全国首条零碳智慧高速公路

导语

8月29日，由山东高速集团投资建设的济南至潍坊高速公路济南绕城东二环至长深段顺利通过交工验收。这是全国建设的首条智慧“零碳”高速公路。

项目途经山岭重丘及微丘区、采空区，桥隧比高达41%，气象环境复杂，事故隐患大……针对上述特点，山东高速集团坚持创新智慧、安全绿色发展，推动高速公路智慧赋能与低碳建设，按照“全路段感知、全过程管控、准全天候通行”的建设定位，围绕“智能管服、快速通行、安全保障、绿色节能、车路协同”五大体系，以智慧隧道为突破点，以“零碳”目标为导向，倾力打造了融“基础设施网、运输服务网、传感通信网、绿色能源网”于一体的全国领先、具有示范带动作用的智慧“零碳”高速公路。

这是连接济南至青岛的第三条黄金大通道，这是全国建设的首条智慧“零碳”高速公路，这是交通运输部交通强国建设山东省试点项目。

8月29日，由山东高速集团投资建设的济南至潍坊高速公路（简称济潍高速）济南绕城东二环至长深段顺利通过交工验收，标志着该项目全线具备通车条件。

济潍高速全长约162公里，设计时速120公里，双向6车道，概算投资421.35亿元，是国家综合立体交通网“6轴、7廊、8通道”中京藏走廊的一部分，是山东省“九纵五横一环七射多连”高速公路网中“射三”线，对于促进沿线区域经济快速发展、加快山东半岛城市群建设、完善山东高速公路网布局等具有重要意义。其中，长深至潍日高速段已于2022年12月建成通车，有力促进了区域路网的互联互通。

项目途经山岭重丘及微丘区、采空区，桥隧比高达41%，气象环境复杂，事故隐患大……针对上述特点，山东高速集团坚持创新智慧、安全绿色发展，推动高速公路智慧赋能与低碳建设，按照“全路段感知、全过程管控、准全天候通行”的建设定位，围绕“智能管服、快速通行、安全保障、绿色节能、车路协同”五大体系，以智慧隧道为突破点，以“零碳”目标为导向， 倾力打造了融“基础设施网、运输服务网、传感通信网、绿色能源网”于一体的全国领先、具有示范带动作用的智慧“零碳”高速公路。

数智降碳 绿色节能

在济潍高速的隧道入口处，遮光棚洞顶部整齐划一的光伏板阵列格外引人注目。项目在全线10座隧道进口均设置了光伏板，并建立光伏发电系统，与隧道照明直流供电并网，形成隧道发、储、用一体化“微电网”。

利用隧道洞口遮光棚洞顶部布设光伏发电系统，是为智慧高速提供绿色低碳能源的重要举措。济维智慧高速公路的用能需求具有全路域覆盖、长距离低压、小功率直流、带状分布式等显著特征，单靠传统的供能结构已无法适应智慧高速公路的用能要求。

边坡光伏一体化

项目在全线供电通过直流供电网络的环网控制技术，打造“零碳”智慧能源网运行系统，打通相邻站点之间的能源传输链路，实现能源网全路域覆盖、相邻站点之间的电力互备，提高能源供应的可靠性和连续性，建成全国首个“四网合一”的高速公路。

通过光伏、储能的合理配置，以“电源—电网—负荷—储能”的优化调度为基础，实现“点位级就地自洽”“路段级中和”的多模式“零碳”高速公路技术路径探索，以及“零碳”智慧管控的路侧（点位级、路段级）、养护工区、服务区、隧道全场景覆盖。并通过碳排放综合管控系统，实现能源精细化管控，绿色能源供给监测智能调节，直流能源网的高效换能优化控制基于云控平台“零碳”算法体系和数据挖掘能力，将能耗数据与运营数据高效融合，实现“零碳”可视化及能源的有效管控。

在项目设计之初，山东高速集团就坚持将绿色、循环、低碳理念贯穿于高速公路建设运营全过程，依托智慧云控平台，打造可再生能源利用、智慧能源网、近零能耗建筑、林业碳汇提升、污废资源化处理系统，以多方位、多层次、多路径落实交通运输行业节能减排为目标，构建济潍智慧“零碳”高速公路绿色节能体系，探索出了一条“零碳”高速公路的建设路径。

项目在建设过程中，充分利用匝道圈、边坡、服务区、收费站、隧道、声屏障等建设场景，综合布局光伏发电系统，结合不同场景应用光伏发电技术，实现能源的高效利用；此外，济潍高速还充分利用互通区、服务区、管养场区、主线、隧道景观绿化工程的植物固碳能力，通过合理优选树种，共计绿化面积66万平方米，实现了林业碳汇效果。预测周期为25年，碳排放共计约78万吨，光伏发电装机容量约68兆瓦，总发电量约17亿度，全线光伏碳减排量约150万吨，植物碳汇量约2万吨，共可中和碳排放约152万吨，预测碳排放净值为-74万吨，可实现运营期“零碳”目标。

