中国智慧公路发展报告

I 一、发展环境 2（一）公路设施规模继续扩大 2（二）机动化进程快速推进 3（三）宏观发展政策逐步健全 5二、发展政策 6（一）国家政策明确发展方向 6（二）交通政策明确重点任务 8（三）产业政策推动融合发展 三、发展特点 （一）国家重视公路设施智慧发展 （二）多地开展智慧公路先行先试 （三）智慧公路关键技术稳步推进 （四）智慧公路相关标准加快制定 一、行业需求 20（一）安全需求 20（二）便捷需求 21（三）高效需求 22（四）绿色需求 22（五）经济需求 22二、行业供给 23（一）全网络运行监测 24（二）全过程数字管控 34（三）全天候安全通行 36（四）全方位立体服务 42（五）全生命周期平台 44（六）全渠道配套支撑 47 一、多模式交通出行行为全息感知与一体化服务引导关键技术及应用 51（一）技术内容 （二）技术创新 53（三）成果应用 54二、时空大数据驱动的公路网运行状态精准辨识与主动控制技术及应用 55（一）技术内容 55（三）技术创新 59（三）成果应用 60三、面向车路协同的高速公路交通态势预测与运营管控关键技术 61（一）核心技术 （二）技术创新 65（三）成果应用 66四、道路交通安全主动治理与智能防控关键技术及应用 66（一）技术内容 66（二）技术创新 69（三）成果应用 70五、公路行业交通能源融合关键技术与创新发展 70（一）技术内容 （二）技术创新 72（三）成果应用 74六、基于北斗高精度服务的智慧公路数字化转型技术 75（一）技术内容 75（二）技术创新 77（三）成果应用 78七、自动驾驶道路测试场景构建与风险管控关键技术研究及应用 79（一）核心技术 79（二）技术创新 （三）成果应用 八、面向新一代未来高速公路关键技术及示范应用 82（一）核心技术 （二）技术创新 （三）应用效果 一、智慧公路时实践案例 89（一）京津冀地区 （二）长三角地区 98（三）川渝地区 （四）粤港澳大湾区 （五）中部地区 （六）西部地区 二、现阶段智慧公路建设成效 三、实践应用存在的短板弱项 （一）顶层设计亟待完善 （二）标准衔接急需理顺 （三）协同联动不够紧密 （四）投入产出效益不高 （五）复合人才相对短缺 一、政策体系 120二、发展模式 121三、技术路径 122四、业态场景 123（一）公路智慧建造 （二）公路智慧养护 （三）车路协同自动驾驶 （四）智慧公路数字化监管 （五）智慧公路“四网融合” （六）智慧公路全数据服务 （七）智慧公路一体化出行 （八）智慧公路专业化物流........................................................................................1291第一部分行业发展篇22022年期间，国省道和农村公路投资总额出现一定的波动，投资增长率也呈现表1-12016-2022年我国公路固定资产投资情况年份总投资（亿元）高速公路（亿元）普通国省道（亿元）农村公路（亿元）201617976823545.81608133.83365920.36201721253925843.56726434.18473122.26201821335997246.74637829.89498623.372019218951150452.54492422.49466321.302020243121347955.44529821.7947032021259951515158.28560921.5840952022285271626257.01597320.944733年平均增长2.21%；其中二级及以上等级公路里程从60.12万公里增长到20223图1-12016-2022年国家公路网里程变化情况表1-22016-2022年我国公路规模变化情况类别2016201720182019202020212022全国公路里程（万公里）469.63477.35484.65501.25519.81528.07535.48四级及以上等级公路里程（万公里）422.65433.86446.59469.87494.45506.19516.25二级及以上等级公路里程（万公里）60.1262.2264.7867.270.2472.3674.36二级及以上等级公路里程占比（%）12.80%13.00%13.40%13.40%13.50%13.70%13.9%高速公路里程（万公里）国家高速公路里程（万公里）9.92国家高速公路里程占75.7374.9573.9872.5970.1969.1967.63%推动了我国机动化进程加快发展，全国机动车保有量从2016年的2.9亿辆增长41.67亿辆，年平均增长8.56%。