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摘 要：近年来在道路路网及设施不断发展的同时，城市交通运行的需求也发生了较大的转变。随着交通运输大数据不断发展，亟需全寿命周期智慧公路运维模式的应用与实践。本文对全寿命周期智慧公路建设框架设计要点及项目预期成果进行分析。
关键词：全寿命周期;智慧公路;设计要点分析
中图分类号：F542;F49 文献标识码：A
0 引言
近年来，交通运输大数据取得了长足发展，但还存在着数据资源基础不够扎实、数据共享开放需深入推进、大数据应用不够广泛、数据安全存在挑战、管理体系尚需健全等问题，亟待进一步深入推进解决。
1 全寿命周期智慧公路建设背景
2020年8月交通运输部下发《交通运输部关于推动交通运输领域新型基础设施建设的指导意见》，明确以新发展理念引领高质量发展，围绕加快建设交通强国总体目标，以技术创新为驱动，以数字化、网络化、智能化为主线，以促进交通运输提效能、扩功能、增动能为导向，推动交通基础设施数字转型、智能升级，建设便捷顺畅、经济高效、绿色集约、智能先进、安全可靠的交通运输领域新型基础设施。
全寿命周期智慧公路项目在此背景下开展，旨在通过融合北斗、5G、大数据、人工智能、车路协同等多种新技术，深入分析公路业务需求，重点对全寿命周期智慧公路顶层框架构建以及路网运营、公路养护、出行服务等方面的关键技术进行详细研究，打通数据的全寿命周期传输壁垒，突出实用性和创新性，为智慧公路的示范建设提供保障，为交通强省建设贡献南京智慧。
2 智慧公路发展趋势
从国外智能交通的发展历程和方向以及国内智慧公路的建设现状，分析得到以下发展趋势：
（1）数字化。公路感知手段日益增多，通过丰富的感知手段加强公路数字化表达，通过统一的综合管理平台对外场数据进行一体化呈现与分析，实现信息充分共享和互联，实现公路全寿命周期数字化成为未来公路发展的必然趋势。具体如：收集隧道、桥梁、路面路基、机电设备、交安设施以及地下管线等的平纵断面等具体设计信息，实现快速化三维建模，并与养护管理、公路基础信息管理等业务系统关联，建立统一的公路资产档案。
（2）智能化。智慧公路对行业治理提出了更高的要求。新技术手段与交通运输行业深度融合，以数据资源赋能公路发展，大数据、人工智能、BIM等技术在公路建造、养护决策、路网运营调度领域创新探索，初步构建良好的应用基础。
（3）协同化。随着我国经济快速发展，汽车保有量迅速增加，公路总里程及公路密度不断上升，交通服务需求随之高涨，结合公路区域特征通过人车路的协同提升出行服务安全和效率、提升出行全过程服务体验和获得感将会成为未来面向公众出行的发展趋势。远期逐步将人、车、路（尤其是车和路）作为一个整体考虑，车路协同和资源整合的趋势日益明显;同时政企之间、各部门之间的数据共享和业务协同也在日渐加深。
（4）绿色节能化。在以信息化手段提升安全和效率的同时，对“绿色”发展理念的思考也在不断加深，随着光伏太阳能、智能管控、电动汽车等新能源、新技术的快速发展，节约资源和保护公路环境的趋势不断加大。
（5）满足现阶段和今后一段时期内的管养单位的业务需求，作为公路的管理者，通过数字化全寿命周期的建造过程、全空间方位的公路资产，全方面集成的综合管理平台等公路智慧化方案，推动管理者对管理对象——公路有更全面更深刻的认识及把控能力，将大力提升其组织、管理、统筹、治理等能力。
3 全寿命周期智慧公路建设框架设计
针对国省干线在公路建设、养护、管理、服务方面的痛点，开展本文研究，充分运用5G、北斗、大数据、人工智能等技术，围绕打造全寿命周期智慧公路的需求，突破一批行业应用中的难题，通过新技术研究引领智慧公路科技创新。研究成果将对工程建设起到加速推进和指导落地实施的作用，工程建设为研究成果提供科技示范土壤。
