纸
作者：张伟、卜德江、孙玉柱、王俊东、李耀华（山东高速集团有限公司）
摘要：在建设交通强国试点和行业数字化转型的背景下，行业相关单位对智慧公路建设相关标准的需求非常强烈。为加强交通强国山东省智慧高速公路试点建设顶层设计，解决标准缺失、滞后、重叠、重复等问题，充分发挥引导、规范、引领、保障作用针对关键技术、核心应用和解决方案的试点实践中的标准制定，本文以智能高速生命周期、系统层等级和智能特征三个逻辑主线分别明确了具体的标准化需求、对象和范围。公路设计、施工、运营全过程，并提出建立自主可控、核心技术、开放协同的智慧公路建设技术体系框架方案。
全国各省份都在积极开展智慧高速公路的探索和实践，对于智慧高速公路建设的必要性已达成共识。但智慧高速公路系统如何运用先进科学技术、用什么技术方案解决交通问题，仍需要标准指导。因此，开展相应标准体系的研究工作十分必要。智慧高速公路作为新技术、新方案的前沿领域，目前正处于探索阶段。其建设范围涵盖公路建设、公路管理、公路养护、公路运营等多个方面。本文旨在对现有的智慧高速公路相关标准进行系统梳理，这些标准较为分散，且部分内容存在重叠。以技术为重要保障，业务体系将与地方标准、行业标准、国家标准相结合，充分展现它们之间的关系。形成智慧公路建设总体基础和建设、管理、养护、交通等环节智慧建设模板，力争共同形成统一的智慧公路建设标准体系。
一
总体思路
针对智慧高速公路跨行业、跨领域、跨专业的特点，立足行业应用实际需求，加强总体标准规划，加快创新技术成果标准转化，引导发展有目的、有计划、有重点地制定智慧公路建设标准。满足研发、建设、运营、示范需要，形成层次清晰、框架合理、统一协调、科学衔接、应用先进的高质量标准体系，为交通强国试点提供保障。
《智慧公路建设标准体系》（以下简称《体系》）遵循山东省《智慧公路建设指南》（以下简称《指南》）的架构逻辑和内容要求，认真分析现有标准运输系统。立足山东省现有地方标准和智能高速发展趋势，重点解决智能高速通用规范、核心技术和关键应用相关标准建设问题，发挥顶层设计和基础引领作用在智能高速建设过程中发挥作用。结合《体系》，同步部署技术研发、产业推广和标准研究任务，对智慧高速公路发展趋势和方向进行深入研判，确保智慧高速公路建设标准体系“顶层设计科学、层次结构清晰、界限清晰”。范围明确，合作协调顺利。”具体原则如下。
（一）坚持统筹规划
立足智慧公路建设总体架构，结合交通管理和服务工作实际，加强顶层设计，围绕标准化工作各要素、全流程及其内在联系，形成科学有机的整体。 。科学确定重点发展领域，合理规划智慧公路建设相关标准体系结构，加强系统协调，实现与其他相关标准的兼容。重点从技术逻辑结构和业务应用需求两个层面进行系统分析，满足智慧公路建设的需求。发展需求和智能交通管理与服务需求。
（二）坚持需求导向
结合智慧公路和智能交通基础设施建设发展实际，重点研究制定基础性、共性、关键技术标准，面向安全、高效、舒适、绿色等实际应用需求，适应高速公路特点。公路交通和产业发展需求，形成有效供给，有利于建设交通强国。
（三）坚持创新驱动
综合考虑技术成熟度、市场接受度、行业资源优势等因素，合理布局智慧公路建设标准体系建设路径，在技术创新路径选择上充分发挥标准的规范性和标准性，创新成果转化，提升行业整体技术水平。主角。
（四）坚持强化落实
按照“立足实际、共性为先、急需为先”的思路，合理安排技术标准制修订进度。协调发挥产学研及产业链各环节优势，加强标准宣传培训，共同推动标准实施，引导所属企业研发达标、生产、施工管理等环节。
