高速公路智慧建造关键技术应用研究

引言

传统的高速公路建造方式面临着诸多挑战，如施工周期长、质量管控难度大、资源浪费严重以及运营维护成本高等问题。为了应对这些挑战，高速公路智慧建造应运而生。该文旨在深入探讨高速公路智慧建造关键技术的应用，分析其在提高高速公路建设质量、降低成本、加强安全管理以及实现智能化运维等方面的作用和价值。

1 高速公路工程施工要点分析

高速公路工程主要由路基工程、路面工程、桥涵工程及其他配套工程组成。路基施工中土方填筑的压实度需达到 98% ，路面施工要求沥青混合料温度控制在 155～165^∘C 。桥涵工程混凝土强度等级不得低于 C30，钢筋保护层厚度严格执行设计要求，施工过程重点关注地基处理、边坡防护、排水系统等环节。在软土地基处理时，采用真空预压法可有效提高地基承载力，挖方边坡采用植草护坡、框格护坡等方式增强稳定性。排水系统包括边沟、渗沟、截水沟等设施，确保排水通畅，道路平整度控制在 3mm 以内，路拱横坡控制在 2% 左右。桥梁预应力张拉时采用分级张拉方式，控制张拉力不超过设计值的 105% ，涵洞基础持力层承载力应达到 200kPa 以上。施工现场测量放样采用全站仪配合 GPS 技术，确保施工定位精确度。

2 高速公路智慧化发展的趋势与挑战

高速公路智慧化演进呈现技术融合与场景深化的双重特征，而当前技术演进又呈现出三个显著特征：一是大数据技术推动建设管理向预测性升级；二是区块链技术保障工程数据的可信存证；三是低碳技术与智能建造的深度融合。高速使用毫米波雷达与 LiDAR 融合感知技术，将异常事件识别响应时间缩短至 12s 左右，其“云—边—端”三级架构处理数据得到明显增强，这一典型示范工程验证了体系化解决方案的有效性。面向未来的发展路径须强化三个维度的协同创新：技术维度重点突破量子加密通信在管理协同中的应用，管理维度建立 ETSI 兼容的智能管理设施认证体系，制度维度完善《智慧高速公路数据分类分级指南》。建议开展多模态大模型训练基地的建设，采集真实场景数据，加速智能体决策算法的演进，最终形成可扩展的智慧高速管理技术范式。

3 高速公路智慧建造关键技术应用

3.1 智慧高速多方协同应急管理平台模块化设计

3.1.1 数据管理模块

数据管理模块在智慧高速应急管理平台中至关重要，凭借分布式数据库和云存储技术，确保了数据的高效存储与高可用性。同时，通过数据清洗和转换流程保障数据质量，并采用严格的安全和加密措施，确保数据安全与合规性。标准化 API 接口促进数据共享与系统集成，通过可视化工具和自动化报告支持决策制定。尽管面临分布式系统复杂性与安全挑战，该模块通过高性能数据处理和模块化设计，实现了系统的可扩展性和灵活性，为平台的关键业务提供了坚实的数据基础。

3.1.2 风险预警模块

该模块利用传感器网络和视频分析获取实时数据，并通过人工智能和机器学习算法进行风险评估和动态优先级设定。一旦检测到风险，系统会通过多渠道即时通知相关人员，并提供直观的可视化工具，如风险地图，以帮助快速定位和应对。模块支持智能资源调度和应急预案建议，提升了应急响应效率。其模块化设计与集成能力确保了系统的灵活性和可扩展性，并通过不断的事件回溯和数据更新，持续优化预警策略和风控模型，为整体交通安全和应急管理提供了坚实支持。

3.1.3 指挥调度模块

通过整合实时数据和智能调度算法，实现资源优化配置和最佳路径选择，以确保快速有效的应急响应。该模块支持多部门协同，信息共享与统一指挥，保障多渠道通信和指令传达的畅通无阻。实时监控与反馈机制使得指挥策略可随时调整，确保处理的灵活性和准确性。

3.2 智慧高速多方协同应急管理平台的应用

3.2.1 事故管理与快速响应

利用摄像头和传感器在公路上设置的网络，实时监测交通流量、车速和其他异常情况。当事故发生时，这些设备能够立刻捕捉到事件并向管理中心发送警报。通过数据分析技术，系统能够自动识别出异常交通事件，如车辆突然停止或车速急剧下降等，迅速判断可能的事故。该平台可整合交警、医疗、消防等不同应急部门的资源，实现信息共享和协同工作。并利用智能调度算法，根据事故位置和严重程度，快速调派最合适的救援车辆和人员，确保最快的响应速度。此外，还可以通过交通信息板、广播、手机应用和社交媒体等多渠道，向司机和公众发布事故信息，提示路线变更或安全驾驶注意事项。通过可变电子指示牌和导航系统引导车辆绕行至其他道路，减轻主干道的交通压力，并避免二次事故的发生。

3.2.2 交通流量管理

使用实时交通数据动态调整交通信号灯的周期和相位，优化车流，通过减少等待时间来提高交叉路口的通行能力，根据当前的交通状况自动调整信号计划，确保信号灯变化能够适应不断变化的车流量。使用历史数据和实时数据，通过模型预测交通流量变化趋势，提前做出响应。预测到高峰期或可能的交通拥堵时，实施车流控制措施，如限速、分流车道和入口管制。此外，通过电子显示屏实时发布交通信息和拥堵情况，引导车辆选择最佳路线。与车载 GPS 和导航应用结合，根据实时交通状况提供动态导航和分流建议，优化行车路径。在交通高峰期，根据需要开通可变车道或硬肩应急车道，以增加通行能力。可实施交通限制和激励措施，实施如错峰通行、货车限行等策略，同时考虑提供激励措施促进公共交通使用，缓解高峰时的交通压力。

3.2.3 天气预警与应急处置

该平台集成气象站、卫星、雷达等多源数据，利用先进预测模型提供高精度天气预报，重点监测强降雨、大雾、暴雪等恶劣天气，并自动触发预警通知相关部门和公众。系统根据天气严重程度启动分级应急预案，调度除雪机、撒盐车等资源至关键路段。同时通过可变信息标志和导航系统发布实时交通提醒，诱导车辆绕行风险区域，并协调事故快速处置。平台通过动态优化预警策略和应急响应机制，显著提升交通气象灾害应对效能。

结束语

随着智慧建造技术的不断成熟和完善，其在基础设施建设项目中的应用前景广阔。建议在未来的高速公路建设项目中，继续研发和推广更先进的智慧建造技术，如人工智能、大数据分析、云计算等，进一步提高施工效率和工程质量。建立健全智慧建造技术的标准体系和规范，推动行业健康发展，确保技术应用的一致性和可靠性。加强智能建造技术人才的培养和培训，提高从业人员的专业技能和综合素质，为智慧建造技术的广泛应用提供人才保障。政府应加大对智慧建造技术的支持力度，出台相关政策和激励措施，鼓励企业加大研发投入，推动智慧建造技术的普及和应用。

参考文献

[1] 佚名．高质量创建山西绿色智慧品质工程[J]. 交通企业管理,2023(3):108.

[2]金晓东,谢兰夫,王栋.柯诸高速公路智慧建造技术应用研究[J].交通世界,2024(15):18-21.

[3]朱伟.智能化施工技术在高速公路工程中的应用分析[J].工程与建设,2024,38(1):170-171+177.