2016-2022年私人图1-22016-2022年私人汽车和私人轿车保有量变化情况表1-32016-2022年我国新能源汽车变化情况年份新能源汽车保有量（万辆）占汽车保有量比重（%）纯电动汽车保有量（万辆）占新能源汽车保有量比重（%）2016910.47%7380.2%20170.71%81.7%20182611.09%21181%20193811.46%31081.2%20204921.75%40081.3%20217842.60%64081.6%202279.8%近些年来，我国汽车驾驶人增长速度也非常迅猛，从2016年的3.1亿人增5表1-42017-2019年我国国道交通量变化情况年份国道网机动车年平均日交通量（辆）增长率国家高速公路年平均日交通量（辆）增长率普通国道年平均日交通量（辆）增长率（%）2017139168.90%2632810.50%102427.00%2018141793.50%264355.40%103071.40%2019148523.70%2793610641轻量化交通装备，鼓励引导绿色出行，让交通6（2）国家宏观规划谋篇布局新型交通基础设国家高度重视信息化、智能化建设工作，2021年3月印发的《中华人民共2019年9月，中共中央国务院印发《交通强国建设纲要》，是新时代做好72021年2月，中共中央国务院印发《国家综合立体交通网规划纲要》，谋2021年3月，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》发布，强调在智能交通重点领域开展试点示范，加快交82018年2月，交通运输部印发了《加快推进新一代国家交通控制网和智慧北斗信号在示范路段(含隧道)的全覆盖；吉林、广东利用“互联网+”技术，探表1-5交通控制网和智慧公路试点主题序号主题具体任务1基础设施数字化应用三维可测实景技术、高精度地图等，实现公路设施数字化采集、管理与应用，构建公路设施资产动态管理系统；选取桥梁、隧道、边坡等，建设基础设施智能监测传感网，实现交通基础设施安全状态综合感知、分析及预警功能。北京、河北、河南、浙江重点实施。2路运一体化车路协同基于高速公路路侧系统智能化升级和营运车辆路运一体化协同，利用5G或者拓展应用5.8GHz专用短程通信技术，提供极低延时宽带无线通信，探索路侧智能基站系统应用，选取有代表性的高9速公路，以及北京冬奥会、雄安新区项目，开展车路信息交互、风险监测及预警、交通流监测分析等。北京、河北、广东重点实施。3北斗高精度定位综合应用建设北斗高精度基础设施，实现北斗信号在示范路段（含隧道）的全覆盖，在灾害频发路段实施长期可靠的监测与预警；探索开展基于北斗高精度定位的高速公路通行费收费应用研究，强化技术储备。构建基于北斗的高速公路应急救援一体化管理系统，实现车辆人员的迅速定位与救援力量的动态调度和区域协同。江西、河北、广东重点实施。4基于大数据的路网综合管理构建基于大数据的高速公路运营与服务智能化管理决策平台，应用在区域路网综合信息采集、运营调度、收费、资产运维养护、公众信息服务、应急指挥。利用无人机等移动手段，提高运行监测和应急反应能力。利用新媒体、公众信息报告等渠道，实现互动式现场信息采集。开展智能养护、路政和路网事件巡查智能终端示范，融合互联网数据和行业相关数据开展路网运行监测系统建设。福建、河南、浙江、江西重点实施。5“互联网+”路网综合服务利用“互联网+”技术，探索基于车辆特征识别的不停车移动支付技术。开展基于移动互联网的服务区停车位和充电设施引导、预约等增值服务。探索开展高速公路动态充电示范，实现新能源汽车动/静态充电。开展低温条件下精准气象感知及预测，以及车路协同安全辅助服务等。吉林、广东重点实施。6新一代国家交通控制网建设面向城市公共交通及复杂交通环境的安全辅助驾驶、车路协同等技术应用的封闭测试区和开放测试区，形成新一代国家交通控制网实体原型系统和应用示范基地。江苏、浙江先行研究推进。2019年7月，交通运输部印发《数字交通发展规划纲要》，提出数字交通采集体系和网络化传输体系基本形成。到2035年，交通基础设施完成全要素、表1-6数字交通发展规划纲要主要任务序号行动具体任务1构建数字化的采集体系推动交通基础设施规划、设计、建造、养护、运行管理等全要素、全周期数字化。推动铁路、公路、水路领域的重点路段、航段，以及隧道、桥梁、互通枢纽、船闸等重要节点的交通感知网络覆盖。鼓励具备多维感知、高精度定位、智能网联功能的终端设备应用。2构建网络化的传输体系推动交通运输基础设施与信息基础设施一体化建设，完善全国高速公路通信信息网络，形成多网融合的交通信息通信网络，提供广覆盖、低时延、高可靠、大带宽的网络通信服务。3构建智能化的应用体系打造数字化出行助手，促进交通、旅游等各类信息充分开放共享，融合发展。大力发展“互联网+”高效物流新模式、新业态，加快实现物流活动全过程的数字化。完善国家综合交通运输信息平台，提高决策支持、安全应急、指挥调度、监管执法、政务服务、节能环保等领域的大数据运用水平，实现精确分析、精准管控、精细管理和精心服务。4培育产业生态体系聚焦基础设施和载运工具数字化的关键环节与核心技术，鼓励优势企业整合电子、软件、通信、卫星、装备制造、信息服务等领域资源，构建强强联合、优势互补、高效适配的协同创新体系。5健全网络和数据安全体系健全信息通报、监测预警、应急处置、预案管理等工作机制，建立专家库。加强网络安全与信息系统同步建设，提高交通运输关键信息基础设施和重要信息系统的网络安全防护能力。6完善标准体系加快完善面向数字交通应用的交通基础设施工程建设标准。加快自动驾驶国家及行业标准体系建设，完善生产制造、测试评价、网络安全、数据共享、运行使用等标准。2019年12月，交通运输部印发《推进综合交通运输大数据发展行动纲要表1-7推进综合交通运输大数据发展行动纲要主要任务序号行动具体任务1夯实大数据发展基础包括完善标准体系、强化数据采集、加强技术研发应用等3项任务。目的是要实现综合交通运输大数据标准体系更加完善，基础设施、运载工具等成规模、成体系的大数据集基本建成。2推进大数据共享开放包括完善信息资源目录体系、全面构建政务大数据、推动行业数字化转型、稳步开放公共信息资源、引导大数据开放创新等5项任务。目的是实现政务大数据有效支撑综合交通运输体系建设，交通运输行业数字化水平显著提升，综合交通运输信息资源深入共享开放。