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興安盟經(jīng)緯公路勘察設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司   內(nèi)蒙古興安盟  137400

摘要:為解決智慧高速公路設(shè)計(jì)方面存在的問題,在闡述智慧高速公路功能和性能需求的基礎(chǔ)上,對其總體設(shè)計(jì)進(jìn)行分析,提出具體的建設(shè)定位、目標(biāo)、任務(wù)及系統(tǒng)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(shè)現(xiàn)狀進(jìn)行分析。并提出基于云計(jì)算和大數(shù)據(jù)平臺構(gòu)建多維信息融合的數(shù)字道路設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：智慧；高速公路；設(shè)計(jì)

引言：高速公路是交通運(yùn)輸?shù)闹匾A(chǔ)設(shè)施,也在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中發(fā)揮著越來越大作用,隨著我國經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)水平不斷提高,人們對公路建設(shè)、養(yǎng)護(hù)及運(yùn)營管理等方面要求逐漸增高。目前國內(nèi)外很多國家都修建了大規(guī)模的高速公路網(wǎng)。但是在信息化程度較低且功能單一、運(yùn)行速度較慢以及缺乏相應(yīng)配套設(shè)施時(shí)無法滿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(hù)維修費(fèi)用較大并且不能夠及時(shí)處理車輛故障問題;另一方面我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與發(fā)達(dá)國家相比還存在一定差距。

一、智慧高速公路建設(shè)現(xiàn)狀
   隨著我國經(jīng)濟(jì)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(shè)仍存在一些問題。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(yīng)用工作以及對傳統(tǒng)交通方式進(jìn)行改造升級等措施，來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嚴(yán)重的公路交通事故現(xiàn)象;第二就是基礎(chǔ)設(shè)施相對落后且功能不完善,不能滿足人們對于高速公路通行需求。

二、智慧公路工程

2.1 建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施

在智慧高速公路建設(shè)過程中,基礎(chǔ)設(shè)施是支撐整個(gè)工程的基礎(chǔ),其主要功能包括:數(shù)據(jù)傳輸、網(wǎng)絡(luò)覆蓋和管理。
   (1)數(shù)據(jù)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(shù)字信號將各路段及交通量等相關(guān)參數(shù)上傳到智能化平臺上通過統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)接口來實(shí)現(xiàn)對信息傳遞速度以及數(shù)量等指標(biāo)進(jìn)行規(guī)范要求,同時(shí)還需滿足高速公路建設(shè)中對于通信設(shè)備的兼容性、可擴(kuò)展性和安全性需求。(2)網(wǎng)絡(luò)覆蓋。在智慧交通建設(shè)過程中,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阻，還需考慮到智能化終端與其他系統(tǒng)之間存在一定程度上的兼容性問題。(3)網(wǎng)絡(luò)傳輸。在信息高速公路建設(shè)過程中,需要將各種數(shù)據(jù)、視頻等上傳到智能化平臺上進(jìn)行統(tǒng)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(shè)過程中,需要將智能終端與其他系統(tǒng)進(jìn)行有效地連接,并對不同的子系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸,使各個(gè)子系統(tǒng)能夠相互通信。

2.2 智慧高速公路設(shè)計(jì)設(shè)施

智慧高速公路的設(shè)計(jì)是以國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù),充分參考國內(nèi)外相關(guān)技術(shù),并結(jié)合我國國情,對智能集成系統(tǒng)進(jìn)行研究。在智慧城市建設(shè)過程中應(yīng)考慮到以下幾點(diǎn):
    (1)道路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。由于目前各地交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展不平衡導(dǎo)致了路網(wǎng)布局存在著一定差異性、部分區(qū)域功能規(guī)劃不合理等問題;
    (2)信息傳輸速度慢且質(zhì)量不高的高速公路和通信設(shè)施之間缺乏有效連接,難以實(shí)現(xiàn)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(shè)過程中,缺乏統(tǒng)一規(guī)劃,各部門之間存在各自為政、信息孤島現(xiàn)象。

2.3 智慧文化

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

三、 智慧高速公路總體設(shè)計(jì)

3.1 智慧高速公路總體設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

智慧高速公路的總體設(shè)計(jì)主要包括以下內(nèi)容:
   (1)交通誘導(dǎo)系統(tǒng)。通過對現(xiàn)有路網(wǎng)和信息資源進(jìn)行分析,結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l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(dǎo)方式。同時(shí)也要充分運(yùn)用現(xiàn)代化高科技手段將多種技術(shù)相結(jié)合從而達(dá)到引導(dǎo)目的。
   (2)路側(cè)控制與管理信息系統(tǒng)建設(shè)及運(yùn)營管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究,包括道路等級劃分、車道數(shù)確定方法以及道路線形規(guī)劃方案和交通信號系統(tǒng)分析。
   (3)智能交通信息發(fā)布與處理系統(tǒng)。智能交通信息發(fā)布系統(tǒng)是根據(jù)道路條件、環(huán)境變化及實(shí)時(shí)路側(cè)信號的設(shè)置而建立。通過對各種技術(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(jiān)控管理系統(tǒng)建設(shè)。在設(shè)計(jì)過程中要充分利用現(xiàn)代高科技設(shè)備,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與傳輸自動化以及實(shí)時(shí)控制等功能來提高高速公路運(yùn)營效率并保障行車安全性。

(5)智能交通系統(tǒng)規(guī)劃與集成研究。智慧道路交通控制系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)、傳感網(wǎng)通信基礎(chǔ)上建立起來的一種具有較高可靠性并且適用性強(qiáng)的綜合信息系統(tǒng)。

3.2 智慧高速公路總體設(shè)計(jì)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(biāo)，在設(shè)計(jì)中應(yīng)整合現(xiàn)有資源，引進(jìn)全新技術(shù)，尤其是充分利用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)思維來實(shí)現(xiàn)對高速公路的總體設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對高速公路控制、指揮、運(yùn)營的智能化。智慧高速公路的總體設(shè)計(jì)體系包括:
   (1)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃系統(tǒng)。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(shè)規(guī)模、布局形式等做出合理預(yù)測。同時(shí)考慮到未來幾年內(nèi)路網(wǎng)密度和容量變化趨勢及周邊區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r以及人口數(shù)量與需求分布情況;結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況和現(xiàn)有基礎(chǔ)條件確定新建道路的等級標(biāo)準(zhǔn)值。(2)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃系統(tǒng)。主要是在現(xiàn)有交通管理體制下根據(jù)國家相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì),并對城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)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(tǒng)設(shè)計(jì)。主要是將整個(gè)智能化、信息化建設(shè)與現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合分析和研究,結(jié)合當(dāng)前我國發(fā)展現(xiàn)狀以及未來城市規(guī)劃提出相應(yīng)的建設(shè)要求。(4)安全通信保障體系構(gòu)建體系構(gòu)建內(nèi)容包括:建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和分級管理制度及應(yīng)急預(yù)案等。

總結(jié)：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(gòu)設(shè)計(jì)思路、具體實(shí)施內(nèi)容及展望，以期為“十四五”規(guī)劃智慧高速公路的建設(shè)工作提供一定的借鑒。

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