针对智能高速产业技术装备现状和发展趋势以及建设交通强国试点任务的需要，结合国内智能高速建设经验钢结构检测项目及收费标准，建立相关标准体系，支撑建设需求未来3-5年，要及时总结项目建设经验和成果，分阶段编制一批重点、基础性具体标准，提高标准的时效性和适用性。由于智慧公路建设标准体系的构建是一个动态、完善的过程，未来，随着技术和应用的多样性不断发展，标准体系也将实行动态调整机制，及时完善和更新。方式。
标准建设过程中，及时与行业标准、国家标准进行比对评估，并保持与上述标准的有效衔接，形成上下联动、协调推进的工作格局。
二
构建方法及系统架构
智能快车具有生命周期、系统层面和智能特征三个逻辑主线，分别明确了具体的标准化要求、对象和范围。生命周期是指公路设计、建设、运营、养护、服务全过程的具体阶段。系统层次是指路网结构和组织管理体系中具体技术或应用所对应的层次，如路网层、路段层、车站单元层等。智能特征是指智能感知、智能决策的能力。基于新一代信息技术的高速公路建设、管理、维护等不同场景的智造、智能执行等能力，包括设施系统之间的互联互通、数据资源的整合共享、系统深度集成。等，最终表现为“自我意识”、“自我适应”、“自我学习”、“自我决策”、“自我执行”等典型特征。
《指南》中，智慧高速公路总体架构分为智慧建设体系、智慧运营体系和支撑体系三个部分，如图1所示。基础设施数字化、维护和维护这三个部分之间存在一定的相互关系。施工维护系统中的施工作业等业务和数据，为运营系统中的路网管控、出行服务等提供数据和业务支撑；建设与维护 维护系统中的基础设施属性数据作为运营系统中的业务模型和算法。提供基本变量输入；基于数字孪生、高精度定位等技术，通过车道级交通管控、车路协同、自动驾驶等新应用，构建维护系统和运营系统，实现数据和信息的双向交互；运营系统中的流量、负载数据等，为智能维护等科学决策分析提供数据支撑。同时，建设维护系统以运营系统中的业务需求为驱动，对支撑系统的设备布局、信息采集、服务方式等提出了具体要求；对支撑系统云控制平台的建设提出了软件功能要求和技术实现要求；对综合通信对供电等设施的规划设计提出了设计和施工要求。最后，支撑系统通过交通、环境、基础设施状态感知设备为维护系统和运营系统提供数据支撑；通过云控制平台汇聚多源感知数据、共享数据等业务数据，打通数据孤岛和信息烟囱，实现人、车、路、环境的信息融合，提供业务等智慧管理和服务支撑。建维系统、运营系统可视化、智能决策；通过对通信、供电设施的合理规划、设计和建设，为建设维护系统和运营系统提供智能化管理和服务支撑。操作系统提供基础能力保障。
图1 智慧公路建设总体框架
该标准体系在《指南》中智慧高速公路总体架构的基础上增加了基础体系，在总体框架建设上与《指南》高度一致。智慧公路建设标准体系主要包括基础标准、建设与养护标准、运营标准和配套标准。用于帮助各方认识和理解智慧公路建设标准化的对象、边界、层次关系和内部联系，并根据各个具体标准的内容范围、技术功能等方面的共性和差异进一步细分。智慧公路建设标准架构如图2所示。基础标准定义了建设标准体系中的共性内容；建设和维护标准涵盖道路等基础设施数字化、健康监测和科学维护决策等建设内容；运营标准涵盖交通状态与事件感知、交通控制与诱导、应急事件处理、出行服务、智能充电等建设内容；支撑标准涵盖智能路侧设施、高精度地理信息、算法模型、网络安全防护等建设内容，为各类业务提供技术和装备支撑。 “制度”与“指引”同源。 《指引》包含在《制度》之中，《制度》以《指引》为总体纲领。两者密切相关。
图2 山东省智慧高速公路建设标准体系
（一）基本标准
