交通节能与环保TransportEnergyConservation＆EnvironmentalProtection第19卷第93期2023年02月Vol.19No.1February.2023doi:10.3969/j.issn.1673-6478.2023.01.002智慧低碳道路养护平台的分析探讨齐志刚，石见昕，谢颜蔚1（黑龙江省交投信息科技有限责任公司，黑龙江哈尔滨150000）摘要：本文从优化道路养护工程角度考虑，借助大数据与人工智能搭建智能养护平台，完善智能数据分析、智能巡查和智能决策等核心功能，为实现低碳养护提供研究方向，从而推动道路养护工程从注重通行向注重生态的转变。该模式不仅降低了养护成本，还可实现低碳养护、科学养护。关键词：交通碳排放；智能养护平台；人工智能；低碳养护；科学养护中图分类号：U495文献标识码：A文章编号：1673-6478（2023）01-0004-04AnalysisandDiscussionofIntelligentLow-carbonRoadMaintenancePlatformQIZhigang，SHIJianxin，XIEYanwei（HeilongjiangTransportationInvestmentInformationTechnologyCo.，Ltd.，HarbinHeilongjiang150000，China）Abstract：Fromtheperspectiveofoptimizingroadmaintenanceengineering，thispaperbuildsanintelligentmaintenanceplatformwiththehelpofbigdataandartificialintelligence，improvescorefunctionssuchasintelligentdataanalysis，intelligentinspectionandintelligentdecision-making，andprovidesapotentialresearchdirectionforrealizinglow-carbonmaintenance，soastopromotethetransformationofroadmaintenanceengineeringfromfocusingontraffictofocusingonecology.Thismodecannotonlyreducethemaintenancecost，butalsorealizelowcarbonmaintenanceandscientificmaintenance.Keywords：transportationcarbonemission；intelligentmaintenanceplatform；artificialintelligence；low-carbonmaintenance；scientificmaintenance收稿日期：2022-09-28作者简介：齐志刚（1971-），男，黑龙江哈尔滨人，研究员级高级工程师，研究方向为交通运输信息化．（774863080@qq.com）0引言交通运输业作为传统高碳排放产业，推动行业绿色低碳转型势在必行。目前黑龙江省公路网建设已经基本完成，对未来公路的要求已经从“建好”逐步向“养护好”倾斜。道路养护工作本身会对当地的土壤以及植被造成破坏，尤其施工时使用的大量机械设备，能源消耗过程中排放的有害气体等污染物对生态环境造成的污染都是不可忽视的。针对低碳养护作业的研究有很多，大部分的低碳养护研究都是将目光集中在低碳化施工技术、新型材料、新型清洁能源、废旧材料综合利用等传统的低碳养护理念上，或是从增加绿植的角度实现低碳养护。本文避开传统的低碳养护策略，从科学养护、经济养护的角度出发，搭建了一个智能养护平台，通过避免不必要养护，以更加经济可行的方式从根本上实现低碳养护，为探索低碳经济下的养护模式提供了新思路，同时能够有效提升养护工作质量，为高速公路的安全稳定运营提供保障。