重磅｜深城交全域全要素數(shù)字孿生智慧高速平臺首發(fā)，登陸數(shù)字中國建設(shè)峰會
第五屆數(shù)字中國建設(shè)峰會
于7月23日-26日
在福州海峽國際會展中心
成功舉辦
深圳市城市交通規(guī)劃設(shè)計研究中心股份有限公司（以下簡稱“深城交”）承建的全國首個省域高速公路數(shù)字孿生底座“福建高速數(shù)字孿生及仿真決策平臺”，作為福建高速集團(tuán)“數(shù)字高速 智慧出行”主題成果進(jìn)行展出與演示。平臺以全域全路網(wǎng)全要素數(shù)字化為基礎(chǔ)，以全周期全業(yè)務(wù)數(shù)字化為引領(lǐng)，賦能高速公路管理服務(wù)全網(wǎng)絡(luò)全業(yè)務(wù)數(shù)字化升級，獲得了與會嘉賓的高度評價與認(rèn)可，為全國高速公路智慧化建設(shè)提供經(jīng)驗與借鑒。
新一代信息技術(shù)加速交通與產(chǎn)業(yè)深度融合，以數(shù)字化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、綠色化為特征的城市交通產(chǎn)業(yè)發(fā)展成為搶占全球科技創(chuàng)新制高點的重要抓手。深城交基于全域三維可視空間、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)治理、動靜融合業(yè)務(wù)管控的數(shù)字孿生平臺，提供數(shù)字規(guī)劃、數(shù)字基建、數(shù)字運營三大專業(yè)服務(wù)，通過“數(shù)字平臺+專業(yè)服務(wù)”持續(xù)為客戶創(chuàng)造“規(guī)劃-設(shè)計-建設(shè)-運營”全周期核心價值，成為客戶的數(shù)字管家，致力于成為全球領(lǐng)先的規(guī)劃設(shè)計行業(yè)先行者、新基建領(lǐng)域引領(lǐng)者、數(shù)字交通城市運營者。
深城交立足交通行業(yè)26年的長期積累，重點針對高速公路大規(guī)模復(fù)雜路網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計難、大體量建設(shè)工程施工組織難、高強度出行需求路網(wǎng)管控難、大體量設(shè)施設(shè)備運維難、復(fù)雜交通環(huán)境出行服務(wù)難的行業(yè)痛點問題，提出國內(nèi)首個基于數(shù)字孿生平臺的智慧高速解決方案。
一、 數(shù)字孿生智慧高速整體解決方案
緊扣高速公路行業(yè)痛點和“規(guī)-建-管-運-服” 全生命業(yè)務(wù)需求，開展1個數(shù)字孿生平臺及規(guī)劃設(shè)計、工程建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)管控、設(shè)備運維、出行服務(wù)5大業(yè)務(wù)應(yīng)用建設(shè)，形成 “1+5” 數(shù)字孿生智慧高速體系，賦能高速公路全周期、全業(yè)務(wù)、全過程智慧化業(yè)務(wù)應(yīng)用。
圖1 “1+5” 數(shù)字孿生智慧高速體系
深城交數(shù)字孿生智慧高速整體解決方案在粵港澳大灣區(qū)、福建、甘肅等省市區(qū)域中的高速智慧化建設(shè)開展了大量先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)案例應(yīng)用，現(xiàn)以福建智慧高速數(shù)字孿生平臺為例，介紹數(shù)字孿生智慧高速整體解決方案的實踐探索。
二、 率先構(gòu)建福建智慧高速數(shù)字孿生平臺
福建高速公路網(wǎng)達(dá)6156km，“三縱八橫”海西高速公路主骨架網(wǎng)基本建成，路網(wǎng)密度達(dá)到發(fā)達(dá)國家水平，是全國唯一實現(xiàn)一張網(wǎng)運營的省份，有條件在全國率先打造全域全要素數(shù)字孿生智慧高速標(biāo)桿。
