杭绍甬智慧高速公路建设项目方案

《长江三角洲区域一体化发展规划纲要》明确规定，率先推进杭绍宁智能高速公路建设，浙江省智能高速公路建设总体推进规划要求杭绍宁智能高速公路标杆项目高标准建设。杭绍宁高速公路是国家公路网G92杭州湾环线并行，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(含杭州湾大桥南接线约244条 km)，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)、二期(41)宁波段 km)推进三个项目。

杭绍宁智能高速公路以新为基础，建设高标准、高要求，引领全省和全国智能高速公路的发展方向。

1)打造三网合一的智能高速公路基础设施。杭绍宁高速公路建设期为智能设施设备建设预留土建接口；设置自动驾驶专用车道，支持空间分割和时间分割的动态控制；部署高速、低延迟、高可靠的全覆盖无线通信网络；加强综合感知设施设备布局，满足道路协同自动驾驶需求；实现高精度定位和高精度地图服务；服务区太阳能容量系统建设，部署电动汽车充电桩。

2)建设智能高速云控制平台。支持具有车辆控制功能的车辆在控制环境下实现自主运行，支持具有信息诱导的人员驾驶车辆的高效运行，支持自动驾驶车辆在队列控制和自由驾驶功能之间的自由切换。近期支持杭绍宁高速公路管理、服务和控制，实现大湾区甚至全球高速公路网络管理、服务和控制。

a） 全面支持自动驾驶。构建路网综合运行监控预警系统，构建人-车-路协调综合感知系统，近期长期服务目标如下： 近期支持自动驾驶专用车道卡车编队行驶； 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，近远期服务目标如下： 近期实现封闭式车站自由流收费，车辆行驶一段路时支付一段路费的分段自由流收费； 开放式无站自由流收费的长期实现，即高速公路物理收费站全面取消。

c） 提高全线整体交通效率。近期和长期的服务目标是依靠客货分离和卡车编队技术： 近期车辆平均运行速度提高20%~30%； 长期通行能力成倍提高。

d）全天候快速通行。近期和长期的服务目标是： 近期，自动驾驶专用车道在雾、冰雪等天气下实现全天候通行； 在团雾、冰雪天气下，高速公路全线全天候快速通行。

e） 电动汽车的耐久性。利用服务区、声屏障等现有场所或条件，建设光伏容量系统和电动汽车充电系统，为公路用户提供新能源供应服务。最近的长期服务目标是： 近期实现服务区光伏能源供应和充电桩充电服务； 服务区无线充电服务的长期实现。

f） 更安全。建立汽车、道路协调交通安全系统，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处置系统，实施智能救援，不断提高公路安全。最近的长期服务目标是： 近期降低交通事故发生率； 实现零死亡愿景的景。

实时交通信息监测系统检测设施部署方案如下：

a） 部署方案如下：

全程交通流监测:基本路段按1: km交通流感知设备分别布置在道路两侧，特殊位置适当加密，充分感知交通运行状态； 在交通匝道和服务区进出口设置一套交通流感知设备。如果设置位置靠近路段交通流监测设备，可根据具体情况与路段交通流监测设备重用。

b） 交通事案如下：

全程视频覆盖:基本路段按1: km视频监控设备分别布置在道路两侧； 全过程事件检测：基本路段约0.2 km高清固定摄像机分别布置在路段两侧； 用于车牌识别的高清视频设备和遥控摄像机设置在维修工区进出口； 视频感知设备设置在服务区进出口。 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、事故频发区。

c） 气象监测设备分为全要素检测器和路面状态检测器，部署方案如下：

以10 km全要素检测器布置在左右间距； 能见度检测器和路面状态检测器布置在易发生团雾和结冰的路段。

d） 收集车辆微观行为信息RSU设备部署方案如下：

基本路段为0.2 km一个密度分别在道路两侧设置车路协同设备，发布交通事件信息和交通环境信息； 车路协同设备设置在交通匝道和服务区进出口。

4.2.1 杭绍宁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宁高速公路沿线覆盖骨干光通信网络的建设内容。

b） 新一代宽带无线通信网络采用多种技术(标准)和多种应用模式的结合。路边部署提供低延迟、高可靠、全覆盖DSRC、LTE-V2X、5G新一代多模无线通信网络等120辆车辆km/h在行驶速度下，通信延迟低于10 ms。基本路段为0.2 km无线通信设备的吊装条件分别布置或预留在道路两侧，支持无线通信全覆盖网络的建设。