1低碳养护的含义及推行意义低碳，即减少以二氧化碳为主的温室气体的排放，低碳公路作为公路基础设施建设领域的一种低齐志刚等，智慧低碳道路养护平台的分析探讨第1期5碳实现方式，主要目标是采用低碳新理念、新材料、新工艺等在公路全寿命周期的各阶段降低温室气体的排放，实现交通运输行业的节能减排。构建绿色低碳公路一直是行业共识，交通运输部“十二五”时期就启动了30个绿色循环低碳公路主题性项目，“十三五”时期开展了33条绿色公路典型示范工程，2022年1月国务院发布的《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》中也明确提出“推动交通运输绿色低碳转型”。绿色公路建设已纳入“十四五”时期绿色交通规划等专项规划，是各级交通主管部门重点推动的任务。2022年7月国家发展改革委联合交通运输部印发的《国家公路网规划》也提出“到2035年基本建成覆盖广泛、功能完备、集约高效、绿色智能、安全可靠的现代化高质量国家公路网。”建造绿色低碳公路理念深入人心，虽然目前取消高速公路省界收费站、绿色能源运输等工程节能减排成果显著，但是公路建设养护的能源消耗以及污染影响仍不容小觑，特别是在当今公路网较完善的情况下，公路养护作为维护公路政策运营的保障，其工作过程中消耗的电、油以及其他化石能源是养护工程主要的碳源。在交通运营时由于一些内力和外力的影响，在公路建成通车后公路质量会不断下降，出现一些病害。为了保证高速公路的正常通行，需要对高速公路进行养护以减缓公路的衰退。在几代交通人的努力下，黑龙江省目前已形成较完整的公路网，截至2021年底，黑龙江省全省公路总里程达到168354公里，其中高速公路4520公里，一级公路3291公里，二级公路12573公里，三级公路33434公里，四级公路91637公里，等外公路22899公里，这些四通八达的公路网是黑龙江省民生和经济发展的坚实保障。为了保证这些公路的正常运营，养护工作也面临着巨大的挑战。公路养护，即保养和维护公路，作为一种施工作业，其过程中由于有大量机械设备的参与，对油的需求很大，特别是保养不及时的设备在同样工作量所需的油耗更大，导致工作过程中产生不小的大气污染；此外水、电也都是养护主要的能源，所以不合理的养护安排不仅会造成养护能源浪费，施工过程中也不可避免地会产生一定的养护废弃物、扬尘，此外有一些养护材料本身是对环境有害的，会对当地的生态造成长久的破坏。而目前养护过程中各环节脱节且过于依赖人工，公路养护管理中普遍存在养护资源管理不到位、利用率低、养护计划制定不科学、路况采集效率低等问题，这些产生的不必要养护致使养护成本和碳排放增加，与低碳养护和科学养护的总体思想相悖。对于低碳养护研究，目前大部分的目光都集中在低碳化施工技术、新材料、新能源、废旧材料综合利用等传统的低碳养护理念上，研究环保材料、环保能源、新型低碳施工设备等固然是一种解决方法，但是这些方法目前还有很大的研究空间，大部分还不能完全应用到工程中，而利用智能养护减少无效养护工作是一种更为实际且经济的做法。智能养护是利用大数据、人工智能等技术通过数据分析建模、机器学习从而实现公路资源集约和节约利用、中长期养护计划、施工方案以及应急预案的科学制定等，提高养护效率和水平，在确保养护工作质量的同时控制养护成本，进而降低不必要的能源损耗，最大程度地降低养护对环境的负面影响，为高速公路周围的生态环境提供保护。此外，做好养护意味着延长现有公路的使用寿命，就减少了重新修路的可能性。重新修路时能源的消耗、温室气体以及污染物的排放等更大，从这个角度来说智能养护也是实现低碳高速的一种可行的方式。综上，通过智能养护提高道路养护水平及效率是低碳养护的重要基础，是促进高速公路低碳发展的重要环节。为实现智能养护，本文从养护过程的各个具体环节进行分析和思考，提出一个智能化养护平台，以智能数据分析、智能巡查、智能决策为核心内容，在控制养护成本的同时可以最大程度地降低不必要的养护工作，进而减少养护工作对生态环境造成的破坏，实现低碳养护和高效养护的双赢，有助于公路养护走绿色发展的路线，实现环境保护与高速公路的协调发展。2智能养护平台智能养护平台主要包括智能数据分析、智能巡查、智能决策三大核心模块，通过该平台对日常养护和应急养护工作的处理可以在实现低成本养护的同时实现养护低碳化，为低碳高速打下坚实基础。2.1智能数据分析养护档案作为日常养护、维护的凭据和决策依据，具有重大的参考价值。