智慧公路車路協(xié)同系統(tǒng)的發(fā)展探討

于萍 程明睿

2018年初，我國首條超級高速路——杭甬復(fù)線高速公路建設(shè)計劃公開，這條計劃2022年通車的超級高速路將采用車路協(xié)同系統(tǒng)，具備智能、快速、綠色、安全四大特征。作為解決交通擁堵、事故、污染等問題的有效手段，智慧公路的車路協(xié)同系統(tǒng)已進(jìn)入成熟期，具有能夠與車輛主動安全技術(shù)互補、進(jìn)行車流優(yōu)化并快速處理道路交通事故、進(jìn)一步提升重點營運車輛安全水平等作用。因此，如何加快我國車路協(xié)同系統(tǒng)發(fā)展值得探討。

全球車路協(xié)同系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用取得實質(zhì)進(jìn)展

車路協(xié)同（V2X）系統(tǒng)是智慧公路建設(shè)的重要支撐，是通過無線通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使車輛與外界各項元素之間實現(xiàn)信息互聯(lián)互通的智能交通系統(tǒng)。其概念最初由歐盟委員會第六科技框架計劃（FP6，2002—2006）提出，目前世界各國都對其開展了研發(fā)與應(yīng)用。V2X通常包括車輛與路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）、車輛之間（V2V）、車輛與行人（V2P）、車輛與騎行車（V2M）等。V2V技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)視距外的車輛相對位置互報，達(dá)成盲區(qū)預(yù)警和車輛間提前規(guī)避的效果；V2I技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)車輛與道路間的信息交換，也可通過與主動安全裝備聯(lián)動提高V2V防碰撞效能，亦能對無人駕駛汽車進(jìn)行引導(dǎo)；V2P和V2I技術(shù)能夠利用智能交通信號燈等基礎(chǔ)設(shè)施對人流、車流進(jìn)行主動引導(dǎo)，從而提高車流運行效率并可有效規(guī)避事故發(fā)生，避免或減輕二次事故造成的損失。

車路協(xié)同理念及技術(shù)各具特色。車路協(xié)同技術(shù)實踐時間長、成熟技術(shù)多，作為連接車輛和道路的關(guān)鍵技術(shù)，各行業(yè)新興技術(shù)的涌現(xiàn)對車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展具有持續(xù)的創(chuàng)新推動作用，進(jìn)而也產(chǎn)生了各國各具特色的車路協(xié)同技術(shù)應(yīng)用。

日本于1996年建設(shè)了世界上第一個基于實時道路信息及誘導(dǎo)方式的交通信息通信系統(tǒng)VICS，1997年建設(shè)了具有路面信息通信及緊急處理能力的AHS智能化交通系統(tǒng)，2007年開始建設(shè)的Smart Way又進(jìn)一步加強(qiáng)了路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施感知能力。美國、 歐盟均于2003年起開始車路協(xié)同系統(tǒng)計劃及建設(shè)，旨在提升交通安全性、環(huán)保度和實現(xiàn)調(diào)度優(yōu)化，其中，美國的IntelliDrive偏向于向駕駛者提供安全輔助控制或全自動控制支持，歐盟的eSafety、SAFESPOT、 COOPERS、CVIS等更側(cè)重車路協(xié)調(diào)合作方式的研究。

我國車路協(xié)同技術(shù)起步晚，但發(fā)展迅速。我國車路協(xié)同研發(fā)起步較晚，但國家對智能交通的重視和戰(zhàn)略布局有力推動了車路協(xié)同系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步，尤其是近年，多項政策和規(guī)劃都對車路協(xié)同系統(tǒng)研發(fā)應(yīng)用給予了支持。《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)“十三五”現(xiàn)代綜合交通運輸體系發(fā)展規(guī)劃的通知》要求開展新一代國家交通控制網(wǎng)、智慧公路建設(shè)試點，推動路網(wǎng)管理、車路協(xié)同和出行信息服務(wù)的智能化；至2020年，我國交通基礎(chǔ)設(shè)施、運載裝備、經(jīng)營業(yè)戶和從業(yè)人員等基本要素信息數(shù)字化率要達(dá)到100%，各種交通方式信息交換取得突破?！督煌ㄟ\輸部辦公廳關(guān)于加快推進(jìn)新一代國家交通控制網(wǎng)和智慧公路試點的通知》對北京、河北、吉林、江蘇、浙江、福建、江西、河南、廣東的交通運輸廳（委）作出部署：重點在基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化、路運一體化車路協(xié)同、 北斗高精度定位綜合應(yīng)用、基于大數(shù)據(jù)的路網(wǎng)綜合管理、“互聯(lián)網(wǎng)+”路網(wǎng)綜合服務(wù)、新一代國家交通控制網(wǎng)等六個方向開展試點。目前，上海、北京、重慶、武漢、無錫等城市開展了基于寬帶移動互聯(lián)網(wǎng)的智能汽車與智慧交通應(yīng)用示范，在推動我國車流干預(yù)、行人預(yù)警、智能城市系統(tǒng)等車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用方面積累了一定經(jīng)驗。但車路協(xié)同系統(tǒng)中5G或拓展應(yīng)用5.8GHz專用短程通信技術(shù)提供極低延時寬帶無線通信、路側(cè)智能基站系統(tǒng)的應(yīng)用等方面還存在短板，是未來一段時期我國智慧公路車路協(xié)同系統(tǒng)的重點應(yīng)用方向。

