新一輪科技革命對公路交通運輸發展的影響

劉三超，石良清

（交通運輸部規劃研究院，北京 100028）

0 引言

當前，全世界正掀起新一輪的科技革命，移動互聯網、智能終端、大數據、云計算、高端芯片等新一代信息技術加速發展，帶動多學科多領域技術相互滲透融合[1]。為此，一些國家出臺了一系列科技戰略，美國提出振興制造業、發展清潔能源等，日本提出發展綠色經濟，歐盟實施智慧增長戰略，俄羅斯、印度推出創新發展戰略[2]。我國是公路交通運輸大國，截至2018年底，全國公路總里程達484.7 萬km，其中高速公路里程達14.3 萬km，公路基礎設施總量規模位居世界前列，公路交通運輸作為我國部分地區主要甚至是唯一的運輸方式，在國家和區域經濟社會發展中發揮著不可替代的作用。黨的十九大作出了交通強國建設這一重大決策部署[3]，2019 年9 月，中共中央、國務院正式印發《交通強國建設綱要》[4]，將交通運輸科技創新作為重要的建設內容。

交通運輸是國民經濟的先導性、基礎性、戰略性行業和重要的服務性產業，也是新科技應用最直接、最廣泛、最深入的領域之一[5]。2016 年美國交通運輸部指出，技術進步可以改變交通工具、基礎設施、物流和配送服務，使運行效率和安全性能得到提升[6]。歐盟2011 年交通政策白皮書指出，新技術將是減少歐盟乃至世界交通排放量的關鍵因子，制定交通政策需要考慮科技創新影響[7]。國內有關學者也研究了科技對交通運輸的影響：王先進等總結了我國道路運輸科技創新成績，分析了新一代信息技術對道路運輸生產方式和發展模式的影響[8]；樊東方等研究了“互聯網+”下交通科技創新模式的發展趨勢[9]；伍朝輝等研究了信息新技術在智慧交通中的應用[10]；卞雪航等研究了制約我國交通科技創新的因素，提出了行業科技創新驅動的政策建議[11]。整體上看，對我國公路交通運輸科技特點的系統性分析較少，對公路交通運輸領域前沿科技趨勢研究還不充分，關于技術進步對公路交通運輸發展影響的場景分析較為缺乏。為此，本文分析了我國公路交通運輸科技創新的特點，研究了自動駕駛汽車、智能網聯交通、新能源汽車、共享汽車、交通大數據、空間信息技術等方向的現狀、發展趨勢和影響，并提出了針對性的政策建議。

1 公路交通運輸科技發展的特點

在世界新一輪科技革命的推動下，物聯網、大數據、人工智能、移動互聯網、云計算、區塊鏈等新一代信息技術迅猛發展，帶動了交通運輸領域新技術、新產品、新業態、新模式不斷涌現，科技與交通運輸逐步深度融合，公路交通運輸科技創新呈現蓬勃發展的態勢，整個公路交通運輸體系更加智能、安全、綠色、高效、便捷，公路交通運輸基礎設施、運輸裝備、交通系統、公眾出行等出現了新特點。

1.1 基礎設施標準化、數字化和智能化

基礎設施是公路交通運輸的保障，不斷完善的公路基礎設施將成為國家綜合立體交通網的重要組成部分：建筑信息化模型（Building Informa?tion Modeling,BIM）+地理信息系統（Geographic Information System,GIS）為公路規劃設計提供多維仿真環境[12]，光伏路面具備可拆卸、易維護的優點，無線充電為長距離低碳型出行提供可能；公路設施運行監控數字化、信息化日益廣泛，無線感知網可提供重要路段橋梁、隧道實時高精度形變數據，天地一體化監測網成為現代交通運輸體系的重要支撐[13]；智慧基礎設施成為公路交通現代化的重要方向，智能化系統使車路協同等成為可能。

1.2 運輸裝備電動化、清潔化和自動化

運輸裝備是公路交通運輸的載體，是提高公路交通運輸運行效率的關鍵：高性能復合材料減輕了運輸車輛自重，可有效節約能源；汽車動力向燃料多元化、驅動電氣化方向發展，新能源汽車對汽車產銷格局產生重大影響，純電動汽車、零排放技術將逐步成為主流；工業制造與自動化技術融合，自動駕駛汽車發展迅猛，飛行汽車、多棲裝備等顛覆性產品正在孕育，海陸空一體化立體式交通正在興起。