本文从全寿命周期角度开展关键技术研究，包括顶层框架研究、数字化共性技术研究以及建设、养护、管理、服务四个环节问题为导向的重难点技术研究：
（1）顶层研究方面，研究普通国省道全寿命周期智慧公路顶层框架和评价指标，以系统性思维实现总体规划布局和实施效果后评估。
（2）共性技术方面，研究普通国省道全寿命周期智慧公路数字化技术，旨在构建智慧公路全要素数字化底盘，打通数据在建管养运各个环节的传递和有效利用的壁垒，形成普通国省道全寿命周期智慧公路建设技术指南。
（3）建设方面，研究公路智能建造技术，旨在解决公路在建设期的全过程实时监管及工程质量溯源问题。
（4）养护方面，研究公路养护效能提升技术，旨在通过大数据和人工智能手段提升公路养护内业和外业工作效能，提升科学化养护决策分析能力和智能化养护巡检水平。
（5）路网方面，研究恶劣天气下的通行安全保障技术，旨在实现恶劣天气下的气象监测预警、行车安全引导功能，保障路网通行安全。
（6）出行服务方面，研究广义车路协同服务体验提升技术，提升公众出行获得感和便捷性。
4 项目预期成果
（1）人工智能技术在公路管理中发挥实效。利用人工智能技术，构建基于固定端视频和移动端视频的公路全息感知体系，实现项目路全线路面病害、设施破损、路面抛洒、交通事件、恶劣天气低能见度等场景的精准定位和实时检测预警，减少人力成本，提升公路通行安全，提升养护和路网管理效能，推进公路治理现代化。
（2）打通公路科学养护决策的“最后一环”。针对目前大量公路养护相关模型算法研究在实际业务应用中发挥不了作用，养护人员依然通过第三方检测数据和公路技术指标数据进行“最后一环”人工经验养护决策的问题，基于公路大数据，定制化建立与业务系统深度融合的科学养护决策分析系统，实现“一键决策”，显著降低路面养护成本、改善未来公路路况。
根据实际业务需求设计智慧交通硬件系统，覆盖施工、事件处置、管制等多种场景，解决交通生产事故多、交通管理效率低、信息孤岛等行业痛点，提高道路作业的效率、安全性和交付速度，实现交通信息实时传送给出行公众。
（3）创新探索国内首个基于第三方导航平台发布公路出行信息的服务模式。通过探索合作模式和公路业务部门信息服务主动推送技术，争做国内首个联合第三方导航平台进行广义车路协同出行服务信息发布的普通国省道示范工程，实现南京公路智能检测事件实时推送至示范段快速路层和地面道路层，并联动路网出行安全保障体系进行出行信息精准诱导，构建实用性强、体验感强、成本低的路网出行服务模式，保障公众出行高效舒适，提升公众出行满意度。
5 结语
今年来国务院提出推动大数据、人工智能等新技术与交通行业深度融合;构建泛在先进的交通基础设施;加强重点领域标准有效供给。同时多省市连续发布多项政策引导、支持各省开展智慧公路建设，主要覆盖5G、大数据、人工智能、路运一体化车路协同等。智慧公路可以实现人、车、路、环境多要素协同运行，是公路交通转型升级和高质量发展的有效有段。
全寿命周期智慧公路建设以提升公路基础设施设计、建造、养护、运行管理的数字化、网络化和智能化水平，本文对智慧公路建设有一定的指导意义。
参考文献：
[1]沙锐，梁德建.智慧公路发展现状、趋势分析及对策[J].科技中国，2020（12）：7-9.
[2]梁仁鸿，闫超，贾皓，等.我国智慧公路发展存在的问题及对策建议[J].交通世界，2017（28）：8-10.
[3]朱玉萍，朱春生，冶金輝，等.基于全要素感知的智慧公路信息化工程设计方案探讨[J].中国交通信息化，2021（S1）：85-88+94.
