汪林：智慧公路的發(fā)展及思考

          汪林：智慧公路的發(fā)展及思考

          2020年12月18日，2020大灣區(qū)科技大會(huì)—智能交通科技發(fā)展論壇在深圳舉行，交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院智能交通研究中心副主任汪林就《智慧公路的發(fā)展及思考》進(jìn)行主題分享。本文由ITS114整理自演講速記。

          汪林：非常榮幸能與大家交流，借此機(jī)會(huì)跟大家分享智慧公路的發(fā)展與思考。我的內(nèi)容主要分為三個(gè)部分：我國(guó)公路基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展及趨勢(shì)；車路協(xié)同對(duì)公路基礎(chǔ)設(shè)施需求；積極推進(jìn)智慧公路的發(fā)展。

          （一）我國(guó)公路基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展及趨勢(shì)

          1. 高速公路發(fā)展現(xiàn)狀

          截至2019年底，我國(guó)公路網(wǎng)總里程達(dá)501.25萬公里，以高速公路為骨架、普通公路為主體的公路網(wǎng)基本形成，二級(jí)及以上等級(jí)公路里程67.20萬公里，按整個(gè)區(qū)域來看，我國(guó)目前整個(gè)路網(wǎng)里程占比大概在全球排第四的位置。公路網(wǎng)總里程排第一是美國(guó)——690萬公里，第二是印度——590萬公里，第三是整個(gè)歐洲地區(qū)——590萬左右。道路等級(jí)，養(yǎng)護(hù)水平，路面平整度、服務(wù)水平等方面，排名前列。

          在這些年的建設(shè)過程中，信息化方面，建設(shè)了公路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)體系、ETC全國(guó)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)等系統(tǒng)。形成了高速公路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)體系，實(shí)現(xiàn)每公里1個(gè)視頻監(jiān)測(cè)、每10-15公里交通流量監(jiān)測(cè)；特大橋梁和長(zhǎng)大隧道都建立了健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；部分危險(xiǎn)滑坡地段也建立了北斗定位的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；形成全國(guó)公路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)庫和地理信息系統(tǒng)。

          目前全國(guó)ECT用戶大概2.16億左右，聯(lián)網(wǎng)里程14.26萬公里，占汽車保有量（2019年底2.6億）約超過80%。ETC專用車道3.08萬條，非現(xiàn)金交易占比約65%，客車約72%，基本每隔10-15公里左右會(huì)有一個(gè)門架系統(tǒng)，是全球最大的一張ETC運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)。

          但依舊存在一系列運(yùn)營(yíng)問題，高速公路事故及事故嚴(yán)重程度等問題依然突出，區(qū)域性擁堵、惡劣氣象等阻斷事件頻發(fā)，突發(fā)事件影響時(shí)空范圍成網(wǎng)絡(luò)化擴(kuò)散態(tài)勢(shì)。

          整個(gè)公路基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)面臨多種壓力：經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)公路的需求爆發(fā)式增長(zhǎng)；公眾安全、便捷機(jī)動(dòng)化出行服務(wù)體驗(yàn)；全球變暖，極端惡劣氣象頻發(fā)。此外，加之內(nèi)部自身的一系列挑戰(zhàn)，所以更要建立一個(gè)智能化、智慧化的系統(tǒng)，來推動(dòng)整個(gè)公路智能化的運(yùn)營(yíng)。

          2.運(yùn)載工具的變革與更新

          同時(shí)，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，尤其是從2016年開始，也是中國(guó)自動(dòng)駕駛元年，運(yùn)載工具也在不斷發(fā)生變革。

          自動(dòng)駕駛/無人駕駛車的上路，將勢(shì)必改變?nèi)藗兂鲂泻瓦\(yùn)輸?shù)姆绞?，重塑交通體系，交通規(guī)則和法則。以往的交通系統(tǒng)組成四要素是人、車、路、環(huán)境，未來的交通不僅要有通信系統(tǒng)的，還要有全感知系統(tǒng)，故此交通系統(tǒng)組成將會(huì)產(chǎn)生巨大改變。

          車路協(xié)同與交互趨勢(shì)明顯

          同時(shí)，車路交互趨勢(shì)明顯。預(yù)計(jì)到2025年，80%以上新出廠的車都會(huì)具備網(wǎng)聯(lián)功能，實(shí)際上，已經(jīng)有很多車廠這么做了，但目前是通過ETC實(shí)現(xiàn)。5G的交通應(yīng)用還有一段路要走，但趨勢(shì)已經(jīng)很明顯了。未來兩三年所有的車都會(huì)具備交互通信功能，要重點(diǎn)考慮的應(yīng)該是在路側(cè)能提供的支持有哪些，車端有了網(wǎng)聯(lián)功能以后，便可實(shí)現(xiàn)基于車的“互聯(lián)網(wǎng)+出行”和MaaS。未來出行，在途中能夠正常辦公和娛樂，交通出行不再是人們日常時(shí)間消耗的重要組成。

