当前位置:教育培训

杭绍甬智慧高速公路建设项目方案(上篇)

日期:2020-05-08 来源:中国公路

杭绍甬智慧高速公路建设项目方案由交通运输部公路科学研究院编制,主要建设内容摘录如下: 

01、项目概况

《长江三角洲区域一体化发展规划纲要》明确“率先推进杭绍甬智慧高速公路建设”,浙江省智慧高速公路建设总体推进计划中要求“高标准建设杭绍甬智慧高速公路标杆性工程”。杭绍甬高速公路是国家公路网G92杭州湾地区环线并行线,经杭州、绍兴、宁波三地,是横贯杭州湾南岸的主要通道,全长约174 km(含利用杭州湾大桥南接线约24 km),采用六车道标准建设,总投资约707亿元。全线分为杭州绍兴段(杭州24 km,绍兴29 km)、宁波段一期(56 km)、宁波段二期(41 km)三个项目推进。 

02、项目定位

杭绍甬智慧高速公路立足于“新”,以高标准、高要求建设打造,引领带动全省及至全国智慧高速公路的发展方向。 

03、建设目标

杭绍甬智慧高速公路工程建设目标包括:

1)打造“三网合一”的智慧高速公路基础设施。杭绍甬高速公路建设期充分为智慧设施设备建设预留土建接口;设置自动驾驶专用车道,支持空间分割、时间分割的自动驾驶动态管控;沿线部署高速率、低时延、高可靠的全覆盖无线通信网络;加强泛在综合感知设施装备的布设,满足车路协同式自动驾驶需求;实现高精定位和高精地图服务;服务区建设太阳能产能系统,部署电动汽车充电桩。 

2)建设智慧高速云控平台。支持具备车载控制功能的车辆实现控制环境下的自主运行、支持具备信息诱导的人驾驶车辆高效运行、支持自动驾驶车辆在队列控制和自由行驶功能间的自如切换。近期支持杭绍甬高速公路管理、服务和管控;中远期实现“大湾区”乃至全域高速公路网管理、服务和管控。 
杭绍甬智慧高速公路服务目标包括:

a 全面支持自动驾驶。构建路网综合运行监测与预警系统,打造人--路协同的综合感知体系,近远期服务目标为: 

近期支持自动驾驶专用车道货车编队行驶; 

远期支持全线自动驾驶车辆自由行驶。 

b 实现自由流收费。创新收费管理模式,构建基于车载终端的收费系统,近远期服务目标为: 

近期实现封闭式有站自由流收费,车辆行驶一段路就缴纳一段路通行费的分段式自由流收费; 

远期实现开放式无站自由流收费,即全面取消高速公路物理收费站。 

c 提升全线整体通行效率。依靠客货分离及货车编队等技术,近远期服务目标为: 

近期实现车辆平均运行速度提升20%30% 

远期实现通行能力成倍提升。 

d)“全天候”快速通行。基于高精度定位、车路协同、无人驾驶等技术的综合应用,克服冰雪、雾霾等特殊天气情况的影响,近远期服务目标为: 

近期实现自动驾驶专用车道在团雾、冰雪等天气下的全天候通行; 

远期实现高速公路全线在团雾、冰雪天气下的全天候快速通行。 

e 电动车续航能力。利用服务区、声屏障等高速公路现有场所或条件,建设光伏产能系统以及电动车充电系统,为高速公路用户提供新能源补给服务,近远期服务目标为: 

近期实现服务区光伏能源供给及充电桩充电服务; 

远期实现服务区无线充电服务。 

f 更加安全。构建车车、车路协同式交通安全系统,为安全驾驶提供可靠的技术保障;建设路网运行安全管理系统和应急指挥调度与处置系统,实施智能救援,不断提升高速公路安全性,近远期服务目标为: 

近期降低交通事故发生率; 

远期实现零死亡愿景。 

04、建设方案

4.1 实时交通信息监测系统

实时交通信息监测系统检测设施部署方案如下: 

a 交通流感知设备的部署方案如下: 

全程交通流监测:基本路段按照1 km一个的密度在道路两侧分别布设交通流感知设备,特殊位置适当加密,全面感知交通运行状态; 

在互通匝道、服务区进出口设置1套交通流感知设备,如果设置位置与路段交通流监测设备临近,可视具体情况与路段交通流监测设备复用。 

b 交通事件检测设备的部署方案如下: 

视频全程覆盖:基本路段按照1 km一个的密度在道路两侧分别布设视频监控设备; 

