運營高速公路智慧附屬設施設計規程本文件規定了運營高速公路附屬設施智慧化設計技術各個層次相關系統的功能要求、性能要求和安全要求。本標準適用于運營中高速公路的智慧化改造附屬設施設計。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T18487.1—2023電動汽車傳導充電系統第1部分：通用要求GB/T18567—2010高速公路隧道監控系統模式GB/T20234.1—2023電動汽車傳導充電用連接裝置第1部分：通用要求GB/T23828—2009高速公路LED可變信息標志GB/T29103—2012道路交通信息服務通過可變情報板發布的交通信息GB/T29781電動汽車充電站通用要求GB/T34428.3—2017高速公路監控設施通信規程第3部分：LED可變信息標志GB/T37372—2019交通數據廣播通信技術要求CH/T9015三維地理信息模型數據產品規范JTGD70/2公路隧道設計規范第二冊交通工程與附屬設施JTGD80高速公路交通工程及沿線設施設計通用規范JTG5210—2018JT/T1458—2023YD/T3340—2018YD/T3400—2018YD/T3707—2020YD/T3709—2020公路技術狀況評定標準營運車輛車路/車車通信（V2X）終端性能要求和檢測方法基于LTE的車聯網無線通信技術基于LTE的車聯網無線通信技術基于LTE的車聯網無線通信技術基于LTE的車聯網無線通信技術空中接口技術要求總體技術要求網絡層技術要求消息層技術要求T/CSAE295.2—2023智能網聯汽車云控互聯技術規范《高速公路監控系統技術要求》交通運輸部公路科學研究院3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1直連通信directcommunication路側通信設施與車載通信設施之間直接進行數據傳輸的無線通信方式。3.2車路協同vehicle-infrastructurecoordination采用先進的無線通信和新一代互聯網等技術，在全時空動態交通信息采集與融合的基礎上，全方位實現車-車、車-路動態實時數據交互及車輛主動安全控制和道路協同管理，優化利用資源，提升交通安全，提高通行效率。3.32交通事件trafficevent道路上發生的，影響車輛通行及交通安全的異常交通狀況及行為。注：主要包括停止事件、逆行事件、行人事件、拋灑物事件、擁堵事件、機動車駛離事件等典型事件3.4雷視融合感知RadarandVisionFusion一種結合了雷達和計算機視覺技術的智能交通解決方案，它通過數據收集、融合、分析和決策支持等步驟，實現對道路交通狀況的全面、實時、精確監控。3.5數字孿生DigitalTwins充分利用物理模型、運行歷史、交通算法模型等數據，集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應的實體裝備的全生命周期過程和全交通運行過程的技術手段。3.6高精度地圖highprecisionmap包含公路路線、附屬設施、安全設施、管理設施、服務設施等關鍵交通要素，絕對精度小于1.5m，每100m相對誤差不超過0.2m，具備輔助完成高精度定位功能及道路級和車道級交通控制能力的電子地圖。車路通信vehicle-to-roadcommunication車輛與道路附屬設施通過無線通信網絡進行信息交換。4縮略語下列縮略語適用于本文件。