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新技术 新应用 面向未来的五峰山新一代高速公路
作者:文/蒋振雄 顾德军 来源:《中国公路》 时间:2022-06-08

获奖等级:特等奖

项目名称:面向未来的五峰山新一代高速公路关键技术及示范应用

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五峰山过江通道未来高速公路跨江雄姿

为全面贯彻落实党中央、国务院关于交通强国建设的战略部署和江苏省委、省政府关于建设现代综合交通运输体系的决策部署,在江苏省交通运输厅统一领导下,江苏省交通工程建设局、江苏交通控股有限公司联合多方力量,依托五峰山长江大桥南北公路接线工程,积极探索新基建背景下的智能交通建设,加强引领性、前瞻性技术研究和应用,推动智慧科技与交通行业的深度融合,打造面向未来的新一代高速公路。

面向未来的新一代高速公路是指以“智慧”和 “绿色”为核心,应用创新的高速公路建造技术和运营管理技术,将高速公路打造成适应未来发展的便捷顺畅、经济高效、绿色集约、智能先进、安全可靠的新型交通基础设施。

“面向未来的五峰山新一代高速公路关键技术及示范应用”项目通过理论研究和技术创新,在五峰山过江通道高速公路建设过程中,酝酿并实施了20多项致力于“智慧绿色平安”的高速公路建设管理技术,构建了“安全保障全天候、出行服务全方位、运营维护全数字、绿色建管全寿命”的高速公路新生态,成功打造了面向未来的新一代高速公路。

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“四全”未来高速示意图

基础 互补互促、共生交融的“四全”理论


“安全保障全天候、出行服务全方位、运营维护全数字、绿色建管全寿命”的“四全”理论互补互促、共生交融,针对五峰山过江通道南北公路接线工程的基本内涵、特征和技术框架等方面先行先试、锐意探索,为面向未来的新一代高速公路形成规范、确立标准提供示范试点与理论基础。

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车道级雾天行车安全诱导系统

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五峰山过江通道全数字管理平台

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车路协同重卡编队实车测试

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五峰山智慧高速管控平台

其中,“安全保障全天候”围绕“安全”核心,以高速公路车路协同原型系统、路侧单元与智能车辆的信息交互和引导控制等多项关键技术创新为突破口,实现广义车路协同、交通事件极速感知、交通事故智能取证、驾驶行为监测预警、匝道分合流诱导及警示、匝道流量管控、智能感知消冰除雪等多项应用创新,打造具备全面、实时、准确的感知能力和精准预测能力的面向未来的新一代高速公路。项目强化科技自主创新能力,集中突破了车路协同、事件极速感知、匝道预警三项支撑“安全保障全天候”的重大技术与应用,着力保障全天候条件下行车安全。  

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交通事故智能取证(鹰眼摄像机)

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车道级精细化管控

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喷淋式消冰除雪智能系统

“出行服务全方位”围绕“服务”核心,以超微功率地面诱导灯、超低功耗诱导运行控制、车道级感知诱导等多项关键技术创新为突破口,实现车道级雾天行车诱导、智慧灯杆+引导、无线充电桩、智慧照明、智慧厕所、车道级精细化管控、5G全覆盖及应用、匝道准自由流收费等多项应用创新,打造具备全场景信息供给、全方位硬件覆盖服务能力的面向未来的新一代高速公路。项目着力推进技术研发与装备升级,集中突破了车道级雾天行车诱导、智慧服务区、车道级精细化管控三项支撑 “出行服务全方位”的重大技术,为驾乘者提供精准出行信息服务,提供高品质服务体验,实现高速公路服务无处不在。 

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“5G+4K”无人机

“运营维护全数字”围绕“数字”核心,以BIM模型动静态数据加载、5G通信模式下4K高清视频与应用平台的数据对接等多项关键技术创新为突破口。以5G、大数据、云计算等高新技术为抓手,实现“GIS+BIM”全数字管养、多维度主动感知路面、“5G+4K”无人机、无线探针、服务区BIM综管平台、数据共享与数字孪生等多项应用创新,实现管理要素高效协同,为创新管理提供保障。项目开展前瞻性技术应用研究,集中突破了综合管理平台、感知路面、无人机三项支撑“运营维护全数字”的重大技术,大幅增强数字化、智能化、网联化的管理能力,显著提升高速公路运营维护水平。 

