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智慧高速公路车路协同基础设施运维体系构建1

智慧高速公路车路协同基础设施运维体系构建

智慧高速公路车路协同基础设施运维体系构建

摘要

智慧高速公路作为交通强国战略的重要组成部分，其车路协同（V2X）基础设施的

高效运维是保障交通安全、提升通行效率的关键。本文基于国家智能交通发展规划，结

合国内外智慧高速建设经验，系统分析了车路协同基础设施运维的现状与挑战，提出了

基于大数据、人工智能、物联网技术的运维体系构建方案。研究内容包括运维架构设计、

关键技术应用、管理机制优化等，旨在为智慧高速的可持续发展提供理论支撑和实践指

导。

1.引言

1.1研究背景

随着5G、边缘计算、人工智能等技术的快速发展，智慧高速公路已成为交通领域

的重要发展方向。车路协同（V2X）技术通过实现车与路、车与车、车与云的实时通信，

显著提升了道路安全性和通行效率。然而，复杂的硬件设备、海量的数据交互以及多系

统协同运行，对基础设施的运维提出了更高要求。

1.2研究意义

构建科学、高效的运维体系，能够降低设备故障率，延长基础设施寿命，提升智慧

高速的整体运营效益。同时，该体系的建立可为其他智能交通系统的运维提供参考，推

动交通行业数字化转型。

1.3研究目标

本文旨在构建一套适用于智慧高速公路车路协同基础设施的运维体系，涵盖设备

监测、故障诊断、智能决策、优化调度等核心功能，实现运维管理的智能化、自动化和

高效化。

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2.政策与行业环境分析

2.1国家政策支持

《交通强国建设纲要》《智能汽车创新发展战略》等政策文件明确提出，要加快车路

协同基础设施建设，推动智能交通系统发展。此外，交通运输部发布的《智慧公路建设

技术指南》为运维体系的构建提供了政策依据。

2.2行业发展趋势

全球范围内，美国、欧盟、日本等均在推进智慧高速建设。国内如京雄高速、杭绍

甬高速等示范项目已初步实现车路协同应用，但运维体系仍处于探索阶段。

2.3技术发展现状

5G、边缘计算、数字孪生等技术的成熟为智慧高速运维提供了技术支撑。例如，基

于AI的预测性维护可大幅降低设备故障率，提升运维效率。

3.现状与问题诊断

3.1现有运维模式分析

当前智慧高速运维主要依赖人工巡检和定期维护，存在响应慢、效率低、成本高等

问题。部分路段已引入自动化监测系统，但数据整合和智能决策能力不足。

3.2主要问题

1.设备异构性高：不同厂商的设备兼容性差，运维难度大。

2.数据孤岛现象严重：各子系统数据独立，难以实现全局优化。

3.故障响应滞后：传统运维模式难以应对突发故障。

3.3国内外案例对比

国外如德国A9高速采用全生命周期管理，实现了高效运维；国内如江苏五峰山高

速试点智能运维，但仍需进一步完善。

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4.理论基础与研究框架

4.1运维管理理论

基于ITIL（信息技术基础架构库）和EAM（企业资产管理）理论，结合交通行业

特点，构建适用于智慧高速的运维管理框架。

4.2车路协同技术原理

V2X通信包括V2V（车与车）、V2I（车与路）、V2N（车与云）等模式，涉及DSRC、

CV2X等协议。运维体系需兼容不同通信标准，确保数据交互稳定。

4.3研究框架设计

采用“感知分析决策执行”四层架构，结合数字孪生技术，实现全生命周期管理。

5.技术路线与方法体系

5.1智能监测技术

部署物联网传感器，结合边缘计算节点，实现设备状态实时监控。

5.2故障诊断与预测

基于机器学习算法，分析历史数据，预测设备故障概率，优化维护计划。

5.3数字孪生应用

构建智慧高速数字孪生模型，模拟运维场景，辅助决策。

6.实施方案设计

6.1运维架构设计

采用分层架构，包括数据采集层、平台管理层、应用服务层。

6.2关键技术部署

1.边缘计算节点：降低数据传输延迟。

2.AI运维平