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入汛以来,行业认真贯彻落实习近平总书记关于防汛抗洪救灾、防灾减灾救灾等工作的重要批示指示精神,以“实时放心不下”的责任感,立足防大灾、抢大险、救大灾,“宁可十防九空,不可失防万一”;以“钉钉子”的精神抓部署、抓落实,完善从灾害预警到措施落实的全链条闭环管理机制,严格执行“三管三应三落实”要求(即管理、管控、管制,应停尽停、应关尽关、应撤尽撤,落实到各级交通运输部门,落实到线路、枢纽、场站,落实到企业、班组、人员),做到清单化管理、图表化推进、手册化操作、模板化运行、机制化落实的“五化”闭环,努力实现“预警、响应、报送、调度、处置、终止、总结”闭环管控目标。同时,为了进一步加强监测预警,提升公路防灾抗灾信息化支撑能力,以高速公路高灾害风险路段为重点,通过科技赋能方式,围绕强化风险点位排查巡查、增设夜间安全警示设施、完善视频监测与发布系统、依托导航平台推送异常信息、引导车辆快速紧急避险等方面,细化安排了一系列任务与举措,同步组织开展了相关监测预警应用技术示范揭榜,并统筹将其纳入公路交通基础设施数字化转型示范工作范畴。
面对未来极端天气给公路设施安全与交通安全带来的不利影响,围绕行业进一步提升智能化监测预警能力要求,本文在行业数字化转型工作思路的基础上,整理分析了有关高速公路监测预警最新政策要求与部分专家观点,梳理形成了“一二三四”目标建议与方法汇总,供行业参考。
一、以第一时间警示为目标,提升灾害事件感知时效性
公路灾害发生地、发生时间具有一定随机性、不确定性,因此,能够在第一时间发现灾害事件是确保最大限度降低灾害损失与人员伤亡、确保及时开展应急抢险救援的重要保障。在近期的三起高速公路垮塌灾害事件中,存在第一时间发现不及时、监控预警设施作用不突出的情况,特别是在夜间、恶劣天气条件下,缺乏有效的监测预警手段和用户及时触达渠道,这也暴露了当前公路重大突发事件快速主动感知与警示能力的不足。为此,可围绕主动感知预警与安全警示设施两个方面的技术予以重点突破。
一是以高风险点段(分级分类)为重点,以技术适用性(分场景分需求)为原则,加快补充完善或加密增设视频(含高清、微光)、雷达(含激光、毫米波)、射频(DSRC)等感知设施及情报板等发布设施,提升灾害事件的早发现、早处置能力。
对于视频监测优化加密,应严格落实交通运输部印发的《全国高速公路视频监测优化提升实施方案》和既有行业标准要求,按照2024年视频监测基本全覆盖目标,确保发生地质灾害等突发事件时能够“连得通、看得清、无故障”。其中,在灾害风险点段沿线(含桥隧、临河等)视频监测应加密为1处/公里,涉及桥隧风险点段应在两侧(进出口)设置,超过500米的桥梁视频点位间距应不大于500米,上述加密点位应考虑设置固定及遥控高清微光摄像机。
对于场景与视频监测点位统筹布局,应力争实现共用共享安装设施、监测系统充分融合。其中,在高速公路桥隧(进出口、隧道内等)、互通立交等风险点段,宜考虑增设视频与雷达、射频融合感知设备,确保清晰掌握通过风险点段车辆的准确车型、车牌及时间等,确保事件发生时准确掌握车辆数量、分布与位置情况。对于视频与雷达、射频感知设施的融合应用,宜重点根据布设规模、应用需求统筹考虑,特别要把灾害感知具体数据需求及是否有车路协同(通信)必要性、可行性等综合考虑。
对于灾害事件即时监测分析,目标是实现分钟级的高识别度与高可靠告警率,提升灾毁事件第一时间发现水平。重点以视频分析技术为主要突破口,在增设视频监测点位、视频分析设备、优化分析算法的基础上,围绕风险点段关键设施,特别是夜视条件下识别是否发生山体滑坡、落石塌方、路面塌陷、桥隧垮塌等严重公路灾害,以及由此可能导致的车辆坠落或被掩埋等情况重点突破。如果在视频点位拍摄视频或图片无法直接研判灾害情况,宜考虑通过识别车辆事故、行车灯光轨迹并结合气象监测情况,适情筛查灾害疑似发生路段。其中,应注意无论是端侧(摄像机)、边缘(路侧或路段)还是云端(片区/区域),要努力提升灾害事件检测模型算法与机器学习能力,强化设施安全性突变判断功能,而不是简单聚焦停车、逆行、排队等一般交通事件检测。当极端灾害导致供电中断时,视频系统端应具备故障自检能力,并与其上下游相关设备联动判断疑似灾害情况。