全程事件检测:基本路段按照约0.2 km一个的密度在路段两侧分别布设高清固定摄像机; 

在养护工区进出口设置用于车牌识别的高清视频设备和遥控摄像机; 

服务区进出口设置视频感知设备。 

重点位置或区域事件检测:合流区、分流区、恶劣气象条件频发区、事故多发区布设雷达事件检测设备。 

c 气象监测设备分为全要素检测器和路面状态检测器两种设备,部署方案如下: 

10 km左右间距布设全要素检测器; 

在易出现团雾、结冰路段布设能见度检测器和路面状态检测器。 

d 车辆微观行为信息采集RSU设备的部署方案如下: 

基本路段按照0.2 km一个的密度在道路两侧分别布设车路协同设备,发布交通事件信息和交通环境信息等; 

在互通匝道、服务区进出口设置车路协同设备。 

4.2 多网融合通信系统

4.2.1 杭绍甬高速公路通信信息网络包括有线通信网络和新一代宽带无线通信网络,具体如下: 

a 有线通信网络是杭绍甬高速沿线全程覆盖骨干光线通信网络,隶属于该高速公路机电工程的建设内容。 

b 新一代宽带无线通信网络采用多种技术(标准)和多种应用模式相融合的构建方式。路侧部署提供低延时、高可靠、全覆盖的DSRCLTE-V2X5G等新一代多模无线通信网络,车辆在120km/h行驶速度条件下,通信延迟低于10 ms。基本路段按照0.2 km一个的密度在道路两侧分别布设或预留无线通信设备挂装条件,支持构建无线通信全覆盖网络。 

4.2.2 杭绍甬高速公路拟建设卫星通信信息网络,包括高精度定位系统和高精度地图等,具体如下: 

a 高精度定位系统覆盖范围为杭绍甬高速公路全线,包括路段和隧道。高精度定位系统可采用自建和服务租用两种模式,自建模式下的高精定位系统需要在高速公路沿线布设基准站;购买服务模式可与高精度定位服务提供商进行合作。高精度定位系统全天候为路段提供实时厘米级、静态毫米级位置服务,隧道内面向车道级主动管控服务的定位精度达到分米级。 

b 高精度地图覆盖杭绍甬高速公路全线,包括路段和隧道。高精度地图包括道路数据、车道数据、标志标线数据以及交通设施数据等,能够提供面向机器识别的、满足车路协同式自动驾驶应用需求的地图数据,具备支持车道级信息服务及交通管控的能力。高精度数字地图的制作可委托给具备许可资质的第三方单位完成。 

4.3 云控平台

云控平台将运用云计算、大数据、人工智能等新的技手段,全面提升智慧高速公路的智慧水平、通行效率、通行安全、服务能力。云控平台具备接入高速公路全线交通数据的能力,并具备升级为区域级云控平台的能力,同时应能够接入公安、消防、气象等多源外部数据;具备对海量数据进行存储和复杂任务计算处理能力、统一的运行监测和综合管理能力,以及为用户提供伴随式信息服务的能力;具备对高速分合流区域、交通事件多发路段以及全线不同层级交通运行精准管理和控制能力。 

云控平台包括以下几方面: 

a 应用平台: 

决策支持。按照杭绍甬高速公路发展的需求,针对高速公路热点问题,尤其是行驶安全、违法治理的问题,通过全面整合、处理交通要素感知数据,进行综合分析,对杭绍甬高速公路交通运行状况进行监测,形成多层次的安全、拥堵评价,并在基础上为浙江省高速公路建设、发展以及安全、拥堵治理提供支持。 

车路协同管理。车路协同管理系统,是智慧高速公路有别于其他高速公路的一个系统,将实现人、车、路、环境的全面感知和协同,将人、车、路、环境物理系统映射到信息数字环境中,形成部分路段、全路段的不同时间段的车车协同、车路协同管理。 

运行监测与预警。利用泛在感知系统实现对杭绍甬高速公路运行状态监测。对运营车辆(尤其是危化运输车辆)运营线路异常进行自动报警。对杭绍甬高速公路重点桥梁、隧道、边坡等交通基础设施在各种工作环境下的使用情况、损伤情况等进行实时监测与预警。针对杭绍甬高速出现的重大活动、建设施工、重要节假日、恶劣气象等情况,实现对交通流量大(服务水平三级及以下)、高峰、紧急情况等监测和预警。 

