可持续发展服务型智慧化公路交通研究

摘要：随着我国交通基础建设的日益完善与发展，我国公路交通的布局逐渐形成了以城市为节点，以公路为网线而逐个连接起来的网状式公路交通系统。随着信息化与人口素质等的发展，我国对于城镇智能化的需求日趋明显，因而对于智慧交通的需求也愈发明显。本文通过总结世界道路的发展简史并结合当前信息技术的普及与城镇智能化的提出，科学性地预测出了未来智慧公路的服务走向，并给出了有关未来智慧公路服务模式的合理的发展建议。分析表明，未来的公路交通将智慧性融合人、车、路三方，最终实现智慧一体化的高效率路交通系统。关键词：道路发展史；智慧公路；信息技术；公路发展0引言一定程度上可以说，道路的发展史其实就是人类的发展史。人类历史上最早的道路可以追溯到第一到第四冰河时期，徘徊于自然界山河之间的尼安德特人所造成的足迹渐渐形成了最早的“路”。从世界范围内来看，公路的发展主要分为三个大的阶段。以时间节点来分，分为18世纪以前、18世纪以后到20世纪后期和20世纪后期以后。第一阶段，道路的发展从归属上经历了从私有到公有，从路用材料上经历了从岩土到碎石、砖块，从单用发展到多用等。第二阶段，由于世界范围内工业革命的兴起，对于道路的各方面需求增大，道路经历了一个较大的发展。在这一时期里，越来越多的类如水泥、混凝土、沥青等新材料被广泛用于修建道路，这带来了道路建筑技术上的一大革命。道路的坚实度与行驶舒适度得到了一个巨大的飞跃，并且道路的功能性分类也愈发被人们重视与发展。第三阶段，信息与数据时代的高新产物被融合到传统型道路的建设与发展中去，人们对于道路的需求不仅仅只限于通行所用，更需要提升道路交通的安全性与智能化。这一时期，道路的建设与使用乃至维护技术将会结合信息技术，经历一次全新的技术革命。结合过去的历史可以看出，道路的发展永远是与交通工具的发展是同步的，二者是协同发展，且这种发展是与社会的发展及其需求相和谐的。1

智能公路的提出、现状与展望智能公路是人类进入信息与数据时代的一个必然产物，并且在世界范围内智能公路的起步与发展较晚。最早提出关于智能公路这一构想是在1995年法国巴黎举行的首届“国际智能公路大会”和“智能公路展览会”。当时有2000多名来自美国、日本等发达国家的科学家、企业家和政府官员参加了会议，70多家科研机构和工业企业参加了展出。从那时起，公路交通智能化引起了人们的极大关注，并正在投入巨资进行研究开发。当前，世界各国有关智能公路的发展正处于初步探索阶段。早期美国AHS体系构架给智能公路的建设与发展给出了指导方向；近年来，该体系构架吸收了一些新的各方面的指导与看法，逐渐形成了一个有关智能公路的完整的发展规划体系。当前部分的可预测看法指出，随着智能公路信息感知、处理、传输、计算、融合决策等多种系统的不断完善，智能公路最终将达到物理公路与数字化公路并存，二者实现虚实信息交互，共同完成决策－控制－管理的功能，成为具有平行智能特征的阶段。目前，较多的研究资金被投入到与智能公路相关的通信、交互、传感、定位与控制等单一的技术的研究当中去，从而造成智能公路这一综合技术体系当中的技术发展程度存在差异性，一定程度上造成了各种资源的浪费。其次，车辆智能辅助驾驶领域的大部分研究也未能与公路的未来发展走向相同步，导致当前在智能公路与智能汽车中的研究资金投入过大而研究成效甚微或者即将被淘汰。当前中国的智能公路研究主要处在自动化集成控制、监控视屏分析、数据智能学习、高精度卫星导航定位、车路协同控制五大技术方向上，且大多地方集中在数据集成分析领域的建设与研究。智能公路的研究经历了数年的发展，成果与缺陷并存。成果方面：部分地区已建立起智慧信息服务系统；监控录像等数据设备体系也已日趋完善；公路智慧交通大脑等新一代信息技术公路服务系统成效显著。缺陷方面：各信息平台不集中，导致信息无法及时且快捷的共享；数据过于碎片化，无法集成应用；各交通智能化研究相关行业未做到联合与统一指挥，无法统一指挥与管理；车、路、信息协同发展行业研究尚未起步等。综合以上状况可以展望出，未来有关智能公路的研究与建设应当联合多个行业（公路交通运输业、车辆制造业、互联网行业、人工智能行业等）建立统一平台，共同进行交流与开发，并且及时共享必要性数据，助力智能交运行业发展。利用多方资源，打造出传统物理低耗节能型公路与数字信息化三维公路相互协调存在的智能公路。2