近日,交通运输部办公厅《关于公布高速公路监测预警应用示范揭榜(第一批)评审结果的通知》中,陕西交控集团西安公路研究院的无线AI摄像机视频监控与分析系统成功入选。该系统结合了高清无线AI摄像机、黑光成像、AI识别及无线通信技术,在夜间低光照条件下,能够精准识别路面坍塌、边坡滑坡等灾害事件,识别准确率全天候不低于95%。此外,该系统还能利用交通专用AI大模型算法,检测异常停车、逆行、拥堵等事件,适合大规模推广,部署便捷。(来源:西安公路研究院公众号)
对于情报板等沿线发布设施,按照有关标准规范布设点位要求,加快实现灾害高风险点全覆盖。一般情况下,在风险点段前2公里范围以内,增设可变情报板,一旦发生险情,及时发布警示信息,提示司乘人员谨慎驾驶。其中,应重点在特大桥、长大隧道入口处,隧道(群)联络通道处,长大下坡坡顶处设置可变情报板及限速设备,必要时可在重点风险点位前2公里范围内进行调整和增设。此外,应重点强化情报板信息发布的策略性、及时性、准确性,特别是发布内容的形式(如图文、语音等)要能够在紧急情况下有效引导车辆采取快速紧急避险措施(如刹车、停车、靠边、掉头等)。同时,要强化灾害事件周边区域(如上下游50公里范围、半径200~500公里范围路网)相关情报板信息联动发布能力,以及远程分流、近端管控等诱导能力。
二是以有效的“人防+技防”措施,按照“一人一段”“一段一策”原则,加强巡查力量和巡查频次,及时发现并警示灾害事件;通过增设照明、爆闪警示、车载移动标志等安全警示装备,强化提高夜间安全行车警示能力。
关于增设爆闪警示、车载移动标志等设备。针对桥梁段、隧道出入口、互通立交等灾害高风险典型路段开展高集成度双路侧爆闪警示装置应用,正常情况下装置处于关闭状态,在接收到系统指令或手动开启后,开启爆闪、语音、文字等警示,在桥隧入口处,可结合情报板发布共同发挥警示作用。爆闪警示装置宜设置控制基站,应充分利用已有设施供电及传输等资源,通过移动通信网络对爆闪警示装置进行开启或关闭,同时具备物理开关实现人工启停。此外,在灾害预警期间,通过在关键点位布设车载移动标志以提高机动警示效果,可采用逆反射式或主动发光式可移动标志牌,同时可加载声光电爆闪装置强化警示效果。
近期,为进一步提升高速公路隧道安全管理水平和应急处置能力,四川成渝高速成仁分公司创新引进“隧道口预警控制系统”,在成仁高速二峨山隧道投入试用。试用后预警与引导作用显著,二次事故率保持零记录。该系统由投影交通信号灯和语音爆闪灯组成,通过在隧道入口龙门架设置投影仪,以直观、醒目的投影方式在地面上显示各类警示、引导信息,如限速标志、禁止驶入、车道指引等。同时,在隧道外每500米设置一组语音爆闪灯,覆盖隧道入口前2公里路段,遇有涉路施工管养或事故发生时,可第一时间通过网络终端远程操作;遇紧急情况时,可实现终端界面快速启动,并可根据隧道内外实际情况,动态调整信息,确保驾驶者获得指引,有效应对突发情况,具有操作便捷、警示鲜明、运转高效等特点。(来源:四川成渝公众号)
关于增设夜间照明设施。在高风险路段增加照明设施,充分考虑低杆灯、护栏灯的优劣势,以及沿线供电保障能力,针对高速公路桥梁段、隧道出入口、互通立交等灾害高风险典型路段开展照明应用,有效提高司乘人员对高速公路损毁情况的视认能力,减少反应时间。要针对夜间、隧道的光线差异,结合自然环境条件,实现自动调整光源色温,提升驾驶员视觉视认能力;要加强对高风险路段,特别是桥隧段照明设施的管养,杜绝“应照明却未照明”的情况发生。条件具备的,增加隧道逃生通道应急照明与诱导设施。
