9月24日,由山东高速集团投资建设的济青中线济南至潍坊段正式建成,济青中线全线贯通,济南、青岛间在既有“北线”“南线”外,再添一条高速通道。济青中线的通车也标志着山东建成全国首条零碳智慧运营的高速公路,“绿意正浓”的山东路为交通强国建设开辟新路径。

1993年,一条同样名为“济青”的高速公路胜利通车,山东至此有了第一条高速公路,“山东的路”成为中国基建超速发展,品质工程的代名词。

如今,航拍下的济青中线,六车道宽阔的路面两侧,光伏板成片规模铺设,雷达感知设备各安其位。项目建设中,济青中线经历诸多探索,数十种新设备得到首次应用,结出集成创新之硕果。

三十年征途,顺应绿色低碳高质量发展之势应运而生的“新济青”,将指引“山东的路”去向何方?请看大众日报七千字长文整版报道——

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全国首条零碳智慧高速公路建成通车

从“山东的路”看绿色低碳发展新路径

□ 本报记者 常青

一条“新济青”将指引“山东的路”去向何方?

9月24日,由山东高速集团投资建设的济青中线济南至潍坊段正式建成通车,济青中线全线贯通,济南、青岛间在既有“北线”“南线”外,再添一条高速通道。济青中线的通车也标志着山东建成全国首条零碳智慧运营的高速公路,“绿意正浓”的山东路为交通强国建设开辟新路径。

1993年,一条名为“济青”的高速公路正式通车,山东至此有了第一条高速公路,“山东的路”成为中国基建跨越发展、品质工程的代名词。

如今,航拍下的济青中线,宽阔的六车道路面两侧,光伏板成片规模铺设,雷达感知设备各安其位。项目建设中,济青中线经历诸多探索,数十种新设备得到首次应用,结出集成创新硕果。

三十年征途,“新济青”顺应绿色低碳高质量发展之势应运而生,“山东的路”以引领行业,树立标杆为己任,正朝美好通达。

还是那条路,又不是那条路

“小推车运送沙石入场,混凝土拌合直接在路侧进行,沥青摊铺机旁要围上几十个人,有的放线,有的找平……”这是记忆中20世纪90年代初济青高速施工现场。跨越时空,似乎还能感受到当时千人会战的拥挤与尘土飞扬的氛围。

“那时候能把路修通就不容易,没有绿色环保的概念。”作为山东第一批高速公路建设者,郭建民记得当时修路几乎所有设备都来自进口,操作人员要专门去国外培训才会使用,很多技术标准和参数也来自国外。“没有经验,没有标准,没有人才,大家喊着‘为国争光,为民造福’的口号,好不容易修成了济青。”

艰难困苦,玉汝于成。济青高速通车后,山东的高速公路建设驶入快车道:1998年-2008年,高速公路通车里程连续10年领跑全国。路网发达,品质过关,“山东的路”成为一张名片,享誉全国。

2015年,济青高速改扩建项目正式启动,这是山东第一条八车道高速公路,郭建民成为主要负责人之一。此时的修路环境与理念已经发生了翻天覆地的变化:“设备都是国产,行业标准、制度和管理都是世界先进水平”。更重要的是,绿色智能的修路理念已普及开来,沥青路面冷再生、赤泥路基填筑等技术全面应用,旧路面材料、废弃混凝土材料实现100%再生利用。大数据,云计算融入建设,运营阶段,智能化水平显著提升。

作为我国第一个高速公路改扩建绿色科技示范工程,济青高速改扩建项目创造了多项工程技术与科技应用领域的世界第一。

回溯过去三十年,“济青路”始终引领行业向前,这次目光聚焦济青中线,多维度看它,折射出不同光彩——

它体现了桥隧建设的先进水平。全路段穿越山东中部丘陵,共十座隧道,多条穿越软硬互层地质,地质复杂、施工风险高。山东自主研发的多项新技术、新装备让超级工程从图纸走入现实,“盘踞”于鲁中山脉。