主要包括术语和定义相关的标准；编码规则、代码结构、图形符号等分类编码和符号标准；信息集、数据管理等基础数据管理标准；智慧公路建设指导要求等标准。
（二）建设和维护标准
主要包括勘察设计、施工管理、智慧工地、智慧施工等智慧高速建设部分的相关标准，以及基础设施检测、基础设施安全健康监测、基础设施建设等智慧维护部分的相关标准。科学的维护决策。
（三）操作标准
主要包括交通运行监控、主动交通控制、全天候交通保障、安全应急保障、智慧隧道等路网管控部分的相关标准，以及配套的信息服务、智慧服务区、车路协同等以及其他出行服务和智能收费部分。相关标准。
(4)支持标准
主要包括电子地图、物联网控制、数据存储与治理、算法与模型等智能中间平台相关标准，信息安全标准，以及传感设施、通信设施、电力等传感通信、供电设施相关标准。供应设施。
上述标准主要包括相应的数字化设备支撑、软件架构体系、绿色能源管理等相关内容。重点是为特定应用提供安全可靠、节能环保、经济高效、集约化的数字基础设施支撑。
三
基于标准体系框架的标准建设
（一）基本标准
基础标准主要包括术语和定义、分类代号和符号、数据管理、智慧公路建设导则等相关标准。
术语和定义标准用于统一智慧公路领域的基本概念，为相关标准的协调、兼容和制定奠定基础。例如，制定《智慧高速公路通用术语规范》，对智慧高速公路涉及的基本、通用术语概念进行规范和定义。
分类编码和符号标准用于统一识别和理解智能高速建设标准的对象、边界以及各部分之间的层次关系和内部联系，识别和分析相关技术和功能对象。例如，制定了《公路工程信息模型分类与编码规范》，对施工图设计、施工、养护、运营等各个阶段的公路工程信息模型进行分类编码。
数据管理用于有效收集、存储、处理和应用数据，充分有效地发挥数据的作用，提高数据共享程度和数据管理效率，为各环节产生的数据集成和交互共享奠定基础。例如，制定《智慧高速数据管理技术导则》，规范智慧高速公路建设中的数据质量要求、信息互联、数据交换共享技术要求。
《智慧高速公路建设指南》对智慧高速公路建设的内容、目标和基本技术路线提出了方向性要求。例如，制定了《智慧高速信息平台设计指南》，针对高速公路“一张网”管理和数字化转型的发展趋势，从多方面规范高速公路软件信息平台的业务架构和应用架构。例如建设、管理、维护和运营。 “等待。
（二）建设和维护标准
智慧建养系统应采用数字化设计和展示方式，连接勘察设计、施工管理、智慧工地、智慧施工、智慧维护等各个环节，实现多种数字技术的集成应用和协同。其中，智慧建造涵盖勘察设计、施工管理、智慧工地、智慧施工等相关标准；智慧维护涵盖基础设施巡检（监控）、日常维护管理、科学维护决策、维护设计、维护作业、维护后评价、机电维护等相关标准。建设维护标准从应用实施角度提出相关应用场景、功能性能指标要求、技术要求和功能评价方法要求，保证关键指标和基础数据的一致性。现阶段建设的相关基础和重点是提高交通基础设施数字化水平和监测、评估、监管数据智能化采集水平。
勘察设计要运用先进技术，提高勘察设计和成果交付的数字化、智能化水平，实现创新设计、优化设计、高效设计。例如，制定了《公路工程建设信息模型应用规范》，规定了公路工程建设期间信息模型的应用场景和技术要求。
施工管理要协调监理、施工、检测等参与方，构建一体化施工管理平台，实现施工全过程、各阶段、各环节之间的有效衔接，完善投资管理、进度控制、质量监督、安全控制、施工管理等。环境监测。项目建设管理各个环节的数字化、智能化水平。例如，制定了《公路工程管理信息平台技术规范》，规范公路建设、改扩建、养护和大修工程管理信息平台。
