交通運(yùn)輸智能化轉(zhuǎn)型升級研究

姜竣博

（長安大學(xué)、都柏林國際交通學(xué)院，陜西 西安 710000）

0 引言

交通運(yùn)輸是人類生活、生產(chǎn)最為依賴的社會(huì)系統(tǒng)之一，具有高度的復(fù)雜性、動(dòng)態(tài)性和不確定性。到21世紀(jì)，傳統(tǒng)交通運(yùn)輸方式難以滿足生活生產(chǎn)需求，亟須轉(zhuǎn)型升級，而人工智能的蓬勃發(fā)展，為交通運(yùn)輸?shù)霓D(zhuǎn)型升級提供了明確的方向，即自動(dòng)化與智能化。交通運(yùn)輸轉(zhuǎn)型升級的終極目標(biāo)是構(gòu)建新型交通模式和運(yùn)輸組織形式，大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)則是其根基，基于此，交通運(yùn)輸?shù)霓D(zhuǎn)型升級呈現(xiàn)自動(dòng)化、智能化的顯著特點(diǎn)。文章從目前交通運(yùn)輸智能化轉(zhuǎn)型升級背景、需要突破的難點(diǎn)和相應(yīng)的措施，對交通運(yùn)輸自動(dòng)化與智能化這一愿景進(jìn)行研究。

1 交通運(yùn)輸智能化轉(zhuǎn)型升級背景

1.1 運(yùn)載車輛出現(xiàn)顛覆式創(chuàng)新

自21 世紀(jì)以來，運(yùn)載車輛在自動(dòng)化與智能化方向出現(xiàn)了顛覆式創(chuàng)新。其中，自動(dòng)駕駛汽車和新能源汽車則是這一顛覆式創(chuàng)新過程的主角。下面將分別闡述自動(dòng)駕駛技術(shù)和新能源車技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀。

1.1.1 自動(dòng)駕駛技術(shù)快速破局

自動(dòng)駕駛技術(shù)的最初切入點(diǎn)是安全問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，疲勞駕駛、注意力分散等人為因素占交通事故原因的94%，自動(dòng)駕駛汽車的計(jì)算速度與決策能力都遠(yuǎn)超人類，能極大減少人為因素帶來的事故。自動(dòng)駕駛還帶來降低勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約能源成本等一系列優(yōu)勢，在未來幾十年內(nèi)，自動(dòng)駕駛技術(shù)將成為智能交通發(fā)展的關(guān)鍵變量，能為解決目前交通運(yùn)輸?shù)念B疾提供新思路和新方案。

2020 年，國家相關(guān)部委出臺(tái)了《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》，明確戰(zhàn)略目標(biāo)為建成中國標(biāo)準(zhǔn)智能汽車體系和實(shí)現(xiàn)智能汽車強(qiáng)國[1]。目前自動(dòng)駕駛技術(shù)正在全國20 多個(gè)城市試點(diǎn)，開放約3500km 測試道路。

按照《汽車駕駛自動(dòng)化分級》（GB/T 40429—2021）標(biāo)準(zhǔn)，將自動(dòng)駕駛按自動(dòng)化程度從低到高分為L0-L5的六個(gè)等級[2]，目前國際國內(nèi)均在L4 級上取得突破，作為完全自動(dòng)無人駕駛的L5 級的還存在較大技術(shù)障礙。整個(gè)駕駛系統(tǒng)需要AI、通信技術(shù)和芯片等相互結(jié)合，感知道路變化、作出相應(yīng)決策，無論是成本方面還是技術(shù)掌握方面，都是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。自動(dòng)駕駛也因技術(shù)困難而不能很快普及人們?nèi)粘Ｉ钪小?/p>

