可持續(xù)發(fā)展服務(wù)型智慧化公路交通研究

摘要：隨著我國(guó)交通基礎(chǔ)建設(shè)的日益完善與發(fā)展，我國(guó)公路交通的布局逐漸形成了以城市為節(jié)點(diǎn)，以公路為網(wǎng)線而逐個(gè)連接起來(lái)的網(wǎng)狀式公路交通系統(tǒng)。隨著信息化與人口素質(zhì)等的發(fā)展，我國(guó)對(duì)于城鎮(zhèn)智能化的需求日趨明顯，因而對(duì)于智慧交通的需求也愈發(fā)明顯。本文通過(guò)總結(jié)世界道路的發(fā)展簡(jiǎn)史并結(jié)合當(dāng)前信息技術(shù)的普及與城鎮(zhèn)智能化的提出，科學(xué)性地預(yù)測(cè)出了未來(lái)智慧公路的服務(wù)走向，并給出了有關(guān)未來(lái)智慧公路服務(wù)模式的合理的發(fā)展建議。分析表明，未來(lái)的公路交通將智慧性融合人、車(chē)、路三方，最終實(shí)現(xiàn)智慧一體化的高效率路交通系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：道路發(fā)展史；智慧公路；信息技術(shù)；公路發(fā)展0引言一定程度上可以說(shuō)，道路的發(fā)展史其實(shí)就是人類(lèi)的發(fā)展史。人類(lèi)歷史上最早的道路可以追溯到第一到第四冰河時(shí)期，徘徊于自然界山河之間的尼安德特人所造成的足跡漸漸形成了最早的“路”。從世界范圍內(nèi)來(lái)看，公路的發(fā)展主要分為三個(gè)大的階段。以時(shí)間節(jié)點(diǎn)來(lái)分，分為18世紀(jì)以前、18世紀(jì)以后到20世紀(jì)后期和20世紀(jì)后期以后。第一階段，道路的發(fā)展從歸屬上經(jīng)歷了從私有到公有，從路用材料上經(jīng)歷了從巖土到碎石、磚塊，從單用發(fā)展到多用等。第二階段，由于世界范圍內(nèi)工業(yè)革命的興起，對(duì)于道路的各方面需求增大，道路經(jīng)歷了一個(gè)較大的發(fā)展。在這一時(shí)期里，越來(lái)越多的類(lèi)如水泥、混凝土、瀝青等新材料被廣泛用于修建道路，這帶來(lái)了道路建筑技術(shù)上的一大革命。道路的堅(jiān)實(shí)度與行駛舒適度得到了一個(gè)巨大的飛躍，并且道路的功能性分類(lèi)也愈發(fā)被人們重視與發(fā)展。第三階段，信息與數(shù)據(jù)時(shí)代的高新產(chǎn)物被融合到傳統(tǒng)型道路的建設(shè)與發(fā)展中去，人們對(duì)于道路的需求不僅僅只限于通行所用，更需要提升道路交通的安全性與智能化。這一時(shí)期，道路的建設(shè)與使用乃至維護(hù)技術(shù)將會(huì)結(jié)合信息技術(shù)，經(jīng)歷一次全新的技術(shù)革命。結(jié)合過(guò)去的歷史可以看出，道路的發(fā)展永遠(yuǎn)是與交通工具的發(fā)展是同步的，二者是協(xié)同發(fā)展，且這種發(fā)展是與社會(huì)的發(fā)展及其需求相和諧的。1