1.3 交通系統網聯化、協同化和安全化

公路交通運輸與新技術快速融合，推動整個系統運行效率不斷提升：車聯網、智能網聯汽車成為行業未來發展的制高點；人車協同、車路協同等技術有望取得突破，使以管控為重點的傳統公路交通運輸模式向以車車/人車/車路實時互聯為特征的新一代智能網聯公路交通運輸系統發展；“安全第一”始終是公路交通運輸的根本要求，降低公路交通運輸事故發生率，實現“零死亡”愿景，將成為未來我國公路交通運輸的最高追求。

1.4 公眾出行個性化、共享化和便利化

人民日益增長的美好生活需要，要求公路交通運輸提供更高品質的服務：為老年人、殘疾人、兒童等弱勢群體提供個性化、定制化服務，實現公共服務均等化；共享經濟市場空間巨大，移動支付、無感支付、自由流收費使交通消費更加便利；在大數據等技術支持下，政府部門之間數據交換、信息共享更順暢，政府和企業之間業務互動更通暢，公眾獲取服務更便捷，公路、鐵路、民航、水運等運輸方式協同服務豐富了群眾出行選擇。

2 公路交通運輸前沿科技及影響

2.1 自動駕駛汽車

2.1.1 發展現狀

自動駕駛汽車是融合現代通信與網絡、人工智能、現代制造等技術，具備復雜環境感知、智能決策、協同控制等功能，通過車與人、車、路、云端等對象間的智能信息交換、共享，實現安全、高效、舒適、節能行駛，最終可替代人工操作的新一代汽車[14]。

2013 年，美國國家公路交通安全管理局（National Highway Traffic Safety Administration,NHTSA）發布了自動駕駛汽車分級標準，將其分為5 個等級。2014 年，國際自動機工程師學會（Society of Automotive Engineers，SAE）發布《標準道路機動車駕駛自動化系統分類與定義》[15]，將自動駕駛分為LV0,LV1,LV2,LV3,LV4,LV5 等6個等級，如表1所示。

表1 SAE自動駕駛汽車分類

中國政府高度重視自動駕駛汽車發展。2015年，國務院發布《國務院關于印發<中國制造2025>的通知》（國發〔2015〕28號）[16]，將智能網聯汽車列入未來十年國家智能制造發展的重點領域。2016年8 月，《智能網聯汽車技術路線圖》[17]對外發布，為汽車制造商的研發提供了引導。2017 年12 月，《工業和信息化部 國家標準化管理委員會關于印發<國家車聯網產業標準體系建設指南（智能網聯汽車）>的通知》（工信部聯科〔2017〕332號）發布[18]，為我國車聯網產業智能網聯汽車標準化工作提供了依據。

以國際互聯網巨頭為代表的大型企業已成為自動駕駛的主要推動者，在保障自動駕駛安全的前提下，通過規范自動駕駛技術發展，引導自動駕駛汽車產業發展。目前，谷歌、Uber、特斯拉、百度等自動駕駛汽車基本達到了LV2～LV3級。國家公路交通安全管理局對不同等級的自動駕駛技術成熟度進行了分析，預測高度自動駕駛將于2020年左右開始加速發展，完全自動駕駛則大致起步于2025 年左右。國際咨詢公司Gartner發布2019年技術成熟度曲線，認為無人駕駛汽車距離成熟和普及還需要10年以上時間。

2.1.2 影響分析

自動駕駛汽車市場需求強烈、應用前景廣闊，搶抓自動駕駛汽車發展機遇，對于推動我國汽車產業跨越式發展、搶占世界先進制造前沿有重要意義，同時也對公路交通運輸行業發展提出了新要求。

