DB13∕T 5677-2023 智慧高速公路建设指南(河北省).pdf

ICS 03.220.20 CCS P 66 13 河北省地方标准 DB 13/T 56772023 智慧高速公路建设指南 Construction guidelines for smart expressway 2023-05-06 发布 2023-06-06 实施 河北省市场监督管理局 发 布 DB 13/T 56772023 I 目次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 建设原则.1 5 建设等级.2 6 总体架构和系统构成.2 7 建设要求.4 8 网级协同.8 9 测试要求.9 附录 A（资料性）关键技术和产品指标参考.10 参考文献.12 DB 13/T 56772023 II 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由河北省交通运输厅提出并归口。本文件起草单位：河北省交通规划设计研究院有限公司、河北高速公路集团有限公司、河北交通投资集团有限公司、东南大学、清华大学、北京理工大学、自动驾驶技术交通运输行业研发中心（河北省交通规划设计院）、车路云网河北省工程研究中心、云控智行科技有限公司、京雄云控（北京）智能交通科技有限公司。本文件主要起草人：何勇海、王国清、齐树平、张建公、杨荣博、张宏君、雷伟、李春杰、杨祥、王志斌、焦彦利、付增辉、韩明敏、李志斌、徐铖铖、高博麟、潘秀、吕璇、金烨、赵清杰、侯晓青、张龙、宣智渊、张凯丽、靳彦彪。DB 13/T 56772023 1 智慧高速公路建设指南 1 范围 本文件规定了智慧高速公路的建设原则、建设等级、总体架构和系统构成、建设要求、网级协同和测试要求。本文件适用于新建和改（扩）建高速公路智慧交通的设计和建设。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB 5768 道路交通标志和标线 GB/T 22239 信息安全技术 网络安全等级保护基本要求 GB/T 33697-2017 公路交通气象监测设施技术要求 JT/T 1417 交通运输行业网络安全等级保护基本要求 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。智慧高速公路 smart expressway 综合利用现代信息技术，具备智能感知、多源分析、精准预测、主动控制、车路协同等能力并随技术发展不断演进的智能化高速公路。主动控制 active traffic management 为提升交通安全与通行效率，基于交通运行态势评估、交通安全风险辨识及交通状态预测，采用速度控制、车道控制、匝道控制等手段对交通状态进行的主动干预。车路协同 vehicle-infrastructure coordination 车辆、交通基础设施及交通参与者之间的动态实时信息交互与协同。准全天候通行 almost all-weather running 在不利天气条件下，通过对交通运行状态、气象环境状况、基础设施状态等综合判断，采取动态限速、警示诱导等措施，保障车辆安全通行。交通云控平台 traffic cloud control platform 基于智能网联云控技术，面向交通管理需求，建设的逻辑协同、物理分散的路段云、路网云平台。车基反馈 vehicle feedback 智能网联车辆对道路状态、环境状态等相关信息的反馈。4 建设原则 因地制宜、因时制宜。结合路段功能定位和交通特征，以实际需求为导向，适度超前建设智慧高速公路。DB 13/T 56772023 2 资源整合、迭代升级。统筹业务应用需求，科学规划系统架构，打破信息孤岛，系统功能可随技术更新迭代升级。数据规范、信息赋能。以规范化、标准化的数据为基础，融合赋能交通管理和出行服务。