它是聪明的。按照“全路段感知、全过程管控、全天候通行”的建设定位,以智慧隧道为突破点,济青中线构建了隧道不降速通行、“云”收费、25公里车路协同路段等多个超前智慧场景。

它是绿色的。通过减排、清除等措施,运营后直接、间接排放的碳(不包含通行社会车辆产生的排放)均可被自我中和。预测2023-2047年运营期内总碳减排量约152万吨,远超运营期总碳排放量约78万吨,可实现运营期“零碳”目标。

9月19日,中国公路学会对“济青中线高速公路零碳智慧关键技术及工程示范”科技项目成果进行评价。在实地观摩后,由多名中国工程院院士组成的评价委员会给出评价:济青中线济潍段零碳智慧关键技术及工程示范成果总体达到国际领先水平,提出的高速公路零碳智慧建设的总体架构、技术体系与管理机制,为现代高速公路建设与发展提供了技术支撑。

让“智慧”触达公众

2018年2月,我国正式开启新一代智慧公路示范工程,各地的试点建设随即展开。“全院集合精兵强将组建团队,山东的路势必要在智慧领域取得率先突破。”山东交通规划设计院智能交通与安全设计研究院工程师孟强的记忆还很清晰。

此时,济青中线正筹划开建,综合区域经济带动意义强、车流量大、路况复杂等资源禀赋,济青中线济潍段列入智慧高速试点项目,然而“没有石头可摸”是现实。“之后的一年里,调研高速运营单位,走访设备厂家,跨省学习经验,结合需要与现有技术水平,智慧高速“雏形”初显。为了验证“理想能否照进现实”,设计团队又加做了一步实地测试。

2019年,滨莱高速淄博西至莱芜段完成改扩建后,原博山至苗山互通立交段原址保留下来。随后这段26公里的高速公路被改造成为智能网联封闭高速公路测试基地,凭借“国内测试里程最长、测试场景最丰富、测试环境最真实”被业内人士称为国内最好的智能网联测试场之一。

济青中线智慧隧道、车路协同等多个设计都在测试基地得到了实测验证,随后才被写进方案。通过搭建实景测试场景,用哪种机电设备,怎么组合应用设备可以得到对比,择优选用。

不同于一锤定音的设计图,技术设备发展日新月异,济青中线的“智慧画像”也在不断精确。“在济青中线建设的几年里,全国大约新建了100多条智慧高速,我们的先进性、引领性体现在哪?”山东高速集团济潍项目办成员董士山伴随项目走完全程,临近通车,他有了答案。

“智慧高速的智慧如果无法转化为智能出行体验,触达行路人,智慧就打了折扣。”董士山认为,智慧高速的初期探索更多是从运营方的角度出发,提升智能化水平,让管理更加便捷高效,同时尝试将更多的新设备“叠加”在路上,测试效果。智慧高速发展至今,相关技术应用已日渐成熟,但将“智慧”真正触达公众的道路仍是凤毛麟角,而这也正是济青中线智慧高速建设的初衷和目标。

通行济青中线济潍段,出行者可以感受到怎样的“智慧”体验?记者上路进行了观察。

以往进入隧道前,因为光线突然的明暗反差,驾驶者会不自觉地踩刹车,突然降速容易引发事故。济青中线济潍段的十座隧道入口因为加装了减光棚洞,“黑白洞”效应得到明显改善:进入隧道前,凭借棚洞梯次减光,洞内外光线得到柔和过渡,预计可使隧道内事故发生率降低50%。

进入隧道后,行车道左右两侧各拓宽了25厘米,降低了“侧壁”效应,边墙压迫感明显减弱。“我们对15辆车,30个司机进行隧道行车测试,对比心率变化、眼动频率等参数,最终确定最优的边墙外拓宽度,可以有效提升车辆行驶速度,减少驾驶员心理、生理负荷。”孟强说。凭借消除“黑白洞”及“侧壁”效应的综合措施,基本可以实现隧道不降速通行,预计可使通行效率提高20%。