[4]陈晓博.智慧公路发展路径和对策研究[J].综合运输，2020（11）：82-86.
关键词：全寿命周期;智慧公路;设计要点分析
中图分类号：F542;F49 文献标识码：A
0 引言
近年来，交通运输大数据取得了长足发展，但还存在着数据资源基础不够扎实、数据共享开放需深入推进、大数据应用不够广泛、数据安全存在挑战、管理体系尚需健全等问题，亟待进一步深入推进解决。
1 全寿命周期智慧公路建设背景
2020年8月交通运输部下发《交通运输部关于推动交通运输领域新型基础设施建设的指导意见》，明确以新发展理念引领高质量发展，围绕加快建设交通强国总体目标，以技术创新为驱动，以数字化、网络化、智能化为主线，以促进交通运输提效能、扩功能、增动能为导向，推动交通基础设施数字转型、智能升级，建设便捷顺畅、经济高效、绿色集约、智能先进、安全可靠的交通运输领域新型基础设施。
全寿命周期智慧公路项目在此背景下开展，旨在通过融合北斗、5G、大数据、人工智能、车路协同等多种新技术，深入分析公路业务需求，重点对全寿命周期智慧公路顶层框架构建以及路网运营、公路养护、出行服务等方面的关键技术进行详细研究，打通数据的全寿命周期传输壁垒，突出实用性和创新性，为智慧公路的示范建设提供保障，为交通强省建设贡献南京智慧。
2 智慧公路发展趋势
从国外智能交通的发展历程和方向以及国内智慧公路的建设现状，分析得到以下发展趋势：
（1）数字化。公路感知手段日益增多，通过丰富的感知手段加强公路数字化表达，通过统一的综合管理平台对外场数据进行一体化呈现与分析，实现信息充分共享和互联，实现公路全寿命周期数字化成为未来公路发展的必然趋势。具体如：收集隧道、桥梁、路面路基、机电设备、交安设施以及地下管线等的平纵断面等具体设计信息，实现快速化三维建模，并与养护管理、公路基础信息管理等业务系统关联，建立统一的公路资产档案。
（2）智能化。智慧公路对行业治理提出了更高的要求。新技术手段与交通运输行业深度融合，以数据资源赋能公路发展，大数据、人工智能、BIM等技术在公路建造、养护决策、路网运营调度领域创新探索，初步构建良好的应用基础。
（3）协同化。随着我国经济快速发展，汽车保有量迅速增加，公路总里程及公路密度不断上升，交通服务需求随之高涨，结合公路区域特征通过人车路的协同提升出行服务安全和效率、提升出行全过程服务体验和获得感将会成为未来面向公众出行的发展趋势。远期逐步将人、车、路（尤其是车和路）作为一个整体考虑，车路协同和资源整合的趋势日益明显;同时政企之间、各部门之间的数据共享和业务协同也在日渐加深。
（4）绿色节能化。在以信息化手段提升安全和效率的同时，对“绿色”发展理念的思考也在不断加深，随着光伏太阳能、智能管控、电动汽车等新能源、新技术的快速发展，节约资源和保护公路环境的趋势不断加大。
（5）满足现阶段和今后一段时期内的管养单位的业务需求，作为公路的管理者，通过数字化全寿命周期的建造过程、全空间方位的公路资产，全方面集成的综合管理平台等公路智慧化方案，推动管理者对管理对象——公路有更全面更深刻的认识及把控能力，将大力提升其组织、管理、统筹、治理等能力。
3 全寿命周期智慧公路建设框架设计
针对国省干线在公路建设、养护、管理、服务方面的痛点，开展本文研究，充分运用5G、北斗、大数据、人工智能等技术，围绕打造全寿命周期智慧公路的需求，突破一批行业应用中的难题，通过新技术研究引领智慧公路科技创新。研究成果将对工程建设起到加速推进和指导落地实施的作用，工程建设为研究成果提供科技示范土壤。
