道路交通基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化、智能化，交通強(qiáng)國的藍(lán)圖與注腳

原因

為什么道路交通基礎(chǔ)設(shè)施智能化現(xiàn)在成為了熱點(diǎn)了呢？最直接的原因，其實(shí)就是智能駕駛熱潮帶來的，在去年ITS114推發(fā)的《淺論車路協(xié)同的商業(yè)模式與路側(cè)綜合設(shè)備市場》一文中，就認(rèn)為車路協(xié)同之所以在2018年成為最熱門的熱門，被多個(gè)巨頭相中，其背后的原因，實(shí)際上就是“造車新勢力”以及互聯(lián)網(wǎng)巨頭在探索智能駕駛的發(fā)展道路上發(fā)現(xiàn)，單車智能不足以支持智能駕駛的藍(lán)圖實(shí)現(xiàn)，必須依賴“聰明的路”。

實(shí)際上，在交通運(yùn)輸部的諸多政策中，如2016年發(fā)改委牽頭發(fā)布的《推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)+便捷交通-促進(jìn)智能交通發(fā)展的實(shí)施方案》、《交通運(yùn)輸科技“十三五”發(fā)展規(guī)劃》、《交通運(yùn)輸信息化"十三五"發(fā)展規(guī)劃》以及今年印發(fā)的《數(shù)字交通發(fā)展規(guī)劃綱要》等等，都有關(guān)于交通基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化、智能化的表述，可以說在政策上，對基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化、智能化，已經(jīng)是高度重視。而在試點(diǎn)工程方面，2018年初確定在八省一市進(jìn)行試點(diǎn)的智慧公路建設(shè)，就有基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化的內(nèi)容，北京、河北、河南、浙江重點(diǎn)實(shí)施。目前所了解到的，北京試點(diǎn)項(xiàng)目是冬奧會(huì)項(xiàng)目——延崇高速，河北的應(yīng)是京雄高速，浙江試點(diǎn)項(xiàng)目是亞運(yùn)會(huì)項(xiàng)目——杭甬高速寧波段。此外，蘇州將于2022年舉辦智能交通世界大會(huì)，蘇州也將建設(shè)一條智慧公路示范路。

內(nèi)容

首先看下《數(shù)字交通發(fā)展規(guī)劃綱要》對道路交通基礎(chǔ)設(shè)施智能化的一些具體表述：

到2025年，交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)載裝備全要素、全周期的數(shù)字化升級邁出新步伐，數(shù)字化采集體系和網(wǎng)絡(luò)化傳輸體系基本形成。交通運(yùn)輸成為北斗導(dǎo)航的民用主行業(yè)，第五代移動(dòng)通信（5G）等公網(wǎng)和新一代衛(wèi)星通信系統(tǒng)初步實(shí)現(xiàn)行業(yè)應(yīng)用。

推動(dòng)交通基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造、養(yǎng)護(hù)、運(yùn)行管理等全要素、全周期數(shù)字化。構(gòu)建覆蓋全國的高精度交通地理信息平臺(tái)，完善交通工程等要素信息，實(shí)現(xiàn)對物理設(shè)施的三維數(shù)字化呈現(xiàn)，支撐全天候復(fù)雜交通場景下自動(dòng)駕駛、大件運(yùn)輸?shù)葘I(yè)導(dǎo)航應(yīng)用。針對重大交通基礎(chǔ)設(shè)施工程，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施全生命周期健康性能監(jiān)測，推廣應(yīng)用基于物聯(lián)網(wǎng)的工程質(zhì)量控制技術(shù)。

推動(dòng)鐵路、公路、水路領(lǐng)域的重點(diǎn)路段、航段，以及隧道、橋梁、互通樞紐、船閘等重要節(jié)點(diǎn)的交通感知網(wǎng)絡(luò)覆蓋。推動(dòng)交通感知網(wǎng)絡(luò)與交通基礎(chǔ)設(shè)施同步規(guī)劃建設(shè)，深化高速公路ETC門架等路側(cè)智能終端應(yīng)用，建立云端互聯(lián)的感知網(wǎng)絡(luò)，讓“啞設(shè)施”具備多維監(jiān)測、智能網(wǎng)聯(lián)、精準(zhǔn)管控、協(xié)同服務(wù)能力。

加快實(shí)現(xiàn)物流活動(dòng)全過程的數(shù)字化，推進(jìn)鐵路、公路、水路等貨運(yùn)單證電子化和共享互認(rèn)，提供全程可監(jiān)測、可追溯的“一站式”物流服務(wù)。