智慧施工现场应利用BIM、GIS、物联网、移动互联网等技术，实现对施工现场人员、机械、材料、生产流程、现场环境以及施工过程关键场景的动态实时管理。例如，制定《公路工程智能化施工现场建设技术规范》，为公路建设项目施工现场监控、人员、环境与安全管理、施工监理、报告生成等提供技术规范。
智能化施工应在钢结构加工和预配装配阶段进行，并与智能物流、仓储系统相配合，实现作业计划的优化制定和调整、材料的优化配置。例如，制定了《公路施工质量智能控制技术要求》，为公路施工现场实验室、搅拌站、试验检验、施工机械状态监测等数据自动、智能化采集提供了技术规范。项目。
基础设施巡检（监测）应遵循“先进实用、安全可靠、经济合理、兼容开放”的设计原则，为基础设施安全和管理提供有效的技术支撑。例如，制定了《交通基础设施结构监控系统运行、维护和管理规范》，对交通基础设施结构（道路、桥梁、隧道、高边坡等）监控系统的运行、维护和管理提出了统一要求。 ）。
日常养护应确保高速公路及其附属设施保持良好状态，道路技术状况良好，运营安全顺畅。例如，制定《公路日常养护标准化管理指南》，规范公路小修养护智能化管理的管理范围、流程、工作要求和工作内容。
科学的养护决策主要包括养护目标设定、基础设施数据库建设、公路技术状况检测与评估分析、养护需求分析、养护方案设计、养护后决策评价等。例如，《公路技术导则》为规范维修决策信息平台的架构、技术和业务功能要求，制定《维修决策平台》。
维修设计应以维修需求分析为基础，按照设计流程对维修工程项目进行维修对策选择、维修时机选择、维修成本估算、维修方案比选等。例如，制定《公路路面预防性养护技术实施指南》，规范公路路面养护技术体系，提高路面养护效率和养护质量，合理控制养护投资。
维修作业应遵循“布局合理、管控有效、安全可靠、便于实施”的原则，体现以人为本、以车为本的服务理念，加强现场安全作业管理，确保维修作业安全。公路养护人员、设备和车辆，提高公路养护安全作业标准化管理水平。例如，制定《公路养护智慧工地建设指南》，规范公路智慧工地、项目管理、施工一体化要求。
维修后评价应包括对维修工作实施情况的评价、维修过程中相关影响因素与实际情况的符合性评价、维修实施效果评价等，并应形成相应的评价报告。包括对决策和实施的总体评价、效益分析、进一步优化工作的意见和建议等。例如，可以制定《维护项目长期绩效观察与后评价》，建立相应的评价方法以及针对不同维护类型的指标体系路面养护工程，科学评价不同典型养护方案的道路性能、养护施工效率、全寿命周期成本等。技术规定》等
机电维护应采用智能化、自动化等先进技术手段，检测和控制机电系统设备的性能和运行状态。对设备运行指标进行统计分析，进行有针对性的性能调整，并纳入维护管理系统。例如，制定了《智能高速机电设备运行状态智能检测技术规范》，为智能高速机电设备运行监控系统的设计、建设和评估提供规范指导。
（三）操作标准
智慧运营系统应遵循“按需建设、设备共享、信息共享”的原则，基于智慧运营建设的需求，建立适应业务场景需求的感知系统。主要包括路网管理与控制、出行服务、收费服务三部分。路网管控包括交通运行监控、主动交通控制、全天候交通保障、安全应急保障、智慧隧道等相关标准；出行服务包括伴随信息服务、智慧服务区、车路协同等相关标准；计费服务包括免费流量计费服务及其他相关标准。
交通运行监控能力建设应根据路网管控和出行服务需求，合理规划设计交通运行监控点、监控设施和运行监控软件，定期评估路网运行监控管理服务能力，完善监测点位和监测设施。以及监控软件功能。例如，制定了《公路应急监测处置平台技术规范》，规范了公路运营监控和应急调度平台的业务结构、技术性能、业务功能要求。
