“智慧高速公路”建设对于提升道路通行能力、减少交通拥堵和交通干扰有重要意义，但目前还存在不足之处，距离主动式管理有一定距离。那么国外在这个方面有何值得借鉴的地方、对于我国“智慧高速公路”建设有何启示、提升交通管理与出行服务可以从哪些方面入手呢？
“智慧高速公路”建设应将
“智慧的出行服务”作为核心目标
“新基建”俨然成为今年的最热词汇，不仅多次写入政府发展规划，而且在多个基础产业掀起建设热潮。“智慧高速公路”建设既是公路交通行业“新基建”的“主战场”之一，也是提升公路交通出行体验的主要场景。但是目前国内对“智慧高速公路”的定义还未完全统一，存在两种差异化的认识：一是目标导向，侧重于解决公路交通的问题，以服务交通发展为目标做定义；另一种是技术导向，侧重于粘贴技术标签，将自动驾驶、5G、物联网等技术能力作为“智慧高速”的名片。
其实，“智慧高速公路”上层系统的“智慧城市”建设同样存在着相似的讨论。这一点，巴塞罗那的成功经验值得借鉴。作为欧洲“智慧城市”的标杆，巴塞罗那市长将“智慧城市”的建设目标明确的定位为提供“智慧的服务（smart service）”，而不是追求“智慧的技术（smart technology）”。建设内容归纳为四个方面：互联、感知、绿色、服务。具体的工作内容涵盖：全覆盖的wifi网络、广泛的传感信息采集、低碳能源系统以及数字化的医疗预约和医患信息协同。也就是说，所谓的智慧不是为了实现“智慧的技术”，而是为了通过 “互联、感知”实现“绿色、服务”的生活保障。巴塞罗那“智慧城市”建设的成功经验代表着相关领域的发展方向。这一理念也逐渐被我国“智慧城市”领域学者接受：摘去技术标签并不是忽视技术价值，而是突出“智慧+”的建设目的——提升服务，帮助公众更好的生活。以此类推，“智慧高速公路”作为“智慧城市”建设的一部分，也应将“智慧化的出行服务”作为核心内容，避免粘贴“新技术”的标签而忽视实际需求和问题本源。
借鉴国外经验对于思考如何提升“智慧高速公路”出行体验有参考价值，欧美与“智慧高速公路”相类似的是“智慧公路”（smart highway）建设。“智慧公路”建设的理念，并不是空中楼阁、平地高楼，而是以“主动化交通和需求管理（ATDM）”为基础，依托新技术提升交通管控的科学性、拓展智慧出行服务。欧美国家自20年前起，实施高速公路“主动化交通和需求管理（ATDM）”取得了良好的效果。如今的“智慧公路”建设，有两个突出特点：第一，依托新技术，提升感知能力、提高“主动化交通和需求管理（ATDM）”管控决策的科学性和有效性；第二，拓展智慧化的出行服务，下面进行具体介绍。
1
依托新技术，对既有“主动化交通和需求管理（ATDM）”进行精细化、科学化提升
☞ 欧洲：打造升级版“主动化交通和需求管理（ATDM）”，重点提升交通状态感知能力、细化管控策略
欧洲是“主动化交通和需求管理（ATDM）”的发源地，英国与德国更是典型的代表。2004年时，英国为应对日益严重的交通拥堵与交通事故开始实施“主动化交通和需求管理（ATDM）”策略。初期效果显著，相关实施路段交通事故下降18%，交通流量提升3%，最为突出的是二次事故下降40%-50%。欧洲的经验得到世界各国的认可，并且通过培训、考察等方式推广到其他国家。但是，由于交通的动态差异属性，当“主动化交通和需求管理（ATDM）”策略推广到更广泛道路环境、交通场景时，暴露出一些问题，最为突出的为以下几点：①交通事件感知、救援能力不足。在欧洲，平均需要17分钟才能发现一辆停在行车道的事故车辆，平均再过17分钟才能等到救护车。开放硬路肩时，硬路肩上的车辆抛锚事故会造成更为突出的影响。②硬路肩动态开放策略不够科学。包括缺乏对硬路肩的宽度、线形条件、交通安全特征等详细分析，缺少研判硬路肩开放条件的详细规则；无法即时的告知驾驶人硬路肩开放/关闭状态，造成驾驶人认知不统一。硬路肩上的轻微事故数量有所提升。③紧急停车带的间距过大，大多数间距在2.5km以上。当硬路肩作为行车道时，难以满足应急停车需求。④无法将车道管控指令、紧急停车带等应急设施的位置即时、准确的传递给驾驶人。
针对以上问题，英国等英联邦国家将“智慧公路”定义为通过智能化的工具，提升出行的安全性（safer）、快捷性（quicker）、连续性（consistent）。与“主动化交通和需求管理（ATDM）”相比，欧洲“智慧公路”策略重点在两方面进行了改进，一是提升交通运行状态的获取能力和要求；二是对“主动化交通和需求管理（ATDM）”原有关键管控策略进行反思和精细化改进。表1是具体所实施的智能化手段、措施。