（1）完善相關法律法規。推進自動駕駛汽車立法，完善相關技術標準規范，及時對自動駕駛測試、上路行駛事故責任劃分等做出詳細規定。

（2）加強宏觀政策引導。研究制定國家自動駕駛汽車發展戰略，支持相關實驗室、技術中心、測試場所建設，為自動駕駛汽車技術研究、產品推廣等提供保證。

（3）引導核心技術研究。鼓勵自動駕駛汽車產業鏈原始創新，加強關鍵技術攻關，建立具有自主知識產權的自動駕駛完整技術體系。

2.2 智能網聯交通

2.2.1 發展現狀

智能網聯交通實現車與車、車與路、車與人、車與環境間的動態感知、泛在連接和智能管理，主要由智能網聯汽車、智能網聯道路和智能網聯交通系統組成[19]。美國從20世紀90年代初開始發展智能網聯交通系統。1997 年，加州政府與別克汽車公司合作在圣地亞哥測試一段約11km長的基于車路協同自動駕駛公路。2010 年，美國交通運輸部提出智能交通系統（Intelligent Traffic System,ITS）戰略計劃。2014 年，美國提出將汽車網聯化與自動控制智能化并舉發展。圖1 為美國建設的一個智能網聯交通試驗場。

圖1 美國智能網聯交通試驗場

日本、歐盟、韓國也先后提出了智能網聯交通項目或計劃。中國智能網聯交通系統起步于20世紀90年代，1995年成立了交通部智能運輸系統工程研究中心，開展了智能交通系統頂層設計、標準規范和系統研發等工作。2018 年，交通運輸部辦公廳發布《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》（交辦規劃函〔2018〕265號）[20]，選取9個省市開展智能網聯交通示范試點。

2.2.2 影響分析

智能網聯交通是傳統公路交通運輸系統的升級，是一種全新的、智能的、可持續的交通運輸系統，將對未來公路交通運輸發展產生較大影響。

（1）引領公路交通運輸發展方向。由于具備人、車、路信息集成互補的優點，智能網聯交通系統在技術成熟度上，有望比完全自動駕駛技術更早推廣，總投資上也具有一定優勢。

（2）提升道路通行能力。根據粗略測算，在100km/h 平均行駛速度下，單個車道的智能網聯道路通行能力可提高20%以上。

（3）推動基礎設施建設的重大變革。車路協同是智能網聯交通系統的核心，推進公路基礎設施網與運輸服務網、能源網、信息網的融合是智能網聯交通系統的建設重點。

（4）實現交通基礎設施數字化。通過應用三維可測實景技術、高精度導航定位、高精度實時電子地圖等，實現公路設施的數字化采集、管理與應用，針對重點橋梁、隧道、邊坡、路側等，建設基礎設施智能監測網，滿足基礎設施安全狀態動態感知、分析及預警。

2.3 新能源汽車

2.3.1 發展現狀

新能源汽車是指采用新型動力系統，完全或主要依靠新型能源驅動的汽車，包括純電動汽車、混合動力汽車和燃料電池汽車等，具有效率高、污染少、噪聲低的特點。

美國、歐盟相繼將新能源汽車上升為重大產業，出臺了一系列政策扶持鼓勵新能源汽車市場推廣。2011 年是全球電動汽車行業商業化的元年，當年美國成為全球最大的電動汽車市場，2012—2014 年，美國電動汽車市場占全球首位，同期歐盟電動汽車市場亦呈現快速增長態勢，穩居世界第二。

中國高度重視新能源汽車產業發展。2010年，國務院發布了《國務院關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》（國發〔2010〕32 號）[21]，將新能源汽車列入七大戰略新興產業之一。2012年，《國務院關于印發節能與新能源汽車產業發展規劃（2012 2020 年）的通知》（國發〔2012〕22號）發布[22]，為加快培育和發展節能與新能源汽車產業提供了政策依據。2017 年，國家發布《汽車產業中長期發展規劃》[23]，將新能源汽車列為汽車產業轉型升級的重點領域。

2018 年底，我國機動車保有量達到3.27 億輛[24]，與此同時，從2003 年開始，我國民用汽車保有量進入快速增長階段，2018 年以后，我國將迎來機動車報廢高峰，如圖2 所示。作為石油消費的主體，降低汽車平均燃料消耗量、提高新能源汽車占機動車數量比例勢在必行。