          智能化與綠色化的運(yùn)載工具逐漸更新

          隨著運(yùn)載工具的變化，傳統(tǒng)的燃油車慢慢向智能、綠色方向不斷演進(jìn)?；A(chǔ)設(shè)施隨著車路協(xié)同交互的應(yīng)用，形式和功能都會(huì)不斷創(chuàng)新，道路網(wǎng)、信息網(wǎng)、能源網(wǎng)及運(yùn)輸網(wǎng)，將來會(huì)在一套運(yùn)輸系統(tǒng)里互相融合、互相發(fā)展。

          “智慧的路+聰明的車”不斷推進(jìn)交通系統(tǒng)。 未來公路基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展融入先進(jìn)信息技術(shù)，路網(wǎng)的事故率、傷亡率將大幅度降低，路網(wǎng)的承載率會(huì)大幅度提高。而自動(dòng)駕駛來臨后，高速公路的一條車道通行能力將會(huì)擴(kuò)大五倍，承載量有質(zhì)的飛躍，交通資源得到高效利用。

         （二）車路協(xié)同對(duì)公路基礎(chǔ)設(shè)施需求

          車路協(xié)同應(yīng)用需要從公路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化、高精度輔助定位、感知網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)、路側(cè)計(jì)算、云控平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)安全等幾方面推動(dòng)建設(shè)與發(fā)展。

          1.公路基礎(chǔ)設(shè)施全要素、全周期數(shù)字化

          近期，數(shù)字化是熱門。包括十九大五中全會(huì)，2019年發(fā)布的《數(shù)字交通發(fā)展規(guī)劃綱要》以及《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》，都明確提出要推動(dòng)交通基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化。要做車路協(xié)同，第一步必須在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)里把路的設(shè)施轉(zhuǎn)換成0和1的二進(jìn)制代碼，然后再上傳相關(guān)信息。部里和規(guī)劃司步要保證交通設(shè)施全周期、全要素的數(shù)字化，以此支撐全天候復(fù)雜的相關(guān)應(yīng)用。大規(guī)模的路網(wǎng)數(shù)字化不可能全鋪開,不太現(xiàn)實(shí)?，F(xiàn)在開展部分重點(diǎn)工程，在路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)方面先發(fā)揮一定的作用，同時(shí)為車路協(xié)同提供相關(guān)支持。

          比如說，今年虎門大橋異常抖動(dòng)事故，本可以對(duì)橋梁系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更好的監(jiān)測(cè)、預(yù)警，但監(jiān)測(cè)過程中數(shù)據(jù)的缺失，導(dǎo)致了橋面抖動(dòng)。故此，為了防止將來重大基礎(chǔ)設(shè)施的隱患，2020年的第一步工作將圍繞加強(qiáng)全國(guó)特大橋梁隧道的健康監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)上報(bào)相關(guān)數(shù)據(jù)來開展。

           2.交通安全設(shè)施數(shù)字化

           交通標(biāo)志標(biāo)線、交通信號(hào)燈、護(hù)欄等安全設(shè)施的基本信息、表達(dá)信息、運(yùn)行狀態(tài)、工程實(shí)施等信息的數(shù)字化。數(shù)字化的交通安全設(shè)施，便于機(jī)器讀取或自動(dòng)接收，易于視頻或雷達(dá)探測(cè)與分辨的護(hù)欄與安全島。

           3.交通控制與誘導(dǎo)設(shè)施數(shù)字化

           可變情報(bào)板、交通警示燈、應(yīng)急救援廣播等交通控制誘導(dǎo)設(shè)施的基本信息、表達(dá)信息、運(yùn)行狀態(tài)、工程實(shí)施等信息的數(shù)字化。

           4.公路服務(wù)資源數(shù)字化

          將服務(wù)區(qū)、停車區(qū)、加油站、風(fēng)景區(qū)、醫(yī)院等各種出行服務(wù)資源信息深度數(shù)字化，滿足社會(huì)公眾出行全過程對(duì)沿途資源信息的需要。

          5.搭建全方位交通運(yùn)行狀態(tài)感知網(wǎng)絡(luò)

           l 包括應(yīng)用低時(shí)延、高吞吐、多類別、低成本傳感設(shè)備，建立覆蓋綜合交通運(yùn)輸?shù)亩嗑S感知網(wǎng)絡(luò)；并針對(duì)交通運(yùn)行的氣象環(huán)境、交通流運(yùn)行狀態(tài)、突發(fā)事件、運(yùn)載的貨物及乘客狀態(tài)等進(jìn)行全面感知。結(jié)合眾包數(shù)據(jù)、手機(jī)信令等社會(huì)數(shù)據(jù)，豐富數(shù)據(jù)來源。

