張天宇

興安盟經(jīng)緯公路勘察設計有限責任公司   內蒙古興安盟  137400

摘要:為解決智慧高速公路設計方面存在的問(wèn)題,在闡述智慧高速公路功能和性能需求的基礎上,對其總體設計進(jìn)行分析,提出具體的建設定位、目標、任務(wù)及系統框架。本文針對智能化、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段對我國高速公路建設現狀進(jìn)行分析。并提出基于云計算和大數據平臺構建多維信息融合的數字道路設計方案。

關(guān)鍵詞：智慧；高速公路；設計

引言：高速公路是交通運輸的重要基礎設施,也在社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越大作用,隨著(zhù)我國經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)水平不斷提高,人們對公路建設、養護及運營(yíng)管理等方面要求逐漸增高。目前國內外很多國家都修建了大規模的高速公路網(wǎng)。但是在信息化程度較低且功能單一、運行速度較慢以及缺乏相應配套設施時(shí)無(wú)法滿(mǎn)足高速公路上交通需求。同時(shí)高速公路由于其特殊性使得需要維護維修費用較大并且不能夠及時(shí)處理車(chē)輛故障問(wèn)題;另一方面我國經(jīng)濟發(fā)展水平與發(fā)達國家相比還存在一定差距。

一、智慧高速公路建設現狀
   隨著(zhù)我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展,人民生活水平不斷提高,高速公路也在快速發(fā)展中,但由于各方面因素影響下智慧交通建設仍存在一些問(wèn)題。第一是資金不足、缺乏技術(shù)支持。雖然國家大力扶持和鼓勵各行業(yè)的創(chuàng )新研發(fā)應用工作以及對傳統交通方式進(jìn)行改造升級等措施，來(lái)改善道路安全性能及安全性已取得了一定成就但是大部分城市仍然面臨著(zhù)嚴重的公路交通事故現象;第二就是基礎設施相對落后且功能不完善,不能滿(mǎn)足人們對于高速公路通行需求。

二、智慧公路工程

2.1 建設基礎設施

在智慧高速公路建設過(guò)程中,基礎設施是支撐整個(gè)工程的基礎,其主要功能包括:數據傳輸、網(wǎng)絡(luò )覆蓋和管理。
   (1)數據傳輸。為保證信息能夠及時(shí)有效地被傳送至道路終端并進(jìn)行交換與共享;需要使用數字信號將各路段及交通量等相關(guān)參數上傳到智能化平臺上通過(guò)統一的標準接口來(lái)實(shí)現對信息傳遞速度以及數量等指標進(jìn)行規范要求,同時(shí)還需滿(mǎn)足高速公路建設中對于通信設備的兼容性、可擴展性和安全性需求。(2)網(wǎng)絡(luò )覆蓋。在智慧交通建設過(guò)程中,需要對各方面的信息進(jìn)行有效地收集、整理和管理,同時(shí)要保證傳輸通道暢通無(wú)阻，還需考慮到智能化終端與其他系統之間存在一定程度上的兼容性問(wèn)題。(3)網(wǎng)絡(luò )傳輸。在信息高速公路建設過(guò)程中,需要將各種數據、視頻等上傳到智能化平臺上進(jìn)行統一管理和共享，同時(shí)還需考慮不同通信協(xié)議之間的兼容性問(wèn)題并對其進(jìn)行有效地優(yōu)化配置與控制。(4)網(wǎng)絡(luò )交換。在智慧交通建設過(guò)程中,需要將智能終端與其他系統進(jìn)行有效地連接,并對不同的子系統之間實(shí)現數據傳輸,使各個(gè)子系統能夠相互通信。

2.2 智慧高速公路設計設施

智慧高速公路的設計是以國家和行業(yè)標準為依據,充分參考國內外相關(guān)技術(shù),并結合我國國情,對智能集成系統進(jìn)行研究。在智慧城市建設過(guò)程中應考慮到以下幾點(diǎn):
    (1)道路網(wǎng)絡(luò )結構復雜。由于目前各地交通基礎設施發(fā)展不平衡導致了路網(wǎng)布局存在著(zhù)一定差異性、部分區域功能規劃不合理等問(wèn)題;
    (2)信息傳輸速度慢且質(zhì)量不高的高速公路和通信設施之間缺乏有效連接,難以實(shí)現高速路通視以及高效管理。