测试为先、强化落地。加强智慧高速公路相关技术、设备和系统的测试验证，保障智慧高速公路实施效果。5 建设等级 智慧高速公路由低到高分为 Z1、Z2、Z3、Z4、Z5 五个等级，等级特征见表 1。表1 智慧高速公路建设等级特征 等级 特征 Z1 交通运行状态和环境状态监测；交通信息提示，具有预案化的信息发布能力；可视化管理 Z2 交通运行状态、环境状态连续监测；重要设施的全寿命资产管理和健康监测；动态速度管控；交通运行态势评估；数字化管理 Z3 全天候交通运行状态、环境状态连续监测和预警；全寿命资产管理、健康监测和预警；分车道交通管控，支持硬路肩开放；交通运行态势评估；交通安全风险辨识；数字孪生，实现集约化、智能化管理；准全天候通行；支持车与路信息交互 Z4 全天候全要素实时连续感知；交通安全风险辨识；主线和匝道协同控制；路段智慧化管理；准全天候通行；车与路协同感知 Z5 车与路协同感知、协同决策；全天候通行；车路云网一体化 智慧高速公路建设宜结合交通量、交通特征、气象环境等，不同区段可采用不同的智慧高速公路建设等级。有条件时，宜全线按照高等级标准建设。a)高速公路一般路段应按照 Z1 及以上等级建设。b)隧道、特大桥梁等路段宜按照 Z2 及以上等级建设。c)长大下坡等事故多发路段、不利天气频发路段、交通拥堵常发路段应按照 Z3 及以上等级建设。d)互通式立交、服务区和停车区主线路段宜按照 Z3 及以上等级建设。6 总体架构和系统构成 总体架构 6.1.1 智慧高速公路总体架构包括感知、控制、协同、管理、服务五个业务系统和一个基础支撑系统。a)感知系统获取数据，整合不同来源，提供各类分析所需的基础数据。b)控制系统处理数据，提供交通管控所需的车速车道建议。c)协同系统分发数据，为司乘人员提供不同形式的信息交互途径。d)管理系统维护数据，为管理者提供决策分析能力，为智能网联车辆提供协同计算平台。e)服务系统分析数据，为交通参与者提供多样化的应用工具。f)基础支撑系统包括基础设施全寿命资产管理、北斗高精度定位、信息安全、供电、通信、照明等保障设施。总体架构见图1。DB 13/T 56772023 3 图1 总体架构图 系统构成 6.2.1 智慧高速公路由数字感知系统、主动控制系统、信息协同系统、交通管理系统、交通服务系统和基础支撑系统组成。6.2.2 不同等级的智慧高速公路各系统建设内容见表 2。表2 智慧高速公路建设内容 系统名称 系统子项 建设内容 智慧等级 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 数字感知系统 交通运行状态感知 交通流实时监测 -交通流实时连续监测-全天候交通流实时连续监测-车辆信息监测-交通事件实时检测 -交通事件实时连续检测-两客一危等特殊车辆专项监测 大件运输等特殊车辆专项监测 救援车辆专项监测 气象环境状态感知 全要素气象检测设备 能见度连续检测 短期天气预报-短时天气预报-路面状况专项监测 基础设施健康状态感知 公路路基路面监测-桥梁结构健康监测-隧道结构安全监测-边坡结构安全监测-设备状态感知 设备状态监测 DB 13/T 56772023 4 表 2 智慧高速公路建设内容（续）系统名称 系统子项 建设内容 智慧等级 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 主动控制系统 交通运行态势评估 交通运行态势监测评估-全天候交通运行态势监测评估-交通安全风险预测 交通安全风险预测-全天候交通安全风险预测-控制方式 动态速度控制-分车道交通管控-匝道控制-诱导预警 诱导预警 信息协同系统 可变信息标志 可变信息标志（提示信息）-可变信息标志（动态限速）-分车道可变信息标志-虚拟情报板 车路协同 车与路协同感知-车与路协同决策-APP 信息提示 车道级驾驶引导-交通管理系统 数字孪生 云控资源 交通云控平台 交通服务系统 面向管理者的服务 面向公众的服务 准全天候通行服务-面向特定用户的服务 面向重点营运车辆的服务 面向养护施工车辆的服务 面向智能网联与自动驾驶车辆的服务-特长隧道行车安全保障服务 智慧服务区 基础支撑系统 数字资产管理 基础设施全寿命资产管理系统 智慧照明 主线智慧照明 隧道智慧照明 高精度定位服务-高精度地图-信息安全 二级及以下 -三级及以上等级保护 注：“”：设置；“”：可选设置；“-”：不作要求。