           6.高精度輔助定位覆蓋

            為自動(dòng)駕駛車輛提供高精度輔助定位服務(wù)，提高車輛定位精度，特別是隧道等衛(wèi)星定位信號(hào)較弱的地區(qū)。

           7.多網(wǎng)融合的車路協(xié)同信息通信網(wǎng)絡(luò)

           比如高速公路3.08萬個(gè)收費(fèi)站出入口車道，2.5萬門架系統(tǒng)，都分布在路網(wǎng)上，現(xiàn)在聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)在公路通信網(wǎng)上僅用十幾個(gè)字節(jié)，還有大幾十字節(jié)空間，拓展一些車路協(xié)同的應(yīng)用是最合理的，滲透率也是最高的，也可以延伸到部分5G應(yīng)用。未來可以明確應(yīng)用系統(tǒng)和通用模塊的界限，但是目前而言，將會(huì)選擇最有利的模式，以此來開展整個(gè)交通通信系統(tǒng)的建設(shè)。

          8.多層級(jí)的智能路側(cè)計(jì)算架構(gòu)

          廠商都希望建更多的集中到中心的路側(cè)單元，未來的路側(cè)系統(tǒng)并不是以單元去計(jì)算每一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

          9.公路車路協(xié)同大數(shù)據(jù)云控平臺(tái)

          在節(jié)省交通資源效率的情況下，建立適量的云控平臺(tái)，比如平臺(tái)——視頻上云。

           10.網(wǎng)絡(luò)安全體系

           建設(shè)穩(wěn)固的網(wǎng)絡(luò)安全體系，保護(hù)車路與公路基礎(chǔ)設(shè)施之間，公路基礎(chǔ)設(shè)施相互之間信息交換過程中，相關(guān)系統(tǒng)的硬件、軟件、數(shù)據(jù)不被破壞、更改和泄露。

           （三）積極推進(jìn)智慧公路的發(fā)展

           2017年,公路院團(tuán)隊(duì)開展推動(dòng)智慧公路的工作。2018年，交通運(yùn)輸部正式發(fā)文在九省市開展新一代交通控制網(wǎng)與智慧公路應(yīng)用試點(diǎn)，主要集中在東部省份，內(nèi)容包括基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化、車路協(xié)同、北斗高精度定位應(yīng)用、基于大數(shù)據(jù)的路網(wǎng)綜合管理、“互聯(lián)網(wǎng)+”路網(wǎng)綜合服務(wù)、新一代國(guó)家控制網(wǎng)。

          智慧公路試點(diǎn)工程的啟動(dòng)

          試點(diǎn)工程有六大亮點(diǎn)。

          基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化體系以及部分構(gòu)建技術(shù)逐步清晰；路運(yùn)一體化車路協(xié)同測(cè)試驗(yàn)證取得突破，尤其在北京、河北、廣東、吉林等地的高速上；基于自由流收費(fèi)、基礎(chǔ)設(shè)施健康監(jiān)測(cè)等方面的北斗高精度應(yīng)用；基于大數(shù)據(jù)和“互聯(lián)網(wǎng)+”的路網(wǎng)綜合管理服務(wù)。以福建為主做了一些路網(wǎng)綜合監(jiān)測(cè)：取消了路段中心，變成省中心+11個(gè)地市中心，構(gòu)成全省的大數(shù)據(jù)路網(wǎng)管理中心平臺(tái)系統(tǒng)，所有的平臺(tái)系統(tǒng)由省里統(tǒng)一構(gòu)建。

          江蘇省圍繞打造新一代國(guó)家交通控制網(wǎng)原型系統(tǒng)，形成安全輔助駕駛線路、自動(dòng)駕駛線路二條測(cè)試線路；積極推進(jìn)智慧公路的發(fā)展，搭建完成面向車路協(xié)同和自動(dòng)駕駛的封閉和開放測(cè)試區(qū)，實(shí)現(xiàn)開放道路測(cè)試區(qū)6Km的車路協(xié)同輔助駕駛公交運(yùn)營(yíng)示范，目前改裝完成15輛公交車，實(shí)際投入運(yùn)營(yíng)3輛公交車。

          面向高速公路、普通公路等不同公路等級(jí)的智慧公路體系正在逐步形成。

          近期，部里通過試點(diǎn)制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，包括自動(dòng)駕駛路側(cè)規(guī)范、智能化技術(shù)規(guī)范等。希望在座各位同仁能共迎車路協(xié)同時(shí)代的來臨，發(fā)揮各自行業(yè)的優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)車路協(xié)同的到來。

          感謝聆聽！