表1：欧洲“智慧公路”建设所实施的智能化手段、措施
2005年美国联邦公路局组织技术人员到欧洲考察，将“主动化交通和需求管理（ATDM）”策略引入国内试点、推广。虽然舶来自欧洲，但美国对“主动化交通和需求管理（ATDM）”进行了系统、持续迭代的研究，管控策略也更加细致。以硬路肩开放策略为例，美国不仅制定了详细的技术指南，而且对开放硬路肩的交通运行状态、硬路肩条件、交通安全等指标进行了规定。但同样遇到交通事件感知能力不足、管理信息无法有效传达给驾驶人的困境。针对“主动化交通和需求管理（ATDM）”以上问题，美国提出了“智慧交通管理”的理念，并且将目标定位为“最大限度的延缓、消除交通拥堵、事故及影响”。强调在新的技术体系下，管理者可以预见问题、并预先采取行动，而不是等待交通状况发生变化后再采取行动。基于以上理念，欧美国家着重对“主动化交通和需求管理（ATDM）”的事件感知、精细化控制、信息交互等方面进行了技术改进。▼ 提升感知能力，减少发现交通事件的时间。目标是拓展全数字化感知并提升数据分析能力，主要包括以下新技术、措施：
①拓展数据源获取能力：包含基于新的检测技术获取更多的数据，如GPS数据、互联网众包数据、物联网数据、激光雷达检测数据、卡口等视频检测器结构化数据、自动驾驶车辆感知数据；
②拓展新的传感器、物联网技术：包含传感视频与图像解析数据、大气监测传感数据、智慧路灯数据、蓝牙数据、基础设施网联数据（物联网设施、DSRC）等；
③提升数据分析能力：包含大数据技术、边缘计算技术、区块链技术等。
▼ 提升决策科学性，提高主动交通管理的有效性。目标是提升智慧化交通管控和服务能力，主要包括以下新技术、措施：
①融合新技术，提升预警与自动化决策能力：包含人工智能、机器学习、深度学习等技术；
②细化“主动化交通和需求管理（ATDM）”的适用条件：包含在开放硬路肩路段，缩短紧急停车带的设置间距，由2.5km缩短至500-600m；一旦发现开放的硬路肩上发生了事故或存在故障车，则迅速关闭硬路肩；对动态管控措施的有效性进行动态的评估与完善；
③通过大数据等新型数据分析技术，定量化分析、评价主动交通管理的效果。
以交通事件管理场景为例，可以看出新技术在“主动化交通和需求管理（ATDM）”过程中所起到的作用，如图1所示。其中绿色框中列出了应用的新技术、数据源。
图1：新技术在“主动化交通和需求管理（ATDM）”过程中所起到的作用
“智慧公路”建设中，更加强调将管控信息有效传递给驾驶人，并建立完整的出行服务体系。这是与以往“主动化交通和需求管理（ATDM）”理念的另一个主要差异。欧美实施“主动化交通和需求管理（ATDM）”时总遇到一个难题：驾驶人由于难以了解、适应动态改变的交通管控规则，临时改变驾驶行为或路径增加了发生轻微剐蹭事故的概率。管理部门通过以下技术手段、措施提升管控指令的发布有效性，包括：充分利用导航APP；共享出行平台；网联车平台协同发布信息。此外，部分国家收紧了动态管控的使用范围，比如，英国取消了动态开放硬路肩的策略，改为固定周期性或全时段开放硬路肩。
虽然在美国上一版“主动化交通和需求管理（ATDM）”策略中，已经将其分为：“主动交通需求管理（ADM）”、“主动交通管理（ATM）”、“主动停车管理（APM）”三个部分。但受到技术局限，只重点阐述了“主动交通管理（ATM）”的技术实施方式。在最新的策略中，美国进一步完善了“主动交通需求管理（ADM）”和“主动停车管理（APM）”的内容。
其中“主动交通需求管理（ADM）”通过行前服务，均衡路网分担率、提升出行可靠性，包括三方面：第一是对交通出行需求的预测和即时研判；第二是在驾驶人出行前，提前通知其出行路径、出行时间以及沿途的行车条件；第三是提升公铁联程的可靠性，比如缩短公铁换乘时间等，引导多方式出行。“主动停车管理（APM）”通过行程末端的停车调度和精准诱导，调度路网流量，提升资源利用率。近年来，我国部分区域在“智慧高速公路”建设中，借鉴欧美经验，试点应用了“主动化交通和需求管理（ATDM）”。但必须注意到应用“主动化交通和需求管理（ATDM）”需要满足系统性、科学性、协同性的要求。1
