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中国智能交通协会

智慧高速与车路协同发展思考

2021-10-15   来源:交通工程与信息化分会


交通运输部路网监测与应急处置中心联网结算服务部副主任 刘旭


  一、车路协同
  这个名词大家都很熟悉了,刚才王笑京王院长也提到车路协同概念已有近20年。但是通常大家说车路协同,要么是说C-V2X技术,要么是说为了实现自动驾驶,好像这三者是一个概念。事实上,车路协同是通过一些技术,实现车路、车车之间的信息交互,目标是通过人、车、路的协同,保障交通安全、提高通行效率,并不是为了支撑自动驾驶而生。车路协同本身不是一种技术,是通过很多技术实现的一种形式。
  二、智慧高速
  现在智慧高速建设很热,但一提到智慧高速,大家就认为一定要支撑自动驾驶,就要用很多高大上的新技术,好像不支持自动驾驶、没有高精尖技术就不是智慧高速了。我们一直在思考智慧高速的核心是什么?为什么要建智慧高速?建智慧高速是去服务尚未推广应用的自动驾驶车辆,还是服务已经在路上跑的2亿多用户?高速公路的运营目标是服务公路出行者,所以我们认为,智慧高速的建设不是要聚焦智慧,而是要聚焦高速,回归高速公路运营的本质。高速公路运营的本质是保障路网运行安全性,提升运行效率,增强用户出行的便捷度和服务的满意度。
  智慧高速建设的第一个目标是实现路网承载力倍增。随着汽车的普及,车流量的增长是我们无法控制的。如何在流量大幅增长的情况下、有限的道路资源中,仍然能保安全、保畅通、优服务,才是路网承载力倍增的本质意义。要达到路网承载力倍增,不是去建一套新的体系或架构,而是在我们高速公路现有运营指标上去分解和提升。比如说通过对交通事件的感知分析,能够实时预警和诱导,促进通行效率提升,是不是可以带来承载力的增加?如果我们应急响应速度更快,能够更快速疏通拥堵,是不是可以满足车流量的增长?如果在收费站,我们用一些小的创新和改进把现场处置和运营效率提升,保障收费站畅通,是不是可以实现承载力增加?如果我们的收费、指挥调度、应急处置这些指标,每一个都有一些提升和增长,就有可能保障我们路网在大流量下依然可以安全、高效、畅通。
  各省的高速公路管理单位对这些观点都很认可,现在大概有10个省份提出希望跟我们一起研究智慧高速解决方案,用更落地的方式来提升业务指标,建设智慧高速。我们正推动一些省份一起来量化分解业务指标,看看到底哪些指标对路网承载力有重大影响,这些指标需要通过什么方式来提升。业务指标的量化分解,实际上就是智慧高速工程建设方案制定和试点应用的指导方向。
  智慧高速建设的第二个目标是:准全天候通行
  通过技术手段或运营手段改进,保障路网在车流量增加的情况下仍然能安全高效通行,是路网承载力倍增的一个方面。另一个方面,路网运行时长的增加也能带来承载力倍增。高速公路在极端天气或者是养护施工时,都会进行交通管制,很长时间甚至是封路的,不能走的,这大大降低公路利用率。所以我们第二个目标是实现准全天候通行。首先划分事件类型,看看因为什么样的恶劣天气封路有多久、什么情况的养护施工会影响通行。基于这些,我们就可以通过一些技术手段或组织管理的改进,去实现在保证安全的前提下,减少高速公路的封路时间。这样既能提升出行者的体验,又能增加高速公路运营时长,同时也可提升道路经营者收益。这里提到一点我们运营单位一直很困惑的事情:智慧高速建设投入那么大,收益到底是什么?实际上,一方面是路网运行效率和安全提升带来的社会效益,另一方面就是通过路网承载力倍增,给高速公路业主带来的经济回报,从而形成投资收益良性循环的可持续发展机制。
  三、智慧高速建设与自动驾驶
