重磅｜深城交全域全要素數字孿生智慧高速平臺首發(fā)，登陸數字中國建設峰會(huì )
第五屆數字中國建設峰會(huì )
于7月23日-26日
在福州海峽國際會(huì )展中心
成功舉辦
深圳市城市交通規劃設計研究中心股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“深城交”）承建的全國首個(gè)省域高速公路數字孿生底座“福建高速數字孿生及仿真決策平臺”，作為福建高速集團“數字高速 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)全要素數字化為基礎，以全周期全業(yè)務(wù)數字化為引領(lǐng)，賦能高速公路管理服務(wù)全網(wǎng)絡(luò )全業(yè)務(wù)數字化升級，獲得了與會(huì )嘉賓的高度評價(jià)與認可，為全國高速公路智慧化建設提供經(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(diǎn)的重要抓手。深城交基于全域三維可視空間、多源異構數據治理、動(dòng)靜融合業(yè)務(wù)管控的數字孿生平臺，提供數字規劃、數字基建、數字運營(yíng)三大專(zhuān)業(yè)服務(wù)，通過(guò)“數字平臺+專(zhuān)業(yè)服務(wù)”持續為客戶(hù)創(chuàng )造“規劃-設計-建設-運營(yíng)”全周期核心價(jià)值，成為客戶(hù)的數字管家，致力于成為全球領(lǐng)先的規劃設計行業(yè)先行者、新基建領(lǐng)域引領(lǐng)者、數字交通城市運營(yíng)者。
深城交立足交通行業(yè)26年的長(cháng)期積累，重點(diǎn)針對高速公路大規模復雜路網(wǎng)規劃設計難、大體量建設工程施工組織難、高強度出行需求路網(wǎng)管控難、大體量設施設備運維難、復雜交通環(huán)境出行服務(wù)難的行業(yè)痛點(diǎn)問(wèn)題，提出國內首個(gè)基于數字孿生平臺的智慧高速解決方案。
一、 數字孿生智慧高速整體解決方案
緊扣高速公路行業(yè)痛點(diǎn)和“規-建-管-運-服” 全生命業(yè)務(wù)需求，開(kāi)展1個(gè)數字孿生平臺及規劃設計、工程建設、網(wǎng)絡(luò )管控、設備運維、出行服務(wù)5大業(yè)務(wù)應用建設，形成 “1+5” 數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(guò)程智慧化業(yè)務(wù)應用。
圖1 “1+5” 數字孿生智慧高速體系
深城交數字孿生智慧高速整體解決方案在粵港澳大灣區、福建、甘肅等省市區域中的高速智慧化建設開(kāi)展了大量先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)案例應用，現以福建智慧高速數字孿生平臺為例，介紹數字孿生智慧高速整體解決方案的實(shí)踐探索。
二、 率先構建福建智慧高速數字孿生平臺
福建高速公路網(wǎng)達6156km，“三縱八橫”海西高速公路主骨架網(wǎng)基本建成，路網(wǎng)密度達到發(fā)達國家水平，是全國唯一實(shí)現一張網(wǎng)運營(yíng)的省份，有條件在全國率先打造全域全要素數字孿生智慧高速標桿。
(一) 數字孿生智慧高速總體架構
福建高速依托全域全要素二三維空間建模和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)仿真搭建數字孿生底座，為規建管運服應用提供全過(guò)程業(yè)務(wù)數據載體，并支持路橋隧BIM及城市CIM接入。
圖2 數字孿生智慧高速總體框架
(二) 構建全國首個(gè)省域全要素動(dòng)靜一體的高速路網(wǎng)數字孿生底座
1、構建10萬(wàn)個(gè)二、三維靜態(tài)數字孿生體
開(kāi)展沈陽(yáng)至?？诟咚俟啡獜B段大帽山隧道、樸里服務(wù)區等 3D數字孿生建模和省域2D數字孿生建模。完成了包含39240個(gè)標志標牌等在內的10萬(wàn)個(gè)二維、三維靜態(tài)數字孿生體，為規建管運服全業(yè)務(wù)運營(yíng)提供空間載體。
圖3 3D數字孿生建模
圖4 省域2D數字孿生建模
2、構建省域6156km全高速網(wǎng)實(shí)時(shí)車(chē)流運行動(dòng)態(tài)孿生
在全網(wǎng)ETC門(mén)架、視頻、收費站實(shí)時(shí)數據支撐下，實(shí)現全網(wǎng)全天超230萬(wàn)輛車(chē)、高峰小時(shí)實(shí)時(shí)在線(xiàn)超30萬(wàn)輛車(chē)的運行推演，推演精度達到國內領(lǐng)先?；诟呔热S建模的駕駛行為仿真模型并疊加沿線(xiàn)城市白模數據，實(shí)現泉廈高速3D實(shí)時(shí)車(chē)流動(dòng)態(tài)孿生。
圖5 三維運行動(dòng)態(tài)孿生
圖6 全網(wǎng)二維車(chē)道級運行孿生
3、精準還原門(mén)架實(shí)時(shí)過(guò)車(chē)信息（門(mén)架孿生）
依托數字孿生建模和門(mén)架視頻，實(shí)時(shí)還原門(mén)架過(guò)車(chē)信息，將車(chē)輛平行映射到三維數字孿生世界，實(shí)時(shí)還原精度99%。
圖7 高速門(mén)架孿生
4、實(shí)時(shí)還原隧道重點(diǎn)車(chē)輛運行狀態(tài)（隧道孿生）