4.2.2 杭绍宁高速公路拟建设高精度定位系统、高精度地图等卫星通信信息网络，具体如下：

a） 杭绍宁高速公路全线覆盖高精度定位系统。高精度定位系统可采用自建和服务租赁两种模式。自建模式下的高精度定位系统需要在高速公路沿线设置基准站；采购服务模式可与高精度定位服务提供商合作。高精度定位系统全天候为路段提供实时cm级和静态mm级服务，隧道内车道级主动控制服务的定位精度达到mm级。

b） 高精度地图覆盖杭绍宁高速公路的全线，包括路段和隧道。高精度地图包括道路数据、车道数据、标志数据和交通设施数据，可提供机器识别的地图数据，满足道路协同自动驾驶应用的需要，并有能力支持车道级信息服务和交通控制。高精度数字地图的制作可委托给具有许可证的第三方单位。

云控制平台将利用云计算、大数据、人工智能等新技术手段，全面提高智能高速公路的智能水平、交通效率、交通安全和服务能力。云控制平台具有接入高速公路全线交通数据、升级为区域云控制平台的能力，能够接入公安、消防、气象等多源外部数据；具有存储海量数据、计算和处理复杂任务、统一运行监控和综合管理的能力，以及为用户提供伴随信息服务的能力；具有准确管理和控制高速分流区域、交通事件多发路段和全线不同层次交通运行的能力。

云控平台包括以下几方面：

a） 应用平台：

决策支持。根据杭绍宁波高速公路发展的需要，针对高速公路热点问题，特别是驾驶安全、非法治理，通过综合整合、交通要素感知数据处理、综合分析、杭宁波高速公路交通运行监测，形成多层次的安全、拥堵评价，在浙江省高速公路建设、发展、安全、拥堵管理的基础上。

道路协调管理。道路协调管理系统，是智能高速公路不同于其他高速公路系统，将实现人、汽车、道路、环境的综合感知和协调，人、汽车、道路、环境物理系统映射到信息数字环境中，形成部分路段、不同时期的车辆协调、道路协调管理。

操作监控和预警。杭绍宁高速公路运行状态监测采用泛在感知系统。自动报警运行车辆(尤其是危险运输车辆)运行线路异常。实时监测和预警杭绍宁高速公路重点桥梁、隧道、边坡等交通基础设施在各种工作环境下的使用和损坏。针对重大活动、建设、重要节假日、恶劣天气等情况，实现交通流量大(服务水平三级及以下)、高峰、紧急情况的监测预警。

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。深入挖掘和分析重大活动、恶劣天气、节假日等情况，实现交通影响分析等上述情况的专题分析。跟踪和定位车辆信息，分析全线路况信息、拥堵路段和收费站的交通运行状态。

协调联动。实现公安、消防、医疗急救、安全生产应急救援、常设减灾防灾机构等应急处置力量的联动，完成公路突发事件及相关信息的处理、分析和发布。实现相关单位或部门与杭绍宁高速公路管理部门的精细协调。

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。通过对历史数据和实时数据的分析和计算，预测未来各路段的交通运行情况，并根据高速安全防控分析、高速事件感知等综合判断，提前制定相应的高速诱导策略，支持各种诱导平台的发布（交通管理发布平台、高速诱导屏、第三方）APP等）。通过综合交通诱导，支持交通部门更好的便捷服务，为用户智能出行提供信息诱导。

b） 共享服务中心

共享服务中心为上层应用平台提供服务，沉淀应用平台可共享的服务，包括车辆中心、司机中心、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

云控制平台数据处理中心具有边缘计算能力和中心计算能力。边缘计算是通过道路协调系统实现路边和端的实时数据交换，如5 km范围内的RSU实时收集的交通流量数据可以直接同步传输到同一范围内的车辆，并支持卡车编队和其他应用程序。中心计算是分析处理中心平数据，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。

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。

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。

4.7.1 服务区进出口应布设交通流检测设备、车牌识别检测设备，获取进入服务区内的车辆信息；服务区进出口应布设RSU设备、可变信息标志，提供服务区内停车、加油、就餐等服务信息和高速公路交通状态信息。

4.7.2 服务区内部按照区域功能划分，在停车场、危险品车辆停放区、加油站、充电站、就餐区、如厕区布设客流检测设施、车流检测设施实现重点区域的实时监控。

4.7.3 建设覆盖服务区传感通信网络包括：

按照土建预留点位和应用场景需求部署全要素感知设施和车路协同设施，全要素感知设施包括交通运行状态、交通事件信息、路面状况信息以及环境信息检测设施； 部署全覆盖的4G/5G通信网络； 建设高精度定位系统和高精度地图系统。