对拥堵易发路段、拥堵易发收费站、合流合流区、隧道区等应部署主动交通管制。通过车道交通控制、入口流量和车辆车辆控制、路径引导等，协调机电和交通安全项目，为用户提供一致的出行体验。例如，制定了《智能高速主动交通管理技术导则》，明确了公路路基、桥梁、隧道等路段的交通控制、路网动态路径引导、变量功能配置和布局等要求。信息标志等
全天候交通保障应配备路区气象监测预警、交通安全防护诱导等系统。采取主动融冰除雪措施，结合主动交通管制和配套信息服务，提高恶劣天气下公路运营安全水平，确保全天候运营。通道。例如，制定《公路准全天候交通保障技术导则》，对恶劣天气（冰、雪/雾）公路交通状况预警分级等准全天候交通保障提出了技术要求。 ）、恶劣天气下的交通安全等。
安全应急保障应当实现路段与路网之间、路段（路网）与交警、路政、消防、医疗等相关方之间的协调联动。同时，建立以道路感知、风险防控、事件处理为核心的知识库。实现人力、物力及相关社会资源的快速动员。例如，制定《高速公路运营管理服务规范》，规范高速公路运营管理服务的基本要求、服务内容和要求、服务评价和改进。
智慧隧道应实现对隧道内交通事件、车辆类型和数量、人员状况的实时感知。还应支持智能视频分析，配备应急广播系统和可变信息标志，配备辅助救援机器人、远程灭火控制系统等先进装置。 。例如，制定了《智慧公路隧道智能建设标准》（DB37/T 4454-2021），规范了隧道内智能机电设施的功能配置、参数配置、通信设计、控制网络、布局要求。
伴随信息服务应当建立全流程出行信息服务平台，通过公路沿线信息发布设施、公路出行服务平台（网站、热线）、广播电视、移动终端、互联网导航平台、车辆等为用户提供信息。车载终端等出行全流程信息服务。例如，制定了《高速公路公共出行热线服务质量规范》（DB37/T 2707-2015），规范高速公路出行热线的服务内容、服务要求和服务质量。
智能服务领域应建立智能管理和服务系统，绿色和低碳设施以及智能业务决策辅助系统。同时，它们应与服务区域的业务格式定位和服务功能计划兼容，并应与位置计划和住房建设以及统一计划和统一设计集成在一起。例如，制定了规范智能服务区域管理平台的软件业务体系结构，应用程序体系结构，功能和性能要求的“智能服务领域管理平台的技术规格”。
车辆道路协作应由RSU，OBU，信息发布终端，边缘计算设备，高精度地图，高精度定位系统，车辆协作平台等组成。可以根据实际需求扩展设备。例如，“构建智能网络封闭测试站点的技术要求”，该网站调节了智能网络高速公路基地的构建，封闭测试站点的计划以及软件和硬件的配置和功能。
自由流动充电是通过电子识别系统自动充电，并且便利的服务（例如入口记录和出口扣除）将通过入口和出口的传感设备自动执行。例如，制定了“高速公路坡道自由流动收费系统的技术规格”，以提供针对高速公路坡道自由流电话系统的特定构造内容的技术规格。
（4）支持标准
支持标准主要包括三个部分：智能中间平台，信息安全性，感知通信和电源设施。智能中间平台应包括功能模块，例如电子地图，物联网控制中间平台，数据存储和管理，算法和模型以及云计算平台。信息安全的构建应遵守相关的国家法律，法规和国家标准钢结构检测项目及收费标准，并满足信息系统安全保护的需求。同时，信息系统计划，设计，构建和维护应同时实施相应的安全措施。传感通信和电源设施包括功能模块，例如感应设施，通信设施和电源设施。
电子地图应具有空间数据管理，地图服务分布和空间分析等功能，并实现高速公路路线内空间元素的管理以及该路线周围的空间元素，并提供地图数据服务。例如，制定了“高速公路地理信息数据收集和质量控制规范”，以调节公路地理信息数据的收集和质量控制。
