汪林：智慧公路的发展及思考

          汪林：智慧公路的发展及思考

          2020年12月18日，2020大湾区科技大会—智能交通科技发展论坛在深圳举行，交通运输部公路科学研究院智能交通研究中心副主任汪林就《智慧公路的发展及思考》进行主题分享。本文由ITS114整理自演讲速记。

          汪林：非常荣幸能与大家交流，借此机会跟大家分享智慧公路的发展与思考。我的内容主要分为三个部分：我国公路基础设施的发展及趋势；车路协同对公路基础设施需求；积极推进智慧公路的发展。

          （一）我国公路基础设施的发展及趋势

          1. 高速公路发展现状

          截至2019年底，我国公路网总里程达501.25万公里，以高速公路为骨架、普通公路为主体的公路网基本形成，二级及以上等级公路里程67.20万公里，按整个区域来看，我国目前整个路网里程占比大概在全球排第四的位置。公路网总里程排第一是美国——690万公里，第二是印度——590万公里，第三是整个欧洲地区——590万左右。道路等级，养护水平，路面平整度、服务水平等方面，排名前列。

          在这些年的建设过程中，信息化方面，建设了公路网运行监测体系、ETC全国联网系统等系统。形成了高速公路网运行监测体系，实现每公里1个视频监测、每10-15公里交通流量监测；特大桥梁和长大隧道都建立了健康监测系统；部分危险滑坡地段也建立了北斗定位的监测系统；形成全国公路基础设施数据库和地理信息系统。

          目前全国ECT用户大概2.16亿左右，联网里程14.26万公里，占汽车保有量（2019年底2.6亿）约超过80%。ETC专用车道3.08万条，非现金交易占比约65%，客车约72%，基本每隔10-15公里左右会有一个门架系统，是全球最大的一张ETC运营网络。

          但依旧存在一系列运营问题，高速公路事故及事故严重程度等问题依然突出，区域性拥堵、恶劣气象等阻断事件频发，突发事件影响时空范围成网络化扩散态势。

          整个公路基础设施系统面临多种压力：经济社会发展对公路的需求爆发式增长；公众安全、便捷机动化出行服务体验；全球变暖，极端恶劣气象频发。此外，加之内部自身的一系列挑战，所以更要建立一个智能化、智慧化的系统，来推动整个公路智能化的运营。

          2.运载工具的变革与更新

          同时，随着经济社会发展，尤其是从2016年开始，也是中国自动驾驶元年，运载工具也在不断发生变革。

          自动驾驶/无人驾驶车的上路，将势必改变人们出行和运输的方式，重塑交通体系，交通规则和法则。以往的交通系统组成四要素是人、车、路、环境，未来的交通不仅要有通信系统的，还要有全感知系统，故此交通系统组成将会产生巨大改变。

          车路协同与交互趋势明显

          同时，车路交互趋势明显。预计到2025年，80%以上新出厂的车都会具备网联功能，实际上，已经有很多车厂这么做了，但目前是通过ETC实现。5G的交通应用还有一段路要走，但趋势已经很明显了。未来两三年所有的车都会具备交互通信功能，要重点考虑的应该是在路侧能提供的支持有哪些，车端有了网联功能以后，便可实现基于车的“互联网+出行”和MaaS。未来出行，在途中能够正常办公和娱乐，交通出行不再是人们日常时间消耗的重要组成。

          智能化与绿色化的运载工具逐渐更新

          随着运载工具的变化，传统的燃油车慢慢向智能、绿色方向不断演进。基础设施随着车路协同交互的应用，形式和功能都会不断创新，道路网、信息网、能源网及运输网，将来会在一套运输系统里互相融合、互相发展。

          “智慧的路+聪明的车”不断推进交通系统。 未来公路基础设施的发展融入先进信息技术，路网的事故率、伤亡率将大幅度降低，路网的承载率会大幅度提高。而自动驾驶来临后，高速公路的一条车道通行能力将会扩大五倍，承载量有质的飞跃，交通资源得到高效利用。

         （二）车路协同对公路基础设施需求

          车路协同应用需要从公路基础设施数字化、高精度辅助定位、感知网络、通信网络、路侧计算、云控平台、网络安全等几方面推动建设与发展。

          1.公路基础设施全要素、全周期数字化

          近期，数字化是热门。包括十九大五中全会，2019年发布的《数字交通发展规划纲要》以及《交通强国建设纲要》，都明确提出要推动交通基础设施数字化。要做车路协同，第一步必须在计算机系统里把路的设施转换成0和1的二进制代码，然后再上传相关信息。部里和规划司步要保证交通设施全周期、全要素的数字化，以此支撑全天候复杂的相关应用。大规模的路网数字化不可能全铺开,不太现实。现在开展部分重点工程，在路网运行监测方面先发挥一定的作用，同时为车路协同提供相关支持。

