通守望者”智慧高速解决方案的落地应用要求，实现基础设施建设赋能智能化运营服务的价值与作用，需要充分了解该高速公路沿线设施、交通流特性、运行管理代表性、交通流量等因素，以及相应的高速公路智能化运维管理平台系统、高速公路基础设施建设与运营提升的成本投入能力和需要；进而，充分利用现有ETC门架、收费站匝道预交易、收费车道等设施，并在隧道洞内外、服务区出入口及主线部分关键点位增设高清摄像机、激光雷达等感知设备，大幅提升高速公路的智能化运营服务效能。

4.1 探索面向道路安全的交通信息服务

在隧道安全智能化运营管理方面，通过构建道路事件检测系统与协同信息发布系统，可以实现对隧道路段的智能化管理。通过加密苏厝、山头隧道拥堵点的感知设施，可以监测可能影响道路通行安全的交通事件。通过道路事件检测系统对这些异常事件的智能分析，可以将路况等相关信息通过协同信息发布系统推送至上游门架。上游门架RSU将信息传达给途经车辆的车载OBU，并结合情报板，实现交通信息的快速、精准传递，从而显著提高隧道路段的出行安全。

4.2 研发隧道行车监测及安全预警功能

在隧道行车监测及安全预警管理方面，通过在隧道内外布置ETC天线、ETC信息安全发布终端等设备，并结合现有的高清摄像机，可以实现隧道车辆出入监测、断面流量监测、车辆信息统计、隧道内区间定位、异常事件识别以及信息安全发布等功能，进而有效提升隧道行车监测、预警、决策及处置水平，降低隧道事故发生的概率。

4.3 拓展服务区ETC智能化应用

在服务区智能化运营服务方面，通过在服务区出入口布置ETC天线、ETC信息安全发布终端等设施，并结合现有的高清摄像机，实现服务信息安全发布，从而支撑服务区运营管理，提升管理效率。

4.4 拓展收费站通行车道智能诱导

在收费站智能化运营服务方面，借助收费站匝道预交易系统，通过RSU发布诱导信息，并进行选择性提示：对于预交易成功的车辆，系统提示其正常通行；而对于预交易失败的特情车辆，系统提醒其驶入人工混合车道。通过智能化、自动化的服务指引和引导提升车辆通行效率。

4.5 拓展业务协同和数据共享

对各类设备取得的多源数据进行交换和共享，通过相关平台的综合分析利用，智慧化赋能管理、应急、运维、服务等各项业务平台，及时开展各自工作，提升综合决策能力和管理水平。

4.6 赋能价值预估

基于以上赋能措施，可以为高速公路智能化运营服务带来实质性的提升，有效解决高速公路智能化运营服务面临的信息采集方式单一、信息传达路径有限、信息预判能力有限、智慧管控能力不足等问题，提升该高速公路的运营管理智能化水平、服务能力以及交通安全保障能力，为公众提供更加安全、高效、便捷的出行体验。

5 结语

高速公路基础设施智能化运营服务升级和智慧化数字化转型，需要从实际运营管理成本与设施设备效能的最大化出发，根据企业自身实际，以业务为导向，以数据为基础，结合传统设施设备和方法等生产要素进行更新改造，聚焦提升效率、产能先进和自主可控，利用新一代数字技术赋能建、管、养、运等各项业务能力的提升，逐步驱动服务创新，相信不久的将来通过基础设施的持续完善和管理水平的提升，不断赋能业务价值的转型和创新，逐步实现高速公路的智慧化、数字化。

参考文献

[1]钟达. 高速公路智慧收费站建设及未来发展路径思考[J]. 中国交通信息化， 2024（S1）： 312-314.

[2]李明， 闻峰， 李志昌. 高速公路收费站智慧化运营新模式探索[J]. 中国交通信息化， 2023（S1）： 138-141.

收稿日期：2024-05-14

作者简介：陈硕（1987—），男，本科，工程师，从事高速公路机电系统维护、技术管理及专项工程管理工作。