关于强化巡查力度与现场人员告警。灾害预警期间,应全面加强人员力量和巡查频次,必要时可对风险点段采取应急工程或临时性工程措施,并安排专人值守。通过开发手机APP、小程序等,实现巡查记录(特别是现场照片、精准位置)可回溯、可倒查。巡查人员应配备必要的强光手电、反光锥筒、警示灯、停车示意牌、高音喇叭等告警阻拦设备,提升险情发生后告警阻拦社会车辆的有效性,尽量降低灾害对公路通行的危害程度。应充分利用沿线电缆、光缆等故障自检功能,将其异常信息作为监测预警重要核查内容,一旦发现异常情况,先预警并立即安排就近巡查人员现场核实,提升一线巡查工作精准性。
二、以事前事后两阶段为重点,强化灾害AI分析有效性
尽管公路灾害具有一定随机性、不确定性,但在灾害发生前后,围绕灾害风险点位排查、灾害临近预警管控、灾后灾情(损失/伤亡)研判分析等,仍需要加大投入力量,特别是要强化人工智能在研判分析中的应用。在近期的三起高速公路垮塌灾害事件中,事件发生前如果分析灾害前兆与气象预警情况,提前采取必要防控管控措施,是存在降低损失及伤亡可能性的。而事发后,现有技术条件也缺乏精准判断失踪车辆及人员信息的手段,迫切需要在加密灾害感知设施并提升事件感知时效性的基础上,提升灾害AI分析有效性,为灾害事前事后两阶段处置提供更为科学、可靠的技术支撑。
一是针对事前阶段,以围绕公路灾害风险点与恶劣天气高影响路段排查为重点,以提升灾害临近预警概率为目标,健全灾害风险台账与风险点段数据库,加大对边坡、桥梁、隧道等高风险路段的AI分析预警能力。
关于风险点段及高影响路段排查。严格按照高速公路灾害高风险路段(I/Ⅱ级)划分标准,以及恶劣天气高影响路段判别标准,从加强新接养公路风险排查、强化在役公路风险排查、建立完善风险台账等方面持续发力。在第一次自然灾害综合风险公路承灾体普查成果基础上,进一步提高风险隐患排查整治专业性,应用先进技术装备持续开展巡查排险,持续开展崩塌、滑坡、泥石流、沉陷与塌陷、水毁及其他恶劣天气(大雾、冰冻雨雪等)高影响路段动态排查。同时,加强公路气象预警与风险点段排查融合应用,充分结合风险点段灾害因素,优化完善“气象+地质”致灾因子算法,在输出公路灾害态势与影响路段基础上,通过点-线-面相结合的方式,提高公路气象预警有效性、针对性。
关于边坡、桥梁灾害风险点灾害预警。严格落实《全国公路高边坡监测实施方案(2024—2030年)》,完成公路高边坡专业监测200处试点工作任务,动态掌握公路高边坡变形或活动状况,提高边坡灾变监测预警的可靠性。针对重点地区路堑边坡、高路堤边坡、陡坡路堤边坡,开展公路高边坡可靠监测设备的应用。持续攻关研发低功耗、低成本、适应复杂环境、能够反映地质灾害变化特征及影响因素的普适型监测装备。研发分区域分类型灾害预警预报、危险性预测等模型,有效支撑公路高边坡专业监测工作。针对易受山洪、泥石流、崩塌、滑坡等严重威胁的桥梁,安装具备边缘计算能力的简易感知报警设备,鼓励在重要桥隧增设轮廓标志,选配可调节灯光颜色的发光装置。桥梁简易感知报警设备应集成振动、倾角、温度等多参量为一体,并将采集、供电、传输等功能高度集成,能够自动连续测量、定时测量、触发报警,报警信号可实时传输至指定手机。
近日,交通运输部办公厅《关于公布高速公路监测预警应用示范揭榜(第一批)评审结果的通知》中,由蜀道集团会同四川省交通运输厅、省交通执法总队(厅高管局)、省交警总队研发的高速公路桥梁损毁紧急示警装置入选揭榜名单。示警装置已在成都绕城高速府河桥成功试点应用,并在雅康高速日地沟桥实桥应用。该紧急示警装置通过机械联动方式感知桥梁极端损毁,可实现现场机械示警、声光示警和监控中心预警“三同步”预警,具有“高可靠、易实施、适用广、成本低”的优点,对全国公路行业防灾抗灾具有重大借鉴意义。(来源:蜀道集团公众号)
