建設交通強國，智慧公路建設與基礎設施數字化發展前景

    “公路根底設備數字化是未來才智公路開展的方向及根底，我國公路的路程數已打破500萬公里，開展公路根底設備數字化是一個巨大的工程。在這個進程中，職業不能蜂擁而至，在許多問題沒有想清楚之前，要穩重的推動后續的建造作業。”交通運輸部公路科學研討院智能交通研討中心副主任汪林表明。

    近年來，才智公路在我國得到了快速開展，呈現多點開花、百花齊放的態勢，根底設備數字化系統的建造逐步得到職業的認可，才智管控、車路協同、自動駕馭等新式技能正在加速運用到公路根底設備網絡中，近期，汪林主任在2021年交通大講堂上，宣布了“才智公路建造與根底設備數字化開展考慮及主張”主題演講。

    汪林主任從新型根底設備建造、交通強國建造、國家綜合立體交通網規劃等國家和職業布局的剖析和解讀入手，介紹了新一代國家交通控制網和才智公路試點工程、交通強國試點工程、公路根底設備數字化等交通運輸職業專項作業的最新進展，并經過對典型案例和要點領域作業要點的剖析，探討了未來才智公路建造和根底設備數字化的開展愿景與推動要點。

    01交通數字化開展趨勢及內在

    隨著“新基建”政策的出臺，以及大數據、人工智能、物聯網等新技能的蓬勃開展，從必定程度上來說，在未來的10~15年間，交通職業的開展，尤其是智能交通方向，都會圍繞根底設備數字化來打開。

    2021年國務院印發的《國家綜合立體交通網規劃大綱》中提出，在2035年我國交通根底設備的數字化率要到達90%，在開展新式根底設備建造的一起，也要求加速既有設備的智能化改造，作業要點在于對路網管控水平的提升，對交通信息智能發布的優化，以及相關的才智渠道的建造等等。

    我個人也或多或少參加了相關規劃的起草和咨詢作業，在這個進程中，咱們自己也在考慮，什么是數字化?咱們都在提設備數字化，具體該怎樣做?

    在科普我國里，數字化是這么定義的：

    “數字化，便是將許多復雜多變的信息改變為可以衡量的數字、數據，再以這些數字、數據樹立起適當的數字化模型，把它們改變為一系列二進制代碼，引入核算機內部，進行統一處理，這便是數字化的基本進程。”實踐上數字化便是要在核算機國際中，經過核算機語言，以感知得到的數據作為支撐，構造實在國際的數字化影像。在這個根底上，咱們繼續考慮，什么是公路根底設備數字化?

    個人的理解便是：在公路交通系統中深入運用數字技能，運用核算機系統構建一個全感知、全聯接、全場景、全智能的數字公路國際，提升整個公路交通系統的運轉水平，對傳統公路交通系統的運營辦理形式，服務形式、商業形式進行立異和重塑，進而完成職業的轉型晉級。在前期的相關課題研討中，咱們對交通根底設備數字化的內在進行了一些考慮，總結為以下幾點：

    榜首，是數字化最本質的內在，便是交通根底設備和信息技能的深度交融。經過信息技能去改動現有交通根底設備的功用，提升設備的運營功率，并交融到日常的事務中，更好地為交通服務。

    第二，要針對設備不同的特色信息進行數字化。將空間特色、功用特色、狀況特色等復雜多變的信息改變為可以衡量的特征數據。

    第三，對不同的設備層次樹立相適應需求的數字化模型。對公路交通設備，包含路、橋、隧、以及一些隸屬設備，依據它們的特色和運用場景樹立相應的數字化模型，運用模型在現實中進行核算處理，并采納相應的措施。

    第四，公路根底設備數字化便是要推動公路交通根底設備從他感知、被感知，向可感知、自感知改變，更快捷更精準地獲取前端數據，再經過數字化渠道和車路協同系統進行發布，讓路途運用者知道“路上有什么”，讓辦理決議計劃者知道“車在干什么”。

    現在信息搜集和信息發布領域還存在許多不足，關于出行者，上了路就不知道前方的路況，也不知道前方的氣象狀況，相關信息全都不知道;關于辦理者，雖然每天都進行交通流根底數據的統計，但微觀層次上的數據，例如，車上有多少人?貨車裝的什么貨?駕馭員是否疲憊?車輛的車況是什么?這些信息也搜集不到。所以咱們現在的方針便是樹立起一整套的數字化系統和配套渠道，有了數字化搜集設備，有了交互渠道，將來經過路側設備搜集這些數據就會變得容易，從而讓運用者更安全快捷地運用路途，讓辦理者更經濟高效地辦理。