物联网控制中心应具有设备访问，设备信息收集，控制指令发行，设备监视和版本管理的功能。例如，制定了“智能高速物联网设备访问规范”，以设置主要设备和设施的传输和控制协议以及数据标准的技术要求，例如监视，发布和传感智能高速。
数据存储和治理应建立数据标准和信息资源目录，以实现不同类型数据的存储和访问，例如高速公路地理信息数据，感官数据，监视数据，业务数据等。还应建立主题数据仓库包括基本数据库，地理数据库等。信息数据库，业务数据库，共享数据库等。例如，已制定了“共享和交换视频监视资源的技术规范”（DB37/T 4391-2021）已配制，以标准化该标准视频监视资源共享和交换的原理，技术要求和安全要求。
应基于相关业务逻辑构建算法和模型，并应满足持续优化和持续迭代的技术要求。例如，为智能高速的特定业务应用程序方案制定了“智能高速业务的技术要求”，并为相关业务和算法模型制定功能和性能规范要求。
信息安全应为数据处理系统建立技术和管理安全保护，以保护相关数据免受破坏，更改和泄漏。例如，制定了“对智能高速信息系统的安全级别保护的技术指南”，以标准化与智能高速相应信息系统的安全级别保护相关的评分，实现和评估的基本要求。
传感设施应包括视频监控设备，交通监控设备，气象环境监控设备，基础设施状态监控设备，轴负荷检测设备，交通状况调查设备等，还应具有网络通信，时钟同步，自我自我 - 诊断和令人震惊，并支持系统的传输要求。例如，已经制定了“针对智能交通管理设施的闪电保护技术规格”，以规范现场监控设备，信号传输网络和智能交通管理设施的交通监控中心的闪电保护技术要求。
通信设施应优先考虑高速公路光纤通信专用网络系统。在安全和控制的前提下，可以考虑将高速公路通信专用网络和互联网，新一代无线网络和卫星通信网络的多网络集成应用，以实现高可靠性和低延迟。扩展，广泛的覆盖范围，大带宽高速公路通信网络系统。例如，已经制定了“高速公路上智能设备网络的技术规格”（DB37/T 3222-2018），以调节高速公路路边智能设备的网络通信的技术要求。
高速公路沿线的电源设施的设计应遵循安全，可靠性，节能，效率和经济合理性的原则，以为沿高速公路的设施提供稳定，连续且可靠的能源供应。例如，已经制定了“高速公路坡度光伏发电工程的技术规格”（DB37/T 4516-2022），以调节项目现场选择，技术要求，监视和测量等。一代项目。
四
结论
目前，智能高速公路标准系统的构建滞后于智能高速公路的建设，并且仍然存在许多缺陷。基于两个智能高速公路的施工实践，北京 - 泰浦南部Smart Expressway和Jiqing Middle Line Smart Expressway，Shandong Province继续总结经验，并积极探索适合Shandong Province的智能高速公路施工标准系统。在系统构建过程中，通过建立标准化的“全链”工作机制，技术研发，工业促进和标准研究工作，同时部署了科学和技术创新计划与标准发展之间的联系机制并鼓励适用且成熟的科学和技术创新成就及时地转变为标准。同时，智能高速公路标准系统的构建要求各方加强交流和合作，加强系统协调，关注联系并与现有的本地标准，国家标准和行业标准匹配，并不断优化并改善及时落后的标准，并促进行业 - 大学 - 研究合作。只有通过组合，才能建立高级且适用的高质量标准系统，这可以更好地为山东省智能高速公路的标准化建设提供指导，并为探索智能高速公路的探索做出贡献。
（最初的文章发表在2022年的“中国运输信息”第11期中）
