車路協(xié)同到底要協(xié)同什么？

 一、對智能車路協(xié)同系統(tǒng)的認知 

（一）“車路協(xié)同”不是新名詞

對道路工程師和交通工程師而言，其實“車路協(xié)同”并非一個新名詞。在道路工程學和交通工程學的基礎課程中，開篇即明宗意，強調道路交通系統(tǒng)中人-車-路-環(huán)境四要素的耦合與協(xié)同。

只是伴隨著時代的進步與技術的發(fā)展，“車路協(xié)同”又被賦予許多新的內涵，即我們現在所謂的“智能車路協(xié)同”。

（二）智能車路協(xié)同系統(tǒng)需要解決的問題

智能車路協(xié)同系統(tǒng)（IVICS）是智能運輸系統(tǒng)（ITS）的重要組成部分之一（GB/T 20607-2006）。由于近年來IVICS發(fā)展勢頭迅猛， ITS已經逐步發(fā)展為C-ITS，中文翻譯為“合作式智能運輸系統(tǒng)”（GB/T 31024.1-2014）。不過在筆者看來，譯為“協(xié)同式智能運輸系統(tǒng)”更為合理，也與IVICS在新一代ITS中的重要地位相匹配。

對于IVICS來說，其最重要的是“使命”就是要提升交通安全保障水平和道路通行能力，這既是“以人為本”發(fā)展理念的要求，也是打造“綠色智能交通體系”的行業(yè)要求。

國務院安全生產委員會編制的《道路交通安全“十三五”規(guī)劃》（2017年8月）中提到，“十二五”期間，高速公路交通事故起數和死亡人數分別占事故總數的4.4%和10.0%，比“十一五”期間的占比分別上升0.4和1.7個百分點（“十三五”統(tǒng)計數據還沒出來），這足以說明了構建高速公路交通安全主動防控體系的迫切性和重要性，IVICS在高速公路的推廣應用即為其中最為重要的舉措之一。    

（三）到底要協(xié)同什么？

很多行業(yè)內人士其實也很困惑， “智能車路協(xié)同”喊的震天響，那到底要協(xié)同什么，怎么去協(xié)同？針對這個問題，交通、通信、汽車三大行業(yè)各抒己見、百家爭鳴。

筆者認為，對這個問題的回答還是要回歸本源，要從道路工程學、交通工程學的基本理論中找答案。

舉例來說，車輛的行駛速度要適應道路線形和交通氣象環(huán)境的變化、車輛的換道要滿足安全閾值、交通監(jiān)控中心根據路網運行態(tài)勢下發(fā)交通管制指令和交通誘導建議到車輛等……。

從這些例子可以看出，“智能車路協(xié)同”至少應包括單車與線形、路況、氣象、環(huán)境之間的協(xié)同，多車之間的行駛速度、微觀駕駛行為的協(xié)同，交通監(jiān)控中心與車輛的協(xié)同等，協(xié)同的手段依然是主動需求管理、主動交通管理、主動安全管理。此部分內容，筆者將另行撰文闡述。

 二、高速公路的典型應用場景 

目前，國內各種學會、協(xié)會、聯盟、企業(yè)編制了多本白皮書、藍皮書，描繪IVICS的應用場景。

但事實上，由于道路交通特征和管理體制機制的差異，高速公路的典型應用場景與城市道路有很多的不同，還需要進一步深化研究。

對高速公路運營管理單位而言，交通事故多發(fā)、主動交通安全防控能力弱；在不進行改擴建的前提下提升既有高速公路通行能力；持續(xù)提升高速公路經營能力是面臨的三大“痛點”問題。

針對此，高速公路的典型應用場景如下：

1、安全保障類應用：隧道及隧道群、橋隧相接段、長大縱坡段、小半徑曲線段、互通分合流區(qū)（尤其是分流區(qū)）、服務區(qū)出入口、高邊坡路段等以及惡劣氣象突發(fā)情況、交通事件下的交通安全保障應用場景。

2、效率提升類應用：自由流收費、貨車編隊駕駛、大交通流量高速公路的主動交通管控（包括綜合運用速度控制、車道控制、匝道控制、硬路肩臨時使用等措施）。

3、信息服務類應用：SOS（高速公路信息服務類最有價值的一種應用）、服務區(qū)停車誘導、服務區(qū)加油（充電）提示等。

三、亟待的解決問題 

目前，行業(yè)內很多專家刊文或演講對高速智能公路車路協(xié)同自動駕駛的共性關鍵技術進行了闡述。

但筆者認為，其中很多技術其實是智能車路協(xié)同系統(tǒng)的共性關鍵技術，不管是城市道路還是高速公路都會有所涉及。

對于高速公路行業(yè)而言，未來的交通管理將朝著斷面級交通管理向車道級交通管理、車流級管控向車輛級管控發(fā)展，從而實現大范圍“聯網聯控”，構建規(guī)則化的道路交通管理體系，以及向出行者提供靶向精準信息服務。

因此，亟待解決的問題包括：

1、高速智能公路車路協(xié)同體系及云邊協(xié)同架構；

2、高速公路自動駕駛專用車道建設技術，包括平、縱線形和橫斷面指標，以及交通工程設施的布設方法；

3、既有高速公路對智能車路協(xié)同自動駕駛的適應性評估；

4、面向智能車路協(xié)同自動駕駛的高速公路運營管理機制與協(xié)同管理模式；

5、混合交通流（普通汽車和智能網聯汽車，低級別智能網聯汽車和高級別智能網聯汽車）條件下的高速公路交通控制技術；

6、高速公路智能車路協(xié)同自動駕駛測試評估方法；

7、高速公路一體化出行信息服務模式（MAAS）。

上述這些問題，既涉及到共性關鍵技術的攻克，也涵蓋商業(yè)模式創(chuàng)新，需要通過技術創(chuàng)新和商業(yè)模式創(chuàng)新雙輪驅動高速公路轉型發(fā)展，產生更大的經濟和社會效益。