3推动大数据创新应用包括构建综合性大数据分析技术模型、加强在服务国家战略中的应用、提升安全生产监测预警能力、推动应急管理综合应用、加强信用监管、加快推动互联网+监管、深化政务服务一网通办、促进出行服务创新应用、推动货运物流数字化发展等9项任务。目的是让大数据在综合交通运输各业务领域应用更加广泛。4加强大数据安全保障包括完善数据安全保障措施、保障国家关键数据安全2项任务。目的是让大数据安全得到有力保障。5完善大数据管理体系包括推动管理体制改革、完善技术管理体系2项任务。目的是实现符合新时代信息化发展规律的大数据体制机制取得突破，综合交通大数据中心体系基本构建。2020年8月，交通运输部印发了《交通运输部关于推动交通运输领域新型靠的交通运输领域新型基础设施。到2035年，交通运输领域新型基础设施建设表1-8新型基础设施建设的指导意见主要任务序号行动具体任务1打造融合高效的智慧交通基础设施（8项任务）涉及智慧公路、智能铁路、智慧航道、智慧港口、智慧民航、智慧邮政、智慧枢纽以及新能源新材料行业应用共8项任务。这其中包括深化高速公路电子不停车收费系统（ETC）门架应用、推进车路协同等设施建设、建设智能运输和快递配送等冷链基础设施、推进综合客运枢纽智能化升级、推广应用道路客运电子客票、推进货运枢纽（物流园区）智能化升级、建设大功率电动汽车充电设施等内容。2助力信息基础设施建设（5项任务）一是结合第五代移动通信技术（5G）等协同应用，推动交通基础设施与公共信息基础设施协调建设，逐步在高速公路和铁路重点路段等实现网络覆盖，支持车路协同、自动驾驶等。二是提升交通运输行业北斗系统高精度导航与位置服务能力，鼓励在道路运输及运输服务新业态、航运等领域拓展应用。三是网络安全保护。推动部署灵活、功能自适、云网端协同的新型基础设施内生安全体系建设。四是在数据中心建设上，推动跨部门、跨层级综合运输数据资源充分汇聚、有效共享；推动综合交通运输公共信息资源开放，以数据资源赋能交通运输发展。五是在人工智能发展上，建设一批国家级自动驾驶、智能航运测试基地，实施一批先导应用示范项目。3完善行业创新基础设施（1项任务）加强以国家重点实验室、国家技术创新中心等重要载体为引领的交通运输领域科研基地体系建设，鼓励社会投资科技基础设施，推动一批科研平台纳入国家科技创新基地建设，推进创新资源跨行业共享。2021年8月，交通运输部印发《交通运输领域新型基础设施建设行动方案表1-9智慧公路建设行动主要内容序号行动具体任务1提升公路智能推动公路感知网络与公路基础设施建设养护工程同步规划、同步实施，提升公路基础设施全要素、全周期数字化水平。增强在役基础设施检化管理水平测监测、评估预警能力。开展对跨江跨海跨峡谷等长大桥梁结构健康的实时监测，提升特长隧道、隧道群结构灾害、机电故障、交通事故及周边环境风险等监测预警和应急处置技术应用水平。建设监测、调度、管控、应急、服务一体的智慧路网平台，深化大数据应用，实现视频监控集成管理、事件自动识别、智能监测与预警、分车道管控、实时交通诱导和路网协同调度等功能。2提升公路智慧化服务水平推广交通突发事件信息的精准推送和伴随式出行服务，在团雾、冰冻多发区域研究推进车道级雾天行车诱导、消冰除雪等应用，支持重点路段全天候通行。推进高速公路电子不停车收费(ETC)系统应用，推进与公路运行监测等数据融合，全面提升公路信息服务水平。准确定位车辆位置，提供“一键式”智能应急救援服务。提升服务区智能化水平，完善智能感知设施，为充换电设施建设提供便利，建设服务区综合信息平台，实现大数据在运营管理、安全应急、信息服务等应用。逐步丰富车路协同应用场景。表1-10智慧公路重点工程序号行动具体任务1智慧公路立足京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝双城经济圈和海南自贸港等重点区域发展战略，依托京哈、京港澳、杭绍甬、沈海、沪昆、成渝、海南环岛等国家高速公路重点路段以及京雄高速、济青中线等城际快速通道开展智慧公路建设，提升路网运行管理水平，降低事故发生率，缓解交通拥堵，提升通行效率。2智慧桥梁推进港珠澳大桥等公路长大桥梁结构健康监测系统建设实施工作，推动深中通道、常泰长江大桥等在建工程同步加强桥梁结构健康监测能力，动态掌握长大桥梁运行状况，防范化解公路长大桥梁运行重大安全风险。3智慧隧道依托天山胜利隧道、秦岭隧道群等开展智慧工地、智慧运营与应急管理等系统建设，增强隧道运行管理可靠性，提升应急救援能4智慧服务区推进江西等地高速公路智慧服务区建设，推广卡口车流和服务区客流监测、全景视频监控、停车位诱导等设备设施，提高服务区运营管理和出行信息服务水平。2021年8月，交通运输部印发《数字交通“十四五分区域推进道路基础设施的信息化、智能化和标准化建设。结合5G商用部署，车、运营服务、交通安全管理系统、交通管范。遴选打造国家级车联网先导区，加快智能网联汽车道路基础设施建设、础设施的智慧化发展，2019年以来，国家发布了两项指导交通运输行业未来近30年的纲领性文件，即《交通强国建设纲要》和《国家综合立体交通网规划纲批）工作的通知》（交办规划函〔2017〕1084号）和《交通运输部办公厅关于工程和G524常熟段智慧公路科技示范工程，这些工程肩负着先行先试的重任，试点内容涉及到材料、设施、装备、互联网+等国家进一步加大了智慧公路等交通基础设施建设、通参与者、路权/航道管控状态及微观自然环境感知精度≥95%；对超视距范围3个价值维度，布局了六大领域18个重点研发方向。