          比如说，今年虎门大桥异常抖动事故，本可以对桥梁系统实现更好的监测、预警，但监测过程中数据的缺失，导致了桥面抖动。故此，为了防止将来重大基础设施的隐患，2020年的第一步工作将围绕加强全国特大桥梁隧道的健康监测和实时上报相关数据来开展。

           2.交通安全设施数字化

           交通标志标线、交通信号灯、护栏等安全设施的基本信息、表达信息、运行状态、工程实施等信息的数字化。数字化的交通安全设施，便于机器读取或自动接收，易于视频或雷达探测与分辨的护栏与安全岛。

           3.交通控制与诱导设施数字化

           可变情报板、交通警示灯、应急救援广播等交通控制诱导设施的基本信息、表达信息、运行状态、工程实施等信息的数字化。

           4.公路服务资源数字化

          将服务区、停车区、加油站、风景区、医院等各种出行服务资源信息深度数字化，满足社会公众出行全过程对沿途资源信息的需要。

          5.搭建全方位交通运行状态感知网络

           l 包括应用低时延、高吞吐、多类别、低成本传感设备，建立覆盖综合交通运输的多维感知网络；并针对交通运行的气象环境、交通流运行状态、突发事件、运载的货物及乘客状态等进行全面感知。结合众包数据、手机信令等社会数据，丰富数据来源。

           6.高精度辅助定位覆盖

            为自动驾驶车辆提供高精度辅助定位服务，提高车辆定位精度，特别是隧道等卫星定位信号较弱的地区。

           7.多网融合的车路协同信息通信网络

           比如高速公路3.08万个收费站出入口车道，2.5万门架系统，都分布在路网上，现在联网收费在公路通信网上仅用十几个字节，还有大几十字节空间，拓展一些车路协同的应用是最合理的，渗透率也是最高的，也可以延伸到部分5G应用。未来可以明确应用系统和通用模块的界限，但是目前而言，将会选择最有利的模式，以此来开展整个交通通信系统的建设。

          8.多层级的智能路侧计算架构

          厂商都希望建更多的集中到中心的路侧单元，未来的路侧系统并不是以单元去计算每一个节点。

          9.公路车路协同大数据云控平台

          在节省交通资源效率的情况下，建立适量的云控平台，比如平台——视频上云。

           10.网络安全体系

           建设稳固的网络安全体系，保护车路与公路基础设施之间，公路基础设施相互之间信息交换过程中，相关系统的硬件、软件、数据不被破坏、更改和泄露。

           （三）积极推进智慧公路的发展

           2017年,公路院团队开展推动智慧公路的工作。2018年，交通运输部正式发文在九省市开展新一代交通控制网与智慧公路应用试点，主要集中在东部省份，内容包括基础设施数字化、车路协同、北斗高精度定位应用、基于大数据的路网综合管理、“互联网+”路网综合服务、新一代国家控制网。

          智慧公路试点工程的启动

          试点工程有六大亮点。

          基础设施数字化体系以及部分构建技术逐步清晰；路运一体化车路协同测试验证取得突破，尤其在北京、河北、广东、吉林等地的高速上；基于自由流收费、基础设施健康监测等方面的北斗高精度应用；基于大数据和“互联网+”的路网综合管理服务。以福建为主做了一些路网综合监测：取消了路段中心，变成省中心+11个地市中心，构成全省的大数据路网管理中心平台系统，所有的平台系统由省里统一构建。

          江苏省围绕打造新一代国家交通控制网原型系统，形成安全辅助驾驶线路、自动驾驶线路二条测试线路；积极推进智慧公路的发展，搭建完成面向车路协同和自动驾驶的封闭和开放测试区，实现开放道路测试区6Km的车路协同辅助驾驶公交运营示范，目前改装完成15辆公交车，实际投入运营3辆公交车。

          面向高速公路、普通公路等不同公路等级的智慧公路体系正在逐步形成。

          近期，部里通过试点制定了一系列标准规范，包括自动驾驶路侧规范、智能化技术规范等。希望在座各位同仁能共迎车路协同时代的来临，发挥各自行业的优势，推动车路协同的到来。

          感谢聆听！