综合分析。实现对交通事件、路网运行状态、紧急事件、气象状态、高速公路运营状况、高速公路养护状况、交通流量、收费数据等进行统计分析。针对重大活动、恶劣气象、节假日等情况进行数据的深层挖掘和分析,实现上述情况的专题分析,如交通影响分析等。对车辆信息进行跟踪和定位,对于全线路况信息、拥堵路段和收费站交通运行状态等进行大数据分析。 

协调联动。实现公安、消防、医疗急救、安全生产紧急救援、常设的减灾防灾机构等应急处置力量之间的联动,完成高速公路突发事件及相关信息的处理、分析、信息发布等工作。实现应急处置各相关单位或部门与杭绍甬高速管理部门之间的精细化协调联动。

应急指挥调度。应急处置系统的应急处置业务按照前、中、后三个环节,形成7个子系统,即应急信息接报子系统、应急辅助决策子系统、应急指挥调度子系统、应急信息服务子系统、应急统计分析子系统、应急预案数字化子系统和应急资源管理子系统。实现应急指挥调度的实时性、准确性。 

综合交通诱导。通过对历史数据、实时数据的分析计算,预测未来各路段的交通运行状况,并根据高速安全防控分析、高速事件感知等综合性研判,提前制定相应的高速诱导策略,并支持各类诱导平台的发布(交管发布平台、高速诱导屏、第三方APP等)。通过综合交通诱导为交通部门更好的便民服务提供支持,为用户智慧出行提供信息诱导。 

b 共享服务中心 

共享服务中心为上层的应用平台提供服务,沉淀应用平台可共享的服务,建设内容包括:车辆中心、驾驶员中心、高速公路中心、基站中心、视频中心、数据采集中心、信息服务中心、环境中心等。 

c 数据处理中心 

云控平台数据处理中心,具备边缘计算能力和中心计算能力。边缘计算是通过车路协同系统实现路侧与车端实时数据交换,例如5 km范围内的RSU实时采集车流量数据都可以直接同步传输至相同范围内的车辆,支撑货车编队行驶等应用。中心计算是分析处理中心平台数据,形成道路准实时和预测信息,并且加工形成可操作的诱导或应急信息,推送至路侧或车端,形成闭环响应。 

d 基础设施 

云平台通过大规模分布式计算技术,实现计算能力、存储能力、网络能力、数据库能力的线性扩展,云控平台将接入大量的高速公路交通感知数据、管理数据、服务数据、运营数据、互联网第三方数据等,并将满足高速公路使用者、管理者、各个相关方的信息汇聚的处理需求。大数据平台将支持包括批量计算、图计算、流计算、实时计算、机器学习在内的丰富的计算框架,为杭绍甬智慧高速公路的各种数据服务、公众服务提供底层的计算和存储能力,是云控平台重要支撑。 

4.4 伴随式信息服务系统

基于感知及预测信息为高速公路用户提供宏观交通运行状态信息、中/微观交通运行状态信息、安全辅助驾驶信息服务,从而实现伴随式信息服务。具体内容如下: 

a 宏观交通运行状态信息服务 

杭绍甬高速能够为用户提供高精准的宏观交通流状态信息服务,通过高速公路的浮动车数据、移动终端数据、车路协同数据、全程覆盖的视频数据、雷达检测数据以及其他传感器信息,杭绍甬高速实现基于路侧节点边缘计算、区域中心协同感知、中心平台综合分析的三级交通状态感知及预测,生成近程车道级交通状态信息、中程区域级交通状态信息、远程全路网交通状态信息,通过路侧显示系统如可变电子信息情报板、车载终端如车路协同设备、用户手持终端、手机应用软件等方式向用户发布宏观道路拥堵情况、道路分段运行速度情况、区间旅行时间预测信息等。 

b 微观交通运行状态信息服务 

杭绍甬高速能够为用户提供高精准的动静态道路状态信息服务,通过高速公路的高精度地图数据、用户实时上报数据、视频及雷达等监测系统数据,杭绍甬高速实现基于静态道路地图和动态道路检测的道路状态感知,生成静态公路基础设施信息,以及动态公路气象环境信息、交通突发事件信息,如道路积水、道路结冰、道路能见度、道路施工维护、货物抛洒、交通事故、异常车辆等信息,通过路侧显示系统如可变信息标志、车载终端如车路协同设备、用户手持终端、手机应用软件等方式向用户发布动静态道路状态信息,并基于感知及预测信息从车道选择上为用户提供微观引导。 

