車路協(xié)同試驗場設(shè)計建設(shè)：歷史、現(xiàn)狀和展望

周 銳，徐高鵬，金 濤，孫佳優(yōu)，李 力，姚丹亞

（1.青島慧拓智能機器有限公司，山東 青島 266000；2.中汽研汽車工業(yè)工程（天津）有限公司，天津 300300；3.深圳慧拓無限科技有限公司，廣東 深圳 518000；4.清華大學(xué)，北京 100084）

致謝:

清華大學(xué)姚丹亞教授對論文的思路觀點、現(xiàn)狀分析、技術(shù)路線和結(jié)論方面給予指導(dǎo)，并在審閱時提出了寶貴修改意見，在此致以衷心感謝！

0 引言

車路協(xié)同采用先進的無線通信和新一代互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，全方位實施車車、車路動態(tài)實時信息交互，并在全時空動態(tài)交通信息采集與融合的基礎(chǔ)上，開展車輛主動安全控制和道路協(xié)同管理，充分實現(xiàn)人、車、路的有效協(xié)同，保證交通安全，提高通行效率，從而形成安全、高效和環(huán)保的道路交通系統(tǒng)[1]。然而作為當前智慧交通領(lǐng)域最熱門的研究方向與商業(yè)化目標，開發(fā)成熟可靠的車路協(xié)同系統(tǒng)尚需細致和大量的測試。不僅要求要在ETC、車位地磁檢測等傳統(tǒng)車路協(xié)同功能測試之外，對車輛與網(wǎng)聯(lián)設(shè)備的協(xié)同適應(yīng)功能進行測試，還應(yīng)當重點測試智能路側(cè)設(shè)備對車輛賦能的交通環(huán)境感知應(yīng)對能力、復(fù)雜交通場景的決策規(guī)劃能力。由此帶來新智能交通場景測試試驗需求是傳統(tǒng)測試場所不能滿足的，因為需要設(shè)計與建設(shè)具備車路協(xié)同與智能網(wǎng)聯(lián)測試能力的新型汽車試驗場。

1 國內(nèi)外車路協(xié)同系統(tǒng)的發(fā)展歷史

與新能源汽車一樣，車路協(xié)同并不是21世紀的新產(chǎn)物，廣義的車路協(xié)同概念是通過各種路側(cè)設(shè)施設(shè)備向車端駕駛員傳遞信息，為其做出合理適當?shù)鸟{駛行為提供參考。早在古代社會道碑、里程碑就已經(jīng)能夠起到此種作用，而后隨著技術(shù)進步，紅綠燈、廣角鏡、道路標志、指示牌等利用物理光學(xué)原理與ETC、地磁檢測等利用電子通信原理進行道路信息傳遞的設(shè)施得以廣泛應(yīng)用，形成現(xiàn)代交通中重要的組成部分。而現(xiàn)今互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展所帶來的科技躍遷，勢必會向交通領(lǐng)域引入新的技術(shù)與手段來保障安全與暢通。

世界上第一套車路協(xié)同系統(tǒng)出現(xiàn)在20世紀50年代，由通用汽車在新澤西州一條高速公路上部署大量通信設(shè)備，其也被認為是現(xiàn)代車路協(xié)同系統(tǒng)的雛形；隨后1992年由休斯公司提出的DSRC標準被ASTM提交討論并于1998年通過。與此同時，日本在20世紀90年代將智能交通系統(tǒng)確立為國家項目，并于2007年完成了位于東京場區(qū)公路的“Smartway”試驗，2011年實現(xiàn)1 600臺ITS Spot System路側(cè)設(shè)備的安裝，其中城際高速路上安裝間距10～15 km，城市快速路上安裝間距4 km，可以為過往車輛提供自適應(yīng)巡航、盲區(qū)監(jiān)測、電子付費等服務(wù)支持。歐洲車路協(xié)同研究與美日基本同期，但是由于其國家眾多且大多國土面積較小，基本由歐盟統(tǒng)一推進且十分注重協(xié)議與標準，于2006年主導(dǎo)開啟了車路合作系統(tǒng)項目——CVIS（Cooperative Vehicle-Infrastructure System）,主要在法國、德國、意大利、荷蘭、比利時和英國等國家針對城市車路協(xié)同、城際車路協(xié)同、海運和航運協(xié)同以及協(xié)同監(jiān)測等技術(shù)集成應(yīng)用開展測試與示范。