7 建设要求 数字感知系统 DB 13/T 56772023 5 7.1.1 一般规定 对交通运行状态、气象环境状态、基础设施健康状态、设备运行状态等进行感知，形成多源多维的泛在感知体系，为交通管理和服务提供基础数据。7.1.2 技术要求 7.1.2.1 交通运行状态感知 对交通流、车辆信息、交通事件等进行感知。a)交通流数据包括断面和车道的车流量、平均速度、时间占有率、空间占有率等，数据采集精度95%，数据输出间隔宜为 30s。b)车辆信息数据包括车辆的速度、车牌、位置、类型、ID 等，输出间隔100ms。c)交通事件数据包括交通事故、交通拥堵、道路施工、异常停车、抛洒物等，识别交通事件位置（桩号、车道等）、发生时间、事件范围等信息，识别准确率95%。7.1.2.2 气象环境状态感知 气象环境状态感知包括能见度、风速、风向、降水量和路面状况等，性能指标应符合GB/T 33697-2017中5.1的要求，主要性能要求见表3。数据采集输出频率不低于1次/min。表3 气象环境状态指标性能要求 测量要素 测量范围 分辨力 最大允许误差 能见度 10m10000m 1m 10%（1500m）20%（1500m）风速 060m/s 0.1m/s（0.5m/s+0.03V）（V为标准风速值）降水量 雨强04mm/min 0.1mm 0.4mm（10mm）0.4%（10mm）路面状况 路面状态 一般包括干燥、潮湿、积水、积雪、结冰等 积水（水膜）深度、积雪层厚度、结冰层厚度等 0.1mm 0.1mm 0.5mm 7.1.2.3 基础设施健康状态感知 基础设施健康状态感知包括公路路基路面监测、桥梁结构健康监测、隧道结构安全监测、边坡结构安全监测等，具体技术要求应符合河北省相关标准的规定。7.1.2.4 设备运行状态感知 设备运行状态感知应包括设备监测、供配电监测和网络传输监测等。a)设备监测内容应包括自我检测、通信状态监测、故障定位和异常上报等。b)供配电监测内容应包括电压监测、防雷监测、动环监测、远程控制、故障报警等。c)网络传输监测内容应包括光纤监测、端口监测、远程管理、流量监测、故障报警等。7.1.3 布设要求 7.1.3.1 交通运行状态感知数据采集点位布设要求如下：a)连续监测时，宜采用毫米波交通雷达，互通分合流区、服务区进出口、停车区进出口宜实现雷达波束全覆盖。b)互通分合流区、服务区进出口、停车区进出口等交通量变化位置应布设车辆特征识别设备，实现车牌、车型识别。c)互通分合流区、长大下坡等事故多发路段宜实现交通事件实时连续检测。d)有条件的可设置特殊车辆和救援车辆专项检测。e)充分利用 ETC、收费站出入口数据和第三方平台数据，融合分析提高感知范围和感知精度。f)毫米波交通雷达技术指标可参照附录 A。7.1.3.2 气象环境状态感知布设要求如下：DB 13/T 56772023 6 a)全要素气象检测设备布设间距宜为 1020km。b)能见度连续监测时，检测设备布设间距宜5km，大雾频发路段应加密布设能见度检测设备。c)特大桥梁、长大下坡等路段和事故常发路段宜设置路面状况专项监测。d)易积水路段宜设置路面状况专项监测。e)准全天候通行路段宜开展短时天气预报。f)宜采用视频检测、车基反馈和第三方平台数据等多源数据融合方法，综合研判气象环境状态。