基于数智化低温雨雪冰冻天气应对案例

　　一、背景介绍

　　山东高速济南发展有限公司作为山东省济南市高速公路运营管理的核心力量，承担411.714公里高速公路的管养重任，所辖路段涵盖G2001济南绕城高速、G22青兰高速等12条关键线路，包含特大桥29座、隧道10座，路网结构复杂。济南市作为山东省政治、经济、文化中心，高速公路承载着巨大的交通流量，社会公众对出行的安全性、便捷性和高效性提出了极高要求。近年来，随着区域经济发展与群众出行频次提升，所辖路段日均交通量突破4.8万PCU(标准车当量数)，高峰时段核心路段通行压力显著，群众对冬季“保畅通、保安全”的出行需求愈发迫切。

　　与此同时，全球气候异常加剧，济南市冬季低温雨雪冰冻天气呈现“频次高、强度大、持续久”的特点，极端天气下路面结冰、积雪压实等问题频发，传统应对模式暴露出三大痛点：一是气象预警精准度不足，依赖常规天气预报，无法实时捕捉路段级(如桥梁、长大纵坡、背阴段)的微气候差异，导致应急响应滞后;二是作业协同效率低，除雪设备、人员、物资数据分散在不同系统，“数据孤岛”现象突出，人工统计上报单次耗时超28.5分钟，准确率仅90%，难以支撑动态调度;三是作业规范不统一，不同路段除雪优先级、融雪剂用量、设备编组方式差异大，重点区域(如隧道进出口、互通立交)处置不及时，易引发交通拥堵。

　　为贯彻落实交通强国建设战略部署，响应《“十四五”公路养护管理发展纲要》关于推动设施数字化、决策科学化、养护智慧化的要求，济南发展公司以问题为导向，以数字化转型为抓手，聚焦低温雨雪冰冻天气这一关键场景，打破传统“依赖人工经验、数据割裂、响应滞后”的应对模式，构建“规范作业-精准预警-智慧调度”三位一体的低温雨雪冰冻天气应对体系，实现从“被动处置”向“主动防控”的升级。

　　二、主要做法

　　(一)编制标准化技术规程，实现从“经验作业”到“标准引领”

　　针对传统作业“标准不一、流程粗放、执行随意”的痛点，济南发展公司牵头组织行业专家与一线骨干，系统总结历年实战经验，结合国家及行业规范，牵头编制了《高速公路除雪融冰技术规程》，并计划申报团体标准。

图1 团体标准

　　《规程》系统性地构建了从作业准备、过程控制到安全验收的全链条技术体系，重点在五个方面实现了标准化突破。

　　一是作业流程标准化。确立了“机械为主、人工为辅、融雪剂慎用”的基本原则，并针对不同降雪等级，细化了“预防性撒布”“边降边清”“梯队作业”等差异化应对策略与操作规程，确保响应有序、处置高效。

　　二是资源配置标准化。量化了融雪剂、防滑料等关键物资的储备标准与存放要求。同时，规范了不同车道规模下核心机械设备的配备类型与最低数量，为资源的科学规划和精准配置提供了明确依据。

　　三是作业顺序与工艺标准化。明确了作业单元的划分原则和“主线优先、先通后畅”的作业顺序。详细规定了机械梯队作业的关键技术参数，以及融雪剂的撒布时机、方式与用量，极大提升了作业的精细度与协同性。

图2 六车道高速公路梯队除雪融冰示意图

　　四是安全与环保标准化。严格规范现场安全措施与人员防护，全域推广使用非氯环保型融雪剂，环境敏感路段强化管控，同步规范含融雪剂径流的监测处置流程，严守安全与环保双底线。

　　五是评估改进标准化。建立了涵盖技术效能、环保影响与成本核算的作业后评估机制，要求定期形成总结报告，从而持续优化应急预案与资源配置策略，构建了闭环管理的长效机制。

　　(二)构建“路段级精准气象服务体系”，强化应急决策科技支撑

　　针对传统气象预警“精准度不足、响应滞后”的痛点，在标准化规程提供了明确作业依据的基础上，为解决传统气象服务“不适用、不好用”的问题，济南发展公司与济南市气象局采用“政企合作、资源共享”模式，共同打造了高速公路精准气象服务项目，建立高速公路专属气象监测网络，实现“实时感知、精准研判、快速预警”，为科学决策和精准调度提供核心数据驱动。

　　一是布设精细化监测站点。在关键路段布设11套交通气象站、5套积水观测设备、12套微智站及1套量子激光雷达，形成“百米级”覆盖全域、重点加强的监测网络。设备可实时感知温度、湿度、风速、路面状态(干燥、潮湿、结冰、积雪)、能见度等关键要素。