智能公路的提出、現(xiàn)狀與展望智能公路是人類(lèi)進(jìn)入信息與數(shù)據(jù)時(shí)代的一個(gè)必然產(chǎn)物，并且在世界范圍內(nèi)智能公路的起步與發(fā)展較晚。最早提出關(guān)于智能公路這一構(gòu)想是在1995年法國(guó)巴黎舉行的首屆“國(guó)際智能公路大會(huì)”和“智能公路展覽會(huì)”。當(dāng)時(shí)有2000多名來(lái)自美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的科學(xué)家、企業(yè)家和政府官員參加了會(huì)議，70多家科研機(jī)構(gòu)和工業(yè)企業(yè)參加了展出。從那時(shí)起，公路交通智能化引起了人們的極大關(guān)注，并正在投入巨資進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)。當(dāng)前，世界各國(guó)有關(guān)智能公路的發(fā)展正處于初步探索階段。早期美國(guó)AHS體系構(gòu)架給智能公路的建設(shè)與發(fā)展給出了指導(dǎo)方向；近年來(lái)，該體系構(gòu)架吸收了一些新的各方面的指導(dǎo)與看法，逐漸形成了一個(gè)有關(guān)智能公路的完整的發(fā)展規(guī)劃體系。當(dāng)前部分的可預(yù)測(cè)看法指出，隨著智能公路信息感知、處理、傳輸、計(jì)算、融合決策等多種系統(tǒng)的不斷完善，智能公路最終將達(dá)到物理公路與數(shù)字化公路并存，二者實(shí)現(xiàn)虛實(shí)信息交互，共同完成決策－控制－管理的功能，成為具有平行智能特征的階段。目前，較多的研究資金被投入到與智能公路相關(guān)的通信、交互、傳感、定位與控制等單一的技術(shù)的研究當(dāng)中去，從而造成智能公路這一綜合技術(shù)體系當(dāng)中的技術(shù)發(fā)展程度存在差異性，一定程度上造成了各種資源的浪費(fèi)。其次，車(chē)輛智能輔助駕駛領(lǐng)域的大部分研究也未能與公路的未來(lái)發(fā)展走向相同步，導(dǎo)致當(dāng)前在智能公路與智能汽車(chē)中的研究資金投入過(guò)大而研究成效甚微或者即將被淘汰。當(dāng)前中國(guó)的智能公路研究主要處在自動(dòng)化集成控制、監(jiān)控視屏分析、數(shù)據(jù)智能學(xué)習(xí)、高精度衛(wèi)星導(dǎo)航定位、車(chē)路協(xié)同控制五大技術(shù)方向上，且大多地方集中在數(shù)據(jù)集成分析領(lǐng)域的建設(shè)與研究。智能公路的研究經(jīng)歷了數(shù)年的發(fā)展，成果與缺陷并存。成果方面：部分地區(qū)已建立起智慧信息服務(wù)系統(tǒng)；監(jiān)控錄像等數(shù)據(jù)設(shè)備體系也已日趨完善；公路智慧交通大腦等新一代信息技術(shù)公路服務(wù)系統(tǒng)成效顯著。缺陷方面：各信息平臺(tái)不集中，導(dǎo)致信息無(wú)法及時(shí)且快捷的共享；數(shù)據(jù)過(guò)于碎片化，無(wú)法集成應(yīng)用；各交通智能化研究相關(guān)行業(yè)未做到聯(lián)合與統(tǒng)一指揮，無(wú)法統(tǒng)一指揮與管理；車(chē)、路、信息協(xié)同發(fā)展行業(yè)研究尚未起步等。綜合以上狀況可以展望出，未來(lái)有關(guān)智能公路的研究與建設(shè)應(yīng)當(dāng)聯(lián)合多個(gè)行業(yè)（公路交通運(yùn)輸業(yè)、車(chē)輛制造業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)、人工智能行業(yè)等）建立統(tǒng)一平臺(tái)，共同進(jìn)行交流與開(kāi)發(fā)，并且及時(shí)共享必要性數(shù)據(jù)，助力智能交運(yùn)行業(yè)發(fā)展。利用多方資源，打造出傳統(tǒng)物理低耗節(jié)能型公路與數(shù)字信息化三維公路相互協(xié)調(diào)存在的智能公路。2

智慧型公路的展望因可持續(xù)城鎮(zhèn)化的發(fā)展，未來(lái)的城市逐漸會(huì)向著智慧城市5.0的方向發(fā)展。智慧城市5.0是以高智能化的生產(chǎn)、生活以及高智能的生態(tài)保護(hù)為基礎(chǔ)而發(fā)展的。同濟(jì)大學(xué)城市規(guī)劃與建筑學(xué)教授吳志強(qiáng)院士的團(tuán)隊(duì)將智慧城市5.0總結(jié)為“智生產(chǎn)，智生活，智生態(tài)”。為適應(yīng)交通網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點(diǎn)城市的智慧發(fā)展的需求，公路必將也向著高信息化、高智能化和高人性化方向發(fā)展，即向智慧化發(fā)展。2.1

智生活方面

智慧化公路的建設(shè)應(yīng)當(dāng)以當(dāng)前或未來(lái)逐步建設(shè)或完善的智能化交通基礎(chǔ)設(shè)施為基礎(chǔ)，充分利用信息化時(shí)代的高科技產(chǎn)物，并充分的聯(lián)合車(chē)、路兩方，使得兩者在邁向智慧化的未來(lái)進(jìn)程中能夠同步發(fā)展，齊頭并進(jìn)。這樣，可以一定程度上節(jié)約一定的因車(chē)輛與道路兩者之間發(fā)展存在差異而造成的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)，并且可以使得公路交通系統(tǒng)更快的進(jìn)入智慧化時(shí)代，從而逐步為人類(lèi)社會(huì)進(jìn)入智慧化時(shí)代而打好基礎(chǔ)。從過(guò)去的地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展歷史來(lái)看，不難得出這樣的結(jié)論：一般交通基礎(chǔ)建設(shè)越發(fā)達(dá)的地區(qū)，經(jīng)濟(jì)文化方面就越發(fā)達(dá)。過(guò)去的傳統(tǒng)型交通基礎(chǔ)建設(shè)是這樣，未來(lái)的智慧化交通也是這樣。著力優(yōu)先發(fā)展智慧化城市，從而在全國(guó)范圍內(nèi)形成眾多的智慧化交通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，繼而建設(shè)智慧化公路線條以聯(lián)結(jié)各個(gè)已經(jīng)發(fā)展完全的智慧化城市。例如，東部省份高速公路的智能化優(yōu)先以服務(wù)區(qū)為開(kāi)展對(duì)象，建設(shè)的智慧服務(wù)區(qū)也已起到了智能服務(wù)、資源最大化共享等多種優(yōu)點(diǎn)。這種智慧建設(shè)的模式以點(diǎn)到線、由線到面，可以更快捷且高效地組建智慧公路生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。以優(yōu)先智慧建設(shè)的城市與公路為基礎(chǔ)，利用健全的智慧化公路網(wǎng)絡(luò)，逐步發(fā)展公路沿線的經(jīng)濟(jì)較落后的城鎮(zhèn)地區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)區(qū)域智慧化。2.2