“绿色建管全寿命”围绕“绿色”核心,以复合相变沥青混合料研发、高分卫星大范围沉降观测方法等多项关键技术创新为突破口,实现调温路面、太阳能光伏人行路面、海绵场区、沿线环境文物保护、节约土地资源、桥面径流收集、预制装配结构、施工期绿色技术应用、新型新风除霾系统等多项应用创新,支撑面向未来的新一代高速公路具备低能耗、低排放、和谐共生的营建能力。项目聚焦调温路面、光伏人行路面、海绵场区三项支撑“绿色建管全寿命”的重大技术,将智慧、绿色理念贯穿建管养运全寿命周期,实现高速公路绿色发展。

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项目研究成果

“以人为本”的建设新理念

促进“四全”基本业态的建设新理念是从以人为本的角度出发,充分考虑驾乘者和管理者两个维度需求,以智慧、绿色属性为主要抓手进行建设。智慧属性包括智能设施和智慧应用,其中智能设施包括信息化基础设施及基础设施数字化,智慧应用包括安全、服务、运维等维度。绿色属性主要考虑全寿命周期,从规划设计源头开始,充分考虑绿色选线、集约型建设,实施环保控制,应用绿色技术营建。


创新 形成20多项技术创新成果和示范应用


项目通过理论研究、技术攻关和应用实践,对面向未来的新一代高速公路关键技术进行了系统研究和示范应用,主要创新成果如下。

首先,提出了“安全保障全天候、出行服务全方位、运营维护全数字、绿色建管全寿命”的理念,阐释了面向未来的新一代高速公路的基本内涵、特征和技术框架,制定了《江苏省智慧高速公路建设技术指南》,为面向未来的新一代高速公路形成规范、确立标准提供示范与理论基础。

其次,提出了高速公路广义车路协同的概念,开发了高速公路车路协同原型系统,实现了通过路侧单元与智能车辆的信息交互和引导控制,为高速公路车路协同系统的实施和建设提供了应用示范。

第三,开发了车道级雾天行车安全智能诱导系统,研发了超微功率地面诱导灯和超低功耗诱导运行控制技术,提升了恶劣天气下的行车安全。

第四,研发了复合相变沥青混合料,实现了路面温度自调节;制备了铁氧体复合水泥稳定碎石混合料,有效提升了探测雷达图像识别效果。

第五,搭建了高速公路数据底座和综合管理平台,并通过在BIM模型上加载动静态数据,实现了建管养运全生命周期的信息传递。

最后,制定了基于5G的无人机4K高清视频数据采集与相关应用平台的接口规范,实现了5G通信模式下4K高清视频与应用平台的数据对接。


效益 主要社会效益与间接经济效益显著


主要社会效益

落实“交通强国”战略,支撑现代化交通运输体系建设。项目融合了“绿色”“智慧”新理念和新技术,着力实现交通基础设施数字化、智能化、网联化、绿色化,为江苏省乃至全国未来新一代高速公路的建设进行了应用示范,具有引领意义,有力支撑了我国现代化综合交通运输体系建设。

创新数字智慧技术,推动智慧产业建设。项目研究实现了20多项技术创新,既可极大地带动物联网、云计算等战略性新兴产业的发展,又对智慧城市物流、金融、通信、环保等有明显的带动作用。

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服务区综合管理平台

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智慧服务区

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准自由流收费

实现交通与信息网深度融合,助力经济腾飞。项目实现新一代信息技术与交通运输行业的深度融合,整体提升了交通运输行业的治理效能,盘活了社会经济发展要素存量,带动地区智能设备制造、信息、物流等行业发展,做大社会经济发展要素增量。

间接经济效益

智慧技术助力降本增效。基于智能化手段及时感知交通运行状态和路域环境状态,通过交通基础设施数字化、基于人工智能的养护决策、广义车路协同技术等提升运营效率,保障道路畅通、交通安全,减少拥堵、事故等带来的经济损失。