在基础设施领域，围绕推智慧公路的快速发展，必然对标准规范产生巨大的需求，以指导行业规范起国标、行标协同配套的标准体系，推动智慧公路和车联网产业发展。从2017年到2022年期间，工信部、交通部、公安部、国标委等多部委联合陆续出台了部分：车辆辅助驾驶应用集》《合作式智能运输系统应用集第2部分：车辆协法》《自动驾驶封闭测试场地建设技术要求》《智能运输系统智能驾驶电子道图数据模型与表达第2部分：开放道路》《公路沿线设施太阳能供电系统通用二是行业标准方面。开展的研究主要有《公路信息化技术规范》《公路网/车车通信（V2X）终端性能要求和检测方法》第二部分需求供给篇2023年，交通运输部、国家铁路局、中国民用航空局、国家邮政局、中国国家铁路集团有限公司联合发布了《加快建设交通强国五年行动计划速快慢成正比，车速越快、撞击力造成的破坏越大，引），进交能融合。开发路域光伏资源等，推动双碳目运输经济贡献。运输经济贡献反映交通运输业表2-1行业供给清单全网络运行监测视频感知全程视频感知车辆精准感知无人机视频感知交通流感知微波车辆检测器毫米波雷达DSRC设备采集交通调查站交通事件感知基于AI的视频事件检测毫米波雷达事件检测交通环境感知气象感知水资源环境感知基础设施健康监测高边坡监测桥梁隧道监测路基健康监测路面健康监测护栏监测外部数据接入两客一危数据接入互联网数据接入旅游部门数据接入气象部门数据接入与城市交通部门数据接入全过程数字管控车道级动态管控匝道控制应急车道管控重点营运车辆安全管控全天候安全通行智能行车安全诱导夜间行车诱导雾区行车诱导智慧道钉诱导气象自动监测预警团雾监测预警基于精准气象的边坡动态监测预警智能融冰除雪隧道安全管控隧道车辆超温预警隧道内车辆火灾预警隧道疲劳唤醒隧道精准管控全方位立体服务伴随式信息服务系统互联网+服务系统智慧服务区智慧照明全生命周期平台综合管控系统应急处置调度系统资产管理系统道路养护管理系统机电运维管理系统公众出行服务系统区块链数据开放系统全渠道配套支撑融合通信光纤数字传输网5G无线传输C-V2X通信系统短程通信专网窄带物联网北斗高精度定位系统智慧杆件图2-1全程监控示意图图2-2全程监控示意图当公路发生拥堵、事故等突发事件时，可在第一时间指派就近无人机飞往现场，要依托人工方式，费时费力。利用无人机监控系统可预先设置无人机巡航路线，还能保证全天候不间断巡视频度，极大提高传输，为掌握公路交通动态运行状况和公路出行信息图2-3微波检测器数据采集原理示意图盖区域，被微波信号唤醒，与DSRC设备发生信息交互，DSRC设备从ETC车息、ETC车辆经过时间、ETC车辆OBUID等信息，通过这些信息可获得单车实现对所在路段平均运行速度、平均行程时间及ETC车辆数等信息的准确采集3.交通事件感知图2-4交通事件检测系统架构图图2-5气象感知子系统结构图图2-6水资源环境监测示意图图2-7中央断面布设示意图图2-8路堤监测断面示意图），图2-9光纤护栏碰撞监测预警系统构成图位事故，实施精准救援，最大程度减少事故象信息、未来24小时预测信息，为驾驶人员选式动态限速标志发布当前车道限速值和异常交通状况预警信息，实施智能管控，图2-10匝道控制系统组成3.应急车道管控算法计算结果，结合人工判断，确定事件/拥堵类型/原因、通行能力降低程度、4.重点营运车辆安全管控管理分中心的营管平台能实现全路段公路交通运行状态及道路环境情况的图2-11重点营运车辆智能管控系统构成图该系统在标志保留传统反光膜的基础上，增加了LED发光单元、感光元件及数图2-12夜间行车安全显示效果图图2-13行车诱导效果图2.气象自动监测与预警性，容易酿成重大交通事故，因此，团雾也图2-14团雾监测预警示意图冰除雪方案应用，一种是管道自动喷洒融雪剂，图2-15边坡气象监测示意图图2-16管道自动喷洒融雪剂系统原理图图2-17线缆发热融雪系统原理图体融冰除雪剂，该融雪剂会在雪与道面之间形成抗凝冰雪泥隔3.隧道安全管控并通过指挥中心的平台报警、现场广播预警、现场LED情报进行预警。若超温至3.8km（80km/h的行车速度约3分钟）的时候会产生疲劳，唤醒时间以6-7S图2-18隧道疲劳唤醒渲染图字孪生系统的示范。从公路交通运行多源动态信息采集、交通大数据人工智能AI分析处理入手，实现公路车辆画像、车辆轨迹跟踪刻画。整合高分影像地形数据、BIM道路结构数据以及基础设施数据，搭建数字孪生平台底层模型。基于底层模型，以智能全息视觉交通感知技术和数据为基础，融合北斗高精定位、据不同情况由可变信息标志、手机应用软件、5G消息等多种方式发布信息，以由路侧外场设备可变信息标志、第三方出行服务平3.智慧服务区入口卡口系统、危化品车辆监控系统、服务区W根据需求搭载环境监测、视频监测、紧急呼叫、WiFi基站、信息发布、充电等状态综合评估、交通态势分析、交通事件处置、信息图2-19应急处置调度功能架构2.应急处置调度系统源保障、应急值守管理、应急联动处置、应3.资产管理系统整合、管理公路资产。结合BIM的公路资产可视化管理主要包括建立公路资产4.道路养护管理系统（1）支持动态路段划分技术、单元划分技术，管理对象的颗粒度达到100运维、科学化评价，提高设备故障维修的效率，降统可通过百度、高德公司APP等渠道实时获取公路路网运行状态、路径规划的让出行者切身感受互联网+交通的便利。推动人、车和路三元素的连接、协5G无线传输用于满足道路外场设备的灵活接入需求，是道路范围内实现宽带无线接入的支撑设施。可根据项目具体情况，采用租用或者自建方式。