不仅是绿色用能，在推动“零碳”建设的过程中，建筑的运营碳排放管理是也实现“双碳”目标的重要一环。

在章丘南监控通信分中心办公楼，这里采用的“围护结构高效保温、高舒适节能外窗、高效热回收新风系统、气密性设计及无热桥设计”五大技术体系及一系列新材料和新技术，使本建筑单体达到了国家标准中“近零能耗建筑”的技术要求，建筑综合节能率达76.4%，该项技术也取得了中国建筑节能协会颁发的近零能耗建筑设计认证。在青州南、昆仑服务区构建了智慧零碳污水处理系统，实现了高速公路服务区污废再利用，提高资源循环利用效率，保护生态环境。

项目围绕绿色低碳开展的一系列生动实践，也为交通运输行业绿色低碳转型发展贡献了“山东经验”。

智能管服 数字赋能

针对项目建设阶段的人员、设备、物料、质量、环保、安全等管理要素，济潍项目办建立了互联协同、智能生产、智能监测与检测的项目信息化生态圈。如质量安全数智化平台的应用，使实体检测合格率提升约5%，工作效率提升15%；“自动化计量”相比传统计量模式提高60%的工作效率；沥青路面无人摊铺技术不仅保证了摊铺的均匀性、碾压压实度和表面的平整度，还减少操作人员约80%，提高施工效率30%以上。

济潍高速哪里拥堵、哪个路段发生事故等待救援、哪个路段遭遇恶劣天气……在后续的高速公路运营中，一张路网管理电脑数据图，将构架起高速公路运行的“数字大脑”。

在打造智慧高速的过程中，济潍高速依托自有的“高速云”，深化高速公路“一张网”云管理与云服务，打造了“一张网”运行的智慧路网管控平台，推动了跨部门、跨行业、跨区域、跨层级数据共享交换，为路网智慧管理和服务提供了“海量融合、精准识别、自动预警、科学决策、数字孪生”一体化支撑能力，极大提升高速公路管理和运营服务水平。

车路协同设备

正是通过“一张网”’管控平台，项目不仅实现了建设期协同管理，还探索了面向高速公路全寿命周期建管养的数字化交付技术。与此同时，基于山东高速集团已有软件基础迭代演进，还能实现运营期可视化精准管控。

在项目建成通车后，济潍高速沿线各服务区不仅可实现传统的智能查询、智能洗车、智能停车、智慧如厕引导、网络覆盖等，还可通过布设智慧停车引导系统，使沿线服务区同步实现车位级停车导航，特别是打造的“ETC+”衍生型综合生态圈，将实现“ETC+加油、洗车、服务区商业……”衍生型服务，使智慧服务区与智慧通行紧密联系到一起。

在此基础上，为了增强司乘人员的体验感和获得感，山东高速集团积极推动服务区建筑的人文景观提升和服务区智慧化升级，将地域特色文化融入到建筑中，倾力打造具有国际风情的主题服务区，建设了“有味道”“有体验”“有文化”“有记忆”“促消费”的多元化特色服务区，让司乘人员不出国就能感受到不同国度的特色风情。

此外，在济潍高速智慧云收费站的打造中，项目采用“智能收费平台+车道云服务”模式，实现“一台平板就是一个控制中心”，为收费业务产业数字化、数字产业化提供了“山东方案”；在智慧隧道的打造中，项目充分考虑隧道内人工巡检安全隐患大、工作效率低、人工成高等问题，通过研发专业的智能巡检机器人代替传统人工作业，进一步实现了隧道内各类环境参数、异常事件实时监测识别、事件检测系统联动等功能，提升了隧道自动运维水平。

快速通行 尽享便捷

在济潍高速公路沿线隧道，每个隧道均在入口处设置了遮光棚，并在出口处设置了镂空明洞，这种设计可以让司乘人员在通行时拥有更加柔顺的视觉体验。

为实现隧道内安全不降速通行，济潍高速在全线10座隧道进口设置了长100米的钢结构减光棚洞、在隧道出口设置长20米的镂空混凝土明洞，实现隧道进出口路段环境亮度的自然明暗过渡，消除“黑白洞效应”。该举措预计可使通行效率提高20%、隧道内事故发生率降低50%。

项目还开展了基于侧向余宽的驾驶模式试验，通过采集分析驾驶员的各项心理指标数据，兼顾技术可行和经济节约原则，将每条隧道两侧拓宽25厘米，降低‘侧壁效应’达85%；布设了智慧照明调光系统，可根据洞外亮度、色温、行车速度等自动无级调光、调色温，能够更好地提高驾驶员的视觉舒适度，缓解驾驶疲劳。

