智能公路的研究与应用探讨 方芳 武汉江夏路桥工程总公司
智能公路的研究与应用探讨 方芳
| [导读] 智能公路是一个新命题，不管是学校还是政府部门，都是在摸索和探索阶段，交通运输部门也在大力推行相关产业的持续发展 |
武汉江夏路桥工程总公司 湖北武汉 430207
摘要：。论文中所描述的知识点是我国公路基础建设中待解决的问题，文中只是拿部分重点讨论和畅想，探讨我国新交通控制网的构建面临的问题和对策。
关键词：智能公路；无人驾驶；政府部门
1.1 基本概念
1.1.1 智慧公路发展的背景
公路是城市与城市之间的连接，它起着经济、文化、贸易的关键性作用。世界本无路，走的人多了，从此就有了路，最开始的马路到公路，再到高速公路，未来还要发展智慧公路。以前的马车到汽车，然后到现在的无人驾驶汽车。以前的社会街道都是人行道路，汽车很少，现在随着经济的发展，汽车数量增加，现有的交通系统，已经无法满足城市规划，当下需要建立一套交通控制网，实现人车路协同，重新定义人与车的关系，车与道路的关系，使用信息控制系统处理复杂的交通环境，提高运输效率，加快人与货物流通速率。
1.1.2传统的道路与现代化道路的对比
改革开放以后，国家大力发展交通运输建设。整个交通网是以人力控制，传统是交通警察的手势指挥，随着时间发展交通规则的进一步完善，有了交通信号灯，现在目前市面上所看到的，泊车位显示牌，智能道路标线，智能道路标志，都是对现有道路系统的升级加工与改造；现代化的道路应该具备以下功能：排水回收功能，如雨雪水回收过滤，可用于绿化，清洗路面和其他设施用水；路网通讯功能：如路侧智能基站、WiFi、5G以及其它通信方式；电力能源功能：如风力发电，光伏太阳能发电，充电式路面；路网控制功能：如道路异常事件控制系统，交通拥堵引导，双向改单向，分段合流，自动引导，道路路况巡航，智能驾驶，无人汽车自动引导。传统的道路通行效率低下，经过改造后，构建人车路协同的现代化道路，提高国家经济水平能力。
1.1.3 智慧公路的好处是什么？
1）.解决拥堵问题
以前的道路在高峰期拥堵，一般都是堵死，有的一动不能动，当高峰期行车路段拥挤，可分段启用引导系统方案，通过可变信号灯限行车辆，通过智能道路标志牌告知车主，道路标线更变，诱导行车保证道路通畅能力，使用现有的模式不能有效解决拥堵问题，双向改单向，拥堵等待区诱导见图1-1，1-2。
图1-1
图1-2
2）. 配合无人汽车自动驾驶
车载路径诱导系统提升驾驶人员心理感受，缓解疲劳驾驶，减少交通事故发生，规范行车秩序，避免加塞，不安全超车等违法违章行车行为。
1.2 国内外发展情况
美国有ITS框架，德国有LISB系统，英国有Autoguide系统，意大利有TANA系统，还有日本国新交通技术应用等等，我国的新一代国家交通控制网和智慧公路试点，2021年是交通运输部提出加快推进的一年。
1.3 智慧公路与政府部门
智慧公路涉及部门有电力、电信、水务、城市管理、园林绿化、交通、安防、路政、交管、通信管理，政务服务中心等部门共同合作的大协同见表1.1。
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电力 |
电信 |
水务 |
通信管理 |
路政 |
交管 |
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电力能源供应保障 |
保障通信运营 |
雨雪水排放，路面水文信息 |
数据安全，信息管理 |
道路运输管理 |
大屏监控，路况异常处理等 |
表1.1 运营单位协同分工处理
1.4国家出台关于智慧公路相关的文件
《交通运输部办公厅关于加快推进新一代国家交通控制网和智慧公路试点的通知》，《交通运输部推进九省市智慧公路试点》，《通信信息中心将持续建设综合交通信息系统》，《交通运输部办公厅关于印发推进智慧交通发展行动计划》。
1.5研究的意义
随着无人汽车的推出，未来基础设施市场，智慧（高速）公路的诞生有相当大的发展前景，谁先占领，谁受益，粤港澳大湾区就是一个案例，所以本论文内容有些超前，有些技术还需攻克，相关法律法规，政策文件还不够完善。
