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智慧高速公路的发展经历了原型研究、技术验证、试点示范等阶段，正在从“量的积累”向“高质量发展”转变，当前处于由试点示范转向全面布局的重要关口。全国经过近几年的智慧高速建设，已经形成了近20本地方性的建设标准、指南，形成了各具特色的智慧高速建设理念和思路及应用场景。在推进智慧高速建设的过程中，有突破、有遗憾、有争论、有反思。在当前背景下，如何提高智慧高速场景的体验感和获得感？下一步应该如何建设智慧高速？这些问题仍然是业内关注的重点。
现状·挑战
在政策与技术的双重驱动下，各地积极推进智慧高速公路建设。《中国高速公路信息化发展报告(2023)》数据显示，据不完全统计，截至2023年底，全国累计建成高速公路“云控平台”（含省级“智慧大脑”）近60个；新改建“智慧高速”（路段）约50余个，在役升级“智慧高速”（路段）达10余个，累计里程超过11000公里。同时形成多个典型代表项目并积累了大量试点经验，包括江苏省的五峰山、沪宁智慧高速公路，山东省的京台智慧高速公路，浙江省的杭绍台、杭绍甬智慧高速公路，四川省的成宜智慧高速公路，河北省的京哈、京雄智慧高速公路等。
随着智慧高速建设的稳步推进，多个省市建设指南规定了智慧高速公路的总体架构与建设内容，但目前智慧高速建设仍普遍存在“一地一方案”“一路一方案”的情况，全国统一的智慧高速公路建设标准体系框架仍为空白。在理论研究方面，2024年5月《智慧公路发展战略研究》丛书正式发布，明确界定了智慧公路的内涵特征与总体架构。该套丛书明确指出，智慧公路是指以安全、高效、绿色、经济、韧性为目标，融合应用大数据、云计算、物联网、人工智能等新—代信息技术和智能装备、新材料、新能源等技术，具有全域感知、泛在互联、融合计算、自主决策、智能协同、服务触达等能力，实现公路建设、运营、养护、服务全寿命期智慧化的新—代公路系统。智慧公路主要有6个功能特征，即全域感知、泛在互联、融合计算、自主决策、智能协同、服务触达。智慧公路总体架构“自下而上”分为4个层次，即物理资源、操作系统、业务应用、用户，值得指出的是，智慧公路总体架构是开放式平台，具有可持续扩展、迭代、演进的基本特征。
总体来看，目前智慧高速公路建设仍处于探索阶段，在取得显著成果的同时也面临一系列挑战。有业内人士指出，当前智慧高速建设主要存在四方面的问题：一是项目建设“散装化”，缺乏对大通道和区域性路网的统筹布局和系统推进，整体性智慧扩容的作用尚未发挥；二是投资渠道“单一化”，即当前主要依靠国有企业自有资金投资，其他社会融资方式较少，“谁来投”“怎样投”“钱哪来”等问题一直无法得到破解；三是投入产出“不平衡”，由于对数据的所有、使用、经营等权责界定不清晰，数据利用主要局限于内部生产管理，实际产生的经济效益较低，围绕数据资源的价值链闭环尚未形成；四是产业发展“不协同”，以应用场景为导向的数字化转型深度不足，尚未实现流程再造、系统重构、制度重塑，与新—代信息技术、智能汽车等战略性新兴产业的跨界融合不够。
实践·创新
通过6年的探索实践，在实际建设方面，据悉，经过“九省市示范”、交通强国试点、新基建重点工程多轮试点，全国已经有23个省份计划或完成智慧高速示范项目，主要集中在川渝、京津冀、长三角地区，已经形成一批各具特色的解决方案与代表性工程。业内人士指出，大交通量段或者条件复杂路段主动交通管控（主动控制）、准全天候通行等或成为智慧高速建设的重要方向，对此京哈高速、鄂州机场高速等多条高速公路进行了创新实践。
京哈高速
京哈高速具有交通流量大、短距离频繁跨省域通行、气象环境复杂等特点，各段气象、交通、交警三方管控机制不一致、管控标准不统一，遇到特殊事件时，很难跨区域的统一协同调度。