DSRC專用短程通信（DedicatedShortRangeCommunication）LTE-V2X以車輛為主體的車聯網無線通信技術（LongTermEvolution-VehicletoEverything）5G-V2X基于5G設計的車用無線通信技術(5G-VehicletoEverything)IaaS基礎架構即服務（Infrastructureasaserver）PaaS平臺即服務（PlatformasaService）RSU路側單元（Road-SideUnit）OBU車載單元（OnBoardUnit）V2X以智能網聯汽車為主體的車路協同（VehicletoEverything）APP應用程序（Application）C-V2X基于蜂窩技術的車聯網通信技術(CellularVehicletoEverything)RTK實時動態(Real-timekinematic)GIS地理信息科學(GeographicInformationScience)BIM建筑信息模型(BuildingInformationModeling)5總體思路5.1設計目標3為推動智慧交通技術發展，提升高速公路智慧化水平，規范、統一在運營高速公路進行附屬設施智慧化設計工作，制定本文件。運營高速公路進行附屬設施智慧化設計應以全要素體系支撐，全路段設備協同，多場景安全保障、綜合化數智管理為目標。5.2設計原則運營高速公路進行附屬設施智慧化設計應滿足以下原則：緊密結合主體工程；充分利舊節流；技術適當超前，支持兼容迭代；堅持分步推進。5.3總體架構運營高速公路進行附屬設施智慧化設計架構應包括基礎保障層、全要素感知層、多要素融合計算層、多靶向數據交互層、數智化綜合控制層、多渠道信息發布層，見圖1。圖1總體架構6基礎保障層6.1一般規定4規定基礎保障層包括以下三部分：通信設施、供電設施、安全設施。通信設施規定可選用的通信方式及通信要求，供電設施規定供電設施的設計及參數選擇方法，安全設施規定智慧化設計中交通安全與信息安全保障方法。6.2通信設施6.2.1通信設施應包括通信傳輸網、直連通信設施和蜂窩移動通信設施等。6.2.2通信設施應優先采用公路光纖通信專網系統，在安全可控前提下，可考慮髙速公路通信專網與互聯網、新一代無線網絡、衛星通信網絡的多網聯通融合應用，實現高可靠、低時延、廣覆蓋、大帶寬的高速公路通信網絡系統。6.2.3應支持車路協同通信需求，車路協同通信方式包含光纖傳輸技術、DSRC技術、LTE-V2X技術、5G-V2X技術等，實現車輛與周圍車輛、道路設施、網絡之間的信息交互。6.3供電設施6.3.1高速公路智慧附屬設施供電設計應遵循安全可靠、節能高效、經濟合理、綠色安全的原則，為沿線附屬設施提供穩定、持續、可靠、綠色的能源供給。6.3.2供電設施建設應充分考慮基礎供電網絡的分布情況和已有供電網絡設備的冗余情況，應配備可靠電源系統，保障24小時不間斷供電，并對供電情況進行實時監測。6.3.2設施供電方式包括低壓直供、直流遠供和綠色能源供電等，應根據項目的實際情況和接入條件合理靈活地選擇一種或多種供電方式搭配使用。6.3.3供電設施的建設應綜合考慮供電電壓、功率因數、電能質量、功能效率等因素，搭建以本地電網10kV電源為主、綠色能源為輔的綜合能源供給網。確定外部電源、自備應急電源的供配電方案，應符合現行JTGD80、JTGD70/2中的有關規定。6.3.4隧道用電應根據機電設施的重要性合理配置負荷。中、長、特長隧道供電應采用雙重電源，一級負荷中的特別重要負荷供電應設置不間斷電源等備用電力供應措施。6.3.5主體及沿線設施設計應考慮新能源供給與儲電、換電、充電設施的同步規劃和加油、加氣、加氫及充電站的同步設計，并為后期安裝形成預留。6.3.6供電設施應具備防雷擊、防浪涌沖擊等隔離防護能力，具備供電狀態、設備狀態、故障報警及遠程管理等實時監測功能。