我國的車路協(xié)同系統(tǒng)研究起步較晚，最早可追溯到2007年的863計劃中“交通對象協(xié)同式安全控制技術(shù)”，隨后由清華、同濟、華南理工等高校率先在各地開展車路協(xié)同研究與試驗，形成了包括地磁誘導(dǎo)系統(tǒng)、車道保持、不停車收費系統(tǒng)等成果[2]。于2011年正式在863計劃中設(shè)立“智能車路協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)研究”，隨后在“十二五”“十三五”與“十四五”計劃中均被列為重大專項得以推進。

圖1 國內(nèi)外車路協(xié)同發(fā)展圖

2 國內(nèi)外車路協(xié)同試驗場的建設(shè)思路

隨著車路協(xié)同系統(tǒng)由物理化、電子化向智能化與網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展，尤其是集成5G、LTE-V和DSRC等多模通信技術(shù)，融合點云、圖像等多源傳感器數(shù)據(jù)的智能路側(cè)設(shè)備出現(xiàn)，加上引入有邊緣計算單元與云控平臺，未來的車路協(xié)同系統(tǒng)勢必在復(fù)雜性、多樣性、可靠性與安全性上快速發(fā)展，與之對應(yīng)的是同樣快速增長的測試需求。而傳統(tǒng)測試方案與手段不能滿足要求，必須尋找新的測試方案。

當前國內(nèi)外車路協(xié)同試驗場建設(shè)主要有兩個思路。一種是從真實交通角度出發(fā)，基于公開道路改建開放測試路段，建設(shè)成本低、周期短、公里數(shù)長但針對性較弱且拓展受限。較為典型的是美國弗吉亞Northern Virginia Test Bed，其是由29號、50號、66號與495號州際高速公路的部分區(qū)段改建而來，在弗吉亞州前25個嚴重擁堵路端部署有49臺RSU，旨在通過真實交通數(shù)據(jù)檢驗DSRC設(shè)備對于道路交通信息的感知和分發(fā)能力，是美國北部唯一一條具有自動駕駛、智能網(wǎng)聯(lián)與智慧交通測試能力的道路。與之相似的還有日本的Smartway，歐盟的Safe Spot等。

另一種思路是從車輛測試角度出發(fā)，基于傳統(tǒng)試車場改建或新建封閉測試場，針對性強、可塑性高、適應(yīng)度廣但建設(shè)成本高、周期長且難以短期內(nèi)盈利。與上述Northern Virginia Test Bed相鄰的Smart Roads Test Bed便是如此，其不以交通行為的真實性為首要目標，反而尋求極限的測試邊界性質(zhì)和多變的定制場景，因而僅部署10臺RSU。與之相似的還有英國的Mira City Circuit測試場，韓國的K-City等。本文主要介紹封閉測試場的部分，開放道路測試的部分將在其他論文中單獨進行闡述。

我國基于近10年來在車路協(xié)同領(lǐng)域的布局與發(fā)展，目前已經(jīng)在C-V2X、5G等新一代車路協(xié)同通信標準制定中發(fā)揮越來越重要的作用，相應(yīng)車路協(xié)同試驗場建設(shè)也后發(fā)先至。開放測試路段包括上海臨港智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉測試區(qū)、國家智能汽車與智慧交通（京冀）示范區(qū)與江蘇（無錫）、天津（西青）、湖南（長沙）、重慶（兩江新區(qū)）等4個國家級車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)區(qū)。封閉測試場也有國家智能汽車與智慧交通（京冀）示范區(qū)順義基地、武漢智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試場、中汽中心（鹽城）汽車試驗場與江西上饒新能源智能化汽車綜合試驗場等陸續(xù)建設(shè)與投入使用。

