車路協同創新示范賦能智慧高速

文／吳冬升

今年2月，國家11部委出臺《智能汽車創新發展戰略》，為車聯網產業高速發展指明了方向。在智能網聯汽車與汽車電子產業獲得重大利好的同時，公路智慧設施、車聯網、車路協同等智慧交通項目也將迎來行業風口，依托于“人-車-路-云”系統協同發展，尤其是智慧道路建設，將呈現爆發式增長。智慧公路的覆蓋率將成為車聯網大規模推廣的關鍵要素之一。

智慧高速是中國高速公路建設的熱點之一，車路協同又是未來智慧高速建設的核心內容。高速公路運行環境相對簡單、主體權責清晰、路側機電設施齊全，具備開展車路協同創新示范的良好條件。

全國有超4000公里高速公路已經和即將開展車路協同創新示范工作。建設內容分布在車端、路端和云端，主要實現“感知、通信、計算”三大功能。用于提供面向C/B端的主動安全類、提升效率類、信息服務類業務，和面向G端的監管控制類業務等。

高速公路車路協同依然面臨諸多挑戰，包括技術和業務層面、法律法規和協同機制層面、商業模式和數據開放模式層面。

一、高速公路車路協同創新示范整體情況

初步統計，全國高速公路車路協同創新示范預期長度超過4000公里，主要包括北京和河北的延崇高速、大興新機場高速、京雄高速；吉林琿烏高速；江蘇的新一代國家交通控制網（常州）試點工程、通錫高速南通方向、S342無錫段、G524常熟段、滬寧高速無錫碩放至東橋路段、五峰山過江通道公路接線工程；浙江的杭紹甬高速、滬杭甬高速公路智慧改造、杭州繞城西復線高速、杭紹臺高速公路紹興金華段；福建的基于大數據路網綜合管理智慧高速公路示范工程項目；江西的寧定高速、昌九高速；河南的新一代國家交通控制網和智慧公路試點工程（機西高速公路）；廣東的南沙大橋、廣樂高速；湖南的長沙113公里智慧高速項目；山東的智能網聯高速公路測試基地項目、濟濰高速；海南的環島旅游公路；四川的都汶高速龍池連接線項目、成都繞城高速；廣西的南寧沙井至吳圩公路等。

表1 全國高速公路車路協同創新示范整體情況

二、高速公路車路協同創新示范建設內容

高速公路車路協同創新示范建設內容分布在車端、路端和云端，實現“感知、通信、計算”三大功能。

（一）感知層面

感知層面包括車端多傳感器融合感知和路端全域感知。車端多傳感器融合感知主要包括攝像頭、毫米波雷達、激光雷達、超聲波雷達等設備。路端全域感知包括：①以攝像頭、毫米波雷達、激光雷達、各類環境傳感器等實現的信息采集設備（交通流檢測設備、交通事件檢測設備、氣象監測設備等）；②交通信號燈、交通標識標線標牌等智能交通設施；③視頻、壓力、位移、振動、水位傳感器等的基礎設施監測設施。

其中，基本路段按照1公里一個的密度在道路兩側分別布設交通流感知設備，特殊位置適當加密，全面感知交通運行狀態；基本路段按照約200米一個的密度在路段兩側分別布設交通事件檢測設備高清固定攝像機；以10公里左右間距布設全要素氣象檢測器，并在易出現團霧、結冰路段布設能見度檢測器和路面狀態檢測器。

（二）通信層面

通信層面包括：①4G公網、5G公網、有線光纖網絡，尤其是隨著5G網絡商用化進程的加速，5G網絡部署逐步完善；②C-V2X專網，其中包括已經具備商用能力的LTE-V2X網絡，和隨著標準完善將開展技術驗證的5G NR-V2X網絡；③物聯網絡，既包括廣域低功耗的NB-IoT和LoRA，也包括各類RFID天線設備；④除此之外，還包括支持高精度定位基準站。