绿色技术促进减排降碳。项目始终贯彻绿色、智慧理念,通过超微功率地面诱导灯、超低功耗诱导运行控制技术等新技术实现耗能控制,为碳达峰、碳中和贡献了交通力量。

安全技术保障运输畅安。项目通过雾区诱导、消冰除雪、匝道分合流预警等创新技术和系统,全面保障行车安全,减少恶劣天气引发交通事故的概率,从而减少安全事故产生的经济损失,实现安全与经济的多重提升。


单位 荣获多项国内外大奖的交建局


作为该项目第一完成单位——江苏省交通工程建设局(江苏省长江大桥建设指挥部)(以下简称 “交建局”)是江苏省政府批准成立的承担国家、省重点和大中型交通工程建设项目的建设管理单位,承担了江苏境内省级投资的新建、改扩建高速公路和过江通道建设。截至2021年底,累计完成国家投资2500多亿元,建成沪宁、京沪、宁杭等55条高速公路和苏通大桥、崇启大桥、泰州大桥等多座跨江大桥;建成一大批享誉全国乃至世界的品牌工程,获得国际大奖7项、中国建设工程鲁班奖4项、中国土木工程詹天佑奖12项,国家科技进步奖一等奖1项、省部级科学技术奖特等奖6项。

“十三五”以来,我国交通工程建设进入高质量发展阶段。交建局聚焦高质量发展要求,深入开展品质平安工程创建和交通强国样板打造,大力推行标准化施工、工业化建造、智慧化管理、绿色化发展,广泛应用BIM技术、大数据、智能管控平台等现代化管理手段,打造出一批部省级品牌示范工程。镇丹高速公路建成“交通运输部绿色循环低碳主题示范项目”,兴泰、丰盐、泰高、海启、溧高等项目获交通运输部与应急管理部“平安工程”冠名,“安全信息化监管体系建设”入选交通运输部安委会“平安交通”创新案例“重点推荐”名单。坚持创新驱动发展,大力实施科技创新,组织开展国家重点研发计划项目《超大跨径缆索承重桥梁智能化设计软件与核心技术标准研发》和《高水压大直径盾构公路绿色隧道科技示范工程》《重载大流量交通条件下高速公路改扩建工程关键技术研究及应用》等重大专项研究,形成系列创新成果和成套技术标准。积极探索新基建背景下的智慧交通建设,深入开展前瞻性技术研究和先进技术应用,建成五峰山过江通道接线工程、苏锡常南部高速公路等面向未来的新一代“智能高速”“智能隧道”,其中“面向未来的五峰山新一代高速公路关键技术及示范应用”项目荣获中国公路学会科学技术奖特等奖。坚持“高精尖缺”人才导向,建立完善人才引进、交流、培养、选拔机制,锻造出一支高素质的复合型、专业型、创新型人才队伍, 2021年入选江苏省首批交通运输行业高层次人才培养示范基地。

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五峰山高速公路正谊枢纽

迈入“十四五”现代化建设新征程,部省联合打造江苏交通运输现代化示范区。“十四五”期间,交建局计划完成投资1500亿元以上,建成过江通道3座、在建过江通道2座,建成19条新建和改扩建高速公路。目前,溧阳至宁德公路江苏段、高淳至宣城高速公路江苏段、京沪高速沂淮江段改扩建工程、沪陕高速平潮至广陵段扩建工程等一批新建和改扩建高速公路全面推进,常泰长江大桥、龙潭长江大桥、江阴靖江长江隧道、张靖皋长江大桥、海太长江隧道等多个世界级过江通道正加快实施。交建局将深入践行“争当表率、争做示范、走在前列”的历史使命,秉持“匠心铸品,聚力筑梦”的新时代交建局精神,以建设安全、便捷、高效、绿色、经济的现代化交通基础设施为目标,全力推进高速公路和过江通道建设,奋力打造交通强国样板工程、平安百年品质工程,为构建现代化高质量综合交通网络、率先建成交通运输现代化示范区贡献交建力量。

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【编辑:朱海洲】

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