租用5G移动通信带宽或者打包租赁服务的方式应用5G技术，根据业务流进行按需C-V2X主要应用LTE-V2X、5G-V2X（PC5接口）技术，同时支持4G/5G应用（Uu接口），用于满足车路协同通信需求，实现车辆与周围车辆、道路设施、网络之间的信息传递，支持车车、车路信息交互。C-V2X通信技术具有高安全、效率、信息服务类应用，同时是以C-V2X为核心的车路通信系统也是车路侧单元车通信以及附加的节点边缘计算是量特点，通过密集布设传感器，再结合BIM技术，可以为智慧公路基础设施数独立运行的卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定导航和授时服务的国家重要空间基础设施。利用北斗地面增强系统及相关技术，网络、智能节能路灯、智能安防监控、广播、LED显示屏等设备，实现“多杆第三部分关键技术篇一、多模式交通出行行为全息感知与一体化服务引导关键技术及应用北京工业大学牵头开展的面向城市交通出行源头治理的出行服务主动引导1.大数据支持的城市交通出行行为全息感知技术与机理发现技术二是以公交个体出行数据的获取为基础，基于C&RT决策树人群分类与八图3-1基于手机数据的居住人口与机场旅客空间分布对比2.大数据驱动的多层级交通流建模与特征发现3.面向城市交通出行源头的主动引导技术图3-2基于ATMS5的多元化路径诱导4.面向城市交通出行过程的路径引导技术基于非参数回归方法、冲击波理论、一阶Sugeno模糊推理，设计了针对于路网法自主适应交通流变化、个体用户路径诱导算法实时性差/可靠性低等一系列问好机理、日变路径选择机理与个体/群体出行行为演化过程机理等一系列出行行阶Sugeno模糊推理等相关理论与方法，设计了针对路网交通状态、干道行程时主动引导技术、面向城市交通出行过程的路径引导段的车辆断面载客量下降30%，通道客流监测可使通道事故率下降20%以上。公交运行状态动态识别技术为提升广州公交系统的服务水平提供了重要的技术应用于北京TOCC二期工程、首都新机场交通枢纽运行及陆侧监控管理系统、横三纵”快速路智能交通项目、厦门交通缓堵试点示范工程与北京“智慧公交”二、时空大数据驱动的公路网运行状态精准辨识与主动控制技术及应用北京航空航天大学牵头完成了时空大数据驱动的公路网运行状态精准辨识6000余万日活车辆所汇聚的亿级移动轨迹信息，创新提出了从无序个体轨迹中1.基于全量出行轨迹数据的路网运行状态精准辨识技术感知位置离散，数据异构、检/监测结果差异等问题，提出了基于多层适配融合图3-3基于时空大数据挖掘的群体出行规律认知研究思路（2）基于时空大数据挖掘与关联的路网运行状态精准辨识技术。提出了基（3）面向大规模监测数据汇聚的时空大数据流式处理与认知计算体系。构述方法，形成了千万级规模检测器数据实时汇聚，21亿条/小时的数据高效分析图3-4路网运行状态精准辨识技术路线图图3-5层次化关系学习图3-6时空大数据流式处理与认知计算体系技术路线图2.复杂公路网实时运行状态解析与主动干预技术（1）复杂公路网实时运行状态解析技术。提出了基于特征重组的公路网运（2）公路交通多要素风险评估预警技术。提出了基于动态图神经网络的时图3-7公路交通多要素风险评估与预警技术主要研究内容（3）道路通行能力折减典型场景下应急交通管控技术。通过对不同类型变3.供需失衡环境下大规模公路网出行需求评估与诱导（1）多群体出行需求联合评估方法。针对公路网日常出行车辆群体多样且（2）场景驱动的交通出行智能诱导技术。基于不均衡需求时空分布下路网（3）公路网运行监测管理与服务平台。解决了事件响应时效性差、诱导管图3-8公路网运行监测管理与服务平台架构图图3-9全国公路网运行监测管理与服务平台示意图认知计算体系，形成了千万级规模检/监测器路网运行状态多视角表征方法，将路网运行状态评价指标由原有经验+广应用，实现了高速公路16余万公里的全域、全路网精细化监测预警与主动控制能力，支撑了行方案。峰会当天更为30余万货车提供了精准诱导服务，引导货运车辆有序分三、面向车路协同的高速公路交通态势预测与运营管控关键技术东南大学-威斯康星大学智能网联交通联合研究院牵头，针对高速公路交通1.数据驱动的高速公路交通运行特征感知与交通检测器布设优化方法（1）基于手机信令数据的高速公路交通特征提(a)Kalman滤波前结果误差较大(b)Kalman滤波后反应真实情况图3-10优化手机信令数据的交通状态特征提取技术（2）多源融合数据驱动的高速公路交通特征分的修正方法，提出多元链式修正模型，提出面向旅行时间预测的交通数据采集、（3）面向车路协同高速的交通检测设施组合布检测数据误差，形成未布设路段移动式-移动式检测器组合布设方法；多类型交通检测器组合布设技术，结合GPS探测车、手机探测车、自动车辆定位技术、2.车路信息交互高速公路车辆运动特征建模与交通运行态势预测技术（1）高速公路车辆群体运动行为辨识与决策分于驾驶员舒适性的协同式自适应巡航车组引导车模型和基于系统效率最优的协BP神经网络的前车速度估计模型，提出基于最优速度模型、全速度差模型和智能驾驶员模型的高速公路车辆位置估计方法，建立基于长短期记忆网络-循环神（2）高速公路交通运动状态估计与道路拥堵识(a)多源数据融合结果(b)交通拥堵识别技术图3-11交通运动状态估计与道路拥堵识别（3）可靠度导向的高速公路通行时间预测与效能评价方法3.