再來看下科技部國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“綜合交通運(yùn)輸與智能交通”專項(xiàng)，道路基礎(chǔ)設(shè)施智能感知理論與方法、道路設(shè)施狀態(tài)智能聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測預(yù)警兩個(gè)項(xiàng)目的具體研究目標(biāo)：

“道路基礎(chǔ)設(shè)施智能感知理論與方法”專項(xiàng)須形成道路基礎(chǔ)設(shè)施智能感知與解析理論體系；構(gòu)建道路基礎(chǔ)設(shè)施智能感知與性能分析系統(tǒng)，設(shè)施狀態(tài)智能感知率≥30%，智能感知平均精度≥80%，設(shè)施材料性能自感知平均精度≥90%，自修復(fù)平均程度≥60%；建立智能道路鋪裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系，智能道路鋪裝功能持續(xù)性大于 10 年；形成道路設(shè)施服役性能智能感知與智能道路鋪裝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)/設(shè)計(jì)規(guī)范草案，申請國家發(fā)明專利、軟件著作權(quán)等自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)不少于10項(xiàng)。

“道路設(shè)施狀態(tài)智能聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測預(yù)警”專項(xiàng)須形成道路基礎(chǔ)設(shè)施智能化聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測與預(yù)警技術(shù)體系；在京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)等區(qū)域選擇典型示范區(qū)建成跨區(qū)域道路基礎(chǔ)設(shè)施智能聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測平臺(tái)，道路基礎(chǔ)設(shè)施在線監(jiān)測覆蓋率≥90%，道路基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)異常預(yù)警準(zhǔn)確率≥80%，基于地理信息的道路交通設(shè)施數(shù)字化精度≤30 厘米；形成道路設(shè)施智能聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范草案，申請國家發(fā)明專利、軟件著作權(quán)等自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)不少于10項(xiàng)。

從以上可見，道路交通基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化、智能化，主要包括幾個(gè)方面：

如4G/5G等，2019年智能交通行業(yè)最大的市場機(jī)會(huì)——省界收費(fèi)站取消工作中，實(shí)際上就包含了高速公路網(wǎng)絡(luò)的公路通信系統(tǒng)升級，而且投資不菲，在八省一市的智慧公路試點(diǎn)中，也有新一代交通控制網(wǎng)的建設(shè)內(nèi)容，主要也包括通信網(wǎng)絡(luò)升級。現(xiàn)在5G開始普及建設(shè)，這是對車路協(xié)同有直接影響的一個(gè)通信技術(shù)，因此5G在公路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化、智能化的應(yīng)用，可能會(huì)受益于國家推動(dòng)“大型基建”的影響。

此外NB-IoT或可能大有用武之地，要將更多基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化，一是要有可靠經(jīng)濟(jì)的通信方式，二是感知模塊。目前高德力推的智慧錐桶，應(yīng)該就是內(nèi)置了NB-IoT模塊，無需感知，開啟即推送精確地點(diǎn)發(fā)生交通事故。NB-IoT具備超低功耗、廣域覆蓋、超大連接、低成本帶寬等特點(diǎn)，和5G剛好成為互補(bǔ)?？蓮V泛用于基礎(chǔ)設(shè)施的狀態(tài)監(jiān)測傳輸，如對事故多發(fā)路段、易積水路段、滑坡隱患路段等重點(diǎn)監(jiān)測路段的護(hù)欄、山體、路面安裝位移、水位傳感設(shè)備，從而可以用最經(jīng)濟(jì)快速的手段，獲得道路及設(shè)施狀態(tài)的信息，其他帶電但難以覆蓋蜂窩網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施，也可以采用NB-IoT通信。

