汪林：智慧公路的發展及思考

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

          汪林：非常榮幸能與大家交流，借此機會跟大家分享智慧公路的發展與思考。我的內容主要分為三個部分：我國公路基礎設施的發展及趨勢；車路協同對公路基礎設施需求；積極推進智慧公路的發展。

          （一）我國公路基礎設施的發展及趨勢

          1. 高速公路發展現狀

          截至2019年底，我國公路網總里程達501.25萬公里，以高速公路為骨架、普通公路為主體的公路網基本形成，二級及以上等級公路里程67.20萬公里，按整個區域來看，我國目前整個路網里程占比大概在全球排第四的位置。公路網總里程排第一是美國——690萬公里，第二是印度——590萬公里，第三是整個歐洲地區——590萬左右。道路等級，養護水平，路面平整度、服務水平等方面，排名前列。

          在這些年的建設過程中，信息化方面，建設了公路網運行監測體系、ETC全國聯網系統等系統。形成了高速公路網運行監測體系，實現每公里1個視頻監測、每10-15公里交通流量監測；特大橋梁和長大隧道都建立了健康監測系統；部分危險滑坡地段也建立了北斗定位的監測系統；形成全國公路基礎設施數據庫和地理信息系統。

          目前全國ECT用戶大概2.16億左右，聯網里程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，非現金交易占比約65%，客車約72%，基本每隔10-15公里左右會有一個門架系統，是全球最大的一張ETC運營網絡。

          但依舊存在一系列運營問題，高速公路事故及事故嚴重程度等問題依然突出，區域性擁堵、惡劣氣象等阻斷事件頻發，突發事件影響時空范圍成網絡化擴散態勢。

          整個公路基礎設施系統面臨多種壓力：經濟社會發展對公路的需求爆發式增長；公眾安全、便捷機動化出行服務體驗；全球變暖，極端惡劣氣象頻發。此外，加之內部自身的一系列挑戰，所以更要建立一個智能化、智慧化的系統，來推動整個公路智能化的運營。

          2.運載工具的變革與更新

          同時，隨著經濟社會發展，尤其是從2016年開始，也是中國自動駕駛元年，運載工具也在不斷發生變革。

          自動駕駛/無人駕駛車的上路，將勢必改變人們出行和運輸的方式，重塑交通體系，交通規則和法則。以往的交通系統組成四要素是人、車、路、環境，未來的交通不僅要有通信系統的，還要有全感知系統，故此交通系統組成將會產生巨大改變。

          車路協同與交互趨勢明顯

          同時，車路交互趨勢明顯。預計到2025年，80%以上新出廠的車都會具備網聯功能，實際上，已經有很多車廠這么做了，但目前是通過ETC實現。5G的交通應用還有一段路要走，但趨勢已經很明顯了。未來兩三年所有的車都會具備交互通信功能，要重點考慮的應該是在路側能提供的支持有哪些，車端有了網聯功能以后，便可實現基于車的“互聯網+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間消耗的重要組成。

          智能化與綠色化的運載工具逐漸更新

          隨著運載工具的變化，傳統的燃油車慢慢向智能、綠色方向不斷演進。基礎設施隨著車路協同交互的應用，形式和功能都會不斷創新，道路網、信息網、能源網及運輸網，將來會在一套運輸系統里互相融合、互相發展。

          “智慧的路+聰明的車”不斷推進交通系統。 未來公路基礎設施的發展融入先進信息技術，路網的事故率、傷亡率將大幅度降低，路網的承載率會大幅度提高。而自動駕駛來臨后，高速公路的一條車道通行能力將會擴大五倍，承載量有質的飛躍，交通資源得到高效利用。

         （二）車路協同對公路基礎設施需求

          車路協同應用需要從公路基礎設施數字化、高精度輔助定位、感知網絡、通信網絡、路側計算、云控平臺、網絡安全等幾方面推動建設與發展。

          1.公路基礎設施全要素、全周期數字化

          近期，數字化是熱門。包括十九大五中全會，2019年發布的《數字交通發展規劃綱要》以及《交通強國建設綱要》，都明確提出要推動交通基礎設施數字化。要做車路協同，第一步必須在計算機系統里把路的設施轉換成0和1的二進制代碼，然后再上傳相關信息。部里和規劃司步要保證交通設施全周期、全要素的數字化，以此支撐全天候復雜的相關應用。大規模的路網數字化不可能全鋪開,不太現實。現在開展部分重點工程，在路網運行監測方面先發揮一定的作用，同時為車路協同提供相關支持。