4.7.4 服务区利用有线通信网络实现与云控平台信息交互，同时从云控平台接收高速公路路段交通运行状态信息，实现高速路段与服务区间的信息实时交互和共享。

4.7.5 充分利用服务区大规模集中用电区域性的空间资源和地面资源，开展太阳能停车棚、太阳能建筑、太阳能照明等区域性太阳能产能系统的开发和利用工作，打造智能高速公路服务区太阳能区域性能源流，太阳能产能量满足服务区30%～50%的用电需求。

杭绍甬高速公路沿线长大桥梁、隧道、路基路面、交通工程及沿线设施高风险部位布设视频、压力、位移、振动、水位等传感器，实现基础设施全方位数字化监测和管理，对重要基础设施的构件（桥墩、箱梁等）、杆件、设施进行统一的标识编码。建设高速公路重要结构物及设施的数字档案，建立数据库系统。建设BIM模型及系统，实现道路基础设施全寿命周期智能化监管。

采用先进技术建立桥梁、隧道等公路基础设施智能化、数字化监测系统，对道路设施的关键构件和部位的运行状态进行感知、信息跟踪、实时传输及智能判别，对基础设施可能的安全质量隐患进行预警。本项目针对桥梁、隧道等基础设施的状态监测设备布设原则如下：

特殊大桥、特大桥或特长隧道、边坡建设健康监测设备；

按照桥梁重要程度布设全景或固定视频监控设备，实时监控桥梁整体和局部运行状态；

按照桥梁重要程度的级别进行传感器的布设：将杭绍甬高速公路所有桥梁按照重要性分类，不同类别的桥梁采用不同的监控方法；

按照桥梁构成进行传感器布设：桥梁上部结构的桥面、桥道系、承重结构、连接部件，下部结构的支座、桥墩、桥台、基础等，选取桥梁关键部位进行布设。

综合考虑杭绍甬高速公路沿线空间资源以及光伏产能技术成熟度，拟建设杭绍甬高速公路太阳能产能系统，可满足现有杭绍甬高速公路沿线设施、设备的用电需求，满足服务区用电需求，多余电量可用于并网发电。系统建设内容包括：

成熟技术应用推广类，高速公路服务区光伏产能系统； 新技术新材料研发与示范类，高速公路光伏声屏障示范建设系统。

杭绍甬高速公路沿线益农、上虞、新浦服务区建设太阳能产能系统，在益农服务区附近选择居民聚集区域、1公里长度的高架路段，示范建设光伏声屏障系统。太阳能产能系统可采用购买服务模式进行建设，光伏声屏障示范建设可采用自建模式或购买服务模式建设。

杭绍甬高速公路沿线益农、上虞、新浦服务区建设电动车充电桩，每个服务区建设8桩，可采用购买服务的模式进行建设。

4.10.1 车辆安装具有车路通信功能的车载终端，车载终端具有语音和字符显示功能。

4.10.2 在高速公路易出现团雾和路面结冰路段布设感知设备，包括交通流检测器、交通事件检测器、路面状态检测器、气象传感器等，对事故多发区域交通风险进行实时感知；布设提供低延时、高可靠、全覆盖的DSRC、LTE-V2X、5G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；沿线均匀布设边缘计算设施，在分合流区、恶劣气象条件频发区、隧道出入口等交通事件多发区域根据实际情况进行加密布设；高速公路沿线中央分隔带及路侧设置智能诱导装置（智能雾灯），根据现场能见度和雨雪等气象条件，智能诱导灯闪烁状态不同，以诱导车辆安全行驶；在事故多发区域前方布设可变情报板，为即将进入危险区域的人工驾驶车辆提供前方道路风险预警，并实现≤2 min的预警信息更新。

为实现未来高速公路基础设施的智能化管控、智能化养护和基础设施全生命周期监管服务，实现高速公路建、管、养一体化，杭绍甬高速公路基础设施数字化建设方案如下：

a） 基础设施数字化管理

参考全国各地及我省出台的对自动驾驶车辆道路测试的测试和管理规范，结合自动驾驶对高速公路设施的实际需求进行自动驾驶专用车道的设计。具体如下：

a） 自动驾驶专用车道的设计

在杭绍甬高速公路上修建专用于自动驾驶汽车的专用车道，隔离和避免任何不确定行为。首先，根据杭绍甬高速公路的的物理设计和交通量情况，在确保安全和避免干扰的前提下，确定自动驾驶专用车道在道路上所处的位置、专用车道的长度。由于杭绍甬高速公路出入口、互通式立体交叉枢纽较多，为避免对进出高速公路车流的干扰，选择杭绍甬高速公路全线内侧车道作为自动驾驶专用道实验路段，匝道、立交枢纽等位置交通环境较为复杂，暂不设计为自动驾驶专用车道。

