5G 技術在智能交通領域的應用

張春光

[上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092]

0 引 言

中共中央、國務院為統籌推進交通強國建設印發實施的《交通強國建設綱要》中提到“科技創新富有活力、智慧引領”。未來交通領域要強化前沿關鍵科技研發，并且大力發展智慧交通，推動大數據、互聯網、人工智能、區塊鏈、超級計算等新技術與交通行業深度融合。2020 年，在疫情背景下，國家提出的“新基建”戰略進一步為智能交通在我國的繁榮發展提供了多重利好。5G、云計算、AI 將直接作用于交通系統的數字化建設。本文就5G 技術在智能交通領域的具體應用，以及未來亟待發展的方向展開說明。

1 5G 通信技術概述

5G 技術，即第五代移動通信技術，是面向2020年以后移動通信需求而發展的新一代移動通信系統。5G 技術具有超高數據速率，數據傳輸速率遠遠高于以前的蜂窩網絡，最高可達10Gbit/s，比當前有線互聯網快，并且比之前的4G 網絡快100 倍。此外，5G 具有較低的網絡延遲，低于1 ms，而4G 為30～70 ms。5G 的大規模連接、高可靠性等特征，使5G 技術將滲透到社會的各個行業。如果說1G 到4G是為了服務人與人之間的通信而存在的，那么5G就可以實現“物與物”“人與物”之間的通信。其關鍵性能指標主要包括用戶體驗數據速率、連接密度、端到端延遲、流量密度、移動性和峰值數據速率。隨著5G 的商用步伐不斷加快，用戶在體驗感上也會得到顯著的提高。

近期，交通運輸部發布了《關于中國移動通信集團有限公司開展5G 智能交通信息基礎設施建設等交通強國建設試點工作的意見》。未來將在5G 智能交通信息基礎設施建設、智慧公路、智能航運領域進行技術創新和應用等方面的試點。其中，在5G 車路協同與智慧公路技術創新和應用方面提出進行車路協同硬件系統硏發，構建車路協同大數據體系和車路協同信息安全體系，創新智慧公路應用，并打造面向固定園區的自動駕駛5G 云控平臺。5G 技術在交通領域的廣泛應用，已經成為大勢所趨，并且將在未來為智能交通系統的不斷升級貢獻不可小覷的力量。

2 智能交通系統概述

交通系統由人、車、路、環境組成。隨著交通系統不斷復雜化，交通堵塞、環境污染等交通問題也隨之涌現。其本質便是交通組成要素之間的矛盾。智能交通系統是解決這一矛盾的一種途徑，也是一種必然選擇。智能交通系統將人、車、路看作一個整體，結合自動控制技術、信息技術和計算機技術等，提高交通系統的安全性、可管理性和運輸效能，同時能夠降低能耗，減少對氣候環境的負面影響[1]。隨著各項技術的不斷發展，智能交通系統逐漸呈現人、車、路之間的協同控制的態勢，“智能網聯汽車”等智能化的交通工具也開始逐步投入使用。除此之外，在物流領域正不斷向著協同控制的方向前進。實現交通運行態勢的精確感知和智能調控也是未來發展的重要目標。

3 5G 技術在智能交通領域的具體應用

2020 年，5G 技術逐漸實現商用，給智能交通領域帶來十分顯著的變革。

3.1 智慧高速

智慧高速是近些年在“智慧地球”“智慧交通”等概念提出之后應運而生的產物，也是智慧交通的重要組成部分。目前，對于智慧高速尚沒有一個十分明確的定義，但是智慧高速發展的目標是很明確的：借助現有的5G 技術、云計算、大數據分析等先進的技術手段，構建高速公路的協同管控的服務體系。實現高速公路的更加安全可靠、快速暢通的服務環境，高性價比、高效率的運行環境、節約能源的同時，也降低對環境的污染，實現可持續化、綠色的發展模式[2]。車路協同是5G 技術在交通領域的一個十分重要的應用。而智慧高速便是車路協同的一次最佳的試水場景。高速公路相比普通的城市內的公路而言，普通公路是開放式的，且是人車混行的，而高速公路是封閉的，并只提供給具有一定行駛速度的汽車使用。

在我國的浙江等地，智慧高速已經開始如火如荼地投入建設、先行先試。智慧高速若能在我國有效且成功地得到應用，那么智慧高速可以通過快速的大數據可視化處理，實現信息在道路使用者與運營管理和服務系統之間的雙向實時高效交互，為高速公路運營管理和服務提供決策依據的同時，對道路使用者在出現極端天氣等情況下提供必要的信息，從而降低高速的事故率。同時，可以實時提供關于高速收費站、高速服務區等地的信息，便于司機提前做出預判與決策。

3.2 無人駕駛汽車

無人駕駛汽車是智能汽車的一種，也是驗證各種新興技術的最佳實驗平臺，更是當今前沿科技的重要發展方向。無人駕駛汽車是通過車載傳感系統感知道路環境，自動規劃行車路線并控制車輛到達預定目標的智能汽車[3]。在5G 技術未能取得突破之前，無人駕駛汽車無法投入使用，信息傳遞的滯后性使得車輛不能應對瞬息萬變的、復雜的道路環境。隨著5G 技術的應用，網絡延遲低于1 ms 的優勢將會為無人駕駛汽車的發展持續賦能，無人駕駛車輛的技術瓶頸有望實現歷史性的突破。