          比如說，今年虎門大橋異常抖動事故，本可以對橋梁系統實現更好的監測、預警，但監測過程中數據的缺失，導致了橋面抖動。故此，為了防止將來重大基礎設施的隱患，2020年的第一步工作將圍繞加強全國特大橋梁隧道的健康監測和實時上報相關數據來開展。

           2.交通安全設施數字化

           交通標志標線、交通信號燈、護欄等安全設施的基本信息、表達信息、運行狀態、工程實施等信息的數字化。數字化的交通安全設施，便于機器讀取或自動接收，易于視頻或雷達探測與分辨的護欄與安全島。

           3.交通控制與誘導設施數字化

           可變情報板、交通警示燈、應急救援廣播等交通控制誘導設施的基本信息、表達信息、運行狀態、工程實施等信息的數字化。

           4.公路服務資源數字化

          將服務區、停車區、加油站、風景區、醫院等各種出行服務資源信息深度數字化，滿足社會公眾出行全過程對沿途資源信息的需要。

          5.搭建全方位交通運行狀態感知網絡

           l 包括應用低時延、高吞吐、多類別、低成本傳感設備，建立覆蓋綜合交通運輸的多維感知網絡；并針對交通運行的氣象環境、交通流運行狀態、突發事件、運載的貨物及乘客狀態等進行全面感知。結合眾包數據、手機信令等社會數據，豐富數據來源。

           6.高精度輔助定位覆蓋

            為自動駕駛車輛提供高精度輔助定位服務，提高車輛定位精度，特別是隧道等衛星定位信號較弱的地區。

           7.多網融合的車路協同信息通信網絡

           比如高速公路3.08萬個收費站出入口車道，2.5萬門架系統，都分布在路網上，現在聯網收費在公路通信網上僅用十幾個字節，還有大幾十字節空間，拓展一些車路協同的應用是最合理的，滲透率也是最高的，也可以延伸到部分5G應用。未來可以明確應用系統和通用模塊的界限，但是目前而言，將會選擇最有利的模式，以此來開展整個交通通信系統的建設。

          8.多層級的智能路側計算架構

          廠商都希望建更多的集中到中心的路側單元，未來的路側系統并不是以單元去計算每一個節點。

          9.公路車路協同大數據云控平臺

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

           10.網絡安全體系

           建設穩固的網絡安全體系，保護車路與公路基礎設施之間，公路基礎設施相互之間信息交換過程中，相關系統的硬件、軟件、數據不被破壞、更改和泄露。

           （三）積極推進智慧公路的發展

           2017年,公路院團隊開展推動智慧公路的工作。2018年，交通運輸部正式發文在九省市開展新一代交通控制網與智慧公路應用試點，主要集中在東部省份，內容包括基礎設施數字化、車路協同、北斗高精度定位應用、基于大數據的路網綜合管理、“互聯網+”路網綜合服務、新一代國家控制網。

          智慧公路試點工程的啟動

          試點工程有六大亮點。

          基礎設施數字化體系以及部分構建技術逐步清晰；路運一體化車路協同測試驗證取得突破，尤其在北京、河北、廣東、吉林等地的高速上；基于自由流收費、基礎設施健康監測等方面的北斗高精度應用；基于大數據和“互聯網+”的路網綜合管理服務。以福建為主做了一些路網綜合監測：取消了路段中心，變成省中心+11個地市中心，構成全省的大數據路網管理中心平臺系統，所有的平臺系統由省里統一構建。

          江蘇省圍繞打造新一代國家交通控制網原型系統，形成安全輔助駕駛線路、自動駕駛線路二條測試線路；積極推進智慧公路的發展，搭建完成面向車路協同和自動駕駛的封閉和開放測試區，實現開放道路測試區6Km的車路協同輔助駕駛公交運營示范，目前改裝完成15輛公交車，實際投入運營3輛公交車。

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

          近期，部里通過試點制定了一系列標準規范，包括自動駕駛路側規范、智能化技術規范等。希望在座各位同仁能共迎車路協同時代的來臨，發揮各自行業的優勢，推動車路協同的到來。

          感謝聆聽！