智慧型公路的展望因可持续城镇化的发展，未来的城市逐渐会向着智慧城市5.0的方向发展。智慧城市5.0是以高智能化的生产、生活以及高智能的生态保护为基础而发展的。同济大学城市规划与建筑学教授吴志强院士的团队将智慧城市5.0总结为“智生产，智生活，智生态”。为适应交通网络中心节点城市的智慧发展的需求，公路必将也向着高信息化、高智能化和高人性化方向发展，即向智慧化发展。2.1

智生活方面

智慧化公路的建设应当以当前或未来逐步建设或完善的智能化交通基础设施为基础，充分利用信息化时代的高科技产物，并充分的联合车、路两方，使得两者在迈向智慧化的未来进程中能够同步发展，齐头并进。这样，可以一定程度上节约一定的因车辆与道路两者之间发展存在差异而造成的经济浪费，并且可以使得公路交通系统更快的进入智慧化时代，从而逐步为人类社会进入智慧化时代而打好基础。从过去的地区经济发展历史来看，不难得出这样的结论：一般交通基础建设越发达的地区，经济文化方面就越发达。过去的传统型交通基础建设是这样，未来的智慧化交通也是这样。着力优先发展智慧化城市，从而在全国范围内形成众多的智慧化交通网络节点，继而建设智慧化公路线条以联结各个已经发展完全的智慧化城市。例如，东部省份高速公路的智能化优先以服务区为开展对象，建设的智慧服务区也已起到了智能服务、资源最大化共享等多种优点。这种智慧建设的模式以点到线、由线到面，可以更快捷且高效地组建智慧公路生态网络。以优先智慧建设的城市与公路为基础，利用健全的智慧化公路网络，逐步发展公路沿线的经济较落后的城镇地区，从而实现区域智慧化。2.2

智生产方面智慧化公路应当带动包括公路的生产建设与公路沿线周边地区的生产建设的高智能化发展。从智慧化公路的智慧生产来看，智慧化公路应当满足以下几点需求：第一，智慧化公路应当充分倚靠高信息化的设备去建设，最大程度上减少人力的使用；其次，智慧化公路应当充分倚靠信息服务系统，建设一个可以联合人、车、路三方的信息系统，一定程度上指导人的控制操作与车辆的行驶状态；除此之外，智慧化公路应当以信息辅助型交通为主要模式，最大程度上减免传统型公路所必需的交通指示灯、交通引导线等高资源消耗型设施。公路沿线的“智生产”也应当注重于环境友好型生产，例如可以沿公路线依托可再生能源设置无线智能充电设施以较于传统模式节约资源。此外，从公路沿线周边地区的智慧化生产来看，可以依托智慧型公路为纽带，将生产制造过程中的物流运输等环节全自动化，形成一个局域性的全自动型智慧运输网络，最终可达到高效率低成本的服务水平。2.3

智生态方面

所谓“智生态”，指的是公路运营与服务智能化生态系统。公路运营与服务智能化生态系统是由智慧感知、智慧分析、智慧管理、智慧服务等几类关键应用构成的一个在当前公路各分系统类如监测预警、应急处置、出行服务、决策支持、自由流收费、路政养护管理、车路一体协同、机电运维等所集成的综合管理生态系统，继而构成未来公路的“智生态”。未来公路智生态的建设，需要在当前公路系统中已有的智能监控管理系统的基础上，将数据信息等技术与当前的交通系统（包括人、车、路三方）最大程度上融合，最大化发挥数据的有效性以帮助交通管理系统与车辆、公路、驾驶人三方实行智能融合。新的公路生态系统，将会达到系统内外部智慧调控，最大化提升公路的智能服务能力，更好地保障人的生命财产安全。3

结论过去的公路发展史表明，公路的发展水平始终与人类社会的发展进步水平相联系。所以，未来的公路交通也必然会随着人类社会未来向信息智能社会的发展而逐渐发展为智慧一体化的公路交通。公路交通向智慧化发展的趋势，必然会因城镇智能化的高度发展而向更高水平进步。因此，智慧公路的发展必然会以城市为中心而辐射开来以服务整个区域。因此，智慧公路的建设与智