C-V2X RSU設備在基本路段按照200米一個的密度在道路兩側分別布設，發布交通事件信息和交通環境信息等。

（三）計算層面

計算層面包括車載計算單元、路側邊緣計算單元、云計算單元，分別部署在車輛、路側/區域機房、數據中心。3個層面的計算能力需要進行有效協同，共同支撐車路協同所需的計算資源。

路側邊緣計算單元需要具備多設備連接能力，接入RSU、OBU、智能化交通設施（交通信號燈、標識、標線、標牌、護欄等）、攝像頭、毫米波雷達、激光雷達、各類環境感知設備的信息，同時向上連接云平臺；需要具備多傳感器融合處理能力，比如攝像頭+激光雷達+毫米波雷達融合分析算法；還需要具備ITS相關協議處理能力，比如針對交叉路口防碰撞預警業務，在車輛經過交叉路口時，路側邊緣計算單元通過對車輛位置、速度及軌跡分析研判，分析出可能存在的碰撞風險，通過RSU傳輸到車輛OBU，起到預警目的。

云計算單元需要實現云控功能，具備接入高速公路全線交通數據的能力，同時應能夠接入公安、消防、氣象等多源外部數據；具備對海量數據進行存儲和復雜任務計算處理能力、統一的運行監測和綜合管理能力，以及為用戶提供信息服務的能力；具備對高速分合流區域、交通事件多發路段以及全線不同層級交通運行精準管理和控制能力；可實現決策支持、車路協同管理、運行監測與預警、綜合分析、協調聯動、應急指揮調度、綜合交通誘導等應用。

三、高速公路車路協同創新示范業務應用

高速公路車路協同創新示范業務應用包括面向C/B端和面向G端的不同類型場景。其中面向C/B端，針對智能網聯汽車（前裝或后裝網聯車輛）和普通車輛（通過手機APP或路側顯示系統如可變電子信息情報板），可以提供主動安全類、提升效率類、信息服務類業務。面向G端監管控制類場景具體包括應急救援、服務區信息服務、區間測速、視頻監控、嫌疑車輛追蹤、違章車輛上報、交通事件上報等。

（一）主動安全類

主動安全類業務包括前方隧道提醒、隧道內情況提醒、車道匯合碰撞預警、道路施工區域提醒、緊急停車帶位置提醒、危險品運輸車輛提醒、前方車輛故障提醒、特殊車輛提醒、周邊緊急車輛提醒、后方車輛超車提醒、側方車輛碰撞提醒、道路前方障礙物提醒、路段限速提醒、車輛超速提醒、擁堵提醒、道路危險狀況提示、變道預警、前向碰撞預警、前方車輛緊急制動預警、車輛近距離危險預警、違章車輛預警、極端天氣氣象預警、團霧檢測、能見度檢測與預警、道路結冰檢測與預警、落石/拋灑物檢測與預警、行人與動物闖入檢測、動態可行駛區域檢測、護欄間距提醒、司機狀態評測與預警、超視距視頻感知、可變限速控制、動態誘導及繞行、臨時路肩使用等。

（二）提升效率類

提升效率類業務包括貨車編隊行駛、應急車道主動管控、匝道智能管控、連續式港灣停車帶、施工路段交通組織等。

應急車道主動管控采用多源數據采集、路況感知、流量預警、后臺管控、信息提示等智能化、自動化技術，實現了靈活動態的車道管控。某一事故發生時，應急車道開放行駛，事故車道作為應急車道使用。

匝道智能管控基于現有空間資源，通過對信號燈、毫米波雷達、計算及控制等設備技術系統應用，可實時動態調整匝道通行策略，平衡高速公路入口匝道與主線交通量。當主線暢通時，車輛自由匯入，當節假日或主線擁堵時采取匝道控制措施。也可實行協同管控，某一匝道可以協同其他多個入口匝道的信號燈進行線性聯動控制。

滬寧高速無錫碩放樞紐至蘇州東橋樞紐段，部署應急車道主動管控、連續式港灣車道、匝道智能管控系統等新技術，2019年五一小長假期間，與2018年相比，交通通行量提升34.5%，擁堵次數降低65%，平均擁堵距離縮短33.3%，交通事故數降低77.3%。