圖2 2011—2020年我國機動車報廢量及預測

中國正走出一條“以純電動汽車為主要突破口，以插電混合動力汽車為追趕目標，同時兼顧燃料電池汽車”的新能源汽車發展路線[25]。根據《<中國制造2025>重點領域技術路線圖》[26]，2017年，我國新能源汽車的銷量已經達到77.7 萬輛，保有量為160 萬輛，2018 年上半年，我國新能源汽車產銷量分別為41.3 萬輛、41.2 萬輛，銷量比上年同期增長111.5%，同期燃油車銷量僅新增30.8萬輛。

2.3.2 影響分析

作為我國綠色交通發展的重要領域，新能源汽車將對公路交通運輸產生深遠影響，主要表現在以下方面。

（1）新能源汽車產業鏈條長，其規模化推廣將有效帶動新產業、新能源、新材料等發展，同時，也有利于促進我國公路交通運輸結構調整，緩解資源環境壓力，對于保障國家能源安全、改善大氣環境質量都有重要意義。

（2）目前國家暫時對新能源汽車采取免征車輛購置稅的優惠政策，未來國家新能源汽車補貼政策的導向和變化，將對車輛購置稅、燃油稅征收和我國汽車工業發展方向產生較大影響。

（3）推動有關部門加強政策引導，比如制定標準規范推動新能源汽車與智慧交通融合，及時出臺新能源汽車高速公路通行費用優惠指導意見等。

2.4 共享汽車

2.4.1 發展現狀

在移動互聯網、云計算、大數據、人工智能等信息化技術推動下，共享經濟已經成為全球經濟模式創新的重要方向。共享汽車最早出現于瑞士，后陸續進入日本、英國、美國、德國、澳大利亞等國。

近年來，共享汽車成為我國交通運輸行業創新發展的熱點。2014 年，北京、深圳、上海等陸續出現了共享汽車公司，一般運營100～400 輛汽車。2017 年開始，TOGO,GoFun,PonyCar 進入一線城市，立刻出行、烽鳥出行、芒果出行主打省會城市或二三線城市，摩拜在貴安新區打造車、樁、網一體化的綠色智慧交通立體模式。2017 年8 月，交通運輸部發布《關于促進汽車租賃業健康發展的指導意見（征求意見稿）》[27]，2018 年6月，上海市交通委員會發布《上海市小微型客車分時租賃管理實施細則》[28]，這些文件為規范引導共享汽車發展提供了法律保障。

2.4.2 影響分析

共享汽車推動了現代信息技術與交通運輸行業的融合，對于我國公路交通運輸發展將產生一定影響。

（1）提升運輸車輛的使用效率。2017年6月，南方日報和普華永道聯合發布了《共享出行正當時——中國共享汽車現狀與趨勢報告》[29]。該報告顯示，2017 年我國投入運營的電動共享汽車數量在3 萬輛左右，按照1∶8 的私家車替代率計算，相當于減少了35 萬輛私家車上路，并預計后5 年市場將以超過50%的增幅發展，2020年共享汽車總規模有望達到15萬輛以上。按照年復合增長率10%保守估計，到2035年，我國共享汽車規模有望超過160 萬輛，按照1∶3 的私家車替代率，相當于可以減少300萬輛以上私家車。

（2）共享汽車可提高公路交通運輸系統運行效率，將成為預測未來我國機動車保有量、確定公路基礎設施規模的影響因素之一。

（3）共享汽車作為新業態新模式的代表，有利于推動我國公路交通運輸轉型升級發展，也有利于迅速普及“共享經濟”理念。

2.5 交通大數據

2.5.1 發展現狀

大數據是產業信息化、智能化的重要支撐。美國、日本、德國、英國等國都把大數據作為重要發展戰略，IBM、甲骨文、微軟、亞馬遜、谷歌等互聯網巨頭紛紛投入大量資金搶占大數據產業高地，未來大數據技術及產業對世界經濟發展、社會治理、國家管理、人民生活都將產生重大影響。

我國大數據產業發展迅猛。2015 年8 月，國務院印發《促進大數據發展行動綱要》[30]。2015年11月，十八屆五中全會正式提出實施“國家大數據戰略”。2017 年，黨的十九大提出“推動互聯網、大數據、人工智能和實體經濟深度融合”。習近平總書記也曾多次就大數據發展作出深刻闡釋。