通信是為感知采集服務(wù)的，智能網(wǎng)聯(lián)在公路基礎(chǔ)設(shè)施中的體現(xiàn)就是路側(cè)RSU設(shè)備，也就是車路協(xié)同設(shè)備，雖然車路協(xié)同具備PC5直連通信功能，但要統(tǒng)一推送預(yù)警信息，還需要路側(cè)設(shè)施。此外，未來視頻分析+車路協(xié)同或許會(huì)有更多的想象空間，我們知道，車路協(xié)同有一個(gè)很重要的功能，即事故后對后方車輛預(yù)警，如果事故車輛是非網(wǎng)聯(lián)/協(xié)同車聯(lián)，那么就需要視頻設(shè)備的智能分析，將分析結(jié)果迅速推送給車路協(xié)同的RSU，再通過RSU下發(fā)給其他RSU以及可能受影響的后方車輛以及誘導(dǎo)設(shè)施、甚至導(dǎo)航地圖。根據(jù)交通運(yùn)輸部路網(wǎng)監(jiān)測與應(yīng)急處置中心透露的數(shù)據(jù)，我國高速公路基本實(shí)現(xiàn)了每公里都設(shè)一對攝像頭，當(dāng)然，很多都不是智能化設(shè)備?，F(xiàn)在交通運(yùn)輸部和公安部交管局都在推動(dòng)道路交通監(jiān)控設(shè)備的全國聯(lián)網(wǎng)，一個(gè)是服務(wù)于路網(wǎng)監(jiān)測，一個(gè)是服務(wù)于緝查布控，因此未來高速公路、國省道的視頻監(jiān)控設(shè)備繼續(xù)加密和升級，一定會(huì)是趨勢。

照此類推，氣象預(yù)警信息也可以通過車路協(xié)同RSU進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，而不需要通過中心再下發(fā)。

目前如火如荼建設(shè)的ETC門架系統(tǒng)，實(shí)際上就屬于這種設(shè)備系統(tǒng)，視頻+ETC，采集流量、交易以及精確的車牌甚至人臉等信息。而在路段之間，多功能一體化桿件會(huì)是主要設(shè)備，可選配路燈、緊急報(bào)警、車路協(xié)同的RSU、ETC的RSU、汽車電子標(biāo)識(shí)的RSU、5G通信、WIFI、視頻監(jiān)控、氣象監(jiān)測設(shè)備等等諸多設(shè)備。在城市道路上，也類似如此，只不過選配的功能不同而已。

要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛、自動(dòng)編隊(duì)隊(duì)列行駛，就必須要有厘米級的高精度定位，從而必須要有地基增強(qiáng)基站，但I(xiàn)TS114不了解布設(shè)密度和覆蓋范圍。此外，對于重要橋梁、邊坡、護(hù)欄的位移監(jiān)測，也需要高精度北斗定位，自然也要在地基增強(qiáng)基站的覆蓋范圍內(nèi)。

比如上海智能交通有限公司推出的“路測寶”，一款車載設(shè)備，基于視頻分析，對路面破損情況進(jìn)行采集、分析，從而為迅速修復(fù)路面提供即時(shí)信息。此外，無人機(jī)在橋梁的定期檢查中，已經(jīng)得到了小規(guī)模應(yīng)用，日后必定成為基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)的標(biāo)配。

有專家在論壇上一語帶過，但并沒有具體說明，ITS114認(rèn)為應(yīng)是電力網(wǎng)絡(luò)，實(shí)施智能化之后，對于電力的需求，包括ETC門架系統(tǒng)、5G基站等，對于電的需求，將會(huì)遠(yuǎn)超出以往，一是量的需求要更大，現(xiàn)有測試結(jié)論表明,5G單基站的功耗是4G單基站的2.5~3.5倍，單基站滿載功率達(dá)到了3700w，也就是說滿載情況下一小時(shí)的電力消耗是3.7度電，50%負(fù)荷情況下，也要1.2度電，功耗驚人；其次是可靠性需求會(huì)更高，尤其是ETC門架系統(tǒng)，一個(gè)門架系統(tǒng)一分鐘的交易次數(shù)可能就有幾百上千筆，當(dāng)然，這些門架系統(tǒng)都有備用電源。

此外，新能源汽車普及已經(jīng)快充技術(shù)成熟后，汽車充電設(shè)施也將在公路兩側(cè)布設(shè)，電力的需求也將比較可觀。

那么光伏公路會(huì)有市場機(jī)會(huì)嗎？目前看來應(yīng)用并不成熟，光伏器件對于長時(shí)間的重載車輛經(jīng)過，還不夠堅(jiān)挺，全國第一條光伏公路試驗(yàn)段在2018年8月之后，就只有應(yīng)急車道的光伏組件還在工作。也許未來可以在應(yīng)急車道以及三車道、四車道公路可以在最左側(cè)超車道布設(shè)光伏組件，以避開重載車輛的長時(shí)間碾壓。