面向车路协同环境高速公路动态协同管控技术与交通应急调配系统（1）多目标导向高速公路动态可变限速控制优从驾驶员个体的微观行为影响特征以及交通流的宏观行为影响特征两方面研究可变限速对驾驶行为的影响特征，研究匝道-主线等多场景可变速度协调控可变限速控制原理分析(a)(b)车路协同环境下的可变限速控制模型图3-12多目标导向高速公路动态可变限速控制优化方法（2）高速公路匝道区段特征分析与动态协同管(a)主线及入口匝道联合控制技术(b)虚实结合匝道控制仿真评价图3-13高速公路匝道区段动态协同管控技术（3）高速公路交通应急资源时空配置与协同调距离模型和完整的高速公路通行空间范围识别模型，发明基于卡尔曼滤波-平滑高速匝道-主线等多场景可变速度协调控制的作用原理，提出基于多目标遗传算面向多源交通物联互联信息环境，构建了多源异果性”的两阶段大数据事故风险因果推理技术，突破了传统安全风险分析无法解2.道路设施安全隐患主动治理创新技术方法和基于V2X的新型智慧交安设施三个方面，解决了传统人工排查全隐患的主动治理方法；全国范围内率先创新设计、应用并规模推广了V2X智图3-14基于计算机视觉的车辆高精轨迹提取图3-15智慧新型交安设施全天候安全预警3.道路交通运行风险智能防控技术体系息的道路交通动态风险源监测与预警方法体系，重点攻克了道路事故精准处置。提出了事件/事故下道路交通系统功能恢复区域调控技术，解决了由于事4.道路交通安全大数据智慧管控决策系统精准识别了道路交通动静态风险源及复杂关系，风险识别精度较传统模型提升图3-16车道级雾天行车安全诱导系统技术，建立了交通系统功能恢复调控方法，形成了“事前主动预警-事中快速处置-事后协调恢复”的智能防控技术体系，交通运行风险防控能力大幅提升，其一是显著提升了道路交通安全水平，成果在31个城市、176个工程项目、二是道路设施安全隐患主动治理创新技术成果成功实现了道路安全隐患的平均缩短应急响应总时间26%，最高达41%，事件发生后通过有效调控使得路五、公路行业交通能源融合关键技术与创新发展图3-17公路交通能源互联网协调运行模式2.公路能源网按需调度算法模型及微网按需分配管控模型攻克了国际上单相供电单机容量难以超过100kVA的世界技术难题，实现了以上；提出了集中式LED灯直流电源智能调节控制技术，大幅度提高设备使用寿命；研发了高适应性在线浮充式后备电源冗余备份技术，广泛使用于全国近20个省市ETC门架系统，确保2019年交通运输部全国高速公路省界主线收费图3-18公路交通能源多网融合载故障率降低50%以上；提出了集中式LED灯直流电源智能图3-19公路太阳能光伏边坡图3-20ETC门架系统一体化智能机柜块冗余备份设计，保证整个电源系统在任何条件五是基于AI技术的公路交通自诊断式全寿命周期资产管理系统：利用人工研发的产品大功率分布式供电系统及ETC门架系统一体化智能机柜湖北、甘肃、重庆等多个省市近千个ETC门架系统的稳定、高质量运负荷的公路两阶段优化调度算法在成都市郫都区电动汽车充电桩规划和四川省图3-21公路隧道进出口光伏廊道六、基于北斗高精度服务的智慧公路数字化转型技术2018年5月，国家北斗地基增强系统“全国一张网”建设基本完成，由地图3-22北斗高精度定位服务的海量高精度定位终端理提供了技术手段。同时，全国北斗地基增强系统一张网也为国内21款智能汽车提供了高精度定位服务，行驶里程已经突图3-23定位终端示例2.北斗高精度定位服务的海量高精度定位终端3.基于北斗的高精度地图可实现秒级纠偏和精准诱导，最大限度保障导航级自动驾驶工业化应用的需求。通过多维度可化管控；出行体验上，车路协同远程虚拟；2.数字化公路养护运营依托北斗高精度定位技术、地理信息采集技术、视频图像AI识别技术路专题地图三维可视化技术等科技手段，形成基于北斗高精度定位的AI3.公路设施一体化综合监测上海汽车集团股份有限公司研发适用于我国自动驾驶道路测试的场景构建1.分级分类的封闭场地-地下空间-开放道路全链条测试场景库图3-24地下空间复杂场景2.科学合理的综合测试评价方法建了政企数据融合自动驾驶数据资产管理平台，提出了虚拟仿真-实际数据融合图3-25政企数据融合自动驾驶数据资产平台3.基于风险思维的前瞻布局-多方协作-风控体系全方位政策保障图3-26自动驾驶道路测试风险管控工作体系目标测评工具链，为分级有序、风险可控、逐级开放全表3-1主要应用单位及应用情况表应用单位名称应用情况上海市交通委员会支撑上海四全一融合场景布局和开放243条559.87公里测试道路，向24家企业颁发了184张道路测试或示范应用牌照中国汽车技术研究中心有限公司联合开展自动驾驶测试评估技术相关工作，为工业和信息化部、公安部、交通运输部联合发布《智能网联汽车道路测试管理规范（试行）》提供了技术支撑上海智能网联汽车技术中心有限公司支撑打造上海市奉贤区“智能驾驶全出行链创新示范区”上海临港智能网联汽车研究中心有限公司支撑国家智能网联汽车自动驾驶封闭场地测试基地（上海）上海淞泓智能汽车科技有限公司支撑上海淞泓创新打造了上海市嘉定区“L3+高度自动驾驶创新示范区”北京北大千方科技有限公司在国内率先提出以“场-路-区”逐级递进的试验和示范环境，支撑国家智能汽与智慧交通（京冀）示范区的管理、建设与运营招商局检测车辆技术研究院有限公司打造重庆市自动驾驶与车路协同封闭、半开放及开放一体化测试基地，开展了单车智能与网联协同自动驾驶汽车的研发验证及测试评价工作深圳市未来智能网联交通系统产业创新中心支撑建立了立体化智能网联交通测试示范平台，搭建了完善的“车-路-云”测试环境江苏智能交通及智能驾驶研究院集10km安全辅助驾驶线路（开放）、6公里自动驾驶线路（半开放）业务路线；南京市溧水经济开发区1.62公里半开放受控测试道路、5公里开放测试道路特路（北京）科技有限公司浙江省德清智能网联封闭测试场和示范区的规划设计，分为172亩的城市工况测试区、乡村工况测试区和多车道测试区，以及2.1公里的长直线和180亩的动态广场六安智梭无人车科技有限公司构建安徽省六安市智慧物流测试示范区，结合长三角一体化的主要理念，形成智慧物流区块产业链山西省交通科技研发有限公司支撑山西省“智能网联重载货运车路协同科研实验路段”八、面向新一代未来高速公路关键技术及示范应用江苏省交通工程建设局牵头完成的面向未来的五峰山新一代高速公路关键实的理论基础，通过技术创新，将智慧属性、绿色属性贯穿于项目建、管、养、1.