高速公路是交通运输业的重要根底设施，推进高速公路基础设施数字化建设是打造现代化交通运输体系和建设交通强国的重要支点。2021年12月，交通运输部《数字交通“十四五”发展规划》提出，提升交通运输基础设施运行效率和运输服务品质，让数字交通发展成果惠及人民。面向未来智能高速公路技术体系与发展趋势，国内开启了高速公路建设行业向数字化、网络化、智能化融合发展的新阶段，以数字技术赋能高速公路基础设施建设高质量发展。
近年来，作为交通运输部加快推进新一代国家交通控制网和智慧公路试点的9大试点省份之一，江苏在全国率先探索智慧高速公路建设，加快推动高速公路从建养运检科学决策向以数据驱动智能决策的转变。车路协同、桥隧健康智能检测、养护自动化智能辅助巡查等一批智慧高速公路技术得到应用，形成具有江苏特色且可落地、可复制、可推广的示范样板，为全国智慧高速公路发展贡献了江苏经验。
01
问题与挑战
当前，高速公路基础设施数字化建设仍处于发展期，在取得一系列成绩的同时，也面临着基础设施数字场景推广应用尚不成熟、创新技术应用有待提高、数字协同水平有待提升、数据管控能力有待加强等问题。
景推广应用尚不成熟
当前，围绕基础管理，项目协同、质量、安全、环保管理等方面的场景在技术应用深度和广度方面都已形成较为成熟的数字化能力，但高速公路基础设施数字化场景的推广应用尚不成熟。在数字监测、智能建造、数字协同等方面，江苏省高速公路基础设施虽已形成一批示范工程，并处于全国领先水平，但推广使用程度不够，整体数字化场景发展尚不平衡，框架体系有待进一步完善。
创新技术应用有待提高
随着无人机倾斜摄影、激光雷达、物联网技术在高速公路行业的推广应用，5G、云计算、大数据及人工智能等新技术的渗透，为高速公路基础设施数字化提供了更多的可能性。但尚有一些设施的数字化和精细度水平有待提高，例如三维数字化、干线高速公路重点桥隧轻量化检测、预制构件生产与安装等关键技术还须加强攻关。如何将新兴信息技术融合应用到高速公路实际建设中，并切实满足业务需求，亟待实践探索。
升
高速公路基础设施在营运、管理过程中存在信息孤岛现象，各项目、各专业大都会采用不同的信息系统和数据库。例如，基于“BIM+GIS”的项目级协同管理平台实现了项目管理多维度的协同与融合，显著提升了项目建设管理效率，但由于各BIM平台在模型起初建立时使用的方法、数据格式不同，导致无法协同使用、重复利用性不高。从项目建设全周期来看，各基础设施在各阶段数字化协同管理水平方面仍有待进一步提高。
安全管控能力有待加强
国内部分先进工程在已有的数字化建设基础上，形成了海量的项目管控数据，初步构建了各数据系统统一的数据管理框架，特别是在重点干线公路、桥梁、隧道等方面实现了标准化管理。但由于多系统数据架构建设时序差异、系统间技术手段不同、数据标准不统一等问题，导致信息分散，缺少整体性，信息孤岛效应仍然存在。此外，数据质量水平也会影响智慧高速中心平台的扩展应用。目前，数字高速在数据安全防护、大数据分析能力、数据长期存储标准等方面还有待进一步加强。
02
内容与成果
江苏省交通工程建设局作为江苏省交通重点工程建设的主力军，承担了常泰长江大桥、龙潭长江大桥、太湖隧道、海太过江通道等多项大型工程。近年来，江苏省交通工程建设局围绕高速公路建设高效管理与创新探索开展了大量数字化转型发展工作，在数据中心、智能建造、项目协同管理、智能高速等方面积累了丰富的信息化建设经验，夯实了数字化转型发展基础。
施管理数字化能力基本形成
