高速公路是交通運輸業(yè)的重要根底設施，推進高速公路基礎設施數(shù)字化建設是打造現(xiàn)代化交通運輸體系和建設交通強國的重要支點。2021年12月，交通運輸部《數(shù)字交通“十四五”發(fā)展規(guī)劃》提出，提升交通運輸基礎設施運行效率和運輸服務品質(zhì)，讓數(shù)字交通發(fā)展成果惠及人民。面向未來智能高速公路技術(shù)體系與發(fā)展趨勢，國內(nèi)開啟了高速公路建設行業(yè)向數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化融合發(fā)展的新階段，以數(shù)字技術(shù)賦能高速公路基礎設施建設高質(zhì)量發(fā)展。

近年來，作為交通運輸部加快推進新一代國家交通控制網(wǎng)和智慧公路試點的9大試點省份之一，江蘇在全國率先探索智慧高速公路建設，加快推動高速公路從建養(yǎng)運檢科學決策向以數(shù)據(jù)驅(qū)動智能決策的轉(zhuǎn)變。車路協(xié)同、橋隧健康智能檢測、養(yǎng)護自動化智能輔助巡查等一批智慧高速公路技術(shù)得到應用，形成具有江蘇特色且可落地、可復制、可推廣的示范樣板，為全國智慧高速公路發(fā)展貢獻了江蘇經(jīng)驗。

01

問題與挑戰(zhàn)

當前，高速公路基礎設施數(shù)字化建設仍處于發(fā)展期，在取得一系列成績的同時，也面臨著基礎設施數(shù)字場景推廣應用尚不成熟、創(chuàng)新技術(shù)應用有待提高、數(shù)字協(xié)同水平有待提升、數(shù)據(jù)管控能力有待加強等問題。

景推廣應用尚不成熟

當前，圍繞基礎管理，項目協(xié)同、質(zhì)量、安全、環(huán)保管理等方面的場景在技術(shù)應用深度和廣度方面都已形成較為成熟的數(shù)字化能力，但高速公路基礎設施數(shù)字化場景的推廣應用尚不成熟。在數(shù)字監(jiān)測、智能建造、數(shù)字協(xié)同等方面，江蘇省高速公路基礎設施雖已形成一批示范工程，并處于全國領(lǐng)先水平，但推廣使用程度不夠，整體數(shù)字化場景發(fā)展尚不平衡，框架體系有待進一步完善。

創(chuàng)新技術(shù)應用有待提高

隨著無人機傾斜攝影、激光雷達、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高速公路行業(yè)的推廣應用，5G、云計算、大數(shù)據(jù)及人工智能等新技術(shù)的滲透，為高速公路基礎設施數(shù)字化提供了更多的可能性。但尚有一些設施的數(shù)字化和精細度水平有待提高，例如三維數(shù)字化、干線高速公路重點橋隧輕量化檢測、預制構(gòu)件生產(chǎn)與安裝等關(guān)鍵技術(shù)還須加強攻關(guān)。如何將新興信息技術(shù)融合應用到高速公路實際建設中，并切實滿足業(yè)務需求，亟待實踐探索。

升

高速公路基礎設施在營運、管理過程中存在信息孤島現(xiàn)象，各項目、各專業(yè)大都會采用不同的信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫。例如，基于“BIM+GIS”的項目級協(xié)同管理平臺實現(xiàn)了項目管理多維度的協(xié)同與融合，顯著提升了項目建設管理效率，但由于各BIM平臺在模型起初建立時使用的方法、數(shù)據(jù)格式不同，導致無法協(xié)同使用、重復利用性不高。從項目建設全周期來看，各基礎設施在各階段數(shù)字化協(xié)同管理水平方面仍有待進一步提高。

安全管控能力有待加強

國內(nèi)部分先進工程在已有的數(shù)字化建設基礎上，形成了海量的項目管控數(shù)據(jù)，初步構(gòu)建了各數(shù)據(jù)系統(tǒng)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理框架，特別是在重點干線公路、橋梁、隧道等方面實現(xiàn)了標準化管理。但由于多系統(tǒng)數(shù)據(jù)架構(gòu)建設時序差異、系統(tǒng)間技術(shù)手段不同、數(shù)據(jù)標準不統(tǒng)一等問題，導致信息分散，缺少整體性，信息孤島效應仍然存在。此外，數(shù)據(jù)質(zhì)量水平也會影響智慧高速中心平臺的擴展應用。目前，數(shù)字高速在數(shù)據(jù)安全防護、大數(shù)據(jù)分析能力、數(shù)據(jù)長期存儲標準等方面還有待進一步加強。