主动控制系统 7.2.1 一般规定 主动控制系统应利用感知数据，实时评估交通运行态势，辨识交通安全风险，分析生成匹配实时交通运行环境的控制策略，通过信息发布及诱导，实现高速公路分路段、分时段实时交通管理与控制。7.2.2 技术要求 7.2.2.1 交通运行态势评估应具备交通瓶颈识别、道路服务水平计算等功能。7.2.2.2 交通安全风险辨识应根据交通运行状态、气象环境状态等影响因素，实时判别道路交通安全风险等级。7.2.2.3 主动控制系统响应事件应涵盖车辆事件、道路事件、天气事件、计划事件、道路设施类事件、环境卫生类事件等。当路段同时发生多起交通事件时，应进行策略融合处理和协同控制。7.2.2.4 控制策略包括断面速度控制策略、分车道控制策略，其中分车道控制策略根据控制方式分为速度控制、车道功能控制、匝道控制和硬路肩开放等。根据交通主动控制需求，多种控制方式宜协同使用。7.2.2.5 监控等级为 A 级及以上等级的隧道宜加强隧道内流量突变、交通事件、车型比例、车速差、火灾、设备运行状态、电伴热设备和隧道外气象环境状态的实时感知，实时辨识交通安全风险，制定区段化控制策略。7.2.2.6 交通事件发生后，控制策略生成时间应不大于 5s。7.2.2.7 主动控制功能模块可参照附录 A。信息协同系统 7.3.1 一般规定 7.3.1.1 信息协同系统通过交通云控平台、可变信息标志、车路协同系统、车道级驾驶引导 APP 等方式，实现信息交互。7.3.1.2 信息发布应保持一致性和准确性。7.3.2 技术要求 7.3.2.1 可变信息标志 可变信息标志满足以下技术要求：a)应根据控制要求选择悬臂式、门架式、立柱式可变信息标志。b)悬臂式可变信息标志宜具有分车道信息显示功能。c)门架式可变信息标志的图形宜显示在行车道及硬路肩正中上方位置。d)宜具备满屏、分模组编辑功能，显示图形应符合 GB 5768 的相关规定 e)宜采用低功耗显示技术，具备分模组远程唤醒、一键黑屏功能。f)应具有动态限速功能，限速版面应符合 GB 5768 的相关规定。g)可与交安标志标牌设在一个支撑结构上。7.3.2.2 车路协同系统 车路协同系统主要由通信单元和计算单元两部分组成。DB 13/T 56772023 7 a)通信单元通过蜂窝网 Uu、直连 PC5 等通信模式，实现路侧通信单元（RSU、5G 基站等）与车载通信终端的无线通信。b)计算单元是实现端云一体化车路协同的路侧计算设备，就近提供边缘计算服务，实现多源信息融合、高精地图下发、信息安全等功能。c)车路协同系统应考虑信息安全的要求。7.3.2.3 车道级驾驶引导 APP 车道级驾驶引导APP功能要求如下：a)应支持高精度地图，具备高精度定位、数字孪生能力。b)应实时接收车道级交通管控信息和道路状态信息，与前方道路可变信息标志显示内容同步。c)具有安全预警语音提示功能。d)具有向平台一键报警功能，支持图片和视频数据上传。7.3.3 布设要求 7.3.3.1 双向四车道高速公路主线一般路段可采用悬臂式可变信息标志，双向六车道及以上高速公路主线一般路段宜采用门架式分车道可变信息标志。7.3.3.2 匝道、服务区入口及被交路可设置悬臂式可变信息标志等适宜的发布形式。7.3.3.3 可变信息标志布设间距应符合主动控制策略有效实施的要求。交通管理系统 7.4.1 一般规定 交通管理系统由交通云控平台和云控资源组成，提供管理决策、管控策略、交通服务等应用。7.4.2 技术要求 7.4.2.1 交通管理系统汇聚车辆、路侧设备数据，形成应用主题数据库，实现交通综合运行监测、动态交通管控、综合指挥调度和信息服务等功能。a)综合运行监测对交通流、气象环境状态、基础设施健康状态实时监测，研判交通运行状态，评估交通安全风险。b)动态交通管控包括交通管理决策、重点车辆管控、行车综合诱导等。c)综合指挥调度实现交通行业内外的综合运行协调联动与应急处置。