1.1.2 新能源車發(fā)展領(lǐng)先

在中國明確提出“雙碳”目標(biāo)后，汽車行業(yè)作為排放大戶，也積極謀求實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級。在新能源汽車發(fā)展上實(shí)施了以純電動(dòng)汽車為主要突破口，以插電式混合動(dòng)力汽車為追趕目標(biāo)，同時(shí)兼顧燃料電池汽車的路線。在技術(shù)路線上，世界主流趨勢仍然是鋰電池為主的純電動(dòng)汽車路線，我國在純電動(dòng)汽車發(fā)展上已經(jīng)領(lǐng)先其他國家，純電技術(shù)對燃油汽車模式的顛覆將深刻影響智能交通的發(fā)展。

1.2 大數(shù)據(jù)和空間技術(shù)發(fā)展迅猛

交通運(yùn)輸行業(yè)是大數(shù)據(jù)應(yīng)用最廣泛、程度最深的行業(yè)之一。現(xiàn)有的大數(shù)據(jù)應(yīng)用分割于不同部門，為有效打通資源應(yīng)用渠道，提升行業(yè)治理能力和推動(dòng)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級，2019 年，交通運(yùn)輸部印發(fā)《推進(jìn)綜合交通運(yùn)輸大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要（2020—2025 年）》，為交通大數(shù)據(jù)發(fā)展指明方向。在各地新成立的大數(shù)據(jù)局統(tǒng)籌下，交通大數(shù)據(jù)的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用服務(wù)得到極大推動(dòng)。

空間信息技術(shù)與交通行業(yè)息息相關(guān)，衛(wèi)星導(dǎo)航定位、遙感、衛(wèi)星通信廣播等技術(shù)都廣泛用于交通領(lǐng)域。目前，空間信息技術(shù)正在與GIS、BIM、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）等技術(shù)進(jìn)行深度融合，將為交通運(yùn)輸智能化發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障。

1.3 交通強(qiáng)國政策的大力支持

建設(shè)交通強(qiáng)國是黨的十九大作出的重大戰(zhàn)略決策，對引發(fā)交通產(chǎn)業(yè)變革的前瞻性、顛覆性技術(shù)加強(qiáng)研究，主要包括大數(shù)據(jù)、人工智能、智能制造、新能源等技術(shù)。交通運(yùn)輸智能化發(fā)展在國家的大力支持下已進(jìn)入發(fā)展快車道。

2 交通運(yùn)輸智能化發(fā)展的難點(diǎn)

目前，公路交通運(yùn)輸自動(dòng)化與智能化的轉(zhuǎn)型升級雖然有不少時(shí)代機(jī)遇，但也同樣面臨著一些挑戰(zhàn)。對自動(dòng)駕駛和智能交通的期待與擔(dān)憂同時(shí)存在，各方始終未能達(dá)成統(tǒng)一共識(shí)。文章將選取異構(gòu)交通運(yùn)輸、運(yùn)輸企業(yè)、公共交通三個(gè)方面，從不同角度闡述交通運(yùn)輸智能化轉(zhuǎn)型升級的難點(diǎn)。

2.1 異構(gòu)交通運(yùn)輸參與難度大

異構(gòu)交通運(yùn)輸是指不同類型交通工具（如汽車、公交車、自行車等）在道路網(wǎng)絡(luò)中的交通流動(dòng)，形成參與方眾多、變量異常復(fù)雜的體系。自動(dòng)駕駛的滲透，更是增加了異構(gòu)交通運(yùn)輸?shù)牟淮_定性。在智能化轉(zhuǎn)型升級中，主要表現(xiàn)出以下難點(diǎn)：一是乘用車還無法安全地參與到全面交通組織中。隨著硬件平臺(tái)和軟件算法逐步成熟，完全自動(dòng)駕駛的L5 級還存在較大技術(shù)瓶頸，當(dāng)前的自動(dòng)駕駛技術(shù)不足以全面參與到交通組織中。二是自動(dòng)駕駛商用車市場還局限于特定場景。自動(dòng)駕駛在港口、礦山等場景已經(jīng)落地，高速公路運(yùn)輸難以推廣的瓶頸更多是成本問題，如線控底盤將使卡車成本增加近80%，但卡車的時(shí)速和載重并未發(fā)生改變，反而使投資回收期加倍。三是配套政策亟待完善。自動(dòng)駕駛汽車大規(guī)模上路后，與其相關(guān)的交通事故責(zé)任劃分、保險(xiǎn)理賠及隱私保護(hù)、信息安全等方面的制度規(guī)定均需落實(shí)。