但是目前档案多为纸质资料，数据标准化低、整体性差，查阅检索慢，且大量纸质文档报告也造成了大量碳排放，不符合低碳经济的要求。而普通的数字化档案也只能起到数据交通节能与环保第19卷6库的功能，只有凭借人工搜集查阅数据库查询养护历史档案的功能，效率低下且数据利用率低，大部分档案归档入库后便处于闲置状态，这些历史数据没有发挥出应有的作用，所以需要把传统数据库转换成智能数据库，智能数据库功能大致如图1所示。图1智能数据库功能列表示意图Fig.1Schematicdiagramofartificialintelligencedatabasefunctionlist智能数据库作为智能养护平台的一个重要部分，将推动养护检测及维修数据从简单数字化管理向数字分析的方向转变，在保持传统数据库管理拥有的档案规范化管理、档案快速查阅检索实现数据可追等优点的同时，可以通过构建数字化模型发现养护工作的隐藏问题，比如对经常引起养护问题的路段警觉并根据数据智能研判和分析病害原因，从而避免将来此路段的病害问题。以某个路段在短时间内多次发生路面裂缝病害为例，造成路面裂缝的原因有行车负荷、地质条件等，如果某路段短时间内多次需要裂缝养护，系统会给出警示，提示工作人员对重点部分进行严密监控并根据车流量、地理环境等数据综合智能分析病害成因并解决。如果分析结果是行车负荷因素，可以查看是不是最近存在超载行为，如有则联合路政等部门严厉查处，或者确实是这段公路的运营负荷变大，那应该提高此地养护频率；如果是地质条件因素，可以更换更适合此地条件的材料以降低再次产生裂缝病害的概率，以此实现公路病害风险源的分析管理，有利于减缓公路的衰老速率，科学组织并实施养护工作。由于高速公路具有路线长，公路网复杂的特点，所以公路养护具有一定的滞后性，养护主动性差，基本都是事后养护，即在发现病害后才进行养护工作，这样很容易造成养护不及时、病害情况变重从而造成额外的经济损失，甚至造成严重的事故。因此应该对养护档案中的数据进行分析进而实现预防性养护，即通过提前养护来降低路面隐患，减少养护成本，具体方式是通过对养护档案进行数字挖掘、趋势归纳和预测，构建路面衰变模型，将路面性能与时间、地理信息、交通量等因素建立联系，实现对未来路面变化情况的预测，从而精准预判需要养护的路段以及需要采取的养护措施，提高决策效率，在大大降低无效养护巡查的同时，减少事后养护所导致的病害扩大等问题对于养护资源管理，通过建立、维护养护设备管理库实现对众多养护设备在配置计划、选型采购、共享调用、日常管理使用、折旧报废管理等的全过程管理，即实现对于施工设备、安全设施等的检查、保养、维修、更换提示，完成物资的精细化管理，进而提高养护设备的综合效率，避免盲目采购所导致的养护物资浪费，在降低资源消耗的同时及时提示更换不符合能耗和安全标准的设备，降低养护污染，提高养护安全性。2.2智能巡查巡查工作是日常养护的基础，工作内容为通过对路况信息的采集分析来掌握病害路况信息，从而及时进行补救。随着公路里数的逐年增加，养护对象量逐年增多，巡查工作量日益加大。但是目前大部分路况问题都是依赖巡查人员人工采集，因此存在着成本高、效率低、漏检漏报、误检误报、巡查覆盖不全面等问题，导致目前养护的时效性较低。而不及时的养护又将导致对道路设施的不充分利用、资源浪费等问题，甚至可能对出行人员的生命安全造成威胁。为实现对于公路实际情况的实时了解、分析，多功能道路检测车作为一个模块化的数据采集平台，能为道路病害的采集、识别、分类提供可靠的数据支持。多功能道路检测车是一辆包含各种数据采集子系统的汽车，用于在公路上实时收集路面平整度、路面车辙状况、道路几何数据、道路景观和路面破损状况的图像等公路信息资料，降低了公路信息采集的成本和碳排放，当然如果将汽车改为电动车进行公路检测的话还能进一步实现养护巡查低碳化。在此基础上借助计算机视觉算法，通过对大量病害照片的学习，按照病害分类、分级、编码标准和病害描述标准将采集到的大量路况图片准确识别并划分公路病害类型，如磨损、坑洼、车辙、网裂等。综上，多功能道路检测车不仅能够提高路况采集分析效率，而且通过科学精准量化病害路况并评级解齐志刚等，智慧低碳道路养护平台的分析探讨第1期7决了人工定级时过分依赖经验的问题，最终实现对公路路基、路面等情况进行准确掌控。