（三）信息服務類

信息服務類業務主要包括傳統信息娛樂服務類業務，基于5G信息娛樂類業務，以及宏觀交通運行狀態信息服務業務和微觀交通運行狀態信息服務業務等。

傳統信息娛樂服務類業務主要包括車載信息娛樂系統業務、OTA（Over-the-Air）業務、支付類/保險類/融資租賃等金融類業務、車隊管理/新能源車管理等行業應用業務等。

基于5G的信息娛樂類業務主要包括車載高清視頻實時監控、AR導航、車載VR視頻通話、動態實時高精地圖、車輛和駕駛實時監控等。

宏觀交通運行狀態信息服務業務，為用戶提供高精準的宏觀交通流狀態信息服務。通過高速公路的浮動車數據、移動終端數據、車路協同數據、全程覆蓋的視頻數據、雷達檢測數據以及其他傳感器信息，生成近程車道級交通狀態信息、中程區域級交通狀態信息、遠程全路網交通狀態信息，通過路側顯示系統如可變電子信息情報板、車路協同車載終端、手機APP等方式向用戶發布宏觀道路擁堵情況、道路分段運行速度情況、區間旅行時間預測信息等。

微觀交通運行狀態信息服務業務，為用戶提供高精準的動靜態道路狀態信息服務。通過高速公路的高精度地圖數據、用戶實時上報數據、視頻及雷達等監測系統數據，實現基于靜態道路地圖和動態道路檢測的道路狀態感知，生成靜態公路基礎設施信息，以及動態公路氣象環境信息、交通突發事件信息，通過路側顯示系統如可變電子信息情報板、車路協同車載終端、手機APP等方式向用戶發布動靜態道路狀態信息，并基于感知及預測信息從車道選擇上為用戶提供微觀引導。

高速公路開展車路協同創新示范依然面臨諸多挑戰，包括技術和業務層面、法律法規和協同機制層面、商業模式和數據開放模式層面。

四、高速公路車路協同創新示范未來發展探索

高速公路運行環境相對簡單、主體權責清晰、路側機電設施齊全，具備開展車路協同創新示范良好條件。但高速公路開展車路協同創新示范依然面臨諸多挑戰，包括技術和業務層面、法律法規和協同機制層面、商業模式和數據開放模式層面。

（一）探索三網融合技術和業務發展

應積極探索智能通信網（面向智慧交通的5G和LTE-V2X通信網）、智能道路網（應用新型交通出行模式的基礎服務承載網）、綠色能源網（支撐新能源汽車應用推廣的基礎設施網）三張網絡融合發展。

通過分布在車端、路端和云端的“感知、通信、計算”三大功能，積極探索面向C/B/G端的主動安全類、提升效率類、信息服務類、監管控制類業務融合發展，真正解決高速公路面臨的實際問題，比如擁堵治理、改擴建施工期間的交通組織、分時分段收費等。

（二）探索法律法規和協同機制

積極探索高速公路自動駕駛責任方面的法律法規，保障整個產業有序發展。在非自動駕駛時代，交通事故責任主體是駕駛人員，這一主體認定方式在L3以下級別的自動駕駛可繼續延用。但在L3及以上級別自動駕駛中，自動駕駛車輛將主要承擔駕駛任務，交通事故責任的判定涉及到自動駕駛技術運營方或技術提供方。

協同機制方面需要重視和保險行業協同，以及與公安交警管控協同。保險可以幫助分擔自動駕駛風險、提高消費者信心，從而促進高速公路自動駕駛產業發展。高速公路運營管理方是高速公路企業，但交通秩序由高速公路交警負責，例如交通違章、事故處理等，因此需要和高速公路交警做好自動駕駛信息協同。

（三）探索商業模式和數據開放模式

高速公路車路協同健康發展，未來還需要創新的商業模式和數據開放模式。尤其需要探索高速公路車路系統和管理、金融保險、出行服務、能源等行業的深度融合，以及解決好高速公路車路協同所產生的大量車端和路側數據的所有權、使用權、經營權問題，將有可能探索出嶄新的市場空間。