智慧公路車路協同系統的發展探討

于萍 程明睿

2018年初，我國首條超級高速路——杭甬復線高速公路建設計劃公開，這條計劃2022年通車的超級高速路將采用車路協同系統，具備智能、快速、綠色、安全四大特征。作為解決交通擁堵、事故、污染等問題的有效手段，智慧公路的車路協同系統已進入成熟期，具有能夠與車輛主動安全技術互補、進行車流優化并快速處理道路交通事故、進一步提升重點營運車輛安全水平等作用。因此，如何加快我國車路協同系統發展值得探討。

全球車路協同系統的研發與應用取得實質進展

車路協同（V2X）系統是智慧公路建設的重要支撐，是通過無線通信技術和網絡技術，使車輛與外界各項元素之間實現信息互聯互通的智能交通系統。其概念最初由歐盟委員會第六科技框架計劃（FP6，2002—2006）提出，目前世界各國都對其開展了研發與應用。V2X通常包括車輛與路側基礎設施（V2I）、車輛之間（V2V）、車輛與行人（V2P）、車輛與騎行車（V2M）等。V2V技術能夠實現視距外的車輛相對位置互報，達成盲區預警和車輛間提前規避的效果；V2I技術能夠實現車輛與道路間的信息交換，也可通過與主動安全裝備聯動提高V2V防碰撞效能，亦能對無人駕駛汽車進行引導；V2P和V2I技術能夠利用智能交通信號燈等基礎設施對人流、車流進行主動引導，從而提高車流運行效率并可有效規避事故發生，避免或減輕二次事故造成的損失。

車路協同理念及技術各具特色。車路協同技術實踐時間長、成熟技術多，作為連接車輛和道路的關鍵技術，各行業新興技術的涌現對車路協同技術發展具有持續的創新推動作用，進而也產生了各國各具特色的車路協同技術應用。

日本于1996年建設了世界上第一個基于實時道路信息及誘導方式的交通信息通信系統VICS，1997年建設了具有路面信息通信及緊急處理能力的AHS智能化交通系統，2007年開始建設的Smart Way又進一步加強了路側基礎設施感知能力。美國、 歐盟均于2003年起開始車路協同系統計劃及建設，旨在提升交通安全性、環保度和實現調度優化，其中，美國的IntelliDrive偏向于向駕駛者提供安全輔助控制或全自動控制支持，歐盟的eSafety、SAFESPOT、 COOPERS、CVIS等更側重車路協調合作方式的研究。

我國車路協同技術起步晚，但發展迅速。我國車路協同研發起步較晚，但國家對智能交通的重視和戰略布局有力推動了車路協同系統的技術進步，尤其是近年，多項政策和規劃都對車路協同系統研發應用給予了支持。《國務院關于印發“十三五”現代綜合交通運輸體系發展規劃的通知》要求開展新一代國家交通控制網、智慧公路建設試點，推動路網管理、車路協同和出行信息服務的智能化；至2020年，我國交通基礎設施、運載裝備、經營業戶和從業人員等基本要素信息數字化率要達到100%，各種交通方式信息交換取得突破。《交通運輸部辦公廳關于加快推進新一代國家交通控制網和智慧公路試點的通知》對北京、河北、吉林、江蘇、浙江、福建、江西、河南、廣東的交通運輸廳（委）作出部署：重點在基礎設施數字化、路運一體化車路協同、 北斗高精度定位綜合應用、基于大數據的路網綜合管理、“互聯網+”路網綜合服務、新一代國家交通控制網等六個方向開展試點。目前，上海、北京、重慶、武漢、無錫等城市開展了基于寬帶移動互聯網的智能汽車與智慧交通應用示范，在推動我國車流干預、行人預警、智能城市系統等車路協同技術發展和應用方面積累了一定經驗。但車路協同系統中5G或拓展應用5.8GHz專用短程通信技術提供極低延時寬帶無線通信、路側智能基站系統的應用等方面還存在短板，是未來一段時期我國智慧公路車路協同系統的重點應用方向。