02

內(nèi)容與成果

江蘇省交通工程建設局作為江蘇省交通重點工程建設的主力軍，承擔了常泰長江大橋、龍?zhí)堕L江大橋、太湖隧道、海太過江通道等多項大型工程。近年來，江蘇省交通工程建設局圍繞高速公路建設高效管理與創(chuàng)新探索開展了大量數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展工作，在數(shù)據(jù)中心、智能建造、項目協(xié)同管理、智能高速等方面積累了豐富的信息化建設經(jīng)驗，夯實了數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展基礎。

施管理數(shù)字化能力基本形成

江蘇省交通工程建設局聚焦高速公路建設管理核心要素，圍繞質(zhì)量、安全、環(huán)保等方面，統(tǒng)籌建立了五大數(shù)據(jù)中心，包括質(zhì)量監(jiān)督數(shù)據(jù)中心、瀝青路面與橋面鋪裝數(shù)據(jù)中心、橋梁數(shù)據(jù)中心、安全數(shù)據(jù)中心和綠色數(shù)據(jù)中心。江蘇省交通工程建設局依托五大數(shù)據(jù)中心各自的在建項目實施專業(yè)的智慧工地系統(tǒng)，實現(xiàn)了對在建高速公路項目的多維度數(shù)據(jù)采集與管控。

江蘇省交通工程建設局聚焦新型基礎設施智能化建造要求，依托在建過江通道，開展了鋼沉井、索塔鋼筋、鋼桁梁等構(gòu)件工業(yè)化智能制造路徑探索，搭建鋼筋加工云平臺，建成鋼桁梁總拼生產(chǎn)線；開展節(jié)段梁、盾構(gòu)管片等成品自動化生產(chǎn)，建成生產(chǎn)全過程可視化預制工廠；研制新型液壓爬模平臺、大噸位超高塔吊、大直徑水下盾構(gòu)機等裝備，建成索塔、隧道掘進等施工數(shù)字孿生系統(tǒng)。

理數(shù)字化架構(gòu)初步建立

江蘇省交通工程建設局分別面向五峰山高速公路、常泰長江大橋、江陰靖江長江隧道等重點工程，以“BIM+GIS”為載體，構(gòu)建集項目進度、質(zhì)量、安全、綠色、數(shù)字施工、計量支付等功能于一體的數(shù)字化平臺，顯著提升了項目建設協(xié)同管理能力，初步建立了協(xié)同管理數(shù)字化架構(gòu)。

▲2021年6月，江蘇省交通工程建設局依托五峰山長江大橋南北公路接線項目，建成首條“面向未來的新一代智能高速”。

面向未來智能高速公路技術(shù)體系與發(fā)展趨勢，江蘇省交通工程建設局以物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、5G通信、人工智能、大數(shù)據(jù)分析等新興技術(shù)為基礎，創(chuàng)新研發(fā)探討未來智能高速公路技術(shù)場景，圍繞建管、安全、出行、運維、綠色，首次系統(tǒng)提出面向未來的新一代智能公路“智能建管全要素、安全保障全天候、出行服務全方位、運維救援全過程、綠色低碳全周期”的“五全”形態(tài)，并于2021年6月依托五峰山長江大橋南北公路接線項目，建成全國首條“面向未來的新一代智能高速”；2021年12月，依托蘇錫常南部高速公路項目，建成“面向未來的新一代智能隧道”。

▲常泰大橋索塔施工數(shù)字孿生監(jiān)控平臺

▲常泰大橋BIM協(xié)同管理平臺

▲五峰山高速公路

▲蘇錫常南部高速公路太湖隧道

▲蘇錫常南部高速公路太湖隧道可變景觀帶

目前，江蘇省交通工程建設局正積極探索“關(guān)鍵技術(shù)研究+創(chuàng)新技術(shù)融合+場景落地建設”的技術(shù)路徑，以及“創(chuàng)新建設運營一體化的建管模式，集建設、運營、科研、設計、施工、監(jiān)理各方合力保障實施”的管理路徑，推動智慧科技與交通行業(yè)的深度融合，打造交通運輸現(xiàn)代化示范區(qū)新亮點。

03

數(shù)字化建設思路

提高項目數(shù)字管理效能

• 加強數(shù)字技術(shù)攻關(guān)