智慧云收费站

高效构建新一代智慧云收费站，是济潍高速扎实落实“人悦其行、物畅其流”的生动实践。

项目利用AI、大数据、云计算等关键技术，采用标准化车道设备、装配式智慧云舱和云收费系统，打造了站级少人化、车道无人化、引导智慧化、应用云网化的新型收费站运营模式，能够提供匝道预交易、收费车道前天线、收费车道后天线3次交易认证，并搭配匝道显示屏、雨棚LED折叠显示屏、收费岛侧面内嵌LED跑马灯、新型发光栏杆臂等诱导，确保用户收费行为快速实现，大幅提升了收费广场车辆整体通行能力。

以人为本 安全保障

在距离济潍高速隧道入口处约300米和1000米位置，记者看到技术人员正在对设置的情报板进行调优。通车后，这些情报板很快将正式“上岗”，用于实时发布隧道内通行状态和事故等信息，引导车辆安全通行。

全线隧道内设置了雷达事件感知等设备，实时精准监测隧道内发生事故、停车、逆行及抛洒物等情况。情报板将依据事件预案自动对即将驶入隧道的司乘人员进行预警诱导，防止二次或多次事故发生。

不仅是隧道入口，为有效提升行车安全，济潍高速还在特大桥、水库、河流等重点位置，设置了气象检测器、能见度检测器、桥面结冰状态检测器，实现特殊气象精准监测和实时预警；设置智能行车诱导、雨夜反光标线、标志补光系统、智慧锥桶等交通安全设施，提升雨、雾、霾、雪等复杂交通环境和养护施工等特殊路段的行车安全水平；采用融冰雪喷洒、无机热管和低凝冰路面融雪3种方案，改善冬季冰雪条件下高速公路重点路段的行车条件，降低车辆发生事故的可能性。

隧道智能调光

据统计，项目共建设了90余类共1.1万余套涵盖感知、监测、诱导、发布等功能的外场设施，实现车辆精准调度和引导，保障行车安全和道路畅通，助力该条高速公路实现准全天候通行。

为实现全天候交通感知管控的精准诱导，项目构筑了以“毫米波雷达+视频”为核心的雷视融合路侧感知系统，该系统具有高精度和远距离探测能力，穿透雨雪烟雾强，不受光线和光照影响，实现“全时全天候车道级”路面交通事件感知。同时，基于智能边缘计算平台的融合感知，采用单杆雷视拟合、跨杆雷达拟合和遮挡/跨杆拟合技术，实现雷达和摄像机视频的雷视融合感知部署，确保全天候全域探测和多目标连续跟踪，根据前期测试结果，关键事件感知准确率达97%以上。

探索未来 车路协同

异常气象状况、道路能见度、最优行驶路线、盲区预警……这些交通路况信息，均能通过车路协同技术同步至手机屏、车载屏和路侧可变情报板上，为未来通行在济潍高速上的司乘人员提供出行前、中、后的交通信息主动服务，营造高质量的出行体验。

弥河特大桥

项目通过构建“泛在无线通信网+全时空动态信息感知+车路协同边云计算平台+信息发布终端”的车路协同系统，实现基于手机端、路端和车载终端3种信息发布方式的车路协同应用。

作为车路协同示范段，济潍高速龙埠枢纽至章丘东互通段分别在路基段和隧道段按照400米和140米间距布设感知设施，依托智能感知、高精定位、无线通信、大数据、云计算、人工智能等技术，实现车路环境状态精准感知、“车—车”“车—路”信息交互共享、多端智能协同配合等各类车路协同典型场景应用，保障高速公路高效、安全运行。同时，项目创新了外场设施布设方式，进一步降低了多源融合感知成本，攻克了毫米波雷达隧道多径干扰等难题，实现了不同隧道内外全域轨迹跟踪，更好服务于公众的快速安全出行。

据悉，济潍高速车路协同示范段将为智能网联车辆和传统车辆提供17类有关行车安全、效率的应用场景服务，进一步打造了可预测、可预警、可预防、可预案的“四预”主动安全体系。济潍智慧零碳高速车路协同体系，不仅让出行者更加便捷，还能有效提升高速公路交通运行效率、安全保障能力和出行服务水平，也为未来实现大规模自动驾驶提供了基础支撑。

大道终致远，海阔纳百川。立足新发展阶段、贯彻新发展理念、构建新发展格局，山东高速集团将坚持把握好高质量发展和绿色低碳等重大战略，聚力攻坚、开拓创新，以济潍高速项目为抓手，为全国智慧“零碳”高速公路建设提供“山高模式”，为交通运输行业绿色低碳转型输出“山高经验”，为加快建设交通强国贡献“山高力量”。

来源：绿色建筑杂志

编辑：陈美珊

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