我國車路協同技術發展面臨的主要阻礙

V2X應用場景存在技術短板，制約V2X技術革新及應用步伐。隨著應用場景技術的快速發展，已然成熟的V2X技術又面臨新的發展機遇，實現了由“成熟”到“革新”的需求轉化。車輛主動安全技術是與V2X技術進行協同的重要技術，較低的車輛主動安全技術普及率是當前制約V2X技術在“V”一側發展的主要短板之一。日本的Smartway、美國的IntelliDrive均試圖利用V2X技術，通過為車輛主動安全系統提供車輛及路況信息服務，增強車輛主動安全技術的可靠性。但目前，以主動防撞技術為代表的主動安全技術基礎尚未夯實，主動安全技術與公路物聯網互聯度低、對網聯信息處理能力較弱，傳統汽車前后裝市場主動安全技術推廣進度緩慢，以無人駕駛技術為代表的前沿主動安全技術未獲公眾普遍信任，V2X與主動安全技術的協同效應差制約了我國V2X技術發展。

高速公路應用實踐不足，嚴重阻礙了我國V2X技術的應用。由于高速公路路況好、道路基礎設施較為健全、車流控制難度小，美、英、日、荷等發達國家車路協同技術應用多始于高速公路。我國超級高速路建設時間較短，在模型建立、車路通信等方面還缺少大量實踐，難以在短時期內大規模推廣應用。同時，我國公路信息化建設投資在高速公路總體建設投資中占比低于4%，高速公路智能化水平不高，各地低等級公路信息化水平則更低，智能化升級成本巨大。 我國V2I技術在高等級公路上應用經驗不足，在低等級公路的推廣也是困難重重。

商業模式缺乏吸引力，V2X技術發展乏力。營運車輛事故往往會造成重大人員傷亡和財產損失，避免營運車輛間事故歷來是世界各國的重要課題。由于營運車輛路線、車輛和駕駛者相對固定，在營運車輛上應用V2X是技術推廣的切入點。但目前，在傳統“使用者/所有者買單”模式下，車輛使用者/所有者將安全技術和裝備投入視為額外成本支出，加之與技術配套的設備可選擇范圍小、成本偏高，且部分設備不夠人性化，對固有工作習慣改變較大導致易用性差，缺少統一標準和接口導致普適性差等原因，V2X對車輛使用者/所有者吸引力較低。為加快車輛安全裝備部署，日本等國的保險公司在各車輛險種中，依據ABS、安全氣囊、主動防撞等主被動安全裝備加裝情況， 設置了每項5%～10%不等的保費優惠。在我國，車輛安全與保險的合作模式還處于探討階段，我國利用保險帶動車輛使用者/所有者積極性的模式仍需時間培育。

發展建議

從推進車輛主動安全裝備應用著手，增強車輛與智能道路的協同能力。增強車輛主動安全裝備的信息化水平，借助車聯網，發揮裝備車路協同能力、超視距反應能力和主動干預能力。一方面，通過頒布重點營運車輛領域的強制性安全標準，在重點營運車輛中進行推廣，從后裝市場入手，逐漸向前裝市場滲透，最終使主動安全裝備成為營運車輛出廠標配；另一方面，通過出臺建議性行業標準，鼓勵主動安全技術裝備廠家向運輸企業提供短期無償服務、與整車企業合作等模式，逐步向非營運車輛領域推廣。

加快推進V2X各級道路建設改造，積累車路協同應用實踐經驗。第一，加快具有車路協同能力的、有示范作用的智能高速公路建設，推廣普及道路建設運行中獲取的先進經驗，最終形成智能高速公路建設標準；第二，組織專家分析制定現有各等級公路進行改造的可能性、 經濟效應和改造方案，將智能公路建設納入智慧城市建設總體架構，制定從高速公路向低等級公路逐步推開的公路智能化實施方案。

改變傳統商業模式，加強對車輛使用者和所有者的引導。車路協同系統應用的關鍵在于使用者的配合，成本低廉、簡單實用、人機交互方便的設備和軟件更容易提高營運車輛運營人員的接受程度。建議在目前智能公路剛剛鋪開的情況下，借鑒合同能源管理模式，鼓勵使用者與保險公司合作，安裝具有與智能道路協同功能的手機導航免費APP，然后通過應用車路協同系統后安全性提升的保費差額收益和經濟性提升的能源差額收益等抵扣設備成本和運行費用的模式，向車輛所有者推廣專用設備，強化對車輛使用者和所有者的引導，推動車輛協同技術的發展與應用。