無人駕駛汽車采用全自動感應操作，能夠極大地降低反應時間、縮短跟車距離、提高道路通行能力。車路協同下的無人駕駛汽車在減少交叉口延誤、提高平均車速，根據實時獲取的路況信息不斷規劃更為合理的行駛路線的同時，還可以更大程度地保障出行安全。相較于現有的傳統汽車言，無人駕駛汽車更快、更好、更安全。困擾許多城市高峰時段的擁堵問題也會隨著無人駕駛汽車的逐漸普及而得到改善。可以說，無人駕駛汽車的出現，可以切切實實地改變人們的生活。

3.3 智慧燈桿

隨著城市基礎建設的不斷完善，路燈桿、路名牌、交通指示牌等為人們生活帶來便利的同時，也使城市站址資源趨于緊張，因此“多桿合一”成了美化城市環境的一種選擇。這時的燈桿就已經不是簡單為了照明而存在的，而是多種功能的整合。隨著5G技術的成熟，基站的建設也在如火如荼進行。在這種背景下，路燈無論從站址還是間距等因素考慮，都成了5G 基站的最佳載體。而5G 技術也使智慧燈桿更加具有“智慧”[4]。兩者相互成就，對智慧燈桿也是千載難逢的發展機遇。

智慧燈桿中搭載5G 基站，除了減少空間浪費、節約建設成本之外，還可以進行違法信息和事故信息采集服務。根據監控到的違法事件或者嚴重的事故，進行聯網一鍵報警。依據燈桿地理位置，可以快速定位事件或者事故的位置，開展救援活動，維護社會治安。在交通領域，智慧燈桿可以實時監控城市各個線路的車流量，在無人駕駛汽車投入使用的未來，可以為車輛實時線路規劃提供依據。此外，對于特種車輛的跟蹤管理，也可以保障特種車輛執行任務時道路的暢通，從而提升效率。

4 5G 技術應用展望

5G 技術雖然在智能交通領域逐漸開展應用，但在交通領域所能發揮的潛力還遠不止于此。

4.1 城市軌道交通領域

城市軌道交通無線通信系統由乘客無線網絡、公安無線網絡、運營無線網絡、生產無線網絡四大類構成。5G 技術在城市軌道交通無線通信中可以實現高速通信、端到端通信和綠色通信。未來，城市軌道交通領域無論是在乘客出行服務方面，還是在城市軌道企業運營方面，5G 技術都可以發揮強大的賦能作用。

在乘客出行服務方面，基于5G 網絡定位和5G網絡信令的大數據分析，可以獲取乘客的完整出行軌跡信息，從而滿足面向城市交通領域“出行即服務（MaaS）”的需求。對于乘客而言，可以提供室內導航、換乘指引等服務，使乘客可以獲得更加舒適的出行體驗。在軌道交通企業運營方面，通過5G 網絡實時采集車站、車廂等現場圖像信息，以及乘客出行、設備監管數據實現軌道交通運營的全過程信息采集，地鐵運營管理工作將變得可視、可管、可控。并且獲取到的數據資源可以幫助完成車廂分流、客流分析和預測等工作，提升運營效率的同時，也可以避免資源浪費。

4.2 智慧停車領域

停車難、停車亂的問題是我國大部分城市的通病。智慧停車，將城市停車系統與5G 技術充分融合在一起。城市停車作為另類地產，有了智慧賦能，不僅能夠為交通行業貢獻力量，還能為城市發展貢獻力量。借助5G 技術的低延時性和高可靠性，可實現停車設備云控制，更好地整合利用各停車設備的圖像、視頻等數據信息，達到集約化數據管控。城市各停車場將實現數據實時共享，有效提升有限停車位的周轉效率，并且避免車位資源分配不均等問題，真正解決城市交通路邊停車難、車位尋找難等實際問題。與此同時，智慧停車的發展離不開行業管理體制的不斷完善，管理體制應從多頭管理向統一管理過渡。并且，也應當完善相應的政策為市場的有序發展、規范化發展提供政策保障。

4.3 城市物流配送領域

近些年來，城市物流配送行業發展得如火如荼。疫情的爆發，更加印證了物流配送服務的保障關乎每個人的生活。5G 技術與城市物流配送行業之間的深度融合，將會催生新的配送模式，傳統物流也會向新型智慧物流轉型，幫助物流配送逐漸實現安全、高效的服務。

要實現貨物的安全、高效運輸，需針對載運工具實現全面、及時的管理監控。5G 技術會提供足量的帶寬和穩定性，通過高清視頻監控獲取高質量監控畫面并即時傳回，在云端通過算法對運輸狀況進行實時分析，并及時反饋，實現對載運工具全面、及時的管理監控。這可以彌補當前在車輛上安裝車載監控系統獲取視頻和定位時，監管的范圍、時效性，以及有效性上可能存在的不足。

5 結 語

在互聯網、人工智能、大數據等技術的支撐下，我國智慧交通建設已初見成效。5G 技術卓越的數據傳輸和終端接入能力，將進一步提升城市交通運輸系統的智慧化水平，也會進一步促進各類先進的技術與交通運輸領域之間的深度融合，逐步實現交通系統各要素之間的協同管控，同時把獲得的數據信息傳輸到云端，達到互聯、互通與共享的目標，使未來的交通領域逐步向智能、高效、便捷、安全、綠色的方向邁進。