智生產(chǎn)方面智慧化公路應(yīng)當(dāng)帶動(dòng)包括公路的生產(chǎn)建設(shè)與公路沿線周邊地區(qū)的生產(chǎn)建設(shè)的高智能化發(fā)展。從智慧化公路的智慧生產(chǎn)來(lái)看，智慧化公路應(yīng)當(dāng)滿足以下幾點(diǎn)需求：第一，智慧化公路應(yīng)當(dāng)充分倚靠高信息化的設(shè)備去建設(shè)，最大程度上減少人力的使用；其次，智慧化公路應(yīng)當(dāng)充分倚靠信息服務(wù)系統(tǒng)，建設(shè)一個(gè)可以聯(lián)合人、車(chē)、路三方的信息系統(tǒng)，一定程度上指導(dǎo)人的控制操作與車(chē)輛的行駛狀態(tài)；除此之外，智慧化公路應(yīng)當(dāng)以信息輔助型交通為主要模式，最大程度上減免傳統(tǒng)型公路所必需的交通指示燈、交通引導(dǎo)線等高資源消耗型設(shè)施。公路沿線的“智生產(chǎn)”也應(yīng)當(dāng)注重于環(huán)境友好型生產(chǎn)，例如可以沿公路線依托可再生能源設(shè)置無(wú)線智能充電設(shè)施以較于傳統(tǒng)模式節(jié)約資源。此外，從公路沿線周邊地區(qū)的智慧化生產(chǎn)來(lái)看，可以依托智慧型公路為紐帶，將生產(chǎn)制造過(guò)程中的物流運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)全自動(dòng)化，形成一個(gè)局域性的全自動(dòng)型智慧運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，最終可達(dá)到高效率低成本的服務(wù)水平。2.3

智生態(tài)方面

所謂“智生態(tài)”，指的是公路運(yùn)營(yíng)與服務(wù)智能化生態(tài)系統(tǒng)。公路運(yùn)營(yíng)與服務(wù)智能化生態(tài)系統(tǒng)是由智慧感知、智慧分析、智慧管理、智慧服務(wù)等幾類(lèi)關(guān)鍵應(yīng)用構(gòu)成的一個(gè)在當(dāng)前公路各分系統(tǒng)類(lèi)如監(jiān)測(cè)預(yù)警、應(yīng)急處置、出行服務(wù)、決策支持、自由流收費(fèi)、路政養(yǎng)護(hù)管理、車(chē)路一體協(xié)同、機(jī)電運(yùn)維等所集成的綜合管理生態(tài)系統(tǒng)，繼而構(gòu)成未來(lái)公路的“智生態(tài)”。未來(lái)公路智生態(tài)的建設(shè)，需要在當(dāng)前公路系統(tǒng)中已有的智能監(jiān)控管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將數(shù)據(jù)信息等技術(shù)與當(dāng)前的交通系統(tǒng)（包括人、車(chē)、路三方）最大程度上融合，最大化發(fā)揮數(shù)據(jù)的有效性以幫助交通管理系統(tǒng)與車(chē)輛、公路、駕駛?cè)巳綄?shí)行智能融合。新的公路生態(tài)系統(tǒng)，將會(huì)達(dá)到系統(tǒng)內(nèi)外部智慧調(diào)控，最大化提升公路的智能服務(wù)能力，更好地保障人的生命財(cái)產(chǎn)安全。3

結(jié)論過(guò)去的公路發(fā)展史表明，公路的發(fā)展水平始終與人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步水平相聯(lián)系。所以，未來(lái)的公路交通也必然會(huì)隨著人類(lèi)社會(huì)未來(lái)向信息智能社會(huì)的發(fā)展而逐漸發(fā)展為智慧一體化的公路交通。公路交通向智慧化發(fā)展的趨勢(shì)，必然會(huì)因城鎮(zhèn)智能化的高度發(fā)展而向更高水平進(jìn)步。因此，智慧公路的發(fā)展必然會(huì)以城市為中心而輻射開(kāi)來(lái)以服務(wù)整個(gè)區(qū)域。因此，智慧公路的建設(shè)與智