面向未来的新一代高速公路框架体系研究涵、特征和技术框架，为新一代高速公路建设提供标图3-27面向未来的新一代高速公路场景图3-28面向未来的新一代高速公路理论框架分析应用场景为前提，以基于手机终端的车路协同系统和基于智能车载单元（OBU）车路协同系统在五峰山高速公路落地实施和推广应用为目的，针对性图3-29智慧服务区图3-30车道级精细化管控布设乘车辆精准引导，对危化车辆做到全程级监管；以BIM模型为载体，开发了基于BIM的服务区物联网综合管理平台，融合服务区物联网的实时运行数据，进标数据的深度融合与逻辑关联；通过蓝牙mesh无线技术等手段，实现服务区室制和车速控制三个模块；在高速公路主线上图3-31数据中心功能路自动化巡检系统，解决了远距离4K视频实时传输、无人机专用5图3-325G+4K无人机图3-33光伏行人路面开裂与结冰的能力，年平均养护资金的进一控制技术、被动房技术、地源热泵等新技术的应冰雪等，减少恶劣天气引发交通事故的概率从而减少安第四部分实践应用篇破4000公里，我国已经完成或正在开展智慧高速的项目呈现星表4-1智慧公路六个试点方向及相关试点省份表试点方向试点省份建设思路基础设施数字化浙江公路设施资产动态管理系统；基础设施智能监测传感网；路运一体化车路协同北京、河北、广东路侧系统智能化升级；5G/5.8G无线通信技术；探索路侧智能基站应用；北斗高精度定位综合应用江西、河北、广东建设北斗高精度基础设施；高速公路收费应用研究；应急救援一体化管理系统；基于大数据的路网综合管理江西智能化管理决策平台；运行监测和应急反应能力；互动式现场信息采集；路网运行监测系统建设；互联网+路网综合服务吉林、广东不停车移动支付技术；服务区增值服务；高速公路动态充电示范；精准气象感知及预测；新一代国家交通控制网江苏、浙江城市公共交通及复杂交通；安全辅助驾驶、车路协同；封闭测试区和开放测试区。2018年2月，交通运输部启动了新一代国家交通控制网和智慧公路试点工通信息服务APP等多方式结合的交通协同信息发布系统，实现了高速公路交通松闫路2020年大修工程中，在最易产生暗冰的路段安装了2套冰雪预警系路通行。2021年松闫路专项提升工程中，又新建了一套雷视一体机，该设备能雷视一体机弯道预警设备平安花预警系统冰雪预警系统图4-1北京市延庆区松闫路智慧公路建设和服务等试点任务建设。“3”即以先进技侧智能基站和公众服务平台、车道级高精度导航服务APP以及北斗高精度定位处理后会传递给RSU，由RSU向车辆及时“广播”。通行），图4-2延崇高速公路智慧建设图4-3荣乌高速新线智慧建设在实现道路管理功能的同时，预留车辆向智能网联和云控精度定位服务和高精度地图服务，满足人民群智慧公路建设，综合运用北斗高精定位、物联网、大数据、5G、云计算、人工算数据中心、1个智慧管理服务平台、4方面智能感知（设备设施数字化、道路），），图4-4京雄高速公路智慧建设京德高速为北京新机场至德州高速公路京冀界至津石高速段，路线全长约29日建成通车，智慧高速同步建设。京德高速的试点内容是建成安全风险预警量等数据，为智慧交通提供数据支撑，为出行图4-5京德高速公路智慧建设四是协同联动的统一性。协同系统提供“路+可变信息情报板+动态控制”通服务受众群体，提升道路车辆通行效率与广大司30日，五峰山长江大桥南北公路接线建成通车，五峰山智慧高速公路聚焦“安5G、人工智能、物联网、车联网等前瞻性、创新性技术在五峰山长江大桥公路雾天诱导系统高速公路路面桥面信号塔智慧服务区图4-6五峰山长江大桥南北公路接线），云控平台智慧隧道图4-7杭绍台高速公路智慧建设线通信（5G）、数字化标志标线等路侧系统，利用大数据构建云控平台，引入AI技术实现智能管控，构建路网综合运行监测与预警系统，让高速公路在技术智慧路桩、智慧道钉、智能停车系统等11种丰2000辆车以上，目前成宜高速采用的智能收费亭具备中央总控系统、智能收费系统、新风系统、智能环境控制及监控系统、语音服务、多媒体LED显示屏等智慧杆智慧高速+车机导航图4-8成宜高速公路智慧建设路侧感知设备C-V2X车路协同系统图4-9石渝高速公路智慧建设项目使用350余台C-V2XRSU，400余套路侧感知、计算、显示设备，其中包括了摄像头、雷达、能见度传感器、积水传感器等，覆盖了12处隧道、8处交通互通、5处事故多发区域，实现包含隧道等区域的C-V2X网络全覆盖、定位全覆盖、重点区域感知全覆盖。一旦出现异常情况，信息都会及时传送到快速通知、快速处置。该项目形成的车路协同提前预警隧道内情况，避免车速过快且无法辨车车及车路信息互通、路云信息同步、平台化、一体化监测和预测。二是利用BIM技术，实现了高速公路基础设施的数字多功能智能杆协同化交通诱导管控全实时路况仿真预测全要素路网监测精细化道路管养全流程应急指挥优化图4-10深圳外环高速公路智慧建设术，搭载的激光雷达、毫米波雷达、视频监控、气象监测、RSU及电子车牌等实时动态融合，通过5G传输及后端平台侧AI分析，支撑了深圳外环高速实现表4-2深圳外环高速公路智慧应用场景和功能序号应用场景具体功能1精准化交通信息服务将高精度实时交通运行环境、前方异常事件及天气情况等信息精准化推送至个人或智能汽车终端。