車路協(xié)同到底要協(xié)同什么？

 一、對智能車路協(xié)同系統(tǒng)的認知 

（一）“車路協(xié)同”不是新名詞

對道路工程師和交通工程師而言，其實“車路協(xié)同”并非一個新名詞。在道路工程學和交通工程學的基礎(chǔ)課程中，開篇即明宗意，強調(diào)道路交通系統(tǒng)中人-車-路-環(huán)境四要素的耦合與協(xié)同。

只是伴隨著時代的進步與技術(shù)的發(fā)展，“車路協(xié)同”又被賦予許多新的內(nèi)涵，即我們現(xiàn)在所謂的“智能車路協(xié)同”。

（二）智能車路協(xié)同系統(tǒng)需要解決的問題

智能車路協(xié)同系統(tǒng)（IVICS）是智能運輸系統(tǒng)（ITS）的重要組成部分之一（GB/T 20607-2006）。由于近年來IVICS發(fā)展勢頭迅猛， ITS已經(jīng)逐步發(fā)展為C-ITS，中文翻譯為“合作式智能運輸系統(tǒng)”（GB/T 31024.1-2014）。不過在筆者看來，譯為“協(xié)同式智能運輸系統(tǒng)”更為合理，也與IVICS在新一代ITS中的重要地位相匹配。

對于IVICS來說，其最重要的是“使命”就是要提升交通安全保障水平和道路通行能力，這既是“以人為本”發(fā)展理念的要求，也是打造“綠色智能交通體系”的行業(yè)要求。

國務(wù)院安全生產(chǎn)委員會編制的《道路交通安全“十三五”規(guī)劃》（2017年8月）中提到，“十二五”期間，高速公路交通事故起數(shù)和死亡人數(shù)分別占事故總數(shù)的4.4%和10.0%，比“十一五”期間的占比分別上升0.4和1.7個百分點（“十三五”統(tǒng)計數(shù)據(jù)還沒出來），這足以說明了構(gòu)建高速公路交通安全主動防控體系的迫切性和重要性，IVICS在高速公路的推廣應用即為其中最為重要的舉措之一。    

（三）到底要協(xié)同什么？

很多行業(yè)內(nèi)人士其實也很困惑， “智能車路協(xié)同”喊的震天響，那到底要協(xié)同什么，怎么去協(xié)同？針對這個問題，交通、通信、汽車三大行業(yè)各抒己見、百家爭鳴。

筆者認為，對這個問題的回答還是要回歸本源，要從道路工程學、交通工程學的基本理論中找答案。

舉例來說，車輛的行駛速度要適應道路線形和交通氣象環(huán)境的變化、車輛的換道要滿足安全閾值、交通監(jiān)控中心根據(jù)路網(wǎng)運行態(tài)勢下發(fā)交通管制指令和交通誘導建議到車輛等……。

從這些例子可以看出，“智能車路協(xié)同”至少應包括單車與線形、路況、氣象、環(huán)境之間的協(xié)同，多車之間的行駛速度、微觀駕駛行為的協(xié)同，交通監(jiān)控中心與車輛的協(xié)同等，協(xié)同的手段依然是主動需求管理、主動交通管理、主動安全管理。此部分內(nèi)容，筆者將另行撰文闡述。

 二、高速公路的典型應用場景 

目前，國內(nèi)各種學會、協(xié)會、聯(lián)盟、企業(yè)編制了多本白皮書、藍皮書，描繪IVICS的應用場景。

但事實上，由于道路交通特征和管理體制機制的差異，高速公路的典型應用場景與城市道路有很多的不同，還需要進一步深化研究。

對高速公路運營管理單位而言，交通事故多發(fā)、主動交通安全防控能力弱；在不進行改擴建的前提下提升既有高速公路通行能力；持續(xù)提升高速公路經(jīng)營能力是面臨的三大“痛點”問題。

針對此，高速公路的典型應用場景如下：

1、安全保障類應用：隧道及隧道群、橋隧相接段、長大縱坡段、小半徑曲線段、互通分合流區(qū)（尤其是分流區(qū)）、服務(wù)區(qū)出入口、高邊坡路段等以及惡劣氣象突發(fā)情況、交通事件下的交通安全保障應用場景。