以科技創(chuàng)新為基礎驅(qū)動力，充分結(jié)合數(shù)字技術(shù)“創(chuàng)新鏈”關(guān)鍵核心要素，緊密圍繞新基建內(nèi)核技術(shù)，開展全過程全要素數(shù)字技術(shù)創(chuàng)新研究探索，形成高速公路建設管理的數(shù)字技術(shù)創(chuàng)新體系；促進科研機構(gòu)、高校、企業(yè)合作，開啟聯(lián)合創(chuàng)新模式，發(fā)揮各自優(yōu)勢，推動產(chǎn)學研成果落地；加大數(shù)字技術(shù)創(chuàng)新研究與設計融合應用，加強物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等關(guān)鍵數(shù)字技術(shù)研究，將數(shù)字創(chuàng)新成果充分融入工程設計環(huán)節(jié)，開展代表性重點項目全過程示范。

• 加強數(shù)字資源管控與協(xié)同應用

聚焦數(shù)字經(jīng)濟與高速公路建設管理的數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展要求，完善既有數(shù)據(jù)中心和協(xié)同平臺，匯聚各子平臺數(shù)據(jù)功能，融合各個業(yè)務發(fā)展的數(shù)據(jù)生態(tài)，打通數(shù)據(jù)壁壘，實現(xiàn)業(yè)務數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，提升協(xié)同分析能力；優(yōu)化重塑業(yè)務數(shù)字管理流程，以管理效率提升為主控目標，構(gòu)建標準化管理流程，在既有基礎信息化管理系統(tǒng)基礎上，完善數(shù)字管理系統(tǒng)聚合平臺建設，形成對業(yè)務、人才、檔案管理等全內(nèi)控業(yè)務的數(shù)字化體系；建立項目計劃管理數(shù)字化跟蹤體系，實時動態(tài)反應反饋項目報審節(jié)點與即時狀態(tài)，加強與主管部門的數(shù)據(jù)聯(lián)動，快速反應動態(tài)調(diào)整項目計劃管理，推進高速公路建設項目前期計劃管控力度，實現(xiàn)數(shù)字計劃高效跟蹤管理。

• 加強數(shù)字協(xié)同與共享體系建設

推進高速公路、長江大橋、長江隧道三維數(shù)據(jù)采集和建模，形成高速公路基礎設施三維數(shù)字化開放平臺、數(shù)字化應用系統(tǒng)，利用BIM+VR融合技術(shù)搭建完整的VR場景，建立高速公路智慧建養(yǎng)數(shù)字孿生平臺；對改擴建工程中的全線進行精細建模，制定模型、編碼及數(shù)據(jù)標準，接入實際施工數(shù)據(jù)，構(gòu)建與實際工程一致的數(shù)字孿生工程；建立高性能圖形工作站、數(shù)據(jù)存儲服務器，實現(xiàn)對施工歷史數(shù)據(jù)的回溯，推動建筑工程從物理資產(chǎn)到數(shù)字資產(chǎn)的轉(zhuǎn)變；基于數(shù)字化資產(chǎn)信息管理平臺的數(shù)據(jù)處理能力，打造資產(chǎn)數(shù)據(jù)底座，加強數(shù)字協(xié)同與數(shù)字共享體系建設；聯(lián)動各單位加強數(shù)據(jù)協(xié)同，實現(xiàn)項目全壽命周期的計劃管理協(xié)同，全面打造數(shù)字高速的協(xié)同與共享生態(tài)。

強化數(shù)字賦能 推進創(chuàng)新技術(shù)融合應用

• 推進BIM正向設計 工程數(shù)字設計水平

加大BIM正向設計工作系統(tǒng)總結(jié)和全生命周期BIM應用，并形成企業(yè)技術(shù)標準規(guī)范，全面推廣應用；總結(jié)已有BIM在各個項目上協(xié)同應用成效，形成BIM協(xié)同管理技術(shù)指南；全面推廣BIM在設計、施工與運營的全過程應用，尤其是數(shù)字設計與工業(yè)化數(shù)字建造模式的融合，探索“一模到底”“一模多用”模式的應用，強化“BIM+GIS”在全過程場景中的應用；推進設計工作成效數(shù)字化評價，全過程數(shù)值記錄設計與全流程落實，實現(xiàn)對設計工作成效的量化數(shù)字評價；探索構(gòu)建與全生命同期BIM技術(shù)應用相適應的設計成果審查機制，利用BIM技術(shù)改進勘察設計圖紙審核手段和流程。

• 探索人工智能 創(chuàng)新研發(fā)數(shù)字施工技術(shù)