江苏省交通工程建设局聚焦高速公路建设管理核心要素，围绕质量、安全、环保等方面，统筹建立了五大数据中心，包括质量监督数据中心、沥青路面与桥面铺装数据中心、桥梁数据中心、安全数据中心和绿色数据中心。江苏省交通工程建设局依托五大数据中心各自的在建项目实施专业的智慧工地系统，实现了对在建高速公路项目的多维度数据采集与管控。
江苏省交通工程建设局聚焦新型基础设施智能化建造要求，依托在建过江通道，开展了钢沉井、索塔钢筋、钢桁梁等构件工业化智能制造路径探索，搭建钢筋加工云平台，建成钢桁梁总拼生产线；开展节段梁、盾构管片等成品自动化生产，建成生产全过程可视化预制工厂；研制新型液压爬模平台、大吨位超高塔吊、大直径水下盾构机等装备，建成索塔、隧道掘进等施工数字孪生系统。
理数字化架构初步建立
江苏省交通工程建设局分别面向五峰山高速公路、常泰长江大桥、江阴靖江长江隧道等重点工程，以“BIM+GIS”为载体，构建集项目进度、质量、安全、绿色、数字施工、计量支付等功能于一体的数字化平台，显著提升了项目建设协同管理能力，初步建立了协同管理数字化架构。
▲2021年6月，江苏省交通工程建设局依托五峰山长江大桥南北公路接线项目，建成首条“面向未来的新一代智能高速”。
面向未来智能高速公路技术体系与发展趋势，江苏省交通工程建设局以物联网、互联网、5G通信、人工智能、大数据分析等新兴技术为基础，创新研发探讨未来智能高速公路技术场景，围绕建管、安全、出行、运维、绿色，首次系统提出面向未来的新一代智能公路“智能建管全要素、安全保障全天候、出行服务全方位、运维救援全过程、绿色低碳全周期”的“五全”形态，并于2021年6月依托五峰山长江大桥南北公路接线项目，建成全国首条“面向未来的新一代智能高速”；2021年12月，依托苏锡常南部高速公路项目，建成“面向未来的新一代智能隧道”。
▲常泰大桥索塔施工数字孪生监控平台
▲常泰大桥BIM协同管理平台
▲五峰山高速公路
▲苏锡常南部高速公路太湖隧道
▲苏锡常南部高速公路太湖隧道可变景观带
目前，江苏省交通工程建设局正积极探索“关键技术研究+创新技术融合+场景落地建设”的技术路径，以及“创新建设运营一体化的建管模式，集建设、运营、科研、设计、施工、监理各方合力保障实施”的管理路径，推动智慧科技与交通行业的深度融合，打造交通运输现代化示范区新亮点。
03
数字化建设思路
提高项目数字管理效能
- 加强数字技术攻关
以科技创新为基础驱动力，充分结合数字技术“创新链”关键核心要素，紧密围绕新基建内核技术，开展全过程全要素数字技术创新研究探索，形成高速公路建设管理的数字技术创新体系；促进科研机构、高校、企业合作，开启联合创新模式，发挥各自优势，推动产学研成果落地；加大数字技术创新研究与设计融合应用，加强物联网、区块链等关键数字技术研究，将数字创新成果充分融入工程设计环节，开展代表性重点项目全过程示范。
- 加强数字资源管控与协同应用
聚焦数字经济与高速公路建设管理的数字化转型发展要求，完善既有数据中心和协同平台，汇聚各子平台数据功能，融合各个业务发展的数据生态，打通数据壁垒，实现业务数据互联互通，提升协同分析能力；优化重塑业务数字管理流程，以管理效率提升为主控目标，构建标准化管理流程，在既有基础信息化管理系统基础上，完善数字管理系统聚合平台建设，形成对业务、人才、档案管理等全内控业务的数字化体系；建立项目计划管理数字化跟踪体系，实时动态反应反馈项目报审节点与即时状态，加强与主管部门的数据联动，快速反应动态调整项目计划管理，推进高速公路建设项目前期计划管控力度，实现数字计划高效跟踪管理。
- 加强数字协同与共享体系建设