“智慧高速公路”各项内容之间相互联系、影响，需要系统建设“智慧高速公路”建设是智慧化感知、控制、服务的结合体，各项内容之间相互联系、影响，需要系统建设。我国部分路段借鉴欧美经验实施了“主动化交通和需求管理（ATDM）”建设，但在系统建设上还存在一定问题，主要可从以下两个方面进行改进：借鉴国外经验，我国高速公路实施最多的是“主动交通管理（ATM）”策略，主要手段是增设了一批动态发布设施。例如，高速公路沿线通过增设“可变信息标志”、“动态线形诱导标、轮廓标、突起路标”、“可调节照明设施”等动态控制设施确实提高了控制能力。但是大多数情况只是建设了硬件，缺乏软件支持，大量动态控制设施并没有实施动态的交通控制，比如，很多可变信息标志只是发布管理信息，并没有发布交通控制信息；“动态突起路标”等动态视线诱导设施只是固定在夜间点亮，并没有根据交通条件实施差异化控制。此外，由于缺乏数据支持，无法实现预警、主动式管理。其实，作为“主动化交通和需求管理（ATDM）”的一部分，“主动交通管理（ATM）”自身也是一个系统。美国联邦公路局（FHWA）将“主动交通管理（ATM）”分为三个阶段，定周期静态管理、响应式管理、主动管理（见图2）。因此，目前实际上只能达到图2中的第一阶段能力，极少数路段能够达到第二阶段能力。
图2：美国联邦公路局（FHWA）提出的“主动交通管理（ATM）”三个阶段
基于这一问题，借鉴国外经验，需要在以下几方面进行改进：
①融合导航、ETC门架、结构化检测设备等不同检测手段、不同检测数据，提升交通感知能力；
②充分利用导航公司OD数据、驾驶行为数据，提升交通问题的预警能力；
③依托人工智能、深度学习等新技术，提升主动交通控制算法，形成即时、最优的控制策略；
④交通控制需要与导航系统相协同，出现交通预警、问题时，即时干预驾驶行为，延缓、消除拥堵、事故。
在以上方面，成都市第二绕城高速公路实施了良好的尝试，“智慧高速公路”通过建设感知系统、动态控制系统、以及动态控制与导航终端协同发布平台，具备了交通安全和拥堵预警、即时智慧管控、伴随诱导的能力，实现了秒级感知事件、分钟级立体管控的目标（见图3）。
图3：成都第二绕城高速公路“智慧高速公路”“主动交通管理（ATM）”策略实践例
☞ 充分利用优势，实施全链路的“主动交通需求管理（ADM）”、“主动停车管理（APM）”“主动化交通和需求管理（ATDM）”是“主动交通需求管理（ADM）”、“主动交通管理（ATM）”、“主动停车管理（APM）”的结合体。我国交通行业以往将工作重点集中在“主动交通管理（ATM）”，缺乏“主动交通需求管理（ADM）”、“主动停车管理（APM）”的管理和服务，未形成闭环系统。
我国智能手机的普及率高于欧美，主流导航APP在高速公路出行者中的渗透率超过60%，部分地区甚至达到70%，具备了非常好的诱导条件。应充分利用这一优势，借鉴欧美经验，实施全链路的“主动交通需求管理（ADM）”、“主动停车管理（APM）”，包括：
①制定更为灵活的通行费收费策略，动态调整通行费，调节出行需求；②在高速公路运营管理中，通过设置专用车道（如图4）等方式拓展、鼓励共享出行、一体化出行、预约出行等多方式出行服务场景，依托导航、车联网平台实现快速落地；③通过导航平台、可变信息标志引导出行者选择合理路径出行，平衡路网流量；④停车资源数字化改造，根据交通运行状态实施动态停车费；
2
遵循交通工程理论，科学、合理的设置控制设施，确保驾驶人看得懂、做得到
欧洲“主动化交通和需求管理（ATDM）”实施中出现的问题，体现出科学设置交通控制设施的重要性。由于“主动化交通和需求管理（ATDM）”策略主要依靠可变信息标志发布，并具有即时性、非周期性特点，因此相应的动态信息发布设施需要给予驾驶人更加充足的认读时间、理解时间、操作时间。此外，需要根据路段特点，考虑是否需要增加附属服务设施。包括以下内容：
①合理确定动态限速值，避免相邻路段速度差过大或相邻车道速度差过大：需要分析公路设计速度、不同车型的即时运行速度、不同车道的即时运行速度，车道宽度、道路线形指标、停车视距、超高、路侧净空；②确定相应路段是否适合开放硬路肩，避免因开放硬路肩而引发交通安全隐患：需要预测路网交通运行状态，分析不同车型的即时运行速度，硬路肩宽度、紧急停车带间距、路侧净区、硬路肩净空；③确保动态交通控制设施科学、有效，避免大幅度降低驾驶舒适性甚至引发交通事故：需要分析运行速度、动态交通控制路段与相邻路段的运行速度差、不同车道的运行速度差、停车视距等。最后，“主动化交通和需求管理（ATDM）”是一个涉及感知、控制与服务的复杂系统，需要通过统一的平台建设，交互、协同各个环节，才能取得最大的效果。（文 / 阿里巴巴集团高德地图 姜明、董振宁、吴泽驹）
编校丨李芸玥 蒋莉莉