基于交通在线仿真及预测技术，可对部分车辆实现车道级诱导。配合各类道路交通平台，提供精准出行服务，提升大家的高速公路出行体验。2全要素路网监测车道级精准交通感知及亚秒级路网动态复现，实现道路路网实时精确监测，有效降低人力成本，提高路网运力。3协同化交通诱导管控多功能智能杆基于杆载实时高精度动态路网感知，整合高速公路沿线路网数据，通过平台化AI算法，辅助交管部门生成交通流量诱导方案，形成全路网协同联动能力，支持整体化协同调控，保障高速公路运行通畅。4精细化道路管养通过车道级道路养护数据数字化及交通设施状态数据数字化管控，结合道路养护平台AI预测性运维算法，实现道路精细化养护及运维，提高管养效率，优化服务质量。5全实时路况仿真预测将杆载设备采集到的实时高精度交通数据以及历史经验数据融合，利用在线交通仿真技术，推演预测未来短时期的车道级交通流量、密度、车速等交通发展趋势，协助交通监管部门及早掌控交通态势，主动进行路网管理部署及诱导管控。6支撑车路协同应用杆载感知设备采集道路高精度实时动态信息，通过边缘计算节点实现多维融合，并将路侧信息通过RSU向道路车辆车载单元实时推送，支撑未来车路协同相关应用实践。投资264亿元，将原有双向四车道拓宽为双向八车道。2021年9月京台高速公成创新应用、先行先试，建成开放式车路协同试验路段和全国首条全向/定向毫为用户提供餐饮、购物、洗车等多种个性化优惠服务，并支持ETC用户洗车、智慧服务区管理平台智慧洗车服务图4-11京台高速公路泰安至枣庄段智慧建设桥梁板1.2万余片，节约资金近10亿元；为实现老路铣刨料再利了高性能沥青路面材料再生利用成套技术，采用大掺量RAP沥青路面冷再生、造了共计98个智能网联汽车相关场景，主要满足智慧交通管理、智能网联汽车设备、一套V2X通讯设备、一套边缘计算单元，可以满足网联辅助驾驶和高速速出行流量；还可以基于前端边缘计算单元的AI长益北线高速共打造98个智能网联汽车相关场景。其中包括高级自动驾驶为例，出行者可以通过使用特定的APP接收相关道路信息，例如前方车道上是理信息系统平台，在BIM建模的同时，将几何尺寸、材料性质、力学指标、工程数量等信息存储到构件模型之中，通过BIM模型的建立，实现了三维表达的BIM平台之中，实现工程管理者与设备终端“对话交流”。BIM技术与现场施“互联网+安全”监管平台、智能监控预警系统；自主研发的“互联网+绿化智8015人次。同时，在施工过程中，项目部大量运用新技术、新工艺、新设备、（2）智慧养护管理系统。接入现有的桥梁、边坡检测系统数据，依托日常养护巡检数据、智能化检测数据、历史数据，同时，运用视频设备AI识别2022年，贵州高速集团自主研发建成了“路桥隧一体化管理平台”，在坝（3）应急管理平台。该平台包含了路态状况、应急处置、清障救援、运营（4）物流服务功能。通过向物流业务车辆提供不同路线通行时间、通行里（5）公众服务功能整合了高速公路所有沿线设施，包括收费站、服务区、5G通信网络服务、北斗导航与位置服务、车路协同、交通运行智能管控、新能项目在沙井收费站出口匝道处设置自由流收费门架，采取“匝道ETC设施斗基站、5G通信基站、路测感知设备、气象系统等，可在大雨、大雾等极端天表4-3智慧公路六个试点方向及相关试点省份表序号省份时间名称1浙江2020年3月《智慧高速公路建设指南（暂行）》（ZJ/ZN2020-01）2江苏2020年11月《江苏省智慧高速公路建设技术指南》（JSITS/T0001-2020）《江苏省普通国省道智慧公路建设技术指南》（JSITS/T0002-2020）32021年6月《智慧高速公路建设指南（试行）》（SDITS/GL2021-01）42022年8月《智慧高速公路建设指南》（DB37/T4541-2022）52021年2月《宁夏公路网智能感知设施建设指南》（NXJT/XJJ0001-2021）6重庆2021年12月《智慧高速公路第1部分：总体技术要求》《智慧高速公路第2部分：智慧化分级》《智慧高速公路第3部分：路测设施设置规范》《智慧高速公路第4部分：车路协同系统数据交换》7云南2022年1月《云南省智慧高速公路建设指南（试行）》（2022版）8北京2022年1月《智慧高速公路建设指南（试行）》（BJJT/0060—2021）9甘肃2022年4月《甘肃省智慧高速公路建设技术指南》上海2022年9月《上海市智慧高速公路建设技术导则》广东2022年10月《广东省智慧高速公路建设指南（试行）》表4-4部分省市智慧高速公路建设指南/标准对比表序号省市名称智慧高速定义建设原则建设目标总体框架智慧建养体系1川渝区域地方标准基于高速公路运行特性，综合利用现代信息技术，融合建设智慧感知、智慧通信、智慧管理、智慧服务配套体系，随技术发展不断自我演进，为未来交通出行体验与全天候安全通行等提供可持续服务支持的高速公路。技术适度超前，方案因地制宜，实施统筹协同，运营绿色智慧，服务安全高效无总体技术要求、智慧化分级、路侧设施设置、车路协同系统数据交换四部分规定了智慧高速公路总体要务和信息安全等方面的技术要求2浙江建设指南（暂对通信技术、控制技术和信息技术等在公路系统中集成应用的智能决策、智能服务和智能管控等，从而形成的具备信息化、智能化、社会化的交通运输综合管理、运营服务和控制系统因路制宜、快速迭代、适