近日,交通运输部办公厅《关于公布高速公路监测预警应用示范揭榜(第一批)评审结果的通知》中,由广西交科集团研发的基于机器视觉的轻量化监测技术成功入榜,该技术运用了先进的光学图像结合技术,通过高精度的亚像素算法,实时计算和监测边坡靶标的图像位移,进而转化为物理空间的真实位移情况并展现出来。在灾害发生后,可通过蜂鸣喇叭、红蓝爆闪灯、可变情报板、地面标识投影、红绿灯、地图导航联动、短信等提示手段及时有效地提醒过往车辆采取紧急避让、引导驶离等措施。与传统的边坡监测手段相比,该技术能够有效降低成本。(来源:广西交通公众号)
二是针对事后阶段,以提升灾毁辅助研判能力为目标,以围绕灾害疑似筛查、损失伤亡评估为重点,强化应用各类感知、光电缆等设施,以及ETC门架、收费站车道、服务区出入口等多源数据,开展涉灾影响大数据关联分析应用。
充分挖掘ETC门架数据资源,开展ETC门架收费数据关联分析应用,实现相邻门架间车辆数据变化的精准监测预警和视频联动追踪。通过对收费数据清洗、拟合,融合路网拓扑及浮动车等其他多源数据开展时空关联分析,感知交通流运行状态,识别交通异常,辅助研判灾毁情况;通过融合ETC门架、收费车道、服务区出入口等多源时空数据,对车辆行驶轨迹进行完整拟合,实现交通流运行状态精准识别,主动识别交通异常事件并进行分类分级预警,事中辅助进行事件溯源分析并通过人工方式对事件进行确认,事后辅助判别灾毁等突发事件中涉事车辆范围及历史通行轨迹。
充分利用沿线通信光缆全覆盖特点,通过光纤故障在线检测技术对路段光缆的故障进行定位与识别,提高高速公路灾害高风险疑似损毁AI分析能力。通过在高速公路通信站、配电房加装监测设备,对供电回路、电力线缆、机电设备多种电力信号异常参数进行监测分析,结合天气、地质等因素综合研判公路损毁风险,并结合设备运行状态数据、网络运行状态等信息综合判断分析供电回路所经过的公路结构状态,推断公路结构发生损毁的可能性。
近期,广西上思至防城港高速公路开始试运行“高速公路光缆监听预警系统”,该系统可实现通过高速公路路侧部署的光纤和监控中心部署的远程预警信云平台,实时采集告警声纹数据并进行AI算法识别,实现“感知”到“干预”的闭环。现场测试时,随机通过重锤敲击地面或者护栏制造声反馈进行测试,系统会在5秒内报警并识别出声音是人力施工还是机械施工类型,系统还可自动联动此路段最近摄像机进行视频联动,实现听感知和视感知的融合判别。(来源:光子瑞利公众号)
三、以广义车路协同等第三方平台,提高信息推送触达性
长期以来,高速公路出行信息发布,特别是涉及突发事件、应急管控、紧急避险等警示信息的发布,在及时性、有效性、触达性等方面均存在不同程度的低质低效问题。在近期的三起高速公路垮塌灾害事件中,除了缺乏传统路侧监测预警手段外,同样暴露出“路-车”之间缺少通过广义车路协同方式或地图导航等第三方平台向途经车辆发出预警的渠道。为此,要面向灾害告警和诱导需求开展技术装备创新研究,依托既有高速公路ETC门架,研发基于新一代车路通信的灾毁报警和信息服务技术。要加强与地图导航等第三方平台的合作,研究探索推动重大突发事件信息交换共享的方案,结合定位信息向后方车辆推送预报预警、减速慢行等信息,通过数字赋能提供更加安全、更加精准的出行信息服务。
关于依托ETC门架的灾毁报警与信息服务技术。充分利用现有ETC门架等资源,在灾害高风险路段、服务区出入口、隧道内和出入口增设路侧设施,实现灾毁报警等信息及时有效触达通行车辆。系统应具备多源数据接入、车辆信息采集等功能,通过算法策略确定信息发布点位和发布内容,天线接收信息发布指令,并将信息发布至车端,实现定向精准触达。在前方发生突发事件后,系统可实现跨多层级一键发布,通过OBU语音播报等方式,向在途车辆发布灾毁告警、交通管制、绕行引导等信息,切实提升通行车辆接收公路灾害事件信息的及时性、准确性、有效性。