3 智能網(wǎng)聯(lián)汽車試驗場設(shè)計

3.1 設(shè)計流程

由于上述問題的存在，亟需一套系統(tǒng)科學(xué)、標準統(tǒng)一的智能網(wǎng)聯(lián)試驗場設(shè)計基準?；趯鴥?nèi)外已建智能網(wǎng)聯(lián)試驗場的對標分析與智能網(wǎng)聯(lián)試驗場的基本特點與測試需求系統(tǒng)梳理，研究者逐步整理出一套行之有效的設(shè)計綱領(lǐng)，系統(tǒng)性地提出具有普適系統(tǒng)性智能網(wǎng)聯(lián)試驗場的規(guī)劃設(shè)計方法論，旨在滿足涵蓋《SAE J3016駕駛自動化分級》所定義的L1～L5全階段的智能網(wǎng)聯(lián)基本測試和拓展測試的試驗場規(guī)劃設(shè)計需求[3]，解決了上述建設(shè)標準缺失、建設(shè)協(xié)同性差等問題。以下，本文將以慧拓智能機器有限公司的設(shè)計綱領(lǐng)為例來分別介紹智能網(wǎng)聯(lián)汽車試驗場的設(shè)計和建造，從前期項目策劃、立項可行性分析到項目工藝工程設(shè)計，最終至施工圖落地，具體的規(guī)劃設(shè)計流程如圖2所示。

圖2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車試驗場規(guī)劃設(shè)計流程圖

功能需求為測試場設(shè)計的核心，同時功能需求又需要受到投資規(guī)模以及場地規(guī)模的約束。確定了相應(yīng)的需求之后需要進行初步的工藝設(shè)計形成規(guī)劃總圖，并基于此進行詳細的工程設(shè)計形成場地施工總圖，以下將對設(shè)計步驟進行詳細說明。

3.1.1 試驗場功能需求

為了解決智能網(wǎng)聯(lián)試驗場功能需求確定困難，容易出現(xiàn)需求考慮不全面，或者測試對象考慮不完整的問題，本章節(jié)系統(tǒng)地提出了試驗場功能需求的確定方法及邏輯依據(jù)。智能網(wǎng)聯(lián)試驗場的規(guī)劃設(shè)計需要先確定試驗場的測試功能內(nèi)容和整體服務(wù)定位，以此作為規(guī)劃設(shè)計的基礎(chǔ)設(shè)計根據(jù)。

該階段主要在項目前期和項目可行性研究階段完成，但主要決定了試驗場的規(guī)劃設(shè)計方案和內(nèi)容，是規(guī)劃設(shè)計的核心。解決了試驗場設(shè)計之初如何確定定位、如何確定測試對象與功能以及如何出具規(guī)劃設(shè)計方案的問題。

3.1.1.1 外部資源環(huán)境產(chǎn)業(yè)結(jié)合與定位

該部分解決的是試驗場如何定位的問題，需要結(jié)合建設(shè)單位性質(zhì)、地區(qū)行業(yè)特點來確定。智能網(wǎng)聯(lián)試驗場的建設(shè)一般由政府、企業(yè)、高?；蜓芯繖C構(gòu)主導(dǎo)，政府為了帶動智能網(wǎng)聯(lián)產(chǎn)業(yè)或者某個價值鏈發(fā)展建設(shè)智能網(wǎng)聯(lián)試驗場作為公共示范區(qū)或先導(dǎo)區(qū)；企業(yè)為了滿足自身產(chǎn)品的測試驗證和開發(fā)建設(shè)專屬試驗場；高?；蜓芯繖C構(gòu)為了某項技術(shù)的測試驗證或行業(yè)發(fā)展而建設(shè)特定試驗場[4]。

因此規(guī)劃建設(shè)智能網(wǎng)聯(lián)試驗場時首先需要分析建設(shè)目的與服務(wù)的產(chǎn)品或產(chǎn)業(yè)，從產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)鏈角度調(diào)查梳理試驗場的服務(wù)能力與建設(shè)方內(nèi)外部資源和需求的匹配，以此確定試驗場的整體定位，確定智能網(wǎng)聯(lián)等級L1～L5的層次定位，也作為將來運營投資回報和營收的主要計算依據(jù)。

3.1.1.2 測試對象、車型確定

該部分解決測試對象如何確定的問題，需要根據(jù)整體定位、測試的產(chǎn)品和技術(shù)項目，確定測試對象與車型，以此確定設(shè)計中需要滿足的關(guān)鍵測試物理空間尺寸。

3.1.1.3 功能確定

該部分解決的是試驗場要滿足哪些功能的問題，需要確定路試測試功能和配套服務(wù)功能。

根據(jù)測試定位與測試對象，路試測試功能根據(jù)現(xiàn)行國家部委以及中國汽車工業(yè)協(xié)會（CAAM）、中國汽車工程學(xué)會（CSAE）、中國公路學(xué)會（CHTS）等社會團體、地方標準等梳理出之前定位對應(yīng)的測試等級（L1～L5）的測試項目，主要明確是研發(fā)測試還是強制性測試以及對應(yīng)的第幾等級以下的測試功能和項目。