我國車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展面臨的主要阻礙

V2X應(yīng)用場景存在技術(shù)短板，制約V2X技術(shù)革新及應(yīng)用步伐。隨著應(yīng)用場景技術(shù)的快速發(fā)展，已然成熟的V2X技術(shù)又面臨新的發(fā)展機(jī)遇，實現(xiàn)了由“成熟”到“革新”的需求轉(zhuǎn)化。車輛主動安全技術(shù)是與V2X技術(shù)進(jìn)行協(xié)同的重要技術(shù)，較低的車輛主動安全技術(shù)普及率是當(dāng)前制約V2X技術(shù)在“V”一側(cè)發(fā)展的主要短板之一。日本的Smartway、美國的IntelliDrive均試圖利用V2X技術(shù)，通過為車輛主動安全系統(tǒng)提供車輛及路況信息服務(wù)，增強(qiáng)車輛主動安全技術(shù)的可靠性。但目前，以主動防撞技術(shù)為代表的主動安全技術(shù)基礎(chǔ)尚未夯實，主動安全技術(shù)與公路物聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)度低、對網(wǎng)聯(lián)信息處理能力較弱，傳統(tǒng)汽車前后裝市場主動安全技術(shù)推廣進(jìn)度緩慢，以無人駕駛技術(shù)為代表的前沿主動安全技術(shù)未獲公眾普遍信任，V2X與主動安全技術(shù)的協(xié)同效應(yīng)差制約了我國V2X技術(shù)發(fā)展。

高速公路應(yīng)用實踐不足，嚴(yán)重阻礙了我國V2X技術(shù)的應(yīng)用。由于高速公路路況好、道路基礎(chǔ)設(shè)施較為健全、車流控制難度小，美、英、日、荷等發(fā)達(dá)國家車路協(xié)同技術(shù)應(yīng)用多始于高速公路。我國超級高速路建設(shè)時間較短，在模型建立、車路通信等方面還缺少大量實踐，難以在短時期內(nèi)大規(guī)模推廣應(yīng)用。同時，我國公路信息化建設(shè)投資在高速公路總體建設(shè)投資中占比低于4%，高速公路智能化水平不高，各地低等級公路信息化水平則更低，智能化升級成本巨大。 我國V2I技術(shù)在高等級公路上應(yīng)用經(jīng)驗不足，在低等級公路的推廣也是困難重重。

商業(yè)模式缺乏吸引力，V2X技術(shù)發(fā)展乏力。營運車輛事故往往會造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失，避免營運車輛間事故歷來是世界各國的重要課題。由于營運車輛路線、車輛和駕駛者相對固定，在營運車輛上應(yīng)用V2X是技術(shù)推廣的切入點。但目前，在傳統(tǒng)“使用者/所有者買單”模式下，車輛使用者/所有者將安全技術(shù)和裝備投入視為額外成本支出，加之與技術(shù)配套的設(shè)備可選擇范圍小、成本偏高，且部分設(shè)備不夠人性化，對固有工作習(xí)慣改變較大導(dǎo)致易用性差，缺少統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和接口導(dǎo)致普適性差等原因，V2X對車輛使用者/所有者吸引力較低。為加快車輛安全裝備部署，日本等國的保險公司在各車輛險種中，依據(jù)ABS、安全氣囊、主動防撞等主被動安全裝備加裝情況， 設(shè)置了每項5%～10%不等的保費優(yōu)惠。在我國，車輛安全與保險的合作模式還處于探討階段，我國利用保險帶動車輛使用者/所有者積極性的模式仍需時間培育。

發(fā)展建議

從推進(jìn)車輛主動安全裝備應(yīng)用著手，增強(qiáng)車輛與智能道路的協(xié)同能力。增強(qiáng)車輛主動安全裝備的信息化水平，借助車聯(lián)網(wǎng)，發(fā)揮裝備車路協(xié)同能力、超視距反應(yīng)能力和主動干預(yù)能力。一方面，通過頒布重點營運車輛領(lǐng)域的強(qiáng)制性安全標(biāo)準(zhǔn)，在重點營運車輛中進(jìn)行推廣，從后裝市場入手，逐漸向前裝市場滲透，最終使主動安全裝備成為營運車輛出廠標(biāo)配；另一方面，通過出臺建議性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵主動安全技術(shù)裝備廠家向運輸企業(yè)提供短期無償服務(wù)、與整車企業(yè)合作等模式，逐步向非營運車輛領(lǐng)域推廣。

加快推進(jìn)V2X各級道路建設(shè)改造，積累車路協(xié)同應(yīng)用實踐經(jīng)驗。第一，加快具有車路協(xié)同能力的、有示范作用的智能高速公路建設(shè)，推廣普及道路建設(shè)運行中獲取的先進(jìn)經(jīng)驗，最終形成智能高速公路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)；第二，組織專家分析制定現(xiàn)有各等級公路進(jìn)行改造的可能性、 經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和改造方案，將智能公路建設(shè)納入智慧城市建設(shè)總體架構(gòu)，制定從高速公路向低等級公路逐步推開的公路智能化實施方案。

改變傳統(tǒng)商業(yè)模式，加強(qiáng)對車輛使用者和所有者的引導(dǎo)。車路協(xié)同系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵在于使用者的配合，成本低廉、簡單實用、人機(jī)交互方便的設(shè)備和軟件更容易提高營運車輛運營人員的接受程度。建議在目前智能公路剛剛鋪開的情況下，借鑒合同能源管理模式，鼓勵使用者與保險公司合作，安裝具有與智能道路協(xié)同功能的手機(jī)導(dǎo)航免費APP，然后通過應(yīng)用車路協(xié)同系統(tǒng)后安全性提升的保費差額收益和經(jīng)濟(jì)性提升的能源差額收益等抵扣設(shè)備成本和運行費用的模式，向車輛所有者推廣專用設(shè)備，強(qiáng)化對車輛使用者和所有者的引導(dǎo)，推動車輛協(xié)同技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。