加大數(shù)字施工技術(shù)場景研究與應用力度，以人工智能、5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新基建核心技術(shù)序列為基礎，開發(fā)“5G+北斗”技術(shù)在水下隧道施工與運營場景中的應用，開發(fā)“AI+視頻視覺”技術(shù)在關(guān)鍵風險防控場景中的識別與預警應用，推廣AR虛擬現(xiàn)實技術(shù)在智慧場區(qū)的應用，加大3D智能攤鋪數(shù)字化施工技術(shù)在瀝青路面施工中的應用；總結(jié)相關(guān)數(shù)字技術(shù)創(chuàng)新研究，形成相關(guān)技術(shù)專利、工法與標準，支撐數(shù)字施工技術(shù)全面推廣應用；加大推廣智能裝備、無人施工應用，以“工法領(lǐng)先、智能核心”為發(fā)展路線，基于重大路、橋、隧工程建設特性，研發(fā)推廣智能施工裝備，同時開發(fā)智能大數(shù)據(jù)交互平臺，實現(xiàn)設備參數(shù)的實時監(jiān)測和遠程控制等信息化管理，達到施工可視化和可追溯性，實現(xiàn)實時監(jiān)控、動態(tài)評估、預警響應，滿足信息快速獲取、快速反饋的風險控制及動態(tài)管理；聯(lián)合國產(chǎn)施工機械制造廠商，共同研究推廣無人化壓實施工機組作業(yè)技術(shù)與模式，支持無人施工系統(tǒng)與國產(chǎn)控制系統(tǒng)的融合應用。

• 推行工業(yè)建造 提高工程數(shù)字建造水平

全面推廣智慧梁廠、智慧社區(qū)、智慧拌和站等數(shù)字場區(qū)技術(shù)；加快部品部件生產(chǎn)數(shù)字化、智能化升級，推廣應用數(shù)字化技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)、智能化裝備和機器人，實現(xiàn)少人甚至無人工廠；加快人機智能交互等技術(shù)和智能裝備的應用，以鋼筋制作安裝、立模、混凝土澆筑、養(yǎng)生等工廠生產(chǎn)關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)為重點，推進工藝流程數(shù)字化采集；加強重點項目智慧工地、智慧社區(qū)與BIM協(xié)同系統(tǒng)平臺的融合建設，推進工業(yè)數(shù)字建造與數(shù)字施工孿生在數(shù)字建造中的應用。

• 圍繞建養(yǎng)一體 增強數(shù)字監(jiān)測檢測能力

加大軟基、橋隧監(jiān)測技術(shù)應用力度，構(gòu)建軟基監(jiān)測數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊，實現(xiàn)軟基全周期的數(shù)字監(jiān)測體系；依托橋隧建設工程，進一步總結(jié)數(shù)字監(jiān)測指標、預警機制等模式，集成開發(fā)數(shù)字監(jiān)測功能模塊，考慮部分構(gòu)造物與運營期監(jiān)測系統(tǒng)的協(xié)同建設，共享監(jiān)測數(shù)據(jù)資源；加速推進大型橋梁輕量化監(jiān)測，推廣AI視頻、集約化傳感等輕量化監(jiān)測技術(shù)，構(gòu)建輕量化監(jiān)測數(shù)據(jù)管理模塊，實現(xiàn)與運營數(shù)據(jù)監(jiān)控體系的全面對接，為大型橋梁全壽命周期的健康運營提供源頭保障；推進數(shù)字物聯(lián)網(wǎng)試驗室建設，針對在建項目中心試驗室、工地試驗室、監(jiān)理試驗室穩(wěn)步推進試驗設備的物聯(lián)化改造與升級，加大對于鋼梁、鋼塔等鋼結(jié)構(gòu)的物聯(lián)質(zhì)量監(jiān)督，全面提升數(shù)字化檢測能力。

堅守安全底線 保障工程數(shù)字安全可靠

• 強化數(shù)據(jù)資源科學管控與數(shù)據(jù)安全管理

圍繞“一數(shù)一源、分級維護、共建共享”原則，明確數(shù)據(jù)來源，完善數(shù)據(jù)資源目錄，構(gòu)建長期保存數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，建立數(shù)據(jù)管控長效機制，規(guī)范數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲流程，形成企業(yè)標準；深入貫徹落實網(wǎng)絡安全責任制和等級保護等新要求，加強終端安全防護，推動路側(cè)及移動終端安全防護與應用，對海量數(shù)據(jù)信息及訪問入口進行加固，主動及時挖掘潛在安全隱患，保障信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全。