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隧道内的密闭环境对交通事故的及时处置提出挑战。在济青中线济潍段胡山隧道内,雷达+视频的融合感知设备可以对交通状态与异常事件精准监测,是最精确的“眼”。若出现火情,自动灭火消防炮可自动定位着火点,对准着火物体及区域喷射灭火剂灭火。隧道内设置的智能巡检机器人日常可以收集环境参数,发生异常事件时可精准移动并探照警示,也可通过自带高音广播指挥疏散。隧道口外按距离梯级设置了情报板,一旦发生异常事件,“千米外”车辆也可收到提示。

“济青中线智慧高速欢迎您”。通车后,当驾乘人员使用高德、百度等导航软件驶入高速时,会收到这样一条提示音。“实时路况、拥堵信息、服务区位置、气象环境、交通事故,相比行驶其他路段能收到更多更详细的信息。”山东高速信息集团研发服务中心高级工程师王风春介绍,济青中线济潍段全线布控了大量智能感知设备,通过与导航软件合作,将获取的信息更广泛地传递给车辆。”

“双方的合作可谓‘一拍即合’”,王风春表示,高德导航接入高速公路感知的数据,其背后是对信息准确、安全等多重考量。此外,项目还建设了济潍高速前25公里车路协同示范路段,利用大数据、云计算、人工智能等技术可以实现车与车、车与路的信息交互共享,多端智能协同配合,具备自动驾驶的路面条件。

临近收费站,安装了ETC的车辆刚刚驶入匝道,便已经完成了预扣费,通行收费站时,收缩了原收费岗亭后的“窄岛”设计让行车道更宽,车辆的高效通行在收费站也能得到保障。据悉,新一代“云收费”系统已覆盖济青中线济潍段全部收费站,大幅提升了收费广场车辆整体缴费通行能力。

为了保障特殊情况下的通行条件,济青中线济潍段同步建设了智慧道钉、智慧补光系统,自动融冰除雪系统,保障车辆的全天候出行。

零碳高速的“碳”去哪了?

2022年7月12日,全国首个实现自我中和的“零碳服务区”——青银高速济南东服务区建成投用。基于此,“山东路”连点成线扩面的零碳探索,正式起步。

什么是零碳高速?

“从高速公路全寿命周期管理出发,以绿色设计为基础,通过低碳建设尽可能减少温室气体排放,在运营阶段通过减排、清除等措施,实现自身运营期范围一和范围二达到‘净零’排放的高速公路。”山东省交通规划设计院建筑与景观设计研究院四级技术专家包西勇介绍,“零碳算的是综合账”,即:全路段运营期总碳排放量小于等于总碳减排量,达到“净零”排放。

济青中线济潍段运营阶段碳排放量核算范围包括服务区、收费站、隧道、机电设施、管理车辆等直接和间接碳排放量,不包含高速公路通行的社会车辆产生的排放。济青中线济潍段以零碳目标为导向,搭建了可再生能源利用系统、智慧能源网运行系统、污废资源化处理系统、近零能耗建筑节能系统、林业碳汇提升系统,通过碳排放综合管控系统实现能源精细化管控、绿色能源供给监测与智能调节、直流能源网高效换能优化与控制。

经生态环境部下属的中环联合(北京)认证中心有限公司、交通运输部科学研究院下属的中交(北京)交通产品认证中心有限公司两家权威认证机构评估,济青中线济潍段运营期内年均碳排放量约3.1万吨,年均碳减排量约6.1万吨,每年均可实现零碳运营;预计运营期25年内总碳排放量约78万吨,总碳减排量约152万吨,实现总体可持续零碳运营。