据河北高速公路集团总工程师张宏君介绍，针对当前问题，京哈高速打造了“12345”智能化管理体系，即建设1个数字孪生智慧高速基础底座，构建准全天候通行云控和服务2个平台，打造AI、地图、数据3个中台，建设信息感知、边缘计算、管控诱导、支撑保障4类设施，实现精准管控水平、道路通行效能、交通安全水平、通行费增收能力、客户通行体验5个方面的提升。据介绍，目前已实施的内容包括：全域目标跟踪定位的雷视融合系统、多源数据融合的高精地图、公里级气象感知和预警系统、基于多元数据的事件检测系统、多部门联动精准诱导及分级管控系统。正在探索的难点主要包括端到端的即时协同处置服务、基于AI助手的伴随式预测出行服务等。
全域目标跟踪定位的雷视融合系统。京哈高速车流量大、互通多、货车占比高、交通管控要求高，因此存在雷达、卡口和MEC的校时、卡口车牌识别和雷达车辆识别的融合等技术难点。对此，京哈高速从技术上进行三点突破：一是从单一目标丢失后50ms内完成附近实时车辆目标近似度最佳匹配算法，突破远距离雷达感知目标抖动、虚化、信号衰减导致的跟踪丢失问题；二是通过二次升级卡尔曼滤波预测优化算法，解决劣质经纬度数据导致的瞬移穿模问题；三是引入多个潜在目标之间动态空间预测的变道策略，解决预测目标与实际检测目标相撞的变道干扰问题。
多源数据融合的高精地图。融合高精地图、气象环境、实时交通状态等多源数据，建设京哈数字孪生智慧高速基础底座，实现道路状态与车辆行为的全要素实时精确还原，满足准全天候通行的各种管理需求以及出行服务需求。
公里级气象感知和预警系统。京哈高速确定了十二要素气象监测设备选型方案，拟定了设备间隔3公里布设方案，采用高密度地面数据和空间数据的混合交叉外推预警关键技术，研发了高速公路逐桩号公里级气象环境监测和30分钟气象预警系统，基本实现了京哈高速公里级气象环境要素实时监测。
基于多元数据的事件感知系统。京哈高速利用视频检测、雷达感知、气象、边缘计算等多种技术手段，通过视频、雷达等多元数据融合实现了交通事件实时精准感知。
多部门联动精准诱导及分级管控系统。在恶劣天气高影响路段路侧设置限速发布、雾区线性诱导、分合流预警等设备，同步在上下游相邻服务区、停车区、收费站等位置增加可变情报板、广播等设施。未来通过大模型的超大规模参数特性，将事件处置流程、仿真推演、车道限速分级研判技术融入人工智能决策树中，从而将复杂的联动交警、路政、保通保畅等多个部门协作、多处置预案交给机器完成3种不同预案最优化分析推荐，从而决策将更加科学化。
鄂州机场高速
湖北交投科技发展有限公司副总经理罗如意介绍了鄂州机场高速的建设探索情况。他认为，基于阵列光栅光纤、视频、雷达等检测技术的输出数据，与运营单位内部车辆画像平台、收费稽核系统、公路健康监测系统、公路养护管理系统和外部的气象平台、两客一危及重点营运车辆北斗平台、高警指挥平台、互联网导航平台、智能网联车平台等数据融合，才能产生充分性、高质量、高可用的交通数据。通过智慧高速公路建设，道路运营管理者和道路使用者才能对称性双向交互，产生多维、稳定、精准、实时、连续、可信的感知、诱导和预警信息，以做出运营决策和驾驶决策。
作为湖北省首条智慧高速，鄂州机场高速主要服务于公空联运和物流集散。为使货物能从路网中更快速地集聚到机场或从机场更快速地疏散到路网，鄂州机场高速公路基于光栅光纤、雷达和视频的多源融合传感系统，打造一条全时、全域、全天候可感知、可触达的智慧高速公路。据介绍，光栅传感器间距5米，全路段共计铺设16000个，形成车道网格化感知能力，可提供及时可靠、全域连续、定位准确的交通参量计算数据，在能见度低、无法识别车牌的情况下，仍可精准跟踪前后左右的车辆位置和轨迹。一方面实现了多源融合数字孪生，基于光栅、雷达（智慧基站）、视频多源数据实时融合，构建了孪生智慧高速；另一方面实现全域状态融合感知，全域运行状态融合感知系统主要包括多源数据接入、实时融合中心、融合结果输出及融合结果应用四部分。