d)信息服务实现交通运行状态、交通事件、施工养护、气象环境、交通管制、应急救援及服务设施等信息的发布管理。7.4.2.2 云控资源包括计算、存储、网络、安全资源，具有可伸缩性、可扩展性、开放性和稳定性。7.4.2.3 交通云控平台具备数据采集、处理、聚类、分析功能，形成应用主题数据库，构建应用模型，形成服务于管理者和公众的各类应用。7.4.2.4 交通云控平台宜具备数据交换与共享功能。7.4.2.5 宜建设数字孪生，具备映射、仿真、监控、诊断、溯源、预测等功能。7.4.2.6 交通云控平台宜支持智能网联和云控自动驾驶车辆的服务接入需求。交通服务系统 7.5.1 一般规定 交通服务系统包含面向管理者、公众、特定用户的服务。7.5.2 技术要求 7.5.2.1 面向管理者的服务应响应管理需求，具有界面人性化、管理自动化、数据可视化、流程闭环化的特性。7.5.2.2 面向公众的服务宜提供路况提示、路径诱导、准全天候通行等伴随式信息服务。7.5.2.3 面向特定用户的服务应根据用户需求提供相应服务，特定用户包括重点营运车辆、养护施工车辆、智能网联车辆、自动驾驶车辆等。DB 13/T 56772023 8 7.5.2.4 准全天候通行服务通过交通管控、车路协同预警、路警联动、行车诱导等措施，提供安全驾驶引导信息，满足不利天气条件下的车辆安全通行。7.5.2.5 特长隧道可在隧道内设置全频段调频广播设施、智能逃生诱导装置、移动式巡检与应急指挥系统。7.5.2.6 智慧服务区应综合考虑服务对象、地域特色、功能定位等，宜在公众服务、智能运营、商业拓展、路衍经济和应急救援等方面开展智慧化建设，提供但不限于商超、餐厅、卫生间、Wi-Fi、停车引导、充电、救助、照明等特色服务；宜结合服务区安防、智能卡口、信息屏等常规设施集约化建设。基础支撑 基础支撑主要包括全寿命资产管理、高精度定位、信息安全、智慧照明等基础性保障设施。7.6.1 全寿命资产管理系统 7.6.1.1 全寿命资产管理系统基于 BIM+GIS 数字平台、全寿命周期数据库和大数据看板，实现高速公路基础设施建设、管理和养护等全寿命周期内的数字化、可视化功能。7.6.1.2 全寿命资产管理系统包括数据资源、建设管理和养护管理。7.6.1.3 数据资源应规范基础设施建设、管理和养护期间的多源接入数据，以 BIM 为载体实现全寿命周期数据资产更新与维护。7.6.1.4 建设管理宜具备人员、设备、物料及建造工艺过程管控功能，提供综合管理、征地拆迁、质量、安全、进度、合同、计量支付、环境监测、资料管理和智慧工地等服务，形成数字化成果。7.6.1.5 养护管理宜具备日常巡检、定期检测、专项检测、健康监测、养护历史、交通量及气候环境等动态数据维护更新功能，满足基础设施养护、全要素信息维护、关键指标统计和养护资金优化的应用需求。7.6.2 高精度定位服务 7.6.2.1 高速公路可为车辆提供分米级高精度定位服务。7.6.2.2 特长隧道宜综合应用北斗、WiFi、UWB、4G/5G、雷达、视频等定位技术，向车辆提供定位服务。7.6.3 信息安全 7.6.3.1 信息安全应依据 GB/T 22239 开展系统定级、备案、建设、等级测评和监督检查等相关工作，应符合 JT/T 1417 的相关要求。7.6.3.2 三级及以上等级保护的信息系统可进行商用密码应用安全性评估和关键信息基础设施安全保护。7.6.4 智慧照明 7.6.4.1 宜结合交通运行状态和气象环境状态，实现按需照明。7.6.4.2 应综合利用节能产品和节能技术，优化管理措施。7.6.4.3 宜与交通云控平台对接，具备自适应控制功能。7.6.4.4 隧道照明宜综合应用面光源、变色温、无级调光等技术，实现动态无级调光和色温调控。8 网级协同 宜统筹规划、建设集团/区域级路网管控中心，后续智慧高速公路基于路段管理体制和管理模式，参照图 2 接入集团/区域级路网管控中心或省 TOCC。