    
图3 量子雷达实物                                                        图4 雷达水平扫描范围三维示意图

　　二是提升预警能力。项目提供“0-2小时短临预报”和“未来15天趋势预报”，显著延长了应急响应准备时间。特别是量子激光雷达，可精准探测水平8-10公里范围内的团雾，为秋冬季交通安全提供了尖端技术保障。

　　三是赋能科学决策。基于历史数据和实时监测，系统能够预测融雪剂预撒布最佳时机，为交通管控“限速、封闭、分流”提供量化依据，避免了“一刀切”式管控，在保障安全的同时最大限度提升道路通行效率。

　　(三)开发“除雪融冰调度指挥系统”，实现全要素智慧化管控

　　针对传统调度“数据割裂、协同低效、统计滞后”的痛点，济南发展公司自主研发除雪融冰调度指挥系统，构建“车载终端+管理平台”的数智化架构，相关技术成果已获计算机软件著作登记证书及实用新型专利证书。

   
图5 计算机软件著作登记证书                                        图6 实用新型专利证书

　　1.车载终端实现“人、机、料”实时感知

　　在除雪设备上加装“夜视摄像头+GPS+DTU传输模块+传感器组”，实时采集车辆位置、运行状态、融雪剂撒布量、路面影像等数据，同步至平台。

图7 系统结构图

图8 加装车载设备1.车辆前置摄像头 2.车辆后置摄像头 3.车辆采集模块 4.车载 GPS+DTU 及物联网卡

　　人员管理采用APP打卡，作业人员上岗、离岗时通过手机完成打卡，系统自动统计工作时长;物资管理采用“RFID标签+重量传感器”，融雪剂入库、出库时通过扫码枪自动识别，重量传感器实时反馈库存余量，避免“人工计数误差”。

　　2.管理平台实现“可视化、扁平化、自动化”调度。

　　(1)可视化监控。基于管养高速公路电子地图，实时显示除雪设备位置、作业轨迹、重点路段雪情，支持调取设备前后方影像，调度人员可“远程查看除雪效果”，无需现场督导。

图9 除雪融冰应急预警调度管理系统界面

　　(2)扁平化指挥。平台内置“点对点对讲”功能，调度中心可直接与作业车辆沟通，下达作业指令;支持“多部门协同”，交警、路政部门可登录查看雪情，联合制定交通疏导方案。

　　(3)自动化统计。系统自动生成“人机料消耗报表”，如设备运行台班、融雪剂用量、人员投入等数据，报表生成时间≤5分钟，准确率≥95%，替代传统人工填报，效率提升5倍以上。

　　三、取得成效

　　(一)通行保障能力显著增强

　　通过“标准规程引领、精准预警驱动、智慧调度执行”三位一体的协同运作，公司明确并严格执行小雪、中雪、大雪及以上天气的路面除雪时限标准，确保降雪期间单向至少1条车道正常通行，实现了“封路时间更短、通行恢复更快”，最大程度地降低了冰雪天气对行程的影响。同时，管理效率同步跃升，数据上报时间从28.5分钟压缩至5分钟内，准确率从90%提升至98%，为高效调度提供了坚实数据支撑。

     
图10 梯队作业                                                                                   图11单车作业

　　(二)交通安全水平持续改善

　　2023-2024年冬季，所辖路段因低温雨雪冰冻天气引发的交通拥堵率同比下降32%，其中长距离缓行下降50%;济南黄河特大桥、绕城高速背阴段等重点路段结冰处置及时率100%，未发生因积雪结冰导致的长时间交通中断事件，群众出行满意度达96.5%，较上年提升4个百分点。

　　(三)经济与环保效益双重凸显

　　通过“精准撒布融雪剂+设备高效调度”，融雪剂单位用量同比减少25%，单冬季减少融雪剂消耗超120吨，节约成本约60万元;非氯环保型融雪剂使用率达100%，路面、桥梁混凝土腐蚀率下降15%，绿化带土壤氯盐含量控制在0.1%以下，实现“保畅通”与“护环境”的平衡。

     
图12 融雪剂撒布                                                                             图13 夜间巡查

　　(四)行业示范价值逐步显现

　　除雪融冰调度指挥系统已在济南绕城高速、东吕高速等路段推广使用，相关技术成果获2024年度山东省质量管理小组成果等级认定二等;编制的《高速公路除雪融冰技术规程》已完成初稿审查，计划2025年底发布实施，将为山东省乃至全国高速公路低温雨雪冰冻天气应对提供“可复制、可推广”的标准范式。