本文从全寿命周期角度开展关键技术研究，包括顶层框架研究、数字化共性技术研究以及建设、养护、管理、服务四个环节问题为导向的重难点技术研究：
（1）顶层研究方面，研究普通国省道全寿命周期智慧公路顶层框架和评价指标，以系统性思维实现总体规划布局和实施效果后评估。
（2）共性技术方面，研究普通国省道全寿命周期智慧公路数字化技术，旨在构建智慧公路全要素数字化底盘，打通数据在建管养运各个环节的传递和有效利用的壁垒，形成普通国省道全寿命周期智慧公路建设技术指南。
（3）建设方面，研究公路智能建造技术，旨在解决公路在建设期的全过程实时监管及工程质量溯源问题。
（4）养护方面，研究公路养护效能提升技术，旨在通过大数据和人工智能手段提升公路养护内业和外业工作效能，提升科学化养护决策分析能力和智能化养护巡检水平。
（5）路网方面，研究恶劣天气下的通行安全保障技术，旨在实现恶劣天气下的气象监测预警、行车安全引导功能，保障路网通行安全。
（6）出行服务方面，研究广义车路协同服务体验提升技术，提升公众出行获得感和便捷性。
4 项目预期成果
（1）人工智能技术在公路管理中发挥实效。利用人工智能技术，构建基于固定端视频和移动端视频的公路全息感知体系，实现项目路全线路面病害、设施破损、路面抛洒、交通事件、恶劣天气低能见度等场景的精准定位和实时检测预警，减少人力成本，提升公路通行安全，提升养护和路网管理效能，推进公路治理现代化。
（2）打通公路科学养护决策的“最后一环”。针对目前大量公路养护相关模型算法研究在实际业务应用中发挥不了作用，养护人员依然通过第三方检测数据和公路技术指标数据进行“最后一环”人工经验养护决策的问题，基于公路大数据，定制化建立与业务系统深度融合的科学养护决策分析系统，实现“一键决策”，显著降低路面养护成本、改善未来公路路况。
根据实际业务需求设计智慧交通硬件系统，覆盖施工、事件处置、管制等多种场景，解决交通生产事故多、交通管理效率低、信息孤岛等行业痛点，提高道路作业的效率、安全性和交付速度，实现交通信息实时传送给出行公众。
（3）创新探索国内首个基于第三方导航平台发布公路出行信息的服务模式。通过探索合作模式和公路业务部门信息服务主动推送技术，争做国内首个联合第三方导航平台进行广义车路协同出行服务信息发布的普通国省道示范工程，实现南京公路智能检测事件实时推送至示范段快速路层和地面道路层，并联动路网出行安全保障体系进行出行信息精准诱导，构建实用性强、体验感强、成本低的路网出行服务模式，保障公众出行高效舒适，提升公众出行满意度。
5 结语
今年来国务院提出推动大数据、人工智能等新技术与交通行业深度融合;构建泛在先进的交通基础设施;加强重点领域标准有效供给。同时多省市连续发布多项政策引导、支持各省开展智慧公路建设，主要覆盖5G、大数据、人工智能、路运一体化车路协同等。智慧公路可以实现人、车、路、环境多要素协同运行，是公路交通转型升级和高质量发展的有效有段。
全寿命周期智慧公路建设以提升公路基础设施设计、建造、养护、运行管理的数字化、网络化和智能化水平，本文对智慧公路建设有一定的指导意义。
参考文献：
[1]沙锐，梁德建.智慧公路发展现状、趋势分析及对策[J].科技中国，2020（12）：7-9.
[2]梁仁鸿，闫超，贾皓，等.我国智慧公路发展存在的问题及对策建议[J].交通世界，2017（28）：8-10.
[3]朱玉萍，朱春生，冶金輝，等.基于全要素感知的智慧公路信息化工程设计方案探讨[J].中国交通信息化，2021（S1）：85-88+94.
[4]陈晓博.智慧公路发展路径和对策研究[J].综合运输，2020（11）：82-86.