 四、理性看待技術演進和產業(yè)發(fā)展 

（一）高速公路智能車路協(xié)同技術的發(fā)展

智能車路協(xié)同技術是在逐步發(fā)展的，只是在很多年以前，沒有這個提法而已。截至目前，我們對智能車路協(xié)同技術的發(fā)展可以按如下階段劃分和梳理：

第一代技術：可變限速系統(tǒng)、交通信息發(fā)布系統(tǒng)，面向普通汽車。

第二代技術：霧天公路行車安全誘導裝置、公路發(fā)光型誘導設施、基于微波車輛檢測器的公路視覺盲區(qū)危險預警系統(tǒng)等，面向普通汽車。

第三代技術：ETC系統(tǒng)、基于物聯網技術的主動發(fā)光交通標志、基于毫米波雷達或機器視覺的公路視覺盲區(qū)危險預警系統(tǒng)等，面向普通汽車。

第四代技術：基于LTE-V2X的智能車路協(xié)同系統(tǒng)，面向智能網聯汽車。

第五代技術：基于5G-V2X的智能車路協(xié)同系統(tǒng)，面向智能網聯汽車。

可以看出，從第三代技術到第四代技術，其實是一個相當大的跨越，因為面向的對象發(fā)生了重大的變化，從普通汽車變?yōu)榱酥悄芫W聯汽車。

同時也面臨著一個現實問題：目前的智能網聯汽車滲透率極低，而高速公路沿線設置的大量高精度感知設備和智能路側基站成本很高，但投入產出比極低。

由于智能網聯汽車滲透率，很難為其設置一條專用車道，部分V2X應用效果將大打折扣。

以V2V碰撞預警為例，3輛汽車在高速公路上行駛，首車和末車是智能網聯汽車，中間那輛車為普通汽車，當首車采取剎車動作后，末車接收信息也采取剎車動作可避免發(fā)生追尾，但還是存在中間那輛車與首車發(fā)生追尾的可能性，首車駕乘人員的體驗感將會非常差。

因此，在混合交通流（普通汽車和智能網聯汽車混行，低級別智能網聯汽車和高級別智能網聯汽車混行）條件下，高速公路交通管理將面臨很多新問題，目前我們對這些問題的思考還非常有限、不夠深入。

正因為如此，筆者認為從第三代技術猛一下就發(fā)展到第四代技術還不現實，需要有過渡的一代技術。

這類技術通過集成應用最新的物聯網、人工智能、移動互聯網、5G、邊緣計算等技術，對傳統(tǒng)的主動交通管控系統(tǒng)（ATM）進行提質升級，通過路側廣播、LED屏、聲光警示裝置以及導航終端實現“人-車-路”信息交互（需要用好“聲、光、色、形”四種方式），充分體現智能車路協(xié)同的理念，從而在智能網聯汽車滲透率很高時能夠平滑演進到下一個發(fā)展階段。

（二）產業(yè)發(fā)展

對智能車路協(xié)同技術的產業(yè)發(fā)展，我們一定要客觀、理性、冷靜，我們要清醒的看到，與其密切關聯的智能網聯汽車產業(yè)仍處于發(fā)展階段，待V2V應用已經比較的成熟的時候再來發(fā)展I2V，產業(yè)發(fā)展的時機或許更好。

筆者認為，智能車路協(xié)同技術目前還是比較適合在車聯網先導區(qū)、示范區(qū)以及相關產業(yè)園區(qū)、礦山區(qū)域進行應用，不太適合在高速公路上大規(guī)模推廣應用（主要還是因為智能網聯汽車滲透率實在太低，比城市的比例更少，加之LTE-V2X或5G-V2X技術還不完全很成熟）。

高速公路更需要的是面向普通汽車的智能車路協(xié)同系統(tǒng)，實現運營管理和交通控制提質升級。

如果一定要在高速公路上推廣應用LTE-V2X或5G-V2X，建議不必全線覆蓋，重點在隧道出入口、長大下坡、互通式立交分流區(qū)、霧區(qū)等區(qū)域開展示范應用，展示在這些區(qū)域進行主動交通安全防控和主動交通管控的成效。

在更遠的未來，LTE-V2X或5G-V2X的大規(guī)模推廣應用，可以充分借鑒全國ETC聯網的經驗，用好舉國體制優(yōu)勢，實現全國高速公路智能車路協(xié)同系統(tǒng)的聯網，打造全世界用戶數量最多的車聯網體系，高速公路聯網聯控的夢想就一定會實現。

當然，智能車路協(xié)同系統(tǒng)產業(yè)的發(fā)展離不開生態(tài)圈的構建，特別是LTE-V2X或5G-V2X的商業(yè)模式仍不清晰，未來會不會出現5G/6G-V2X運營商，喊了很多年沒興起來的車聯網保險UBI會不會再火一把？

但不管怎么說，成功的商業(yè)模式構建一定需要有金融產業(yè)（比如支付、車險、安全險等）的介入，不然很難玩得轉。 

作者簡介：王少飛，招商局重慶交通科研設計院有限公司智慧城市與數字交通工程院副院長