1.6本论文主要研究内容
智慧公路设计，自动驾驶的要求。
第二章 基本概念与理论基础
2.1智慧公路设计
2.1.1 车道分类布局
车道按技术等级划分，驾驶员辅助引导模式，标线内限速，使用安全时速行驶；部分自动引导模式，是半自动控制，车速，安全距离，自动超车接受系统托管，系统会提示选择模式，提供驾驶者选择。全自动引导模式，设置好目的地，全路程监控托管，包括汽车驶入目的地自动泊车，路径全引导通过避让平台，驶入托管模式，如发生异常事件，高速车道车辆由系统驶入应急避让平台，处理OK无故障继续驶入高速车道，有问题NG退回普通车道，通知应急救援处理。
图2-1
2.1.2 路面材料改进
高速行车道不能和传统车道的材料一样，要保障路面的稳定性，需要进一步改良路面材料的摩擦力，降噪，路面平整度，减少乘客的心理压力，如发生路面破损带来的颠簸，在高速行驶的过程中，给乘客带来恐惧心理，利用电子传感器，分段对路面的平整度，塌陷，破损等等不可估计的因素监控。
2.1.3 路面排雨雪水速度
智能公路路面不能有积水，快速排放路面雨雪水是需要提供良好的快排水系统，见图2-1
图2-1 快排水结构图
2.2自动驾驶的要求
2.2.1基础设施
需要配套智能泊车服务站，快速救援服务站，基础设施传感集成系统，云数据处理中心，三网融合实现数据实时共享，数据延迟容错处理，路面基站，全自动，半自动路线引导系统，道路拥堵辅助，异常报警系统，高精度地理定位信息系统等等。
2.2.2安全体系
1）.安全辅助
行车安全距离，避让车距，超车安全距离，列队行驶安全距离，驶入驶出列队安全距离，不良路段报警，路况提示。
2）.不良环境
应急管理方案，备用系统，保障数据安全，恶劣天气对信号的干扰，隧道定位条件不良，配有信号增强基站，天气监测站等。
3）.医疗救援
远程医疗救援，空中无人机巡查，地面救援警报开启，安排就近车辆送往就近医院。
2.2.3 收费方案
1.按公里数收费；2.按时间收费；3.按车流量；4.按速度收费；5.其它。
在使用智慧公路路段需配一体化支付系统，根据车牌识别绑定扣费账户，采用自由流收取，驶入智慧交通控制网，计费开始，驶出计费停止，并完成扣费。
第三章 结果与讨论
3.1智慧公路重新的定义
智慧公路提高对公路协同管理水平，加入互联网+的概念使新兴产业崛起，带动高科技相关产品面向市场，提高交通服务能力，为国家提供安全有效的交通控制网。
3.2 应用与布局
战略布局是对于一个新技术应用开始，一旦被颠覆，想超越就难了，试点工程已经有地方开始实施，相信不久的将来，这项技术会投入运营。
3.2.1 专利与知识产权
对公路施工过程的中可能用到的高新技术产品申请专利，避免以后支付高额费用和法律风险，例如特殊雨水井盖设计，太阳能交通标线指示灯。
3.2.2 制定相关公路施工工艺流程
每公里电子传感器埋点设计工艺，公路预制模块预留接口，快速修补模块道路技术的研发，数字标线指示灯的预埋，通讯线路设计和预埋工艺等。
3.2.3智慧公路需用到的新材料，新技术研发
BIM的应用，工程信息化推进，新材料的耐用性，稳定性等相关研发。
3.3本章小结
使用面向对象的思想，搭建智慧公路信息服务平台，基础设施信息化，管理城市交通。
第四章 结论与建议
4.1结论
1.当无人驾驶技术导入对公路建设要求提升一个档次；
2.智慧公路对公路施工工艺带来新的改良，颠覆原有的建造模式；
3.新的交通系统框架搭建需要政府多部门配合共同构建；
4.这项技术会造成很多失业人员，同时会诞生新的研发机构、管理机构和新技术开发公司；
4.2建议
1. 智慧公路相关配套法律法规不够完善；
2. 无人驾驶意外事故责任判定标准；
3. 投资建设模式与投资回报率和使用效率还需考量；
4. 大量学习国外已经实施的方案；
5. 对智慧公路行业制定相关行业标准和方案。
参考文献：
[1]交通运输部办公厅，关于加快推进新一代国家交通控制网和智慧公路试点的通知，2018-02-27.
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