6.3.7外場配電箱（智能機箱）宜配置動力環境監測管理、供電/網絡監測管理、遠程修復管理、衛星定位、智能門禁管理等功能。6.3.8公路工程設施支持自動駕駛時，公路沿線服務區（站）建設的車輛供電設施應遵循GB/T29781、GB/T18487.1、GBT20234.1中的技術要求。6.4安全設施6.4.1結合高速公路建、管、養分階段建設特點，實施不同階段的交通組織方案，既保證工程建設，又可以應對交通環境的變化采取不同的交通組織，提高交通組織的針對性和有效6.4.2高速公路的交通安全設施配置及使用年限應遵循JTGD80中的有關規定。6.4.2實現重點車輛數據的接入監管，高速管理單位與相關管理部門進行溝通協調，實現平臺接口的對接，獲取客運車輛、危化品營運車輛、重載貨車以及執法車輛等實時定位數據，并同步做好網絡安全的防護工作。6.4.3針對高速公路施工路段特點，布設安全信息誘導裝置，復用路側可變信息板等智慧化展示裝置或通過中臺系統對道路改擴建施工保通提供安全信息誘導、交通狀況安全態勢感知和應急指揮提供服務。6.4.4高速公路設施網絡安全要求應包括物理環境、通信網絡、區域邊界、計算環境、安全管理等通用要求以及云計算安全擴展要求、移動互聯安全擴展要求、物聯網安全擴展要求、工業控制系統安全擴展要求。7公路全要素感知層57.1動態信息感知7.1.1規定了高速公路智慧化設計技術所用的路域動態信息感知方法，包括交通參與目標、交通流、交通事件等，本方法適用于所有運營高速公路附屬設施智慧化設計中動態信息感知設計。7.1.2由路內埋設的水膜感知單元、動態稱重單元、路側搭建安裝的高清攝像頭、雷射融合感知設備、高清視頻卡口、遙感式水膜傳感器、雷視融合感知設備等組成，用于實現道路參與目標、施工工作等動態信息的實時采集。7.1.3交通流應能采集以斷面和車道為單位的車流量、平均車速、時間占有率、車輛類型(大、中、小)等信息，精度不低于95%且數據輸出周期在1s~60s范圍內可調。融入雷達進行信息采集時的車輛類型識別應按照交通運輸部交通量調查的車型進行分類識別,實現1級設備功能，車型識別準確率不低于90%。7.1.4交通事件應能采集車輛停止、逆行、連續變道、壓線行駛、行人/非機動車非法闖入、灑落物等信息。多源融合感知交通事件檢測率不低于96%，虛報率不高于2%，漏報率不高于2%，檢測報警時間應不大于1s。7.2靜態信息感知7.2.1規定了高速公路智慧化設計技術所用的路域靜態信息感知方法，包括氣象、路面情況、載重等，本方法適用于所有運營高速公路附屬設施智慧化設計中靜態數據感知設計。7.2.2由卡口抓拍單元、視頻監控單元、雷達監控單元、數字孿生工作站、BIM建模單元等組成,用于實現公路線形、公路場景、公路機電設施等靜態要素信息采集。7.2.3結合公路主體工程，在間隔合適的點位設置氣象傳感器、路面狀態傳感器及動態稱重設備等，采集公路路域靜態信息，并對其進行分析，得到不同類型信息采集準確率、布設位置相關影響及有效采集響應時間等參數。7.2.4路面信息采集息可通過人工巡檢、視頻和激光雷達、多功能路況快速檢測設備、通信系統、云控平臺等部分實現采集、分析、處理、預警和決策建議等功能。7.2.5路面信息采集內容包括道路狀態(路表溫度、路表變形、結構層溫度、結構層變形等)交通參數(交通量、車速、車型、軸重等)及氣候環境參數(溫度、濕度、降水、凝冰等)等，監測設備宜布設在重載交通、大交通量或具有特殊要求的路段。7.2.6路面信息采集應符合JTG/TE61、JTG5210-2018的規定。7.2.7氣象環境感知的主要指標項包含能見度、路面溫度、路面狀態(干燥、潮濕、積水、結冰、積雪)、風速、風向等。