    02國外開展及經歷啟示

    在根底設備數字化研討進程中，咱們對國外的開展思路也進行了參考。

    美國近十年里也取得了必定的進展，2016年發布的《公路性能監測系統實用手冊》中具體規則了數據的搜集上報，辦理剖析，運用服務等數據運用流程中各階段的職責主體和相關要求。

    美國構建了一套路況報送系統，它的數據集不只包含日常的統計數據，還包含預算數據、元數據、典型路段數據等等，依據數據會集的數據類型，擬定了相關的數據元素搜集規范，規劃了相關的處理模型，并依據GIS搭建了相關的數據渠道。

    在此根底上，2017年美國交通部發布了《路途元素模型清單2.0》，以各州為主體，規則了37個強制搜集的數據元素，方針是支撐整個聯邦進行統一數據處理和安全決議計劃。

    《路途元素模型清單2.0》主要分為6個方面，內容較為細致，比方說雙車道公路的路段寬度，如下圖所示，關于每種元素的搜集規范都進行了具體的規則。國內每年也會開展公路方面的交通普查，包含一些相關作業的精密剖析，但仍與國際先進水平存在必定差距，例如數據搜集的規范程度，數據搜集的精度要求等等，還處于比較初級的階段。

    歐洲方面，2013年，德國把交通建造和城市開展部更名為德國聯邦交通和數字化根底設備開展部，并擬定了交通建造與城市開展和數字化的開展戰略，即《數字化戰略2025》。

    依照戰略的整體布置，德國將加速推動數字化根底設備建造，穩步推動車路協同通信技能的研討與運用，鼓舞各方聯合積極開展自動駕馭、數字化出行服務和數字化物流服務等方面的立異技能研制，從幾個不同的層面將交通和數字嚴密結合起來。

    另外在ERTRAC2019中，將數字化根底設備分為A~E五個等級。

    在分級中可以看出，與國內不同，它從前到后都沒有提及自動駕馭的分級，只是在高等級設備中提到了協作駕馭的概念，我個人對此也是比較附和的。從根底設備的視點來出發，設備設備的開展更新，實踐上都是為駕馭服務的，但它并不能主導駕馭，也不能主導運輸東西的開展。根底設備主要是協助感知，協助駕馭，供給相關信息和主張等，如果能到達這個程度，我以為就現已做的十分好了。

    作為交通人，可能更多要從根底設備，從路的視點出發，去進行交通智能化數字化的相關作業。

    經過前面臨美國和歐洲相關研討作業的總結，咱們得到了以下幾點啟示：

    榜首點，數據搜集的規范化，是整個數字化建造的根底;

    第二點，動態感知數據的獲取，是數字化的重要標志;

    第三點，BIM是重要的根底設備數字化技能和東西。可是這兒有很重要的一點，便是現在咱們所運用的BIM，包含咱們現在用的依據BIM的運用渠道，它具體記錄了路網數據，設備坐標，關鍵結構物的狀況等等，如果咱們長期運用國外的軟件和渠道進行交通數字化建造，對國家，對咱們未來交通的開展都是一個很風險的作業。關于這方面，咱們還需求進行一些國產化的考慮和布局，例如開發自主化的軟件，或者是樹立一套關鍵根底設備數據的密鑰系統，對中心數據進行加密，否則一旦有突發的國際事件，將會有十分風險的后果。

    03公路數字化技能系統的構建

    經過前期咱們的相關研討，結合國內狀況，咱們也在不斷考慮，怎樣構建國內的數字化根底設備系統?實踐上要構建這樣的一套技能系統是很難的，我國現有高速公路路程為16.1萬公里，這樣巨大的路網系統要進行數字化，是一個難度十分大的作業。

    所以咱們在進行數字化系統的建造時，可能也會采納分步走的戰略，榜首步選擇部分在建的高速公路，或者要點的橋隧工程，進行數字化的試點建造，漸漸堆集經歷今后，再逐步向現有路網的數字化建造上延伸。