• 加強安全數(shù)據(jù)應用與分析

以施工安全數(shù)據(jù)庫為支撐，運用智慧施工理念，在既有安全管理機制的基礎上，從協(xié)同性、集成性的角度優(yōu)化施工項目風險管理信息模型，提高安全風險預警水平；全面梳理安全風險點和危險源，智能監(jiān)控各類違章違規(guī)行為，通過數(shù)字化、可視化、在線化的管理模式，深化安全大數(shù)據(jù)分析，通過動態(tài)化、智能化的精準分析，實現(xiàn)對安全質(zhì)量態(tài)勢的精準掌握、精準決策和精準施控；構(gòu)建安全管理“大數(shù)據(jù)、網(wǎng)格化、全鏈條”的閉環(huán)管控機制，為項目管理者提供科學的現(xiàn)場管理和決策依據(jù)。

• 深化數(shù)字應急體系建設

結(jié)合新冠肺炎疫情常態(tài)化管控要求，深化項目建設駐地疫情等應急防控建設，以數(shù)字化構(gòu)建應急管控體系；加強駐地人員基本信息庫的建設，完善補充人員流向，實現(xiàn)溯源數(shù)字化管理，從源頭管控疫情擴散風險，實現(xiàn)快速高效數(shù)據(jù)對接與主動防控管理；強化智慧社區(qū)建設，構(gòu)建人員數(shù)字化流動與定位體系，實現(xiàn)施工期間作業(yè)人員的軌跡管理與超限預警；針對重點結(jié)構(gòu)物、重要通道、復雜施工環(huán)境等場景，從智能施工裝備、輔助物聯(lián)決策預警裝備、人工智能感知終端等角度出發(fā)，構(gòu)建高速公路施工安全風險清單與應急預案。

綠色低碳 推動數(shù)字生態(tài)雙碳體系

• 持續(xù)完善雙碳數(shù)字化管理體系建設

面向高速公路建設全壽命周期，以綠色低碳理念為引領(lǐng)，在既有綠色管理體系的基礎上，強化雙碳目標導向，持續(xù)完善數(shù)字化管理體系建設?；谔寂欧哦~數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建設計期綠色公路評價指標體系，實現(xiàn)對于設計綠色發(fā)展的效能評價；基于碳排放監(jiān)測管理，開展施工期碳目標管理體系建設，完善施工期綠色雙碳數(shù)字化管理體系；面向運營建設的機電設備，構(gòu)建融合建設與運營建養(yǎng)于一體的雙碳數(shù)字化管理體系。

• 加大網(wǎng)格化監(jiān)測與差別化管控力度

持續(xù)加大與地方生態(tài)環(huán)境部門、環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)中心的聯(lián)動力度，構(gòu)建持續(xù)的網(wǎng)格化監(jiān)測聯(lián)動機制與數(shù)據(jù)共享機制。全面推進在建高速公路工程建設項目的網(wǎng)格化監(jiān)測體系建設工作，實現(xiàn)增補網(wǎng)格在項目建設路域范圍的全覆蓋；結(jié)合項目所在地生態(tài)環(huán)境管控條件，針對性地推進項目級差別化管控體系建設，爭取聯(lián)動覆蓋全項目所在地的污染防控豁免體系；持續(xù)完善生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)采集方法，與環(huán)境風險敏感等級緊密關(guān)聯(lián)，形成了互為響應的動態(tài)差別化管控技術(shù)路徑。

• 探索碳排放監(jiān)測與評價體系及控制技術(shù)

面向施工期直接與間接碳排放工作，在核算定額的基礎上探索碳排放監(jiān)測體系構(gòu)建，重點面向非道路移動機械與重點施工裝備，采用物聯(lián)網(wǎng)終端傳感設備，開展碳排放統(tǒng)計與監(jiān)測工作；以監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎導向，開展施工、運營全壽命周期碳排放管理評價與考核體系建設，建立標準的碳排放目標管理標準，以數(shù)據(jù)監(jiān)測統(tǒng)計促進碳排放強度的下降；基于重點碳排放領(lǐng)域與個體，開發(fā)推廣應用尾氣處理、能耗排放準入、碳封存等技術(shù)。開展圍繞路、橋、隧典型的碳排放數(shù)字化管理體系，打造綠色示范工程。

黨的二十大的勝利召開，開啟了我國數(shù)字經(jīng)濟和數(shù)字交通發(fā)展的新階段，數(shù)字高速公路已然成為打造現(xiàn)代化交通運輸體系的重要支點。隨著“新基建”的步伐加快，面對新的機遇和挑戰(zhàn)，江蘇省交通工程建設局將繼續(xù)推動“面向未來的新一代智能公路”系列建設，統(tǒng)籌布局高速公路新基建，為推動交通基礎設施建設高質(zhì)量轉(zhuǎn)型升級提供智慧支撐，為率先實現(xiàn)高速公路現(xiàn)代化增添新動能。

來源：微信公眾號“中國公路”

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