“开源、节流、循环、革新、迭代”,包西勇总结,近年来中国绿色交通的探索从未止步,此次济青中线济潍段集合了各类先进经验做法,并大胆创新,“具有体系多、覆盖广、形式全的特点,可以说是集大成者”。

通过航拍镜头俯瞰济青中线济潍段,“绿电”随处可见:匝道圈、边坡、隧道中分带、收费站屋顶、服务区车棚、隔音屏障。这就是济青中线济潍段搭建的可再生能源利用系统。

“高速公路上安光伏早就不是新鲜事,但大多是少量点状,济青中线济潍段做到了应建尽建,把光伏‘融合’到了能利用的所有位置。”山东高速新能源开发有限公司总经理李宁说,交通与能源融合,不是将光伏板简单地“堆积”在高速公路的闲置空地上,而是将两个体系融为一体,需要同步规划、同步设计、同步施工、同步投产。

走近看济青中线济潍段的路堤边坡光伏,光伏板不是“架设”在边坡上,而是与边坡融为一体,兼具边坡固土与光伏发电功能。通过创新研发的边坡光伏一体化装置,既节约了重复建设成本,又可提高施工效率。光伏声屏障同样是充分利用交通道路两边的隔离屏障空间来安装光伏系统,不占用城市土地资源,又能发电。走进昆仑服务区,建筑屋顶、车棚上均建设了光伏板,同步建设的光储充装置——数字化智能充电站可以将太阳能发电进行储存,满足日后新能源车的充电需求。

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以济青中线济潍段的成功实践为开端,目前我省新建、改扩建的4条高速公路已同步建设光伏项目。“高速公路线路长,沿线空间广阔,满足光伏布设的场景也很多样,交通基建未来将成为光伏发展的新场域。”李宁对交能深度融合充满期待。

受空间限制,光伏铺设无法覆盖全路所有用电设备,如何实现“这里发的电,那里也能用”?智慧能源网系统可以有效解决问题——基于直流能源网络环网控制技术,打通两个相邻站点间的能源链路,实现相邻站点间的能源互备,提高能源供应的可靠性和连续性,达到能源全路域覆盖的效果。

山东交通新能源科技有限公司执行董事冯雅卫介绍,根据全线直流远供的情况,济潍高速共搭建了4个能源环网,实现相邻站点能源互备。“像ETC龙门架、情报板、一体化智慧杆这样具体的用电点,具备安装光伏板的条件,可以实现点位级用能自洽;无法布设光伏的偏远点位,通过环网控制器,可以实现绿电流通,从而实现路段级用能自洽。”

因途经山区,济青中线济潍段大多服务区都无法接入市政污水管网,通过搭建污废资源化处理系统可就地处理污废。此外,在原先污水处理工艺基础上,系统增设智能化管控设备和平台,实现污水处理、中水回用、有机固废资源化的智能远程监控、碳减排的数字化和可视化。

通过搭建近零能耗建筑节能系统,采取被动式技术——选用能耗低的供暖、空调、照明,以及主动式技术——充分利用新能源,以最少的能源消耗,提供舒适的室内环境。

绿化工程兼具碳增汇与美观。此次济青中线济潍段在互通区、服务区、管养场区、主线等均种植了碳增汇效果较好的竹林,共计种植林业面积66万平方米,既实现了景观绿化效果,也实现了林业固碳效果。设置的智能浇灌养护设置,可提高绿化养护效率。

五大系统功能不同、协同运作,均围绕“碳量”开展。济青中线济潍段同步建设了碳排放综合管控系统,将五大系统接入,实现系统的信息化、数字化与智能化。通过数据采集结合对应排放因子计算高速公路直接、间接碳排放,实现碳排放分析、碳资产管理、碳减排分析、碳排放考核,碳交易辅助等功能。

“跑在前面的人看到的才是风景”