對隧道內重點(diǎn)車(chē)輛進(jìn)行精準識別和狀態(tài)跟蹤，實(shí)時(shí)還原隧道內車(chē)輛信息，支持隧道安全預警及應急聯(lián)動(dòng)，可縮短隧道內應急救援時(shí)間20%以上。
圖8 高速隧道孿生
(三) 依托數字孿生平臺，為業(yè)務(wù)應用提供全過(guò)程數據載體
以福建高速全域全要素數字孿生平臺為底座，為規劃決策、公路網(wǎng)設計和建設、智慧管控和安全應急、設施運營(yíng)運維、高速出行服務(wù)提供全過(guò)程業(yè)務(wù)數據載體，實(shí)現“規建管運服”一張網(wǎng)協(xié)同運營(yíng)。
1、依托底層模型數據和動(dòng)態(tài)仿真互饋推演，支撐網(wǎng)絡(luò )科學(xué)規劃和通道布局決策
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到40-50萬(wàn)標準車(chē)/日，承擔了約20%的客貨交通需求，因此需全面實(shí)施國家高速公路沈海線(xiàn)擴容工程，開(kāi)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，支撐未來(lái)走廊客貨分流及都市圈快速通達。
圖 9依托數字孿生支撐網(wǎng)絡(luò )科學(xué)規劃和通道布局決策
2、依托數字孿生平臺更精細化支撐重大高速通道設計和建設
建立沈海高速泉廈段改擴建工程三維高可信精細仿真模型，疊加沿線(xiàn)城市白模數據，對高速公路出入口、交織段、立交樞紐等交通復雜地段的車(chē)流運行進(jìn)行仿真預演，優(yōu)化工程方案設計，避免建成后交通擁堵及事故發(fā)生，經(jīng)過(guò)三輪對全線(xiàn)西錦樞紐等6個(gè)互通立交節點(diǎn)優(yōu)化，爭取平均運行速度提升12%以上。
圖10 依托數字孿生更精細化支撐重大高速通道設計和建設（泉廈高速西錦樞紐設計優(yōu)化）
依托數字孿生平臺，在建設過(guò)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施的BIM數據，將全省高速公路重大項目構件模型化，通過(guò)項目方案的可視化、定量化評估，實(shí)現項目謀劃預研-規劃決策報批報建的全流程閉環(huán)管理，支持項目建設必要性、可行性、實(shí)施建議進(jìn)行三維可視化輔助論證。
圖11 數字孿生平臺支持BIM接入（廈漳大橋）
3、依托數字孿生平臺構建省域高速運行態(tài)勢一張圖
建成全網(wǎng)交通運行狀態(tài)一張圖，精準判定路網(wǎng)暢通、擁堵、中斷等運行狀態(tài)，及時(shí)掌控路網(wǎng)交通事故、養護施工、異常事件等分布情況，在線(xiàn)仿真推演運行態(tài)勢，預警未來(lái)?yè)矶碌攸c(diǎn)，溯源擁堵成因與形成過(guò)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(diǎn)溯源機理。
圖12 實(shí)時(shí)態(tài)勢感知一張圖
4、依托數字孿生平臺精準預測高速擁堵演化趨勢
依托數字孿生建模，精準預判交通擁堵演變趨勢，評估交通擁堵演化機理和態(tài)勢，預測精度超過(guò)85%。
圖13 預測高速公路擁堵演化趨勢
5、依托數字孿生平臺支撐平戰結合的智慧管控和安全應急
針對全省高速公路32個(gè)節假日擁堵點(diǎn)和事件多發(fā)重點(diǎn)路段，通過(guò)動(dòng)態(tài)交通仿真進(jìn)行預案評估，支撐可變誘導信息動(dòng)態(tài)發(fā)布和管控調度，實(shí)現一體化應急救援與聯(lián)勤處置。爭取全網(wǎng)平均擁堵時(shí)間下降10%。
圖14 交通安全應急指揮
6、依托數字孿生平臺支撐精細化設施設備運營(yíng)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(mén)架等孿生體及設備狀態(tài)信息，對設施設備進(jìn)行數字化呈現和精細化管理運維，為隧道安全管控和突發(fā)事件應急救援提供保障，減少次生災害。
圖15 隧道機電設備運維（大帽山隧道）
7、依托數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。在全省259個(gè)高速公路服務(wù)區數字孿生體的基礎上，疊加實(shí)時(shí)車(chē)流、人流信息，通過(guò)對服務(wù)區人流、商超的實(shí)時(shí)數據分析及場(chǎng)景仿真，助力實(shí)現服務(wù)區高質(zhì)量發(fā)展和旅游、商貿、物流等功能拓展。
圖16 智慧服務(wù)區（樸里）
二是數字孿生收費站。針對擁堵常發(fā)易發(fā)收費站，進(jìn)行三維1:1入口車(chē)道、出口車(chē)道、標志標牌、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(dòng)處置等功能，提升車(chē)輛通過(guò)效率，緩解高峰擁堵。
圖17 數字孿生收費站一站式服務(wù)（祥謙）
結語(yǔ)
未來(lái)，深城交將以數字孿生智慧高速平臺為底座，聚焦高速公路“規-建-管-運-服”全過(guò)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(shí)際需求的數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。