交通運輸是大數據應用最廣泛、最直接的行業之一。2013 年，交通運輸部辦公廳印發《交通運輸部辦公廳關于推進交通運輸信息化智能化發展的指導意見》（廳科技字〔2013〕257 號）[31]，要求加快大數據管理等在交通運輸領域的集成應用創新。2016 年4 月，交通運輸部印發《交通運輸信息化“十三五”發展規劃》[32]，將促進大數據發展和應用作為“十三五”主要任務之一。2016 年12 月，工業和信息化部印發《大數據產業發展規劃（2016—2020 年）》[33]，將交通作為國家開展大數據應用的優先領域。2019年12月，交通運輸部印發《推進綜合交通運輸大數據發展行動綱要（2020—2025 年）》[34]，為加強交通運輸大數據技術發展和應用服務提供了保障。

2.5.2 影響分析

交通大數據可有效提升管理水平和應用服務能力，對于實現交通運輸行業治理能力和治理體系現代化有較大正向影響。

（1）建立交通大數據采集體系。完善交通運輸數據信息采集、傳輸、交換、共享等標準規范，將采集設備、傳輸網絡等信息基礎設施納入鐵路、公路、港口、航道、機場、綜合交通樞紐等基礎設施同步建設內容，構建人員、車輛、船舶、航空器、管道等自動化數據采集系統。

（2）加強行業數據資源開放共享。《中華人民共和國政府信息公開條例》[35]將推進數據資源共享列為政府信息化建設的重要方向，在國家政務信息化工程建設規劃部署下，完善交通運輸與公安交管、自然資源、住房建設、環境保護、應急管理、氣象水利等部門數據資源共享機制，制定交通運輸行業數據交換共享標準，推動公路、鐵路、水路、民航、管道等不同運輸方式間數據共享和業務協同。

（3）支持交通大數據科技研究。通過多種渠道，支持交通大數據應用技術、模型方法和政策研究，重點加強交通大數據快速處理、高效管理、分析應用、決策支持和多維可視化等技術攻關，發揮企業、高校、科研院所的資源優勢，加快交通大數據重點實驗室、工程研究中心、試驗基地建設。

（4）推廣交通大數據應用服務。探索政府與企業合作機制，吸引社會優質資源，基于交通調查、視頻監測、手機信令、ETC 門架、實時位置等數據信息，開展出行信息推送、交通誘導、物流組織等增值服務，定期對外發布交通大數據服務報告，推動交通與旅游、文化、農業、氣象等領域融合。

2.6 空間信息技術

2.6.1 發展現狀

空間信息技術主要包括遙感技術、衛星通信廣播技術、衛星導航定位技術等。2015 年，國家發展改革委、財政部、國防科工局聯合發布《國家民用空間基礎設施中長期發展規劃（2015 年—2025 年）》[36]，提出建設包含衛星遙感、衛星通信廣播、衛星導航定位的國家民用空間基礎設施。

目前，我國正在實施高分辨率對地觀測系統重大專項[37]，該系統將形成全天候、全天時、全球覆蓋的對地觀測能力，為現代農業、防災減災、資源環境、交通運輸、公共安全等提供服務和決策支持。北斗衛星導航系統是我國自主建設和獨立運行，為中國、周邊區域及全球用戶提供全天候、全天時、高精度定位、導航和授時服務的重要設施。

在高分、北斗等推動下，我國衛星應用產業鏈基本形成，在行業部門、大眾消費等領域得到了廣泛應用。我國非常重視空間信息技術應用的引導和管理，印發了《交通運輸部辦公廳關于高分交通數據中心提供高分遙感數據服務的通知》[38]，發布了《北斗衛星導航系統交通運輸行業應用專項規劃（公開版）》[39]，修改了《水上移動衛星通信管理規則》[40]。

2.6.2 影響分析

交通運輸是與人民群眾生產生活關系最密切的行業之一，也是空間信息技術發展的重點領域，未來可以推進空間信息技術在交通運輸行業的集成應用和示范應用。

（1）加強技術集成應用。空間信息技術與GIS、BIM、虛擬現實（Virtual Reality,VR）、增強現實（Augmented Reality,AR）等技術綜合集成，將為公路交通運輸行業管理和應用服務的數字化、信息化及智能化提供保障。