(一) 數(shù)字孿生智慧高速總體架構(gòu)
福建高速依托全域全要素二三維空間建模和實時動態(tài)仿真搭建數(shù)字孿生底座，為規(guī)建管運服應(yīng)用提供全過程業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)載體，并支持路橋隧BIM及城市CIM接入。
圖2 數(shù)字孿生智慧高速總體框架
(二) 構(gòu)建全國首個省域全要素動靜一體的高速路網(wǎng)數(shù)字孿生底座
1、構(gòu)建10萬個二、三維靜態(tài)數(shù)字孿生體
開展沈陽至?？诟咚俟啡獜B段大帽山隧道、樸里服務(wù)區(qū)等 3D數(shù)字孿生建模和省域2D數(shù)字孿生建模。完成了包含39240個標(biāo)志標(biāo)牌等在內(nèi)的10萬個二維、三維靜態(tài)數(shù)字孿生體，為規(guī)建管運服全業(yè)務(wù)運營提供空間載體。
圖3 3D數(shù)字孿生建模
圖4 省域2D數(shù)字孿生建模
2、構(gòu)建省域6156km全高速網(wǎng)實時車流運行動態(tài)孿生
在全網(wǎng)ETC門架、視頻、收費站實時數(shù)據(jù)支撐下，實現(xiàn)全網(wǎng)全天超230萬輛車、高峰小時實時在線超30萬輛車的運行推演，推演精度達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先?；诟呔热S建模的駕駛行為仿真模型并疊加沿線城市白模數(shù)據(jù)，實現(xiàn)泉廈高速3D實時車流動態(tài)孿生。
圖5 三維運行動態(tài)孿生
圖6 全網(wǎng)二維車道級運行孿生
3、精準(zhǔn)還原門架實時過車信息（門架孿生）
依托數(shù)字孿生建模和門架視頻，實時還原門架過車信息，將車輛平行映射到三維數(shù)字孿生世界，實時還原精度99%。
圖7 高速門架孿生
4、實時還原隧道重點車輛運行狀態(tài)（隧道孿生）
對隧道內(nèi)重點車輛進(jìn)行精準(zhǔn)識別和狀態(tài)跟蹤，實時還原隧道內(nèi)車輛信息，支持隧道安全預(yù)警及應(yīng)急聯(lián)動，可縮短隧道內(nèi)應(yīng)急救援時間20%以上。
圖8 高速隧道孿生
(三) 依托數(shù)字孿生平臺，為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供全過程數(shù)據(jù)載體
以福建高速全域全要素數(shù)字孿生平臺為底座，為規(guī)劃決策、公路網(wǎng)設(shè)計和建設(shè)、智慧管控和安全應(yīng)急、設(shè)施運營運維、高速出行服務(wù)提供全過程業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)載體，實現(xiàn)“規(guī)建管運服”一張網(wǎng)協(xié)同運營。
1、依托底層模型數(shù)據(jù)和動態(tài)仿真互饋推演，支撐網(wǎng)絡(luò)科學(xué)規(guī)劃和通道布局決策
福建省高速路網(wǎng)流量分布上極不均勻，沿海高速走廊泉廈段每日客貨交通量將達(dá)到40-50萬標(biāo)準(zhǔn)車/日，承擔(dān)了約20%的客貨交通需求，因此需全面實施國家高速公路沈海線擴容工程，開工寧德段、福廈段擴容二期、漳州龍海至詔安段，以及泉廈段擴容（輕型智慧高速公路）建設(shè)，支撐未來走廊客貨分流及都市圈快速通達(dá)。
圖 9依托數(shù)字孿生支撐網(wǎng)絡(luò)科學(xué)規(guī)劃和通道布局決策
2、依托數(shù)字孿生平臺更精細(xì)化支撐重大高速通道設(shè)計和建設(shè)
建立沈海高速泉廈段改擴建工程三維高可信精細(xì)仿真模型，疊加沿線城市白模數(shù)據(jù)，對高速公路出入口、交織段、立交樞紐等交通復(fù)雜地段的車流運行進(jìn)行仿真預(yù)演，優(yōu)化工程方案設(shè)計，避免建成后交通擁堵及事故發(fā)生，經(jīng)過三輪對全線西錦樞紐等6個互通立交節(jié)點優(yōu)化，爭取平均運行速度提升12%以上。