2.2 現(xiàn)有交通運(yùn)輸企業(yè)轉(zhuǎn)型困難

運(yùn)輸企業(yè)作為交通運(yùn)輸?shù)闹饕獏⑴c者，本應(yīng)成為智能交通技術(shù)的先驅(qū)者。然而，運(yùn)輸企業(yè)面對智能交通時(shí)代的來臨卻無所適從。現(xiàn)有運(yùn)輸企業(yè)普遍規(guī)模不大，部分實(shí)力較強(qiáng)的運(yùn)輸企業(yè)因?yàn)閺氖聜鹘y(tǒng)運(yùn)輸方式，其利潤點(diǎn)在收取線路費(fèi)、管理費(fèi)等傳統(tǒng)模式，城市公交企業(yè)屬于民生行業(yè)，更多的是依靠政府補(bǔ)貼勉強(qiáng)維持。大部分企業(yè)還沒有意識(shí)到智能交通時(shí)代對現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)的沖擊，甘守于現(xiàn)有市場，加之普遍存在缺資金、缺人才、缺意識(shí)等現(xiàn)狀，在智能交通時(shí)代缺乏轉(zhuǎn)型升級的實(shí)力和動(dòng)力，沒能將大數(shù)據(jù)和自動(dòng)化作為核心要素來驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

2.3 現(xiàn)有公共交通運(yùn)輸體系升級困難

城市公共交通體系作為交通體系最重要的板塊，智能化發(fā)展對其帶來的沖擊是巨大的，其面臨的困境有：一是運(yùn)輸組織難。自動(dòng)駕駛公交在路況復(fù)雜區(qū)域?qū)崿F(xiàn)有效運(yùn)轉(zhuǎn)、高效排班充電等課題需要得到突破。二是政策統(tǒng)一難。自動(dòng)駕駛公交車輛在乘車規(guī)則、公交用地、公交補(bǔ)貼及保險(xiǎn)等各種政策上與傳統(tǒng)公交尚未實(shí)現(xiàn)有效的銜接和統(tǒng)一。三是安全運(yùn)行難。尚未實(shí)現(xiàn)在城市交通密集區(qū)合理避讓，保障乘客安全的目標(biāo)。

3 交通運(yùn)輸智能化轉(zhuǎn)型升級的建議

從政府、技術(shù)、體系等方面，提出交通運(yùn)輸智能化轉(zhuǎn)型升級的相應(yīng)建議措施，引導(dǎo)交通運(yùn)輸向自動(dòng)化與智能化方向發(fā)展。

3.1 成立智能交通運(yùn)營商，有效整合和利用交通大數(shù)據(jù)

智能交通發(fā)展的基礎(chǔ)在于交通數(shù)據(jù)資源，這些數(shù)據(jù)分布在各個(gè)部門或運(yùn)營商手中。如果不能統(tǒng)一整合，就難以實(shí)現(xiàn)整個(gè)城市智能交通數(shù)據(jù)的有效利用。交通數(shù)據(jù)還涉及公共隱私和國家安全，應(yīng)由政府和國有資本主導(dǎo)成立智能交通運(yùn)營商。因此，應(yīng)在各地大數(shù)據(jù)層面的支持下，成立當(dāng)?shù)刂悄芙煌ㄟ\(yùn)營商。其定位是城市交通數(shù)據(jù)的采集、連通和運(yùn)營主體。它的功能在于：一是整合及利用交通大數(shù)據(jù)。將目前散落于各部門、各采集點(diǎn)的交通數(shù)據(jù)統(tǒng)一進(jìn)行匯總梳理，形成智能交通的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。二是提供統(tǒng)一平臺(tái)。智能交通運(yùn)營商作為智能交通技術(shù)的提供者，統(tǒng)一提供平臺(tái)和技術(shù)，通過大數(shù)據(jù)+人工智能+傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行迭代升級。三是統(tǒng)一制定智能交通運(yùn)行及運(yùn)輸規(guī)則。智能交通的實(shí)現(xiàn)需要基于大數(shù)據(jù)制定和執(zhí)行統(tǒng)一的運(yùn)輸規(guī)定，在特定復(fù)雜線路或區(qū)域中將所有參與交通組織的要素納入運(yùn)輸規(guī)則，使整個(gè)城市運(yùn)輸組織井然有序。目前國內(nèi)一些城市已經(jīng)開始探索，如廣州市政府主導(dǎo)成立的“車城網(wǎng)科技”，是國內(nèi)智能交通運(yùn)營商的雛形。在政府大力支持下，智能交通運(yùn)營商可以有良好的發(fā)展環(huán)境，在一定程度上減少了投資與回報(bào)不成正比、挖掘人才和攻克技術(shù)困難等問題，更好地發(fā)揮智能交通核心的作用。