配套服務(wù)功能需要確定試驗場的試驗準備和生活服務(wù)功能，主要需要根據(jù)定位確定試驗場的服務(wù)能力、容量、人員數(shù)量和設(shè)備種類，從而確定試驗準備車間、公用設(shè)施廠房、試驗監(jiān)控設(shè)施、試驗管理設(shè)施、辦公、生活設(shè)施等數(shù)量內(nèi)容。

3.1.1.4 建設(shè)內(nèi)容規(guī)劃

該部分解決的是如何合理規(guī)劃建設(shè)內(nèi)容的問題，根據(jù)確定的功能，對應(yīng)每項測試項目，明確建設(shè)的主要道路種類、規(guī)模、尺寸要求；確定擬建建筑的建筑面積和規(guī)模體量。

3.1.2 投資規(guī)模確定

為了解決智能網(wǎng)聯(lián)試驗場投入產(chǎn)出難以測算，容易出現(xiàn)因前期測算失誤而導(dǎo)致項目中期不能順利推進，或者投資方認定預(yù)期內(nèi)難以回本，投資信心不足的問題，本章節(jié)系統(tǒng)地提出了試驗場投資規(guī)模的確定方法及邏輯依據(jù)。該階段主要在前期和項目可行性研究階段完成，決定了規(guī)劃方案內(nèi)容的取舍和規(guī)模。回答了如何出具項目經(jīng)濟可行性報告的問題。

圖3 試驗場功能定位

圖4 試驗場投資規(guī)模確定

基于建設(shè)內(nèi)容，參照附近類似基建項目和相應(yīng)工程定額，對擬建設(shè)內(nèi)容和項目造價及稅費做初步估算，提出投資規(guī)模，明確資金來源與使用計劃，并根據(jù)資金計劃決定建設(shè)分期和時序。

資金的良好保障是智能網(wǎng)聯(lián)試驗場建設(shè)的先決條件。對應(yīng)分別由政府、企業(yè)、高?；蛘哐芯繖C構(gòu)主導(dǎo)建設(shè)的智能網(wǎng)聯(lián)試驗場，費用來源一般分為政府投資、撥款、政策扶持資金或者企業(yè)自籌、貸款等形式。

項目的營收情況是項目建設(shè)和持續(xù)順利運行的根本保證，也是項目是否立項建設(shè)的根本決定因素。通過市場和產(chǎn)業(yè)鏈分析，參照類似項目的運營情況、業(yè)績以及服務(wù)能力，確定項目的營收情況，計算投資回報周期，從經(jīng)濟角度做項目的可行性分析，確定項目經(jīng)濟收益和項目的順利落地情況。

3.1.3 場地可行性分析及項目選址

為了解決現(xiàn)實情況下土地資源緊張以及未來拓展考量，新建智能網(wǎng)聯(lián)試驗場難以合適選址的問題，本章節(jié)系統(tǒng)地提出了試驗場選址方案的確定方法及邏輯依據(jù)。依據(jù)確定的建設(shè)內(nèi)容提出用地的場地邊界尺寸要求申請用地，落實可使用的用地范圍。回答了如何對試驗場進行可行性選址的問題。

智能網(wǎng)聯(lián)試驗場同傳統(tǒng)試驗場一樣，宜盡量選擇場地平整、豎向落差小的地塊，宜在平原開闊地區(qū)建設(shè)，同時基于試驗需求場地某一方向的長度應(yīng)不少于1～2 km。但現(xiàn)實中往往與此矛盾，平整地塊開發(fā)早、利用條件好、土地價值高，一般很難申請到大片平整土地用于試驗場建設(shè)，即使有這樣的場地，也由于高昂的地價而影響項目經(jīng)濟性，反而多是申請丘陵、山地、多溝渠的灘涂地塊作為試驗場選址。