c 安全辅助驾驶信息服务 

安全辅助驾驶信息服务的应用场景主要是高速公路合流区、分流区、弯道、上下坡道等事故多发区域。通过部署在事故多发区的路侧交通信息监测设备,实时感知事故多发区交通运行状态、交通突发事件、公路气象环境等信息,路侧交通信息监测设备采集的信息通过光纤通信或其他通信方式传输到边缘计算设施,同时车路协同通过车路通信技术与安装有车载终端的车辆进行交互,将车辆运行及状态信息传输到边缘计算设施。所有感知得到的信息在边缘计算设施完成数据的处理、融合、备份等。基础操作生成安全预警和控制决策信息,这些安全预警和控制决策信息通过车路协同和可变情报板向即将进入危险区域的车辆进行预警,避免事故的发生。 

安全辅助驾驶信息服务信息内容主要包括:车辆近距离危险预警、后方车辆超车提醒、侧方车辆碰撞提醒、前方车辆紧急制动提示、道路前方障碍物提醒、周边紧急车辆提醒、前方事故预警、前方车辆故障提示、前方道路施工信息预警、极端天气气象预警、路段限速提醒等。 

4.5 车道级交通控制系统

杭绍甬高速公路车道级交通控制拟实现以下服务功能: 

a 车速管控功能 

以车辆行驶速度的一致性为目标,对高速公路上三条车道设计速度级功能作用进行重新定义,避免道路中不同车辆间形成速度差,带来的干扰和安全风险,并通过传感网络对车辆运行轨迹进行监控。 

另外,主线交通出现异常(事故、拥堵)时,通过主线布设的可变限速标志,对主线车辆进行动态限速控制。 

b 危险状态下的车道级车辆管控 

通过基于高精度定位的车道级精准管控可以有效避免后车连环追尾事故。车道级高精度定位可以准确识别同一车道上前后车辆及其周围车辆的相对位置,当车辆判断出同一车道前车突然异常减速或停止时,会通过车车、车路通信传输到后续多个车辆,后续车辆根据高精度定位信息计算与前车的安全车距,同步采取减速等规避措施,从而大幅度的降低连环追尾的风险。 

当高速公路内侧车道发生碰撞事故时,行驶在相同车道的后车根据车辆搭载的终端以及距离事故点的距离不同,通过多种途径获取不同的管控信息。距离事故点100 m的后车A,通过车路信息交互获取警告信息“请减速”,如果后车A具有车路信息交互控制功能时,可直接通过智能路侧设施的控制策略进行减速;后车B通过与后车A进行车车通信,获取警告信息“前方400 m碰撞事故,请减速或更换车道”;若后车D不具备任何车载终端,可通过路侧可变情报板获取信息“前方2 km里内侧车道发生碰撞事故,建议更换车道”。 

c 专用车道管控 

自动驾驶专用车道在出入口设立专门的站点控制车辆类型及车流,确保进入车道的车辆满足专用道对车辆类型和性能的要求。北斗卫星定位系统结合北斗地基增强站CORS站,以及高精度数字地图为高速公路及专用道上的自动驾驶车辆提供厘米级的高精度定位服务,实现车道级的车辆位置定位和监控。通过地图匹配相关算法识别车辆所在车道,对于偏离所属车道的车辆进行预警和控制,同时通过车道级的交通流控制改善车流运行的均匀和有序快速通行,提高高速公路的通行效率、减少污染排放。

4.6 桥隧安全提升系统

隧道内和隧道出入口布设视频、雷达、微波等设备实时监测交通运行状态、交通突发事件等信息,隧道内应按实际情况加密布设。隧道布设边缘计算设施,具有多源数据接入及本地计算能力;隧道内分车道布设车道指示器,提供车道限速、车道开放/封闭等信息;隧道进出口应布设车路协同设施、可变情报板,提供安全预警信息。 

隧道内交通运行状态信息采集设备具体布设方案如下: 

隧道内两侧各设置1套交通流检测设备; 

隧道内按照150 m的间距布设交通事件检测设备。  

交通运行状态信息采集设备的建设应充分考虑建设间隔预留相应的通信和供电条件,支撑条件的建设应充分考虑不同设备共用的需求,并充分考虑未来新型感知设备的建设需求,预留新型设备安装、通信和供电的条件,以适应感知技术的迅速发展。

(本文摘自:浙江省交通运输厅《智慧高速公路建设指南(暂行)》)