推进高速公路、长江大桥、长江隧道三维数据采集和建模，形成高速公路基础设施三维数字化开放平台、数字化应用系统，利用BIM+VR融合技术搭建完整的VR场景，建立高速公路智慧建养数字孪生平台；对改扩建工程中的全线进行精细建模，制定模型、编码及数据标准，接入实际施工数据，构建与实际工程一致的数字孪生工程；建立高性能图形工作站、数据存储服务器，实现对施工历史数据的回溯，推动建筑工程从物理资产到数字资产的转变；基于数字化资产信息管理平台的数据处理能力，打造资产数据底座，加强数字协同与数字共享体系建设；联动各单位加强数据协同，实现项目全寿命周期的计划管理协同，全面打造数字高速的协同与共享生态。
强化数字赋能 推进创新技术融合应用
- 推进BIM正向设计 工程数字设计水平
加大BIM正向设计工作系统总结和全生命周期BIM应用，并形成企业技术标准规范，全面推广应用；总结已有BIM在各个项目上协同应用成效，形成BIM协同管理技术指南；全面推广BIM在设计、施工与运营的全过程应用，尤其是数字设计与工业化数字建造模式的融合，探索“一模到底”“一模多用”模式的应用，强化“BIM+GIS”在全过程场景中的应用；推进设计工作成效数字化评价，全过程数值记录设计与全流程落实，实现对设计工作成效的量化数字评价；探索构建与全生命同期BIM技术应用相适应的设计成果审查机制，利用BIM技术改进勘察设计图纸审核手段和流程。
- 探索人工智能 创新研发数字施工技术
加大数字施工技术场景研究与应用力度，以人工智能、5G、物联网、大数据等新基建核心技术序列为基础，开发“5G+北斗”技术在水下隧道施工与运营场景中的应用，开发“AI+视频视觉”技术在关键风险防控场景中的识别与预警应用，推广AR虚拟现实技术在智慧场区的应用，加大3D智能摊铺数字化施工技术在沥青路面施工中的应用；总结相关数字技术创新研究，形成相关技术专利、工法与标准，支撑数字施工技术全面推广应用；加大推广智能装备、无人施工应用，以“工法领先、智能核心”为发展路线，基于重大路、桥、隧工程建设特性，研发推广智能施工装备，同时开发智能大数据交互平台，实现设备参数的实时监测和远程控制等信息化管理，达到施工可视化和可追溯性，实现实时监控、动态评估、预警响应，满足信息快速获取、快速反馈的风险控制及动态管理；联合国产施工机械制造厂商，共同研究推广无人化压实施工机组作业技术与模式，支持无人施工系统与国产控制系统的融合应用。
- 推行工业建造 提高工程数字建造水平
全面推广智慧梁厂、智慧社区、智慧拌和站等数字场区技术；加快部品部件生产数字化、智能化升级，推广应用数字化技术、系统集成技术、智能化装备和机器人，实现少人甚至无人工厂；加快人机智能交互等技术和智能装备的应用，以钢筋制作安装、立模、混凝土浇筑、养生等工厂生产关键工艺环节为重点，推进工艺流程数字化采集；加强重点项目智慧工地、智慧社区与BIM协同系统平台的融合建设，推进工业数字建造与数字施工孪生在数字建造中的应用。
- 围绕建养一体 增强数字监测检测能力
加大软基、桥隧监测技术应用力度，构建软基监测数据监测模块，实现软基全周期的数字监测体系；依托桥隧建设工程，进一步总结数字监测指标、预警机制等模式，集成开发数字监测功能模块，考虑部分构造物与运营期监测系统的协同建设，共享监测数据资源；加速推进大型桥梁轻量化监测，推广AI视频、集约化传感等轻量化监测技术，构建轻量化监测数据管理模块，实现与运营数据监控体系的全面对接，为大型桥梁全寿命周期的健康运营提供源头保障；推进数字物联网试验室建设，针对在建项目中心试验室、工地试验室、监理试验室稳步推进试验设备的物联化改造与升级，加大对于钢梁、钢塔等钢结构的物联质量监督，全面提升数字化检测能力。
坚守安全底线 保障工程数字安全可靠
- 强化数据资源科学管控与数据安全管理