因此需要結(jié)合場地豎向和地質(zhì)情況進行選址工程適宜性、場地適宜性及經(jīng)濟比選，并考慮試驗場未來拓展和發(fā)展因素，宜預(yù)留拓展與留白場地，重點考慮的因素按照重要程度應(yīng)有：

a）場地四界幾何尺寸條件 場地宜有至少一個方向的長度不小于1.5 km，且寬度方向宜不小于500 m。

b）場地豎向情況 場地整體高差宜不超過5 m，且相對平整。

c）工程適宜性評價 重點考查場地地質(zhì)、地表、水文、氣候、風(fēng)速等因素，主要從地基處理難度和地基穩(wěn)定性的建設(shè)費用，氣候、風(fēng)速對測試的影響等角度進行比選[5]。

d）場地周邊市政設(shè)施情況 主要考慮公用設(shè)施如：給水、排水、供電、5G網(wǎng)絡(luò)、弱電光纖等的條件。

e）場地整體外部交通情況 宜選擇到達重要港口、車站、機場方便的用地，如此能夠方便客戶使用、吸引更多測試需求以及提高場地交流使用程度。

3.1.4 工藝技術(shù)設(shè)計

為了解決智能網(wǎng)聯(lián)試驗場工藝技術(shù)設(shè)計復(fù)雜，容易出現(xiàn)測試內(nèi)容或測試流線規(guī)劃不合理，或者設(shè)備規(guī)劃不完整而導(dǎo)致場地利用率不高的問題，本章節(jié)系統(tǒng)地提出了試驗場工藝技術(shù)設(shè)計的方法及邏輯依據(jù)。工藝技術(shù)設(shè)計是整個智能網(wǎng)聯(lián)試驗場規(guī)劃設(shè)計的核心。根據(jù)功能定位，通過外部資源環(huán)境背景分析、國內(nèi)外智能網(wǎng)聯(lián)試驗場對標分析、政策法規(guī)標準分析、特殊個性化需求梳理，綜合進行工藝技術(shù)規(guī)劃設(shè)計，回答了如何對測試場進行工藝技術(shù)設(shè)計的問題，具體可按如下階段步驟展開。

3.1.4.1 測試內(nèi)容規(guī)劃

測試內(nèi)容規(guī)劃根據(jù)整體定位和路試測試功能確定，按照測試車型和產(chǎn)品所對應(yīng)的L0～L5各階段測試內(nèi)容，一般劃分為基礎(chǔ)測試、一般測試和研發(fā)測試。

基礎(chǔ)測試和一般測試依據(jù)中國汽車工程學(xué)會的團體標準T/CSAE 125—2020《智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試場設(shè)計技術(shù)要求》的測試內(nèi)容進行規(guī)劃；研發(fā)測試重點面向L3以上智能網(wǎng)聯(lián)功能，需要根據(jù)產(chǎn)品要求和個性化測試需求進行特殊設(shè)計。

3.1.4.2 測試場景、設(shè)備規(guī)劃設(shè)計

測試場景規(guī)劃設(shè)計根據(jù)測試內(nèi)容，結(jié)合場地幾何尺寸條件進行測試內(nèi)容提煉、合并，從測試場地使用的角度對場地空間做出合理的整合，形成測試分區(qū)與場景固定，重點可以從高速測試區(qū)、城市測試區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)測試區(qū)、特殊場景測試區(qū)、泊車測試區(qū)、模擬設(shè)施測試區(qū)等大類進行劃分設(shè)計。

3.1.4.3 測試流線規(guī)劃

智能網(wǎng)聯(lián)試驗場不僅需要考慮單項場景與內(nèi)容的測試，更需要從整體試驗場的運行和使用角度做整體測試流線規(guī)劃，需要從測試路線和測試運行管理的角度盡可能地提高測試容量和測試效率，從聯(lián)絡(luò)路的設(shè)計與各場景的布置關(guān)系考慮，提高場地的利用率和不同場景間的有效銜接，達到整體最優(yōu)。

圖6 試驗場工藝技術(shù)設(shè)計

3.1.4.4 運行管理系統(tǒng)設(shè)計

智能網(wǎng)聯(lián)試驗場的良好、安全運行是試驗場生產(chǎn)經(jīng)營的根本。

運營管理系統(tǒng)需要在各測試分區(qū)、各場景、各試驗道路安裝道閘和遠程調(diào)度系統(tǒng)，及時有效地監(jiān)控場地和試驗過程，掌握測試人員的實時狀態(tài)，對測試過程和測試計劃做出科學(xué)管理。

3.1.4.5 場地總圖規(guī)劃

場地總圖規(guī)劃需要整體考慮場地的功能定位、測試分區(qū)、場景組合、測試流線、配套設(shè)施分布、場地有效利用、場地預(yù)留發(fā)展、柔性化設(shè)計場景的安排等多方面因素，根據(jù)場地條件和豎向分布進行場地規(guī)劃設(shè)計，需要重點做好測試規(guī)劃和工程規(guī)劃的有效銜接，并要滿足工程地質(zhì)和工程設(shè)計規(guī)范的要求，從工程經(jīng)濟性和測試效率兩方面對規(guī)劃方案進行不斷優(yōu)化設(shè)計，以達到最終使用的高效安全作為規(guī)劃設(shè)計評價的第一準繩。