2、效率提升類應用：自由流收費、貨車編隊駕駛、大交通流量高速公路的主動交通管控（包括綜合運用速度控制、車道控制、匝道控制、硬路肩臨時使用等措施）。

3、信息服務(wù)類應用：SOS（高速公路信息服務(wù)類最有價值的一種應用）、服務(wù)區(qū)停車誘導、服務(wù)區(qū)加油（充電）提示等。

三、亟待的解決問題 

目前，行業(yè)內(nèi)很多專家刊文或演講對高速智能公路車路協(xié)同自動駕駛的共性關(guān)鍵技術(shù)進行了闡述。

但筆者認為，其中很多技術(shù)其實是智能車路協(xié)同系統(tǒng)的共性關(guān)鍵技術(shù)，不管是城市道路還是高速公路都會有所涉及。

對于高速公路行業(yè)而言，未來的交通管理將朝著斷面級交通管理向車道級交通管理、車流級管控向車輛級管控發(fā)展，從而實現(xiàn)大范圍“聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控”，構(gòu)建規(guī)則化的道路交通管理體系，以及向出行者提供靶向精準信息服務(wù)。

因此，亟待解決的問題包括：

1、高速智能公路車路協(xié)同體系及云邊協(xié)同架構(gòu)；

2、高速公路自動駕駛專用車道建設(shè)技術(shù)，包括平、縱線形和橫斷面指標，以及交通工程設(shè)施的布設(shè)方法；

3、既有高速公路對智能車路協(xié)同自動駕駛的適應性評估；

4、面向智能車路協(xié)同自動駕駛的高速公路運營管理機制與協(xié)同管理模式；

5、混合交通流（普通汽車和智能網(wǎng)聯(lián)汽車，低級別智能網(wǎng)聯(lián)汽車和高級別智能網(wǎng)聯(lián)汽車）條件下的高速公路交通控制技術(shù)；

6、高速公路智能車路協(xié)同自動駕駛測試評估方法；

7、高速公路一體化出行信息服務(wù)模式（MAAS）。

上述這些問題，既涉及到共性關(guān)鍵技術(shù)的攻克，也涵蓋商業(yè)模式創(chuàng)新，需要通過技術(shù)創(chuàng)新和商業(yè)模式創(chuàng)新雙輪驅(qū)動高速公路轉(zhuǎn)型發(fā)展，產(chǎn)生更大的經(jīng)濟和社會效益。

 四、理性看待技術(shù)演進和產(chǎn)業(yè)發(fā)展 

（一）高速公路智能車路協(xié)同技術(shù)的發(fā)展

智能車路協(xié)同技術(shù)是在逐步發(fā)展的，只是在很多年以前，沒有這個提法而已。截至目前，我們對智能車路協(xié)同技術(shù)的發(fā)展可以按如下階段劃分和梳理：

第一代技術(shù)：可變限速系統(tǒng)、交通信息發(fā)布系統(tǒng)，面向普通汽車。

第二代技術(shù)：霧天公路行車安全誘導裝置、公路發(fā)光型誘導設(shè)施、基于微波車輛檢測器的公路視覺盲區(qū)危險預警系統(tǒng)等，面向普通汽車。

第三代技術(shù)：ETC系統(tǒng)、基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的主動發(fā)光交通標志、基于毫米波雷達或機器視覺的公路視覺盲區(qū)危險預警系統(tǒng)等，面向普通汽車。

第四代技術(shù)：基于LTE-V2X的智能車路協(xié)同系統(tǒng)，面向智能網(wǎng)聯(lián)汽車。

第五代技術(shù)：基于5G-V2X的智能車路協(xié)同系統(tǒng)，面向智能網(wǎng)聯(lián)汽車。

可以看出，從第三代技術(shù)到第四代技術(shù)，其實是一個相當大的跨越，因為面向的對象發(fā)生了重大的變化，從普通汽車變?yōu)榱酥悄芫W(wǎng)聯(lián)汽車。

同時也面臨著一個現(xiàn)實問題：目前的智能網(wǎng)聯(lián)汽車滲透率極低，而高速公路沿線設(shè)置的大量高精度感知設(shè)備和智能路側(cè)基站成本很高，但投入產(chǎn)出比極低。