DB 13/T 56772023 9 图2 路网协同架构示意图 路段管控中心应实现与集团/区域级路网管控中心、省 TOCC 之间的信息交互。路段管控中心和集团/区域级路网管控中心应按照省 TOCC 的要求上传数据、图片、视频等信息，接收省 TOCC 下发的路网级调控信息。不同路段应采用统一的数据词典，宜交互毗邻互通间的交通量数据和管控信息。9 测试要求 智慧高速公路硬件设备应通过本省智慧高速测试区（场）或高速公路的实际应用、功能测试和系统验证，数据接口应满足河北省智慧高速公路平台接口相关规定。智慧高速公路应用软件应通过本省已运行智慧高速平台的兼容性测试、功能测试和系统验证，数据接口应满足河北省智慧高速公路平台接口相关规定。测试内容应包括但不限于系统功能、实现目标、性能指标、兼容性、辅助项等测试。用于交通感知的雷达设备应进行雷达组网测试。DB 13/T 56772023 10 附录A （资料性）关键技术和产品指标参考 A.1 交通运行状态感知 A.1.1 交通运行状态感知宜采用长距离毫米波交通雷达、超距毫米波交通雷达实现相关功能。A.1.2 长距离毫米波交通雷达主要技术指标要求：横向视角覆盖范围：50m。纵向检测范围：500m。定位测量精度：0.5m。距离测量精度：0.5m。角度测量精度：0.5。速度测量精度：0.1m/s。交通流量检测准确率：95%。速度范围：-57m/s+57m/s（-205km/h+205km/h）。数据刷新率：70ms。目标跟踪数量：300。防护等级：IP67。A.1.3 超距毫米波交通雷达主要技术指标要求：纵向检测范围：1000m。目标跟踪数量：600。其他指标同长距离毫米波交通雷达。A.2 主动控制 主动控制功能模块应综合考虑高速公路交通运行特征和交通应急场景，基于动态速度控制、车道管理、主线和匝道协同管理等技术，完成从数据分析、态势评估、风险预测、策略生成到信息下发的全过程。主要技术指标要求：a)具备交通运行状态评估、交通事故风险辨识和主动控制等功能。b)软件界面宜包含设备状态概览、交通状态评估结果、当前控制策略、控制信息发布状态等。c)控制策略库包括但不限于计划事件、天气事件、道路事件、车辆事件等，主要交通事件类型可参照表 A.1。表A.1 交通事件类型 事件类型 事件名称 车辆事件 交通事故（含车车事故、人车事故、车撞设施、车辆火灾等）道路事件 交通拥堵 交通缓行 抛洒物（障碍物）异常停车、逆行 异常闯入 天气事件 雾 冰雪 雨 风 DB 13/T 56772023 11 表 A.1 交通事件类型（续）事件类型 事件名称 计划事件 道路施工 交通管制 半幅断交，双向通行 全幅断交，交通分流 环境卫生类事件 化学品污染 放射性物品泄漏 DB 13/T 56772023 12 参考文献 1 GB 5768 道路交通标志和标线 2 GB/T 22239 信息安全技术 网络安全等级保护基本要求 3 GB/T 23828 高速公路LED可变信息标志 4 GB/T 29103 道路交通信息服务 通过可变情报板发布的交通信息 5 GB/T 31445 雾天高速公路交通安全控制条件 6 GB/T 31446 LED主动发光道路交通标志 7 GB/T 33697 公路交通气象监测设施技术要求 8 GB/T 37373 智能交通数据安全服务 9 JTG B01 公路工程技术标准 10 JTG 2182 公路工程质量检验评定标准 第二册 机电工程 11 JT/T 1032 雾天公路行车安全诱导装置 12 JT/T 1417 交通运输行业网络安全等级保护基本要求 13 TCSAE 53 合作式智能运输系统 车用通信系统应用层及应用数据交互标准 14 T/ITS 0063 智能运输系统 智能驾驶电子地图数据模型与交换格式 第1部分：高速公路 15 车路云一体化融合控制系统白皮书.中国智能网联汽车产业创新联盟.2020.09.