围绕“一数一源、分级维护、共建共享”原则，明确数据来源，完善数据资源目录，构建长期保存数据库系统，建立数据管控长效机制，规范数据采集、传输、存储流程，形成企业标准；深入贯彻落实网络安全责任制和等级保护等新要求，加强终端安全防护，推动路侧及移动终端安全防护与应用，对海量数据信息及访问入口进行加固，主动及时挖掘潜在安全隐患，保障信息系统数据安全。
- 加强安全数据应用与分析
以施工安全数据库为支撑，运用智慧施工理念，在既有安全管理机制的基础上，从协同性、集成性的角度优化施工项目风险管理信息模型，提高安全风险预警水平；全面梳理安全风险点和危险源，智能监控各类违章违规行为，通过数字化、可视化、在线化的管理模式，深化安全大数据分析，通过动态化、智能化的精准分析，实现对安全质量态势的精准掌握、精准决策和精准施控；构建安全管理“大数据、网格化、全链条”的闭环管控机制，为项目管理者提供科学的现场管理和决策依据。
- 深化数字应急体系建设
结合新冠肺炎疫情常态化管控要求，深化项目建设驻地疫情等应急防控建设，以数字化构建应急管控体系；加强驻地人员基本信息库的建设，完善补充人员流向，实现溯源数字化管理，从源头管控疫情扩散风险，实现快速高效数据对接与主动防控管理；强化智慧社区建设，构建人员数字化流动与定位体系，实现施工期间作业人员的轨迹管理与超限预警；针对重点结构物、重要通道、复杂施工环境等场景，从智能施工装备、辅助物联决策预警装备、人工智能感知终端等角度出发，构建高速公路施工安全风险清单与应急预案。
绿色低碳 推动数字生态双碳体系
- 持续完善双碳数字化管理体系建设
面向高速公路建设全寿命周期，以绿色低碳理念为引领，在既有绿色管理体系的基础上，强化双碳目标导向，持续完善数字化管理体系建设。基于碳排放定额数据库，构建设计期绿色公路评价指标体系，实现对于设计绿色发展的效能评价；基于碳排放监测管理，开展施工期碳目标管理体系建设，完善施工期绿色双碳数字化管理体系；面向运营建设的机电设备，构建融合建设与运营建养于一体的双碳数字化管理体系。
- 加大网格化监测与差别化管控力度
持续加大与地方生态环境部门、环境监测数据中心的联动力度，构建持续的网格化监测联动机制与数据共享机制。全面推进在建高速公路工程建设项目的网格化监测体系建设工作，实现增补网格在项目建设路域范围的全覆盖；结合项目所在地生态环境管控条件，针对性地推进项目级差别化管控体系建设，争取联动覆盖全项目所在地的污染防控豁免体系；持续完善生态环境监测数据采集方法，与环境风险敏感等级紧密关联，形成了互为响应的动态差别化管控技术路径。
- 探索碳排放监测与评价体系及控制技术
面向施工期直接与间接碳排放工作，在核算定额的基础上探索碳排放监测体系构建，重点面向非道路移动机械与重点施工装备，采用物联网终端传感设备，开展碳排放统计与监测工作；以监测数据为基础导向，开展施工、运营全寿命周期碳排放管理评价与考核体系建设，建立标准的碳排放目标管理标准，以数据监测统计促进碳排放强度的下降；基于重点碳排放领域与个体，开发推广应用尾气处理、能耗排放准入、碳封存等技术。开展围绕路、桥、隧典型的碳排放数字化管理体系，打造绿色示范工程。
党的二十大的胜利召开，开启了我国数字经济和数字交通发展的新阶段，数字高速公路已然成为打造现代化交通运输体系的重要支点。随着“新基建”的步伐加快，面对新的机遇和挑战，江苏省交通工程建设局将继续推动“面向未来的新一代智能公路”系列建设，统筹布局高速公路新基建，为推动交通基础设施建设高质量转型升级提供智慧支撑，为率先实现高速公路现代化增添新动能。
来源：微信公众号“中国公路”
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