圖10 依托數(shù)字孿生更精細(xì)化支撐重大高速通道設(shè)計和建設(shè)（泉廈高速西錦樞紐設(shè)計優(yōu)化）
依托數(shù)字孿生平臺，在建設(shè)過程中接入成州特大橋、廈漳大橋、泉州灣大橋、大坪山隧道等路橋隧重大設(shè)施的BIM數(shù)據(jù)，將全省高速公路重大項目構(gòu)件模型化，通過項目方案的可視化、定量化評估，實現(xiàn)項目謀劃預(yù)研-規(guī)劃決策報批報建的全流程閉環(huán)管理，支持項目建設(shè)必要性、可行性、實施建議進(jìn)行三維可視化輔助論證。
圖11 數(shù)字孿生平臺支持BIM接入（廈漳大橋）
3、依托數(shù)字孿生平臺構(gòu)建省域高速運行態(tài)勢一張圖
建成全網(wǎng)交通運行狀態(tài)一張圖，精準(zhǔn)判定路網(wǎng)暢通、擁堵、中斷等運行狀態(tài)，及時掌控路網(wǎng)交通事故、養(yǎng)護(hù)施工、異常事件等分布情況，在線仿真推演運行態(tài)勢，預(yù)警未來擁堵地點，溯源擁堵成因與形成過程。依托平臺可進(jìn)一步深入分析泉州段池店互通等32處常發(fā)擁堵點溯源機理。
圖12 實時態(tài)勢感知一張圖
4、依托數(shù)字孿生平臺精準(zhǔn)預(yù)測高速擁堵演化趨勢
依托數(shù)字孿生建模，精準(zhǔn)預(yù)判交通擁堵演變趨勢，評估交通擁堵演化機理和態(tài)勢，預(yù)測精度超過85%。
圖13 預(yù)測高速公路擁堵演化趨勢
5、依托數(shù)字孿生平臺支撐平戰(zhàn)結(jié)合的智慧管控和安全應(yīng)急
針對全省高速公路32個節(jié)假日擁堵點和事件多發(fā)重點路段，通過動態(tài)交通仿真進(jìn)行預(yù)案評估，支撐可變誘導(dǎo)信息動態(tài)發(fā)布和管控調(diào)度，實現(xiàn)一體化應(yīng)急救援與聯(lián)勤處置。爭取全網(wǎng)平均擁堵時間下降10%。
圖14 交通安全應(yīng)急指揮
6、依托數(shù)字孿生平臺支撐精細(xì)化設(shè)施設(shè)備運營運維
接入隧道風(fēng)機、視頻、消防報警、配電房、可變情報板、ETC門架等孿生體及設(shè)備狀態(tài)信息，對設(shè)施設(shè)備進(jìn)行數(shù)字化呈現(xiàn)和精細(xì)化管理運維，為隧道安全管控和突發(fā)事件應(yīng)急救援提供保障，減少次生災(zāi)害。
圖15 隧道機電設(shè)備運維（大帽山隧道）
7、依托數(shù)字孿生平臺打造極致體驗的一站式出行服務(wù)
一是智慧服務(wù)區(qū)。在全省259個高速公路服務(wù)區(qū)數(shù)字孿生體的基礎(chǔ)上，疊加實時車流、人流信息，通過對服務(wù)區(qū)人流、商超的實時數(shù)據(jù)分析及場景仿真，助力實現(xiàn)服務(wù)區(qū)高質(zhì)量發(fā)展和旅游、商貿(mào)、物流等功能拓展。
圖16 智慧服務(wù)區(qū)（樸里）
二是數(shù)字孿生收費站。針對擁堵常發(fā)易發(fā)收費站，進(jìn)行三維1:1入口車道、出口車道、標(biāo)志標(biāo)牌、收費站建筑進(jìn)行孿生建模，提供收費站視頻AI識別、收費站擁堵評估、擁堵自動處置等功能，提升車輛通過效率，緩解高峰擁堵。
圖17 數(shù)字孿生收費站一站式服務(wù)（祥謙）
結(jié)語
未來，深城交將以數(shù)字孿生智慧高速平臺為底座，聚焦高速公路“規(guī)-建-管-運-服”全過程業(yè)務(wù)的智慧化賦能，針對高速公路不同地理特征、不同交通特征、不同業(yè)務(wù)特征，提供貼合實際需求的數(shù)字孿生智慧高速解決方案，助力打造智慧高速，更好地服務(wù)交通強國建設(shè)。