另外参考随手拍举报违章的方法，可以通过移动端应用让发现问题的出行人员向平台反馈一些如公路变形、裂纹、剥落、沿路设施损坏等出行人员能肉眼识别的病害，这样能够大大提高在公路受损后第一时间掌握信息的概率。在接到出行人员反馈后，平台结合监控摄像头进行二次确认，平台无法识别的调出该时间和路段的监控图像通过人工进行二次确认。如果属实，则对第一位反馈的民众给予小额奖励，同时进行公示来调动出行人员反馈的积极性。此外对民众反馈养护问题的处理方案、进程也采取面向公众的方式，以此实现共同监督。对于公路实时状况，最了解的莫过于在路上跑的出行人员，通过小额奖励利用出行人员反馈能够大幅减轻日常巡查的负担，更及时地了解新出现的病害情况，及时作出应对以免病害扩大后才进行养护导致的额外养护工作，实现低碳化养护。需要注意的是对于大众，养护信息一直是较封闭的，这也导致很多时候出行人员因为不了解实际情况而对养护所导致的交通堵塞抱怨不已，所以将养护情况公之于众不仅有利于获得公众的理解，也有利于出行人员及时掌握养护路段位置，不仅在行驶至养护路段时能够提高注意力，降低事故的发生率，也能合理规划出行，减少车辆慢速行驶期间的碳排放。2.3智能决策目前大部分公路决策智能化水平不高，基本依赖人工经验，但是由于工作人员的经验不尽相同，所形成的决策也往往不相同，导致决策主观性较强，不够系统和科学，因此造成了很多不必要的养护，甚至会发生决策失误，导致巨大的经济损失。所以需要智能化养护平台凭借机器学习算法，对道路病害照片、数据等病害信息进行建模，当新的道路病况出现时，通过历史数据信息的比对、分析、研判，智能辨别并找出与之最相近的历史方案，对其根据新病害数据进行调整并生成预案，辅助人工在短时间内做出最准确科学的养护决策安排，同时提供病害信息、养护记录等历史养护记录方便决策人员参考，在决策时能够更好地把握风险、采取更加有效的应对措施。此外档案中记录的时间、地点、情况、处理人员等信息也有利于工作人员明确修复责任：若为缺陷病害，则由原施工单位负责进行维修，若为非缺陷病害则由养护单位进行治理。养护工程结束后也要对处置方案进行评估，从而为后续方案的调整打下基础，形成一个养护档案闭环：完善的档案有助于养护工作的决策制定，而养护工作的开展又提供了新的档案，实现养护工作与养护档案之间的正反馈关系。养护存在作业对象多且范围广的特点，且养护成本单价较高。面对众多养护需求，如果简单地“报一处、修一处”，不仅会造成大量的养护资源浪费，而且额外产生了很多碳排放和环境污染，所以需要智能化养护平台结合养护需求报告、周围养护上报情况等做出最优判断，优化配置养护资源，大幅减少非必要养护。智能决策模块结合病害空间分布信息，通过综合因素排序形成养护需求队列的方式指导养护工作的开展，最大程度地发挥养护作用，避免盲目养护。养护队列中最紧急的优先级为1，在队列最前面，病害程度最轻的优先级为4，在队列最后面。对于养护需求报点，在非必须及时处理的情况下，如果周围有仍在养护进行中的工程，再进行养护工作就会完全影响交通时，则将此次养护工作的优先级下降；如果附近也有几处仍未进行养护的养护申请点，则可以提高其优先级，从而实现最具性价比的养护方案的制定和调整，使养护资源分配更加合理，实现科学化养护，同时也可以减少由于养护工程，出行车辆慢速行驶所多排放的温室气体，从出行车辆方面实现节能减排。3结语为了更加直接且较低成本地实现低碳养护，本文避开传统低碳养护策略，从智慧养护、避免不必要的养护工程、延长公路的使用寿命，进而从源头上实现低碳养护的角度出发，借助大数据、人工智能、5G等技术，提出了一个智能化养护平台。该平台针对养护全过程，通过智能数据分析、智能巡查、智能预测三大核心功能实现有针对性地开展养护，使养护计划更加科学有效，为进一步实现低碳公路奠定良好基础。低碳公路的实现任重而道远，智能养护平台虽然能从减少无意义养护方面进行科学养护，降低养护公路成本，实现低碳养护，但是公路的低碳化研究仍需要在公路资源循环利用、耐久性工程实践、新型材料、新能源和清洁能源等方面继续努力，智能养护平台只是低碳养护的一个权宜之计和科学养护基础。