2023智慧高速公路建设技术指南.docx
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1、智慧高速公路建设技术指南2023目次前言III1 范围72 规范性引用文件73 术语和定义、缩略语83.1 术语和定义83.2 缩略语94 总体思路104.1 建设目标104.2 建设原则104.3 总体架构115 全要素感知125.1 一般规定125.2 公路主体及附属设施监测125.3 交通运行状态监测145.4 公路气象环境监测156 全方位服务156.1 一般规定156.2 车道级服务166.3 全天候通行186.4 自由流收费186.5 在途信息发布196.6 智慧服务区207 全业务管理207.1 一般规定207.2 建设管理217.3 运行监测217.4 应急指挥227.5 养护
2、管理227.6 收费管理227.7 决策支持227.8 云控平台238 车路协同与自动驾驶238.1 车路协同238.2 自动驾驶25I 9 支撑及保障259.1 一般规定259.2 设施供电259.3 融合通信259.4 数据中台269.5 服务中台269.6 信息安全26附录A (资料性附录) 新技术典型应用28II 智慧高速公路建设技术指南1 范围本指南规定了智慧高速公路建设的总体思路、全要素感知、全方位服务、全业务管理、车路协同与自动驾驶和支撑及保障。本指南适用于新建、改(扩)建智慧高速公路的建设、养护、运营、管理各阶段。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日
3、期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 18567 高速公路隧道监控系统模式GB/T 22239 信息安全技术 网络安全等级保护安全设计技术要求GB/T 22240 信息安全技术 网络安全等级保护定级指南GB/T 28789 视频交通事件检测器GB/T 29102 道路交通信息服务 通过调频数据广播发布的道路交通信息GB/T 31024.1 合作式智能运输系统 专用短程通信GB/T 33697 公路交通气象监测设施技术要求GB/T 34599 匝道控制系统设置要求GB/T 37378 交通运输信息安全规范BD 4
4、40013 北斗地基增强系统基准站建设技术规范CJJ 194 城市道路路基设计规范GA/T 994 道路交通信息发布规范JTG/T 6303.1 收费公路移动支付技术规范 第一册 停车移动支付JTG/T E61 公路路面技术状况自动化检测规程JTG D80 高速公路交通工程及沿线设施设计通用规范JTG D70-2-14 18567公路隧道设计规范JT/T 823 大型公路桥梁中压配电系统技术条件JT/T1032 雾天公路行车安全诱导装置JT/T1037 公路桥梁结构安全监测系统技术规程T/CSAE 53合作式智能运输系统 车用通信系统 应用层及应用层数据交互标准DB32/T 2620 江苏省高
5、速公路联网监控系统技术标准高速公路监控技术要求(交通运输部,2012年)公路网运行监测与服务暂行技术要求(交通运输部,2012年)国家车联网产业标准体系建设指南(总体要求)(工业和信息化部,2012年) 国家车联网产业标准体系建设指南(信息通信)(工业和信息化部,2012年)国家车联网产业标准体系建设指南(电子产品与服务)(工业和信息化部,2012年)9 国务院办公厅关于印发深化收费公路制度改革 取消高速公路省界收费站实施方案的通知(国办发201923号)交通运输部办公厅关于大力推动高速公路ETC发展应用工作的通知(交办公路函201945号) 取消高速公路省界收费站总体技术方案(交公路函201