（2）強化試點示范應用。空間信息技術可應用于公路交通規劃設計、施工建設、運營監測、養護管理、應急救援等領域，將為交通運輸的規劃設計、數據管理、空間分析、成果展示等提供強大技術支持，可在“一帶一路”倡議、京津冀協同發展、長江經濟帶、粵港澳大灣區、黃河流域生態保護和高質量發展等重點方面開展試點示范。

3 政策建議

《交通強國建設綱要》[4]提出分兩個階段建設交通強國，將科技創新作為推進交通運輸高質量發展的強大動力，要求瞄準新一代信息技術、人工智能、智能制造、新材料、新能源等科技前沿，加強對可能引發交通產業變革的前瞻性、顛覆性技術研究。未來公路交通運輸要堅持創新驅動發展，抓住發展機遇，近期做好“十四五”規劃編制和重大科技項目研究，中遠期加強戰略研究和技術儲備，建議重點做好以下四方面工作。

（1）開展公路交通運輸“十四五”規劃科技創新專題研究

“十四五”是全面推進交通強國建設的第一個五年，也是公路交通運輸基礎設施網絡完善、運輸服務水平提升和行業轉型升級發展的關鍵時期，建議加強與“十四五”綜合交通運輸規劃銜接，在公路交通運輸專項規劃中設立科技創新專題，提出“十四五”公路交通運輸科技發展目標，支持智慧公路示范建設、大數據應用、共享交通、衛星互聯網應用等重大科技項目研發。

（2）推進公路交通運輸重大科技項目研究

建議在“十四五”及未來一段時間，針對公路交通運輸發展的戰略性、前瞻性、方向性問題，選取自動駕駛、智能網聯交通、新能源汽車、共享交通、大數據應用、天地一體化監測服務、綜合交通應急體系建設等領域，通過國家重點研發計劃、交通運輸政策研究項目、行業基本建設項目等渠道，加大對重大科技項目研究的資金支持力度，支持建設若干重點實驗室、工程研究中心。

（3）加強公路交通運輸中長期戰略研究

建議強化公路交通運輸領域的戰略規劃，積極對接國家綜合立體網規劃編制工作，聚焦公路交通領域前沿關鍵技術，加強新科技革命對公路交通運輸的總體規模、空間布局和政策導向等影響的定量分析研究，為更好把握公路交通運輸發展的戰略理念、趨勢判斷、規劃愿景、發展方向等提供依據。

（4）支持公路交通運輸顛覆性技術研究儲備

建議針對可能影響公路交通運輸領域長遠發展的顛覆性、原創性、引領性的新技術，如飛行汽車、多棲裝備、超級高速公路、光伏路面、無線充電等，提供專項資金支持，持續跟蹤和研究，加強技術力量儲備，做好政策預研和措施應對工作。

4 結語

黨的十九大開啟了交通強國建設新征程，科技創新成為交通運輸發展的核心。本文分析了新一輪科技革命背景下我國公路交通運輸在基礎設施、運輸裝備、交通系統和公眾需求等方面的特點，分析了影響公路行業的自動駕駛汽車、智能網聯交通、新能源汽車、共享汽車、交通大數據、空間信息技術的發展現狀和趨勢，詳細描述了未來公路交通運輸發展場景，并從開展“十四五”專項研究、支持重大科技項目、研究中長期戰略、加強顛覆性技術研究儲備等方面提出了針對性的政策建議。研究表明，科技進步將對公路交通運輸產生重大而深遠的影響，需要提前做好技術攻關和政策儲備，及時出臺政策措施支撐公路交通運輸高質量發展。

本文對公路交通運輸領域相關前沿科技成熟度的研究還不夠深入，未來可進一步跟蹤世界科技革命的發展趨勢和演變規律，采用定量分析的方法研究科技進步對公路交通行業發展特別是公路基礎設施規劃建設、系統運營的影響，還可進一步研究科技發展在公路、鐵路、民航、管道等多種運輸方式資源配置中的作用，并根據科技動態變化分階段提出有針對性的政策建議，更好地發揮公路交通運輸對國家戰略、經濟發展、社會管理和民生改善的支撐保障作用。