3.2 發(fā)展車路協(xié)同技術(shù)，為自動(dòng)駕駛技術(shù)增添安全保障

目前在自動(dòng)駕駛方面，有兩條主要的技術(shù)路線：一是單車智能，二是車路協(xié)同。車路協(xié)同是指通過智能化手段，在人、車、路、環(huán)境等要素之間，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的交互聯(lián)動(dòng)[2]。相比單車智能，車路協(xié)同在智能交通中能具有三個(gè)較大的優(yōu)勢。

第一，成本優(yōu)勢。如果將部分自動(dòng)駕駛功能轉(zhuǎn)移到路端，既可以補(bǔ)齊單車智能的短板，又可以大規(guī)模降低成本，將極大地加快智能交通建設(shè)的進(jìn)程。

第二，安全優(yōu)勢。當(dāng)前的單車智能遇到極端天氣等情況，仍然很容易發(fā)生事故。車路協(xié)同可以充當(dāng)自動(dòng)駕駛汽車的“眼睛”，幫助車輛感知視野盲區(qū)的信息，通過車路協(xié)同的方案可以讓自動(dòng)駕駛事故率降低99%。

第三，推動(dòng)自動(dòng)駕駛商業(yè)化落地。我國每年在交通基礎(chǔ)設(shè)施上的投入達(dá)到萬億元的規(guī)模，在車路協(xié)同的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、核心技術(shù)、全產(chǎn)業(yè)鏈布局方面具備優(yōu)勢，有望在全球率先實(shí)現(xiàn)L4 到L5 級自動(dòng)駕駛的大規(guī)模商業(yè)化落地。

3.3 升級數(shù)據(jù)采集方式，助力即時(shí)組織交通運(yùn)輸

交通網(wǎng)是交通運(yùn)輸組織的重要部分，地圖則是交通網(wǎng)最直接的呈現(xiàn)方式。地圖技術(shù)的迭代升級，是推動(dòng)智能交通發(fā)展的重要渠道，即時(shí)數(shù)據(jù)與地圖的結(jié)合則是智能交通的充分體現(xiàn)。隨著數(shù)據(jù)鏈和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟，文章提出有效進(jìn)行智能交通全數(shù)據(jù)收集的方式：將目前機(jī)動(dòng)車車牌全面升級為智能車牌，智能車牌將車輛衛(wèi)星定位、駕駛數(shù)據(jù)收集和周邊環(huán)境交通要素收集等功能芯片合為一體。機(jī)動(dòng)車車牌作為車輛強(qiáng)制性配套設(shè)備，是目前最為普及的車輛設(shè)備，也是最可能實(shí)施智能化應(yīng)用的環(huán)節(jié)。如果全面實(shí)施智能車牌，交通大數(shù)據(jù)收集的廣度和深度將出現(xiàn)本質(zhì)性的提升。通過路上行駛汽車的智能車牌收集的即時(shí)數(shù)據(jù)，同步應(yīng)用到大地圖上，使“智慧地圖”為智能交通發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)保障。