随着科学技术的不断发展，相信越来越多（下转第11页）齐志刚等，以低碳发展为核心的公路交通政策与发展探讨第1期11传统公路设备，便捷车辆和驾驶员，提高公路收费站经济效益，减少人员消耗，促进公路交通低碳转型，以实现公路运输的现代化。比如在公路收费站的嵌入式智能机器人设备，可以通过综合型无人收费系统和后台人工辅助进行资源的节约。同时，在推动以低碳经济为核心的公路交通时，也需要依托先进技术来进行对交通运输工具的改造，应用低功耗技术和新型清洁能源制造各类公路交通工具，如推广混合动力驾驶工具，鼓励购买和生产清洁能源汽车，扩大科技创新的应用范围，提高新能源公路交通工具在实际生活工作中的使用量，从而真正意义上的实现节能减排，低碳交通。4结语向低碳方向转型是公路交通发展过程的必经之路，既满足社会各界的需求，也彰显了我国对环保绿色观念的重视。加深对低碳经济的认知，更大力度地对低碳经济局势进行观察汇总以形成成熟的绿色经济体系，提高公路交通领域的经济效益尤为重要。我国公路运输交通需要在培养相关领域人才、公路运输科技创新等方面施展推动措施，以确保公路运输低碳发展的科学合理性、经济适应性，以提高公路运输相关资源的利用率，使得公路交通系统结合基层力量，将低碳环保理念融入公路交通领域的发展中，加快绿色低碳环保交通的快速发展。参考文献：[1]胡俊峰.浅析公路运输现代化发展方向[J].科技向导，2013（11）：18-19．[2]费磊.我国金融发展、低碳经济与路径选择[J].金融发展评论，2018（02）：124-134．[3]聂育仁.公路水路交通低碳经济评价指标体系构建研究[J].环境保护与低碳经济，2009（03）：54-58.[4]陈冰飞.高速公路低碳运营研究[D].西安：长安大学，2011.[5]正紫.低碳运输发展策略研究[J].交通与运输，2014（01）：67-68.[6]史连哲.ETC系统在收费公路中的应用浅析[J].公路交通科技（应用技术版），2011（05）：187-189.[7]方婷.高速公路建设项目节能评估研究[J].工程技术研究，2020（06）：247-248．[8]刘鑫.公路建设中的节能减排技术分析[J].运输经理世界，2022（03）：42-45．[9]赵松岭.国内外低碳物流发展的比较与借鉴[J].对外经贸实务，2014（01）：90-92．[10]柴瑞峰.低碳经济下公路运输发展对策分析[J].中国市场，2014（08）：156-157．的新材料、新技术将被应用于高速公路，以科技为基础实现公路低碳化是公路发展的必然方向。参考文献：[1]金杨柳.四新技术让高速公路养护更低碳研究[J].运输经理世界，2021（13）：18-20.[2]卢辉庭，周勇.基于LCA的干线公路低碳方案养护时机分析[J].山西建筑，2020，46（10）：142-144.[3]寇玉荣.低碳理念下的北京城市绿地养护管理技术初探[J].绿化与生活，2017（01）：21-24.[4]隋建萍.基于低碳经济视角的公路养护工作完善研究[J].中国集体经济，2021（22）：39-40.[5]曹洪光.低碳经济理念在公路养护中的应用[J].中外企业家，2020（08）：81.[6]邵志超，熊伟峰，张建通，等.高速公路智慧养护管理系统设计探究[J].中国交通信息化，2022（S1）：444-448.[7尚霞.“互联网+”智慧公路养护管理技术[J].智能建筑与智慧城市，2022（07）：155-157.[8]邱暾.基于5G和AI技术的高速公路智慧养护应用研究[J].北方交通，2022（05）：68-70.[9]沈超，杨俊飞，钟秋，等.“互联网+”智慧高速公路养护管理技术的研究与实践[J].运输经理世界，2021（20）：111-113.[10]陈大为.智慧交通下的智能道路养护分析[J].低碳世界，2021，11（11）：139-140.[11]博远.坚持专业驱动发展打造智慧养护之路走进舟山市宏道公路养护工程有限公司[J].工程机械与维修，2021（03）：38-40.[12]刘恩阳.提升养护管理系统智慧化水平的研究实践[J].交通建设与管理，2021（01）：102-105.☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆（上接第7页）