全域运行状态融合感知系统示意图
此外，鄂州机场高速在车路协同方面进行了尝试：在伴随式服务方面，依托对车辆的车道级跟踪，结合道路状况、天气、机场物流信息等，在车辆行驶到情报板前方时，实时显示个性化提示信息；通过C-V2X车路协同、“两客一危”北斗终端、ETC二代终端、导航地图推送、高警云哨平台、雾灯等多种触达手段实现广义上的车路协同；通过自建出行服务程序，融合多方数据，搭建公众服务出行用户平台基层框架，实现自有湖北高速交通参与者会员体系，整合交警、“两客一危”部分数据，实现便民服务、治理服务、信息服务以及经营服务四大类型多种业务场景。
路径·展望
针对“怎么样建设智慧公路”的问题，近期发布的《智慧公路发展战略研究》丛书首次从战略层面谋划了我国智慧公路发展的顶层设计。该套丛书明确指出，我国智慧公路的发展目标，分为到2035年、到2050年两个阶段，按三步走进行部署，即近五年（目前到2027年）、2028年到2035年、2036年到2050年三步走，概括起来为“两阶段三步走”。具体而言，近期，完善顶层设计，构建发展框架，解决突出问题，建立标准规范体系，深化示范试点，确保取得初步成效；中期，全面提升相应技术的路网应用范围、数智驱动管理服务能力，建成区域级智慧路网，基本建成智慧公路网络体系；远期，关键技术全面自主可控，支持公路全要素、全流程、全场景、全天候应用，全面建成智慧路网，以产业化发展提高对国民经济的贡献度。
在智慧高速的发展路径上，交通运输部规划研究院信息所总工程师李柏丹指出，在布局上，要率先推动主骨架、主通道数字化，聚焦立体网主骨架和重点城市群通道，做好应用场景连续覆盖；在力度上，要进行分等级、分区域差异化转型；在策略上，要坚持数据赋能推动融合创新，构建以数据为关键要素的交通新基建；在方向上，要围绕服务、安全和产业，实现智慧扩容、安全增效、产业协同和体制机制创新。
对于未来智慧高速的建设发展，河南省交通运输厅二级调研员/教授级高工张洋提出四点建议：一是科学评估感知设施布设（自建+共享），实现弱感知条件的事件识别（路段覆盖率和感知精度）；二是建立高速智慧应用终端，打通出行服务最后一公里，是智慧高速成果能否展现的关键；三是建立智慧公路建设标准体系，明确智慧公路分级分类；推进数据采集和接口标准化，促进数据整合互通，避免产生新的烟囱；四是建立与智慧高速技术体系相适应的协同联动机制和配套政策。健全交通、公安、气象、应急等跨部门、跨地区、跨层级业务协同制度（应急管理），完善相关法规（用户遵从率），推动业务流程再造、管理制度重构，健全一体化运营管理体制机制。
交通运输部公路科学研究院院长、党委副书记孙永红认为智慧高速发展需要重点关注以下几方面：一是要进一步完善智慧公路顶层设计，进一步明晰公路“建-管-养-运”各阶段数字化转型要做什么、技术实现指标是什么等问题；二是健全数字化标准规范体系，统筹规划通用版块下智慧模块的标准规范需求和技术体系；三是坚持“四个导向”，即坚持问题导向、需求导向、目标导向和结果导向，并应开展后评价；四是加强数据赋能体制机制创新，健全数据质量、安全、共享制度及标准规范；五是加强自主化关键技术攻关和数字底座建设；六是变革机电工程建设管理模式，需要将公路机电工程设计从交通工程及沿线附属设施篇中独立出来，建立土木设施与信息设施融合一体建设的新模式等；七是开展公路数字化智慧化试点示范，建议选择成熟成果开展一批落地见效、应用场景明确的公路数字化转型试点工程，形成可复制推广的经验做法。
总体来看，近年来智慧高速公路建设在重大技术路线、发展路径上形成了一定共识，并取得了初步成效。目前逐渐转入冷静思考阶段，更加瞄准实际业务痛点，建设场景也更加细化。不过如何提高智慧高速场景的体验感和获得感，如何实现最优的性价比和投资效益仍然需要进一步探讨与实践。