罗马不是一天建成的,“山东路”对于绿色低碳智慧的探索亦是如此。

2021年,荣乌高速荣成至文登段边坡光伏开建,建设约2290米,成为全国首个规模化高速公路边坡光伏项目。2021年,济南东服务区路南侧边坡及车棚、综合楼屋顶,建设了装机规模3.2MW的“碳中和”项目。如今应用在济青中线济潍段的边坡光伏一体化装置,已是3.0版本。

2019年,山东高速智能网联封闭高速公路测试基地建成,搭建的极限场景测试区、自动驾驶与车路协同测试区、智慧桥隧测试区等场景吸引了多家汽车生产企业和自动驾驶解决方案供应商进驻。济青中线多项设备测试、方案验证均在这里进行。

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2021年,京台高速泰安至枣庄段改扩建工程建成,成为山东首条智慧高速公路项目和全国首条“改扩建+智慧高速”项目,创下目前国内里程最长、规模最大、应用场景最丰富、设备配置最优、施工组织难度最大等8项“全国之最”。其建设定位及诸多智能感知技术均在济潍高速上得到延续。

2022年,济南东服务区建成全国首个零碳服务区,同步发布首个零碳服务区白皮书,目前济南东服务区年均碳减排约3400吨,远超建成前年均碳排放约2300吨,实现“零碳”运营。

山东高速集团能源环境部业务经理陆由付参与了京台智慧高速、济南东零碳服务区创建以及零碳高速的建设工作,回顾历程,他越发感到“绿色低碳发展”已逐渐从选择题变为必答题。

“交通基础设施行业属于传统行业,更应该意识到绿色低碳发展的重要性和紧迫感,唯有主动积极进行绿色转型,才能在未来发展中占据主动。”陆由付低头一笑,“虽然,转型的过程很艰难、很痛苦,但只有跑在前面的人看到的才是风景。”

近年来,我国交通运输行业碳排放呈明显上升趋势,截至目前碳排放占比已达约10%。“可以说,没有交通运输的绿色低碳发展,全国各行业各领域就不会实现绿色低碳发展。” 山东省交通运输与区域发展研究中心主任来逢波表示,加快形成绿色低碳交通运输方式为主线,优化低碳交通运输结构、加快运输装备低碳替代和能效升级、推进交通基础设施低碳建设运营,强化科技支撑引领,健全交通运输绿色低碳转型保障体系,是有计划、分步骤实施交通运输绿色低碳转型的必然路径,对推动交通运输行业绿色低碳转型、高质量发展,加快建设交通强国具有重要意义。

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2022年5月,山东成为全国首个也是唯一的交通强国示范区,力求在交通运输智慧化、绿色化、融合化转型上为全国创造成绩、创造经验、做好示范。同年8月,国务院印发《关于支持山东深化新旧动能转换推动绿色低碳高质量发展的意见》,赋予山东建设绿色低碳高质量发展先行区的重大使命。《山东省建设绿色低碳高质量发展先行区三年行动计划(2023-2025年)》明确提出,加快交通智慧低碳转型,实施“零碳”高铁站、高速公路服务区和低碳高速公路示范。

扛牢“国之重任”,近年来山东持续推进交通运输行业绿色转型。“零碳”足迹已慢慢走入交通各领域。除建成的零碳高速外,近日,山东港口主编的全国首个“近零碳港区”建设技术标准发布实施,适用于沿海近零碳港区的新建、改扩建、运营与管理。8月9日,全国内河港口首张“双碳”认证证书授予济宁梁山港,标志着梁山港在建设“近零碳”港口方面迈出坚实一步。

“济青中线济潍段零碳高速的建成是交通强国山东示范区建设过程中具有标志性意义的阶段性成果,将会极大地提升示范区的含金量、说服力和示范效应。也必将进一步推进山东绿色交通基础设施建设,优化交通运输结构,推动低碳交通装备规模化应用。”来逢波说。

30年前,山东人逢山开路,遇水架桥,济青高速横空出世。30年后,“敢为人先”的“山东路”向绿、向智、向美好,继续前行。