  我们一直说“聪明的车”需要“智慧的路”,那么到底什么才是智慧的路?我们建设智慧高速,预设的车辆需求不一定是车辆真正的需要。最近我们中心给主机厂发了调研问卷,希望了解车辆在L3/L4/L5不同等级的自动驾驶阶段需要道路提供什么信息,需要提供信息的精度、要求等。目前已经收到一些主机厂的反馈。很多主机厂生产或设计的智能车辆,已经具备了一定视距内自主采集信息和处理信息的能力。这是单车智能可以解决的问题,那路方要解决的应该是单车智能解决不了的问题,比如说超视距的信息。“智慧的路”把超视距的信息提供给车,由车的计算和决策平台来进行自动驾驶的决策,我们是跟单车智能互为补充。并且在自动驾驶领域,我们要以需求为导向,让路和车真正“对话”起来。调研过程中,有些车厂就问我们,C-V2X的路侧终端什么时候可以布,多少米布一个?ETC的路侧设备要多少米布一个?我的观点是,设备怎么布设,不是我们去预设的,而是要看车需要什么信息,多长距离、什么情况下需要这些信息,我们是根据需求来制定建设方案。另外,道路对自动驾驶车辆的支撑不是一步到位。现在路上自动驾驶车还很少,我们可以先研究试验。在自动驾驶车萌芽到普及的过程中,可能很长时间都是自动驾驶车和普通汽车混行的状态,我们更应该考虑的是在混行状态下,交通如何组织、管理和服务。
  四、智慧高速系统建设方向:充分利用现有系统
  车路协同也好、智慧高速建设也好,都要定位于解决实际运营问题。所以从工程建设、系统建设、工程应用等方面来说,不是要用最新的最高大上的技术,而是要用最实用的、最有效率的、最有效果的技术和手段。智慧高速不是另外建一套系统,而是充分利用现有系统。现在高速公路已经有通信、监控、收费、指挥调度、出行服务、道路养护等一系列系统,各个系统之间相互独立,只支撑自己的业务,存在一定的资源浪费。智慧高速建设要把现有系统互通融合起来,充分发挥每一个已经布设的设备价值,发挥聚合效应,这样需要补充的设备就没有那么多。
  首先,信息感知维度-统筹考虑业务目标。首先应全面梳理目前各个系统已有的感知设备,分析我们的业务需求和服务目标,通过这些来判断现有布设的感知设备够不够?如果不够,需要在什么样的点位上补充什么样的设备。
  第二个,信息处理维度—全面推动AI应用。我们监控也采集信息、收费也采集信息,我们要做的应该是把各个系统采集的数据汇聚起来,可以通过AI进行分析和处理,识别出事件信息。一方面可以为出行者提供相应的信息服务,另一方面也可以支撑各块业务做得更好。
  第三个,用户服务触达维度—充分利用ETC系统。现在,高速公路主要通过情报板或是跟第三方导航合作来推送一些信息,后续车路协同用什么方式、什么设备来快速触达司乘人员或是车辆呢?实际上,我们已经有一个现成的通讯通道,就是ETC。
  ETC本质上是一种通讯手段,也是一种车路协同应用。它基于5.8GHz DSRC技术,不止可以用来收费,也可以用于车路通信。我们现在路侧有26000多个门架,还有2.26亿ETC用户,有非常好的车路协同设备和用户基础。我们把收费系统和监控系统打通后,可以通过ETC门架将上游识别的交通事件信息发送给途径车辆,利用车载OBU的连续蜂鸣提醒车主有事故发生,再结合情报板做相应的诱导,以便于车主提前采取主动安全措施。
  传统后装OBU设计的出发点主要是收费,人机交互相对简单。下一步,在推动ETC前装普及的过程中,进一步推动ETC与汽车CAN总线连接,实现与车机互通。这样OBU收到信息后就可以通过车载音响或屏幕进行直观的信息交互,实现更高级别的车路协同。如果是自动驾驶车,它还可以把收到的路侧信息传递到计算决策平台,为自动驾驶规划决策提供基础数据支持。这个也是基于ETC实现车路协同,以及未来支持自动驾驶的一个演进路径。
  依托成熟的ETC系统,可以快速落地车路协同应用,可以在短时间内实现大规模的用户服务,能在一定程度上提高路网运行的安全和效率。ETC可能不是最先进的技术,但它是目前成本最低、效率最高、基础最广、实现最快的一条路径。对于新技术,我们可以同步研究实验,然后成熟一个纳入一个,这样不断地来补充我们高速公路运营能力和水平。
  第四个,业务协同维度。数据处理之后的信息,不止能够服务于用户,还可以反向去支撑高速公路运营管理相关的业务。比如说交通流量对道路养护频率、养护内容是不是有影响?现在业务系统是独立的,业务部门也是独立的。通过系统融合互通,一方面可以促进业务之间的相互协同,一方面也能进一步提升交通从业人员的能力素质,比如干收费的也要懂监控,这样就能形成这个业务的良性发展。


  本报告来源于2021WTC世界交通运输工程技术论坛“车路协同智慧交通”论坛,未经本人确认。

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