(3)城市交通管理和控制的信息化程度不高。在高速公路建設過(guò)程中,缺乏統一規劃,各部門(mén)之間存在各自為政、信息孤島現象。

2.3 智慧文化

在智慧高速公路的總體設計過(guò)程中,由于各種因素影響,需要對各部分進(jìn)行詳細地劃分。首先是交通信息感知系統。主要包括傳感器、中央空調及變頻器等設備；其次是通信網(wǎng)絡(luò )和計算機處理能力平臺建設與完善，以及安全監控管理機制構建；然后就是運營(yíng)服務(wù)保障體系架構搭建；最后則為智能電網(wǎng)整體設計方案的制定工作內容及其實(shí)現方案如下所述
 在智慧高速公路中,除了要考慮到各個(gè)子系統之間相互聯(lián)系之外還需同時(shí)顧及各部分因素帶來(lái)的影響。
   在智慧高速公路中,除了要考慮到各個(gè)子系統之間的聯(lián)系之外,還需同時(shí)兼顧其他因素所帶來(lái)的影響。首先是電網(wǎng)系統方面。主要包括主干網(wǎng)、地線(xiàn)和站控三個(gè)部分；其次為通信網(wǎng)絡(luò )建設與完善以及安全監控管理機制構建等問(wèn)題，我國智能城市交通發(fā)展現狀分析及展望；最后在高速公路運營(yíng)服務(wù)保障體系架構搭建工作中需要考慮到各子系統之間相互聯(lián)系所帶來(lái)的影響,
   在智慧高速公路的總體設計過(guò)程中,需要綜合各方因素帶來(lái)影響,并對各個(gè)部分進(jìn)行優(yōu)化。

三、 智慧高速公路總體設計

3.1 智慧高速公路總體設計的主要內容

智慧高速公路的總體設計主要包括以下內容:
   (1)交通誘導系統。通過(guò)對現有路網(wǎng)和信息資源進(jìn)行分析,結合當地氣候條件、地理環(huán)境情況以及地形地貌等因素綜合考慮建立出合理有效的誘導方式。同時(shí)也要充分運用現代化高科技手段將多種技術(shù)相結合從而達到引導目的。
   (2)路側控制與管理信息系統建設及運營(yíng)管理系統的設計研究,包括道路等級劃分、車(chē)道數確定方法以及道路線(xiàn)形規劃方案和交通信號系統分析。
   (3)智能交通信息發(fā)布與處理系統。智能交通信息發(fā)布系統是根據道路條件、環(huán)境變化及實(shí)時(shí)路側信號的設置而建立。通過(guò)對各種技術(shù)手段綜合考慮,最終確定出合理可行的管理方案。

(4)安全檢測和監控管理系統建設。在設計過(guò)程中要充分利用現代高科技設備,實(shí)現數據采集與傳輸自動(dòng)化以及實(shí)時(shí)控制等功能來(lái)提高高速公路運營(yíng)效率并保障行車(chē)安全性。

(5)智能交通系統規劃與集成研究。智慧道路交通控制系統是基于計算機、傳感網(wǎng)通信基礎上建立起來(lái)的一種具有較高可靠性并且適用性強的綜合信息系統。

3.2 智慧高速公路總體設計體系

智慧高速公路以提升高速公路管理水平和方便出行為主要目標，在設計中應整合現有資源，引進(jìn)全新技術(shù)，尤其是充分利用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、大數據等，運用互聯(lián)網(wǎng)思維來(lái)實(shí)現對高速公路的總體設計，實(shí)現對高速公路控制、指揮、運營(yíng)的智能化。智慧高速公路的總體設計體系包括:
   (1)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò )規劃系統。主要是將整個(gè)智能交通網(wǎng)作為一個(gè)整體,進(jìn)行綜合分析,對其建設規模、布局形式等做出合理預測。同時(shí)考慮到未來(lái)幾年內路網(wǎng)密度和容量變化趨勢及周邊區域經(jīng)濟發(fā)展狀況以及人口數量與需求分布情況;結合當地實(shí)際情況和現有基礎條件確定新建道路的等級標準值。(2)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò )規劃系統。主要是在現有交通管理體制下根據國家相關(guān)規范要求進(jìn)行設計,并對城市軌道交通網(wǎng)絡(luò )規劃方案做出合理優(yōu)化,從而保證交通需求的均衡性。(3)智慧高速公路系統設計。主要是將整個(gè)智能化、信息化建設與現有基礎上進(jìn)行綜合分析和研究,結合當前我國發(fā)展現狀以及未來(lái)城市規劃提出相應的建設要求。(4)安全通信保障體系構建體系構建內容包括:建立統一標準規范和分級管理制度及應急預案等。

總結：智慧高速公路作為智能交通領(lǐng)域的重要組成部分，在“十四五”期間將向高質(zhì)量的發(fā)展方向邁進(jìn)。本文分析了新基建模式下智慧高速公路的發(fā)展趨勢和需求，提出了智慧高速總體架構設計思路、具體實(shí)施內容及展望，以期為“十四五”規劃智慧高速公路的建設工作提供一定的借鑒。

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