    前期咱們在開展相關研討進程中，側重針對公路根底設備數字化的需求進行了剖析，這進程咱們會發現有許多需求，比方說要滿意路網運轉監測與服務暫行技能要求，要滿意根底設備統計剖析需求，要滿意公路養護及資產辦理數據需求，要滿意自動駕馭車輛環境識別需求，以及將來面臨智能化交通，要滿意精密化的辦理服務需求，等等。

    所以在建造系統之前，咱們對數字化建造的需求進行了梳理，首先確定一個最高的方針，便是構建面向自動駕馭、精密化辦理服務的特征數據集。

    咱們繼續考慮，如果說根底設備要支撐自動駕馭，根底設備要完成哪些功用?需求供給什么樣的信息?例如需求供給地理信息，也便是國家立體交通大綱中指出的，打造高精度的地理信息系統。沒有這套系統，就無法完成超視距的感知，也無法完成車道級的路線規劃，自動駕馭也就無從談起。

    另外，路側端還要完成與自動駕馭車輛的信息交互，比方說對車輛的定位輔助，交通標志標線的視認性優化，交通環境的感知及路途狀況聯動發布等等。

    在對需求進行多方針多層次剖析今后，咱們依據剖析的內容，規劃了一套公路交通根底設備數字化系統。

    該系統可從全周期，全要素和全事務三個視點來論述，比方從全要素的視點來看，在系統建造中，咱們要點考慮的便是進行要素的全覆蓋，如路途根底設備、隸屬設備、暫時設備、狀況信息等內容;從全周期的視點來說，便是要從規劃，到規劃，再到建造、養護、運營，經過數字化的鏈條，把整個周期串聯起來;關于事務的運用，咱們不只要支撐全功用的運用，還要對運用的開發進行梳理排序，比方面向自動駕馭的運用，咱們可以放在10年之后再做，而關于咱們現有的辦理服務的內容，就要優先開展建造。

    美國的數字化系統建造是在GIS的根底上，我個人對這個方向比較附和，但咱們不能采用和他們一模一樣的方案，咱們可以在BIM+GIS+三維掃描技能的根底上，交融其他的數字化技能，建造一個國產化的底層渠道，依據交通參加者的不同需求，按不同的層級加載到底層，構成整個的數字化系統渠道。

    有了這樣的一個渠道今后，咱們將來對設備的辦理，關于交通運營狀況的辦理，以及對運營車輛和人員的辦理等等方面的智能化事務就快捷了許多，一起對車路協同，自動駕馭等方面的服務也能供給強有力的支撐。

    數字化交通系統建造的終究目的便是依據實踐運用需求完成數字化技能在交通職業中的運用。咱們分類別剖析了數字化技能運用的完成路徑，比方說空間特色類中的節點數據，不只可以經過路側核算設備將數據傳輸到自動駕馭車輛，也可以經過高精度地圖的定位獲取節點數據，完成節點信息的數字化。整體來說，咱們數字化系統還在不斷的構建中，要構成一套完整的系統還需求一個綿長的進程。

    對數字化開展的考慮進行總結，主要在以下幾點：

    首先在數字化系統的建造上，咱們采納的是分步走的戰略，先建成部分示范項目，從高速公路開始，建造高等級公路的數字化系統網絡，再漸漸的向其他等級的路網擴展。另外咱們也在考慮，由于路網的逐步巨大，是不是要把農村公路等低等級路也歸入到系統建造中來?

    第二便是正在進行的公路根底設備數字化技能規范編制，以及數據需求強度的分級，是數字化建造作業的條件。希望經過信息化交通工程分會的渠道，能有更多的單位可以參加到根底設備數字化建造中來，包含相關的規范規范的擬定，以及后續的示范工程的建造等等。

    最終便是系統的建造要漸漸推動，由于這是一個巨大的工程，咱們不能蜂擁而至，在許多問題沒有想清楚之前，還是要穩重的推動后續的建造作業。

    未來的一段時間內咱們關注的要點大概就會集在上述內容中，沒有數字化，智能交通相關一切內容都無從談起。我今日的陳述內容就到這兒，謝謝各位的傾聽。

    作者簡介：汪林，交通運輸部公路科學研討院智能交通研討中心副主任，國家智能交通工程技能研討中心副主任，交通運輸青年科技英才。主要從事才智公路及大數據、自動駕馭與車路協同、交通信息化等相關研討作業，曾掌管多項國家及省部級智能交通嚴重課題研討作業。獲國家科技進步二等獎1項及多項省部級獎賞;獲得專利多項，其中發明專利7項;宣布論文20余篇;合編出版物2本。

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