6、9320号)交通运输部关于印发取消高速公路省界收费站工程建设方案的通知(交公路函2019387号) 高速公路ETC门架系统技术要求(交办公路函2019856号)高速公路复合通行卡(CPC)技术要求(交通部43号公告) 高速公路通信技术要求高速公路信息通信系统联网技术要求公路工程适应自动驾驶附属设施技术规范(征求意见稿) 公路信息化技术规范(征求意见稿)公路网运行监测技术规范(征求意见稿)LTE-V2X安全技术白皮书 (IMT-2020(5G)推进组,2019年) 交通强国建设纲要(中共中央国务院,2019年)数字交通发展规划纲要(交通运输部,2019年) 交通强国江苏方案(江苏省政府,2020
7、年)江苏省智能交通建设实施方案(江苏省交通运输厅,2020年)江苏省交通运输新型基础设施建设行动方案(江苏省交通运输厅,2020年)3 术语和定义、缩略语3.1 术语和定义3.1.1 3.1.1服务水平 Level of Service驾驶员感受公路交通流运行状况的质量指标,通常用平均行驶速度、行驶时间、驾驶自由度和交通延误等指标表征。3.1.2 3.1.2数字交通 Digital Transportation以数据为关键要素和核心驱动,促进物理和虚拟空间的交通运输活动不断融合、交互作用的现代交通运输体系。3.1.3 3.1.3智能网联 Intelligent Connection融合应用现代
8、信息技术,实现人、车、路、环境、中心等交通要素充分交互与协同运行的新型交通体系。3.1.4 3.1.4车路协同 Vehicle-infrastructure Cooperation采用先进的无线通信和新一代互联网等技术,在全时空动态交通信息采集与融合的基础上,全方位实现车-车、车-路动态实时数据交互及车辆主动安全控制和道路协同管理,提升交通安全与通行效率。3.1.5 3.1.5蜂窝车联网 Cellular Vehicle-to-everything基于3G/4G/5G等蜂窝网通信技术演进形成的车用无线通信技术,包含了两种通信接口:一种是人、车、路之间的短距离直接通信接口(PC5),另一种是终端
9、和基站之间的通信接口(Uu),可实现长距离和更大范围的可靠通信。3.1.6 3.1.6高精度地图 High Precision Map相对于一般电子地图,精度更高、更新频率更快的电子地图,包含交通基础设施建设规范所定义的车道、道路交叉、交通安全设施、管理设施、服务设施等关键要素,一般情况下,绝对误差不超过1.5m, 每100m的平面相对误差不超过20cm。3.1.7 3.1.7路侧计算设施/边缘计算设备 Roadside Computing Facility/Edge Computing Device部署在道路沿线,完成交通信息汇集与分析处理的装置。3.1.8 3.1.8直连通信 Direct
10、 Communication路侧通信设施、车载通信设施和便携无线电设备通过无线电传输方式,实现直接通信和信息交换。3.1.9 3.1.9软件定义网络 Software Defined Network一种新型网络创新架构,可通过软件编程的形式定义和控制网络,是网络虚拟化的一种实现方式。3.1.10 3.1.10软件定义广域网络 Software Defined Wide Area Network是将软件定义网络技术应用到广域网场景中所形成的一种服务,这种服务用于连接广阔地理范围的企业网络、数据中心、互联网应用及云服务。3.2 缩略语4G 第四代移动通信技术(the 4th Generation
11、Mobile Communication Technology) 5G 第五代移动通信技术(the 5th Generation Mobile Communication Technology) BIM 建筑信息模型(Building Information Modeling)SD-WAN 广域软件定义网络(Software Defined Wide Area network) C-V2X 蜂窝车联网(Cellular Vehicle-to-everything)ETC 电子不停车收费系统(Electronic Toll Collection) RSU 路侧单元(Road-Side Unit)