7.2.8特殊地形地物、大型橋梁結構物、惡劣氣象條件頻發路段等位置宜布設具有針對性傳感器的氣象監測設備，在易發生團霧的路段宜布設能見度監測設備，在冬季易發生積水結冰的路段宜布設路面溫、濕度監測設備。7.2.9在路網相對密集地區應對區域路網沿線的氣象監測設備進行統籌建設與綜合利用。7.3設施狀態感知7.3.1感知設施宜包括攝像機和雷達等感知設備、氣象環境監測設備、基礎設施狀態監測設備、軸載檢測設備等。7.3.2設施狀態感知包括公路路基路面監測、橋梁結構健康監測、隧道結構安全監測、邊坡結構安全監測等。7.3.3感知設施宜在事故易發路段、大流量路段、樞紐互通、收費站、服務區、隧道、橋梁、長大下坡等位置加密布設。7.3.4感知設施布設宜避免干擾和遮擋，并實現不同感知設施采集數據的融合。7.3.5感知設施宜具備聯網通信、時鐘同步、自診斷與報警等功能，并滿足系統對感知類型、感知精度和數據傳輸的需求。7.3.6設施狀態感知設備宜在全線外場配電箱、機箱及機房機柜等設置。68多要素融合計算層8.1路側邊緣計算8.1.1在測試場景下，完成邊緣計算模塊對路側感知設備采集的路域交通動態信息、靜態信息及車輛上傳信息的相關計算，統計其計算精確度、計算延時及結果復現率，得出邊緣計算信息要求參數數據庫。8.1.2路側邊緣計算模塊應提供算力，支持多源感知數據的實時處理與融合，能夠提供更加精準的交通運行狀態。8.1.3路側邊緣計算模塊應可以為安全類、控制類等時效性強的場景提供一個集“感知-計算-控制功能的低時延、高可靠應用環境。8.1.4路側邊緣計算模塊應能與相鄰邊緣計算設施及與云控平臺形成聯動，提供跨邊緣計算設施的通信和協同管控應用功能，提供故障短時處理能力遷移功能。8.1.5路側邊緣計算模塊應具備對邊緣計算設施自身運行狀態、管控算法應用狀態與計算資源使用情況進行監測與故障上報功能。8.1.6路側邊緣計算模塊應支持控制軟件、管控算法、模型遠程Over-The-Air升級迭代，應兼容主流的感知設施、管控設施和人工智能計算平臺。8.2云平臺綜合計算8.2.1在測試場景下，完成云計算平臺對路側計算單元上傳結構化數據的相關計算，統計其計算精確度、計算延時及結果復現率，得出云計算平臺計算信息要求參數數據庫。8.2.2云平臺綜合計算可以提供運行基礎環境，包括IaaS層基礎資源和PaaS層技術組件兩類資源云服務能力。8.2.3云平臺綜合計算宜具有全方位安全管理、智能化全鏈路監控等能力，滿足基礎資源和應用的彈性擴展、軟件的敏捷交付和自動化運維等需要。8.2.4云平臺綜合計算宜根據路網、路段業務需求合理規劃和使用計算、存儲、網絡等基礎資源。9多靶向數據交互層9.1車-路信息交互9.1.1車-路信息交互主要通過RSU、OBU、信息發布終端邊緣計算設備，根據場景復雜性，選擇高精度地圖、高精度定位系統、以及車路協同云端管理平臺，實現車輛身份認證以及信息加密，各組成設施功能符合下列要求：a)信息發布終端可采用抬頭顯示設備、手機、平板電腦、FM調頻廣播等，基于APP發布車路協同信息，宜與互聯網導航軟件合作發布信息；b)邊緣計算設備應具備數據存儲和計算能力，需能接入至少2種以上感知設備，算力應滿足數據融合、數據更新和系統延遲等需求；c)車路協同云端管理平臺應具備車路協同外場設備運行監測、信息采集分析、信息處理下發、日常運行維護、大數據挖掘等功能，可整合至數據中心一并建設；d）RSU應支持移動蜂窩通信網絡，支持C-V2X通信協議，具備PC5接口，支持北斗定位，通信距離＞300m；e)OBU應支持移動蜂窩通信網絡，支持C-V2X通信協議，具備PC5接口，支持北斗定位，支持RTK定位，可與信息發布終端有效連接，宜與汽車總線連接。