此部分，主要在于建設(shè)環(huán)節(jié)的智能化，包括建筑材料的選型配比，以及施工過程中的管控。

……

綜上，道路交通基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化、智能化，主要服務(wù)于兩個(gè)目標(biāo)，一是安全，尤其是在事故發(fā)生之前，就能提供預(yù)警，以及消除路面積水、山體滑坡等隱患，事故發(fā)生之后，也可以通過信息傳遞，預(yù)警，避免二次事故；二是效率，提高道路的通行能力，提高事故處理能力，延長道路及基礎(chǔ)設(shè)施本身的生命周期等。

難題

數(shù)字化的前提是設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化設(shè)置，就像推動(dòng)各城市交通信號(hào)優(yōu)化之前，公安部交管局下發(fā)了交通標(biāo)志標(biāo)線和信號(hào)設(shè)置的“兩化”文件，從而保障后續(xù)的工作進(jìn)展能夠順利一些。道路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化的前提，首先是要有設(shè)施，包括基礎(chǔ)的道路照明、通信、電力、護(hù)欄、標(biāo)線標(biāo)牌等等，實(shí)際上，在這一塊，還有很多道路不滿足這些條件，其次就是交通安全基礎(chǔ)設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化設(shè)置，這一塊已經(jīng)得到了重視，不定期檢查和整改，再就是管理單位的權(quán)責(zé)要理順，相對復(fù)雜，ITS114也沒能力展開討論。

高速公路的基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化、智能化較容易解決，就像此次省界收費(fèi)站取消一樣，政令一下，部省市全都行動(dòng)，另外，高速公路是一種經(jīng)營性資產(chǎn)，有經(jīng)營主體，有明確的營收來源，如果不做聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)，只能畫地為牢了。

未來的高速公路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化、智能化，也可以根據(jù)這一思路推動(dòng)，政府引導(dǎo)，加以考核以及一定的財(cái)政補(bǔ)貼，分步推動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施升級。

但非經(jīng)營性的道路怎么辦？與安全相關(guān)的，普惠性的，較容易解決，直接由財(cái)政投資，比如位移監(jiān)測、積水監(jiān)測、碰撞監(jiān)測、無人機(jī)檢測、北斗定位基站、公路氣象監(jiān)測等，單一通信基站也有三大通信運(yùn)營商、鐵塔公司負(fù)責(zé)，電力設(shè)施有國網(wǎng)、南網(wǎng)等電力公司，只有多功能一體化桿件，車路協(xié)同設(shè)備是一個(gè)難題，功能上涉及多個(gè)利益主體，管理上與多個(gè)部門相關(guān)，誰來牽頭建設(shè)，誰來負(fù)責(zé)運(yùn)營，向誰收費(fèi)，都是一個(gè)難題?，F(xiàn)階段，只能由政府投資試點(diǎn)，再慢慢探索商業(yè)模式。

ITS114此前轉(zhuǎn)發(fā)過微信公眾號(hào)“味道交通” 的一篇文章《交通的舊基建與新基建，“鐵公基”與城市大腦》，其中有一個(gè)觀點(diǎn)，“城市大腦”等是新基建，而鐵公基是舊基建，”城市各類信息資源的逐漸一體化與網(wǎng)絡(luò)化，就是一件利在千秋的大好事”。

在道路基礎(chǔ)設(shè)施智能化領(lǐng)域，5G基站、北斗地基增強(qiáng)基站、電力網(wǎng)絡(luò)等等，毋庸置疑會(huì)是國家重點(diǎn)推進(jìn)的基建設(shè)施，而車路協(xié)同、位移監(jiān)測系統(tǒng)、NB-IoT網(wǎng)絡(luò)等，則需要各地交通運(yùn)輸系統(tǒng)、公路運(yùn)營單位，以超前的站位和布局，來推動(dòng)“新基建”設(shè)施的建設(shè)應(yīng)用。在這其中，車路協(xié)同是可以按照使用者付費(fèi)的模式來建立商業(yè)模式，而其他多數(shù)設(shè)施，只能以社會(huì)效益、安全效益來衡量，但沒有直接經(jīng)濟(jì)效益，就沒必要去建設(shè)了？

顯然，這不是社會(huì)主義國家的執(zhí)政風(fēng)格，茍利國家生死以,豈因禍福避趨之！我國正在從交通大國向交通強(qiáng)國的發(fā)展，讓人人出行都安全，路路出行都暢通，這樣的藍(lán)圖和夢想，不僅需要高鐵、飛機(jī)、軌道、高速公路，需要智能化的交通信息化系統(tǒng)、交通管控和執(zhí)法系統(tǒng)，也需要基礎(chǔ)設(shè)置的數(shù)字化，作為前兩者的配套和補(bǔ)充。