12、RFID 射频识别(Radio Frequency Identification) GIS 地理信息系统(Geographic Information System) OBU 车载单元(On-Board Unit)RTK 载波相位差分技术(Real - time Kinematic) APP 应用软件(Application)ADAS 高级驾驶员辅助系统(Advanced Driving Assistance System) NB-IOT 窄带物联网(Narrow Band Internet of Things)DSRC 专用短程通信(Dedicated Short Range Communi
13、cation) OTN 光传送网(Optical Transport Network)4 总体思路4.1 建设目标4.1.1 近期目标在交通流量大(新建项目指“预测交通流量大”)的主干通道以及对区域经济发展起到关键支撑作用的核心路网,开展智慧公路试点示范,通过全要素感知、全方位服务、全过程管控、全数字运营、车路协同等,实现安全提升、效率提升和服务提升,恶劣天气、复杂环境下的道路交通事故率下降20%以上, 关键节点及路段的通行效率提升20%以上,实现公路建设、管理、养护、运营全生命周期的数字化与智能化。4.1.2 远期目标在全路网范围内实现全要素感知、全方位服务、全过程管控、全数字运营等,实现“
14、人、车、路” 智能网联和高效协同,实现全智能化的高速公路业务管理,实现车辆编队及L3级以上自动驾驶,高速公路基础设施服役能力大幅提升,道路交通事故率下降90%以上,道路通行能力有效接近设计通行能力。4.2 建设原则4.2.1 智慧高速建设应以管理者和出行者的需求为导向,遵循“系统性、实用性、安全性、先进性、经济性、可扩展性”的原则。4.2.2 遵循系统性原则,以系统整体目标的优化为准则,协调系统中各组成部分的相互关系,使系统完整、平衡。4.2.3 遵循实用性原则,智慧高速建设应因路制宜,结合公路特点和实际需求开展建设,确保发挥实效。4.2.4 遵循安全性原则,智慧高速建设应注重本质交通安全与信
15、息安全,在建设过程中同步考虑安全风险防控。28 智慧服务区4.2.5 遵循先进性原则,智慧高速建设应处理好技术先进与好用管用的关系,确保技术服务于业务需求。4.2.6 遵循经济性原则,智慧高速建设应处理好成本投入与效益产出的关系,达到整体最优目标。4.2.7 遵循可扩展性原则,智慧高速建设应紧扣高速公路未来发展方向,确保所采用的设备、技术、系统等具有良好的可扩展性。4.3 总体架构面向驾乘人员全方位服务支撑及保障面向管理人员全业务管理云控平台决策支持应急指挥养护管理运行监测收费管理建设管理车路协同与自动驾驶自动驾驶L3级以上自动驾驶车辆编队车路协同服务类效率类安全类新技术应用 人工智能高分遥感
16、北斗物联网SD-WAN大数据高精度地图数字孪生区块链BIM边缘计算云计算C-V2X5G车道级服务全天候通行自由流收费在途信智慧主线控制雾天行车诱导匝道控制匝道分合流服务智能消冰除雪息发布情报板互联网信息发布江苏省智慧高速公路总体架构可分为全要素感知、全方位服务、全业务管理、车路协同与自动驾驶、支撑及保障、新技术应用6部分内容,其中新技术应用主要服务于其它各项建设内容,各部分内容的组成关系如下图。服务中台基础设施(云平台)应用支撑(实时仿真系统、人工智能系统、物联网系统 )数据中台数据采集数据处理数据整合数据分析 融合通信路-路通信车-车通信车-路通信路-中心通信车-中心通信设施供电低压直供中压
17、供电交/直流远供新能源微电网供电 全要素感知公路主体及附属设施监测 桥梁健 隧道状 道路状 交通工程及沿线康监测 态监测 态监测设施状态监测公路交通运行状态监测全景视交通参公路事车辆运行频监控数监测件检测监测公路气象环境监测公路气象监测图1智慧高速总体架构图注1:全要素感知包含公路主体及附属设施监测、交通运行状态监测和公路气象环境监测,主要是融合应用多种监测设备实现人、车、路、环境的状态感知,为全方位服务、全业务管理、车路协同与自动驾驶提供数据支撑;注2:全方位服务包含车道级服务、全天候通行、自由流收费、在途信息发布和智慧服务区,主要面向驾乘人员, 实现出行即服务(Maas);注3:全业务管理