b） 支持自动驾驶的标志标线

目前还没有针对自动驾驶专用道的标志标线规范，本方案采用现有的道路标志标线规范来进行自动驾驶专用道的设计，在设计中沿专用车道路面和路侧设计醒目清晰的标线和标志。在自动驾驶专用道与立交枢纽入口匝道处配有醒目的准入标志标牌，对进入车辆类型、车速等进行限制，只允许符合规定的自动驾驶车辆驶入。在针对自动驾驶专用道的标志标线规范出台之前，具体的设置标准可参照已有的道路标志标线设置规范。

c） 支持自动驾驶的车路协同设施

建立自动驾驶车路协同的系统，实现对自动驾驶车辆状态的协同感知，并通过车路协同路侧系统对自动驾驶车辆进行交通信息服务和对车辆进行控制。支持自动驾驶的车路协同设施建设原则如下：

安装支持自动驾驶的传感器、监测器、路标等设备设施。 由于自动驾驶专用车道为内侧单一车道设计，车路协同与协同感知设备布设方式采用立柱侧装方式，这样既可以覆盖专用道又可以节省成本。立柱侧装方式对应路侧立柱的安装。 车路协同设备放置位置断面选取需要综合考虑自动驾驶专用道的位置、道路线性特点、交通流量分布、道路基础条件、危险路段区域等因素，具体原则如下：

1、选择靠近自动驾驶专用道的路侧安装，通信范围覆盖专用道自动驾驶车辆；

2、尽可能选择选择车载终端用户量较大的路段；

3、选择具备路侧基础安装条件的点（有门架或立柱条件），选择供电及通信条件到位或条件易达点；

4、能够与高速公路上已有的其它交通信息采集设备构成数据互补体系；

5、兼顾道路交通安全因素，对一些重点路段、特殊路段、事故多发路段进行加密。 根据自动驾驶车辆测试的要求，选择每0.5 km间隔建设自动驾驶车路协同路侧设备的布设方式。全路段布设约350个。

d） 基于位置服务的高精度定位系统

自动驾驶车辆离不开高精度精准定位和高精度GIS地图，高精度北斗定位基于北斗卫星定位系统结合CORS站实现厘米级定位，可以为基于车路协同的自动驾驶车辆提供厘米级高精度定位服务，实现车道级的车辆位置定位和监控，同时为云控平台提供基础支撑。

e） 沿专用道照明布设

对道路、路面、标志标线及前方障碍物准确的识别是自动驾驶车辆重要的功能，目前视频识别仍然是自动驾驶车辆识别外部环境的主要手段，交通环境的光照条件对视频识别的效果有相当大的影响，可以大大提高自动驾驶车辆识别的准确性。此外，一定的照明条件可以提高对自动驾驶车辆行驶状态视频监控的质量。因此，为支持自动驾驶道路及标志标线识别的准确性和自动驾驶车辆的实时监控质量，需要对自动驾驶专用道沿线布设照明设施。

根据相关高速公路照明设施布设标准，采用专用道沿路段照明纵向布设间距0.03 km～0.05 km进行布设。可以根据自动驾驶车辆的特点设计针对自动驾驶车辆及自动驾驶行为监控应用的照明设施。

f） 沿专用道交通事件检测设备布设

目前自动驾驶车辆的性能仍然处于测试阶段，需要对自动驾驶车辆行驶过程中的驾驶轨迹、驾驶行为等需要进行全程交通事件检测，以便对自动驾驶的行驶状态、事故原因等进行分析。因此，需要在原有沿高速公路全路段交通事件检测的基础上，加密交通事件检测监控点，提升对自动驾驶车辆进行全覆盖的交通事件检测。

交通事件检测设备可对自动驾驶车辆及与自动驾驶相关的事件等进行实时图像监控，并能通过图像分析自动判断停车、交通拥堵、车辆排队超限、行人进入、车辆逆行、交通事故、车辆丢抛物检测、能见度检测等事件，及时发现自动驾驶专用道内异常事件，并提供自动驾驶相关事件处理依据。

自动驾驶视频采集设备可采用交通视频监控设备，主线路段按0.5 km～1 km间隔设置交通事件检测设备以监视自动驾驶专用道的车辆及交通状态，桥梁、分合流区、互通式立体交叉桥及易积水、视距不良、易发生拥堵及交通事故等重点路段应加密布设。