9.1.2在特大橋、特長隧道及隧道群等重要構造物，特殊氣象、行車交織區等重要點段區域宜設置路側智能站，可配置低時延、高可靠、安全可信的車路協同專用短程通信模塊。9.1.3應在高速公路出入口車道、ETC門架、服務區出入口、隧道出入口等特殊位置以及易發生重特大突發事件、惡劣氣象條件頻發等路段設置車牌識別檢測設備，檢測內容包括但不限于車輛身份信息、實時定位信息、運行狀態信息、行駛軌跡信息等。79.1.4可在有車路協同應用需求的關鍵路段每間隔200m~300m部署一個RSU，在高壓輸配電線及雷達基站附近根據通信網絡實際測試情況調整布設間距，支持公路雙向車道的應用，RSU安裝高度宜為5m~6m，可共用其它設備桿件。~9.1.5宜建設基于國產密碼技術，低時延、高可信的網絡安全基礎支撐應用，滿足車路協同應用網絡安全與身份認證的要求。9.1.6車路通信應具備接收和發送無線信號的功能，至少應該支持廣播數據發送。9.1.7路側通信設施進行V2X業務傳輸時，至少應滿足表1列舉的無線傳輸指標要求。表1路側通信設施基本通信性能要求9.2路-云信息交互9.2.1路-云信息交互應具應將公路系統內部數據、系統間數據、外部社會數據資源統一采集交換到平臺，滿足多種采集方式，能夠滿足不同網絡環境、不同數據類型的數據采集。9.2.2路-云信息交互應將分布的、異構數據源中的數據抽取到臨時中間層進行清洗、轉換、集成，加載到數據倉庫中作為大數據分析處理的基礎。其中數據清洗至少具備填補缺失值、刪除重復值、轉化不一致值以及處理異常值等功能。9.2.3路-云信息交互應提供云計算、云存儲、云網絡設施三類基礎支撐，宜基于分布式架構和微服務理念構建，通過云操作系統實現服務器計算資源、存儲設備、網絡設備等資源池化，支持虛擬資源統一接入、統一運維管理和統一調度。9.2.4路-云信息交互應建立數據標準規范和信息資源目錄，實現高速公路地理信息數據、感知數據、監測數據、業務數據等不同類型數據的存儲和訪問。9.2.5路-云信息交互應對數據采集量、數據質量、共享數據量、數據使用率、執行效率等運營結果進行評定與度量。10數智化綜合控制層10.1交通流控制10.1.1規定了數智化綜合控制系統對公路交通流控制方法，包括對交通流車道級管控、路段匝道控制及相關交通引導等功能，本方法適用于所有運營高速公路附屬設施智慧化設計中交通流控制功能設計。10.1.2在測試場景下，完成交通流監控、交通流預測、路段規劃、車輛引導等實驗，得出較為穩定的交通流現狀與短時預測曲線，建立交通流判別數據庫及交通管控方案，完成綜合交通流預測管控模型。10.1.3交通流車道級管控：a)應通過沿線車道控制標志、移動終端、普通車輛車載終端、智能網聯汽車車載終端等多種方式實現，以降低車道內速度差，提高交通安全。b)交通流車道級管控應由智慧綜合管控平臺統一規劃，統一數據交互方式，由路側外場設備、第三方出行服務平臺及車路協同RSU設備等進行發布。8c)交通流車道級管控應具備車道級交通監測誘導、施工管理和應急響應等功能。d)交通流車道級管控應提供車道車型允許/限制、速度推薦/限制、車道開放/關閉等信息。10.1.2主線車道控制10.1.2.1主線車道控制可根據主線交通流量或突發情況（如道路擁堵、路面積雪濕滑）等，通過動態限速標志、車道指示標志等誘導裝置，實現車道的開啟、關閉功能，以及分車道可變限速信息發布功能。10.1.2.2主線車道控制基于門架式動態限速標志、車道指示標志，按照距離擁堵點的位置分級顯示，遵循近小遠大的原則實施主線限速控制；擁堵消散期，按照由近至遠逐步恢復的原則實施。10.1.4路段匝道控制適用于解決特殊時段主線和匝道因車輛交織造成擁堵以及存在行車安全隱患的情況。R1級智慧高速公路，宜采取誘導裝置作為分合流誘導，誘導裝置主要為發光組件，也可內置交通數據采集器。