由于智能網(wǎng)聯(lián)汽車滲透率，很難為其設(shè)置一條專用車道，部分V2X應用效果將大打折扣。

以V2V碰撞預警為例，3輛汽車在高速公路上行駛，首車和末車是智能網(wǎng)聯(lián)汽車，中間那輛車為普通汽車，當首車采取剎車動作后，末車接收信息也采取剎車動作可避免發(fā)生追尾，但還是存在中間那輛車與首車發(fā)生追尾的可能性，首車駕乘人員的體驗感將會非常差。

因此，在混合交通流（普通汽車和智能網(wǎng)聯(lián)汽車混行，低級別智能網(wǎng)聯(lián)汽車和高級別智能網(wǎng)聯(lián)汽車混行）條件下，高速公路交通管理將面臨很多新問題，目前我們對這些問題的思考還非常有限、不夠深入。

正因為如此，筆者認為從第三代技術(shù)猛一下就發(fā)展到第四代技術(shù)還不現(xiàn)實，需要有過渡的一代技術(shù)。

這類技術(shù)通過集成應用最新的物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、移動互聯(lián)網(wǎng)、5G、邊緣計算等技術(shù)，對傳統(tǒng)的主動交通管控系統(tǒng)（ATM）進行提質(zhì)升級，通過路側(cè)廣播、LED屏、聲光警示裝置以及導航終端實現(xiàn)“人-車-路”信息交互（需要用好“聲、光、色、形”四種方式），充分體現(xiàn)智能車路協(xié)同的理念，從而在智能網(wǎng)聯(lián)汽車滲透率很高時能夠平滑演進到下一個發(fā)展階段。

（二）產(chǎn)業(yè)發(fā)展

對智能車路協(xié)同技術(shù)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，我們一定要客觀、理性、冷靜，我們要清醒的看到，與其密切關(guān)聯(lián)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展階段，待V2V應用已經(jīng)比較的成熟的時候再來發(fā)展I2V，產(chǎn)業(yè)發(fā)展的時機或許更好。

筆者認為，智能車路協(xié)同技術(shù)目前還是比較適合在車聯(lián)網(wǎng)先導區(qū)、示范區(qū)以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)園區(qū)、礦山區(qū)域進行應用，不太適合在高速公路上大規(guī)模推廣應用（主要還是因為智能網(wǎng)聯(lián)汽車滲透率實在太低，比城市的比例更少，加之LTE-V2X或5G-V2X技術(shù)還不完全很成熟）。

高速公路更需要的是面向普通汽車的智能車路協(xié)同系統(tǒng)，實現(xiàn)運營管理和交通控制提質(zhì)升級。

如果一定要在高速公路上推廣應用LTE-V2X或5G-V2X，建議不必全線覆蓋，重點在隧道出入口、長大下坡、互通式立交分流區(qū)、霧區(qū)等區(qū)域開展示范應用，展示在這些區(qū)域進行主動交通安全防控和主動交通管控的成效。

在更遠的未來，LTE-V2X或5G-V2X的大規(guī)模推廣應用，可以充分借鑒全國ETC聯(lián)網(wǎng)的經(jīng)驗，用好舉國體制優(yōu)勢，實現(xiàn)全國高速公路智能車路協(xié)同系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，打造全世界用戶數(shù)量最多的車聯(lián)網(wǎng)體系，高速公路聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控的夢想就一定會實現(xiàn)。

當然，智能車路協(xié)同系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開生態(tài)圈的構(gòu)建，特別是LTE-V2X或5G-V2X的商業(yè)模式仍不清晰，未來會不會出現(xiàn)5G/6G-V2X運營商，喊了很多年沒興起來的車聯(lián)網(wǎng)保險UBI會不會再火一把？

但不管怎么說，成功的商業(yè)模式構(gòu)建一定需要有金融產(chǎn)業(yè)（比如支付、車險、安全險等）的介入，不然很難玩得轉(zhuǎn)。 

作者簡介：王少飛，招商局重慶交通科研設(shè)計院有限公司智慧城市與數(shù)字交通工程院副院長