3.4 構(gòu)建新型城市公共交通體系

城市公共交通體系作為智能交通中最復(fù)雜的板塊，城市干線公交被視為交通改革的重心。自動(dòng)駕駛技術(shù)落地公交領(lǐng)域后，乘客的VOTT（Value of travel time）、出行時(shí)間、出行成本都會(huì)進(jìn)一步降低[3]，可以更快到達(dá)目的地，乘客的出行服務(wù)質(zhì)量會(huì)大幅度改善。未來的城市前期公交體系將形成“軌道公交+AV干線公交+AV 支線公交+AV 共享出租車”的格局。以大容量的軌道交通作為城市公交的骨架，承擔(dān)貫穿城市的客流量；AV 干線公交將打破現(xiàn)有公交線網(wǎng)格局，以主要街道走向?yàn)榫€路走向，構(gòu)建起交叉網(wǎng)狀干線公交骨架，成為公交運(yùn)行主力；以干線封閉式引導(dǎo)式公交車站為節(jié)點(diǎn)，輻射若干條AV 支線公交，覆蓋周邊區(qū)域，實(shí)現(xiàn)干支線的方便換乘；對于公交線路沒有覆蓋的區(qū)域，以及個(gè)性化出行需求，由AV 共享出租車進(jìn)行承擔(dān)。對于極少部分途徑復(fù)雜、路況復(fù)雜區(qū)域，傳統(tǒng)公交車和出租車不具備可替代性，其將長期作為異構(gòu)交通的組成部分。

3.5 打破業(yè)態(tài)壁壘，逐步形成MaaS 一站式出行

MaaS（Mobility as a service）又稱出行即服務(wù)，其由乘客、交通運(yùn)營商、交通管理部門、信息服務(wù)方等多位一體構(gòu)成服務(wù)體系，整合各種出行資源，提供從出發(fā)地到目的地的全過程“一站式”服務(wù)[4]。在有限資源時(shí)空下，如何分配各種復(fù)雜狀況的交通資源，來適應(yīng)乘客對高質(zhì)量出行服務(wù)的需求，已經(jīng)成為迫切需要解決的難題[5]。為此，更加智能化的出行服務(wù)產(chǎn)物——主動(dòng)智能化交通管理及服務(wù)（AI-T MaaS）誕生了。與一般的MaaS 相比，AI-T MaaS 與大數(shù)據(jù)和人工智能相結(jié)合，為個(gè)體提供個(gè)性化、品質(zhì)化的出行保障服務(wù)。目前，不少地圖軟件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了MaaS 的初步滲透，但因樣本和數(shù)據(jù)不足導(dǎo)致無法對復(fù)雜情況和特殊情況作出預(yù)判，從而使出行質(zhì)量大打折扣。因此，AI 技術(shù)要進(jìn)一步突破各種難關(guān)，使其與用戶高度綁定，實(shí)現(xiàn)更快速度的數(shù)據(jù)迭代與處理，再將其應(yīng)用于交通出行中；有關(guān)部門也應(yīng)根據(jù)自身實(shí)際情況，合理逐步推進(jìn)MaaS 以及AI-T MaaS 技術(shù)，結(jié)合自動(dòng)駕駛技術(shù)，逐步實(shí)現(xiàn)由干線到支線，由樞紐到各個(gè)出行點(diǎn)的一站式出行服務(wù)。

4 結(jié)語

綜上所述，公路交通運(yùn)輸?shù)淖詣?dòng)化與智能化發(fā)展中，我國應(yīng)把握時(shí)代機(jī)遇，打造智能數(shù)字交通。政府、研究人員、企業(yè)需共同努力，接受、學(xué)習(xí)、普及與應(yīng)用交通自動(dòng)化與智能化技術(shù)。在全自動(dòng)駕駛技術(shù)突破的過程中，同時(shí)布局智能交通運(yùn)營主體，發(fā)展車路協(xié)同技術(shù)，應(yīng)用好交通大數(shù)據(jù)，構(gòu)建新型運(yùn)輸方式，形成MaaS 高質(zhì)量出行，共同打造智慧交通，使交通環(huán)境更加和諧有序，真正實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸自動(dòng)化與智能化的轉(zhuǎn)型升級。