关于依托地图导航平台发布风险警示技术。建立与公安、气象,以及互联网地图导航平台、智能网联车企等信息资源共享机制,建立与地图导航平台风险警示信息互通机制与预警告警数据链路,及时收集司乘人员发现的风险点位信息或地图导航平台大数据监测到的重大异常点位数据,提高风险点位第一时间发现和处置率。通过梳理汇总全国灾害多发路段信息,借助地图导航平台发布风险警示信息,提示过往司乘人员;研究建立可通过移动通信运营商、广电部门协同的风险信息快速发布技术措施,构建形成“以应急为目的”“公益属性”的多方数据共享长效机制。
中交广连高速公路投资发展有限公司积极探索信息技术与交通行业深度融合的新思路新路径。近期,携手高德地图在广东省内率先试用“临停预警系统”。该系统可自动判断高速公路上车速骤降为零且临停时间较长等异常事件情况,并将异常车辆精准定位推送至监控中心实时预警,通过视频判断车辆及现场情况等。以高德地图为信息发布载体,向过往车辆及司乘人员发布提示信息。同时,该路段还同时上线了“施工作业车辆提醒功能”,当途经施工区域的车辆遇到前方有作业车辆时,导航会分别在距离作业施工车辆5000米至500米范围内多次预先提醒前方有低速作业车辆,提示途经车辆用户减速或变道,注意避让,有效降低追尾事故发生概率,保障施工人员和后方驾驶人员的安全。(来源:中交广连高速公众号)
四、以“四个体系”为支撑,突出全过程响应管控闭环性
2024年全国交通运输工作会议明确提出,要加快推进建设统一指挥、协同高效的调度指挥体系,健全保通保畅工作机制,加快建设运行监测系统;建设布局完备、随调随用的物资储备体系,构建保通保畅应急物资储备“一张网”;建设精准高效、保障有力的运输投送体系,建立健全应急运输保障车队、船队、机队;建设快速响应、随断随通的维护抢修体系,持续推动专业应急维护抢修队伍建设。可以说,“四个体系”建设为提升综合保通保畅与应急保障能力,构建公路灾害监测预警全过程闭环管控体系提供了重要保障。
不断完善跨部门协同联动机制,开展“一键报警”应用。加强与公安、气象、水利、自然资源、应急管理等部门协调联动,建立会商调度机制,深入研判分析,及时掌握天气变化,科学研判路网运行态势,共同研判灾害影响,联合制定应急预案,并采取针对性措施。建立跨部门、跨行业路网运行风险综合研判模型,可接入行业内外告警信息,实现重大灾害风险全覆盖;搭建AI一键告警平台,一键智能联动协同高速公路运营单位与公安、路政、养护、救援等多方实现“一键报警、通达各方”的端到端联通。
不断完善从信息预警到措施落实的闭环管理机制,实现“预警、响应、报送、调度、处置、终止、总结”闭环管理。加快应用新一代信息融合、数据处理与智慧分析等技术,推进实施全路网运行监测预警平台、“部-省-站”指挥调度系统等建设。推动公路气象预警闭环管控业务流程和运行机制优化重构,根据灾害预警信息类型、影响范围、严重程度等调度应急力量准备与部署防控措施,重点针对橙色/红色气象灾害预警开展“提级”管控,确保做到“三管三应三落实”;加强省级高速公路网运行管理系统建设,强化部省联动与信息报送,提升运行监测、指挥调度、应急处置等业务数字化支撑能力,有效提高安全风险识别预警、快速响应和联动处置能力,持续提升行业治理与应急管控水平。
总之,在经历多起重大灾害事件后,行业已迅速行动起来,始终坚持人民至上、生命至上,坚持安全第一、预防为主,狠抓防汛抗洪救灾,确保安全平稳度汛,切实保障人民群众生命财产安全和社会大局稳定。同时,围绕“四个体系”建设要求,扎实开展风险隐患排查整治,持续推进公路防灾抗灾能力提升工作。
下一步,应进一步加强科研攻关和技术应用力度,提升全过程、全链条高速公路灾害监测预警能力,更加注重监测预警设施技术适用性与场景应用,更加注重感知发布设备优化布局与条件共享,更加注重突出灾害感知时效性与AI分析有效性,更加注重强化气象预警闭环管控与协同调度指挥,更加注重提高广义车路协同手段与借助第三方平台提高信息推送触达性,更加注重公路灾害监测预警闭环管控与公路基础设施数字化转型深度结合,不断推动公路防灾抗灾向智能化、信息化、现代化方向转型。