誘導裝置布設間距宜與分合流區域的標線施劃間距保持一致，誘導裝置宜具備太陽能供電方式，閃爍策略可根據車輛通過情況調整。誘導裝置宜具有道路輪廓強化模式和行車主動誘導模式，可具有防止追尾警示模式。10.2重點路段控制10.2.1規定了數智化綜合控制系統對公路重點路段控制方法，包括重點路段定義及相關控制方法，本方法適用于所有運營高速公路附屬設施智慧化設計中包括隧道、橋梁、長大縱坡等重點路段控制設計。10.2.2在測試場景下，選定上述安全威脅較高的交通場景，對其中普通車輛及特殊營運車輛進行識別與軌跡跟蹤，求得其運行軌跡并對其運行安全情況進行評估，建立重點路段安全控制模型。10.2.3重點路段包括但不限于隧道、橋梁、連續彎道、長大縱坡、惡劣天氣頻發路段等。10.2.4重點路段安全管控宜采用車道級交通控制系統進行。10.2.5橋梁安全管控設施建設除應滿足《高速公路監控系統技術要求》的有關規定外，還應符合下列要求：a)周邊環境濕度較大的懸索橋，應設置懸索橋主纜自動除濕系統。b)斜拉橋或懸索橋的每一座索塔的橫梁和頂部的邊緣位置應設置攝像機。10.2.6隧道安全管控設施建設除應滿足GB/T18567、JTGD702-2014的有關規定外，還應符合下列要求：a)隧道通風系統、照明系統應具備智能控制功能。b)10km以上特長隧道宜設置景觀照明設施。c)隧道應急照明應采用單獨供電回路并按一級特別重要負荷提供供電保障；當隧道內僅有應急照明時，宜結合可變信息標志、互聯網導航終端等及時發布洞內照明狀況信息。d)隧道消防設施宜設置物聯網終端，監測消火栓狀態、高低位水池水位、管網水壓、消防箱狀態等。e)交通量大、貨車比例高、常發性擁堵的隧道可考慮設置泡沫-水噴霧滅火系統。f)隧道設置的緊急呼叫及報警設施應便于使用和接收信息；當隧道采用調頻廣播時，應在進入隧道前設置提示標志。g)隧道內宜結合新型逃生疏散指示標識、燈光引導、智能機器人等提升應急疏散效能。10.2.7針對連續彎道、長大縱坡以及惡劣氣象條件頻發路段，應符合下列要求：a)連續彎道、長大縱坡以及惡劣氣象條件頻發路段等位置宜布設具有針對性傳感器的氣象監測設備。b)應提供交通安全態勢實時和預測分析功能，結合環境氣象、車輛安全、行車安全等數據進行安全預警和預測分析，提升公路的安全運營水平。c)連續彎道、長大縱坡以及惡劣氣象條件頻發路段宜加密布設感知設備。910.3附屬設備控制10.3.1附屬設備控制應具備設備接入、設備信息釆集、控制指令下發、設備監測及版本管理的能力。10.3.2設備接入。與附屬設備控制對接的設備和系統應適配附屬設備控制的數據接口及通信協議，并在對接之前進行數據預處理。10.3.3設備信息采集。采集信息宜包括設備運行狀態信息、交通流信息、交通事件信息、交通環境信息、基礎設施感知信息等。10.3.4控制指令下發。控制指令下發渠道應包括可變信息標志、可變限速標志、車路協同設備、互聯網軟件終端等。10.3.5升級等功能，并應具備對邊緣計算設備的監測功能，監測內容宜包括設備運行狀態、設備計算資源和存儲空間、關鍵算法、軟件運行狀態等。10.4數字化路域信息管理10.4.1將路域信息通過數字孿生技術進行數字化建模，模擬其實施運行狀態。對模擬真實性及實效性進行評測，得到各部分信息真實性評價，并繪制模擬各部分運行實時性與運行時間關系圖。10.4.2數字孿生系統宜具備數據匯聚與管理功能，匯聚GIS數據、BIM數據、運營管養數據10.4.3數字孿生系統應符合CH/T9015等標準。10.4.4數字化路域信息管理應具備支持智能化應用的數據共享傳遞標準，提供開發接口或工具包。10.4.5數字化路域信息管理應具備可視化及分析模擬等功能。11多渠道信息