18、包含建设管理、运行监测、应急指挥、收费管理、养护管理、决策支持和云控平台,主要面向管理人员,实现管理提质增效;注4:支撑及保障包含设施供电、融合通信、服务中台和数据中台,确保各类数据有效传输和高效处理,为业务应用提供支撑;注5:车路协同与自动驾驶,近期重点实现车路协同,支撑安全辅助驾驶,为全方位服务、全业务管理提供更便捷的手段,远期支撑实现自动驾驶,提升高速公路整体技术水平与服务能力;注6:新技术应用主要实现 5G、C-V2X、云计算、边缘计算、BIM、区块链、数字孪生、高精度地图、大数据、SD-WAN、物联网、北斗、高分遥感、人工智能等技术在全要素感知、全方位服务、全业务管理、支撑及保障中的
19、融合应用,支撑高速公路新型基础设施建设与运营。5 全要素感知5.1 一般规定5.1.1 公路主体及附属设施监测主要包含基础设施状态监测(桥梁状态监测、隧道状态监测、道路状态监测等)、交通工程及沿线设施状态监测,此类数据主要为开展公路主体及附属设施的养护和运维提供数据支持,见图2。5.1.2 交通运行状态监测主要包含交通参数监测、全景视频监控、交通事件检测及车辆运行监测,此类数据主要为制定路网管理措施、开展指挥调度与应急救援、发布交通信息等提供数据支持。5.1.3 公路气象环境监测全要素感知主要包含路面积水结冰监测、团雾监测以及温度湿度监测等,此类数据主要为恶劣天气预警、安全信息提示等提供数据支
20、持。公路主体及附属设施监测交通工程及沿线设施状态监测道路状态监测隧道状态监测桥梁状态监测交通运行状态监测车辆运行监测交通事件检测全景视频监控交通参数监测公路气象环境监测温度湿度监测团雾监测路面积水结冰监测图2全要素感知框架图5.2 公路主体及附属设施监测5.2.1 桥梁状态监测5.2.1.1 桥梁状态监测的主要指标项包含结构应力、变形、结构裂缝、环境腐蚀、交通荷载和结构温度等,其中变形可分为水平位移、线性下挠和基础沉降等。5.2.1.2 结构应力监测方面,应变测量精度5,量程应覆盖监测量计算值范围 2 倍以上,具有自动温度补偿或温度测试功能。5.2.1.3 变形监测方面,垂直位移的变形监测点的
21、高程中误差1.0mm,相邻变形观测点的点位中误差0.5mm;水平位移的变形观测点的点位中误差6.0mm。5.2.1.4 结构裂缝监测方面,裂缝宽度识别精度0.05mm。5.2.1.5 环境腐蚀监测方面,腐蚀速率检测精度0.01mm/a。5.2.1.6 交通荷载监测方面,监测量程应根据桥梁车辆限载重以及预估车辆荷载重综合确定,单轴监测量程不宜小于限载车辆轴重的 200%,称重误差不超过10% ,轴数检测精度99%。5.2.1.7 结构温度监测方面,温度测量精度不宜低于0.5,分辨率不宜低于 0.1。5.2.1.8 宜在交通运输部规定的“三特”(特大、特殊结构、特别重要)桥梁上进行桥梁状态监测。其
22、中公路上的特大桥是指多孔跨径总长大于 1000m 或单孔跨径大于 150m 的公路桥梁;公路上的特殊结 构桥梁是指刚架拱、双曲拱、系杆拱、钢管砼拱、板拱、肋拱、箱形拱、斜拉桥、T 形刚构、连续刚构等结构桥梁;公路上的特别重要桥梁是指跨越铁路桥、跨越大江大河桥、跨海桥梁、跨越管道桥等桥梁。5.2.1.9 除采用物联网传感器进行桥梁状态监测外,宜通过无人机、水下机器人、无人驾驶梁底检查车等无人巡检装备,实现对桥面裂缝、渗水以及桥梁结构损伤等信息的智能化采集。5.2.2 隧道状态监测5.2.2.1 隧道状态监测的主要指标项包含能见度、CO 浓度、风速风向、亮度、火灾、交通事件和结构安全等。5.2.2
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