3.1.5 工程設(shè)計

為了明確智能網(wǎng)聯(lián)試驗場工程設(shè)計的流程，保障場地施工總圖的準確性與合理性，本章節(jié)系統(tǒng)地提出了試驗場工程設(shè)計的詳細步驟。工程設(shè)計是試驗場設(shè)計的落地階段，需要貫徹“安全、耐久、節(jié)約、和諧”的設(shè)計理念，應(yīng)遵循因地制宜、就地取材的原則；結(jié)合項目的經(jīng)濟、技術(shù)條件，吸取國內(nèi)外智能網(wǎng)聯(lián)試驗場規(guī)劃和建設(shè)的先進經(jīng)驗，積極采用新技術(shù)、新材料、新設(shè)備、新工藝；節(jié)約用地，重視環(huán)境保護，注意與鄰近建設(shè)工程的協(xié)調(diào)，使設(shè)計的智能網(wǎng)聯(lián)試驗場工程建設(shè)項目取得經(jīng)濟、社會和環(huán)境的綜合效益。

圖7 試驗場工程設(shè)計

智能網(wǎng)聯(lián)試驗場建設(shè)項目一般采用兩階段工程設(shè)計，即初步設(shè)計和施工圖設(shè)計。但對于技術(shù)簡單、方案明確的小型試驗場建設(shè)項目，可采用一階段設(shè)計，即一階段施工圖設(shè)計。參照《公路工程基本建設(shè)項目設(shè)計文件編制辦法（2015）》做出適用于智能網(wǎng)聯(lián)測試場的工程設(shè)計如下。

3.1.5.1 初步設(shè)計

初步設(shè)計應(yīng)根據(jù)批復(fù)的可行性研究報告、測設(shè)合同和初測、初勘資料編制。

若為采用一階段施工圖設(shè)計則應(yīng)根據(jù)批復(fù)的可行性研究報告、測設(shè)合同和定測、詳勘資料編制，并編制施工圖預(yù)算[6]。

a）目的與要求 初步設(shè)計階段的目的是基本確定設(shè)計方案。必須根據(jù)批復(fù)的可行性研究報告、測設(shè)合同的要求，擬定修建原則，選定設(shè)計方案、擬定施工方案，計算工程數(shù)量及主要材料數(shù)量，編制設(shè)計概算，提供文字說明及圖表資料。經(jīng)審查批復(fù)后的初步設(shè)計文件，則為訂購主要材料、機具、設(shè)備，安排科研試驗項目，聯(lián)系征用土地、拆遷，進行施工準備，編制施工圖設(shè)計文件和控制建設(shè)項目投資等的依據(jù)。

b）組成與內(nèi)容 工程設(shè)計初步設(shè)計內(nèi)容及步驟參考見《公路工程基本建設(shè)項目設(shè)計文件編制辦法（2015）》第3.1.3條。設(shè)計概算應(yīng)按交通部現(xiàn)行《公路基本建設(shè)工程概、預(yù)算編制辦法》和《公路工程概算定額》及其他相關(guān)的規(guī)定編制。

3.1.5.2 施工圖設(shè)計

施工圖設(shè)計應(yīng)根據(jù)批復(fù)的初步設(shè)計、測設(shè)合同和定測、詳勘（含補充定測、詳勘）資料編制。

a）目的與要求 施工圖設(shè)計階段應(yīng)根據(jù)初步設(shè)計（或技術(shù)設(shè)計）批復(fù)意見、測設(shè)合同，進一步對所審定的修建原則、設(shè)計方案、技術(shù)決定加以具體和深化，最終確定各項工程數(shù)量，提出文字說明和適應(yīng)施工需要的圖表資料以及施工組織計劃，并編制施工圖預(yù)算。

一階段施工圖設(shè)計應(yīng)根據(jù)可行性研究報告批復(fù)意見、測設(shè)合同的要求，擬定修建原則，確定設(shè)計方案和工程數(shù)量，提出文字說明和圖表資料以及施工組織計劃，編制施工圖預(yù)算，滿足審批的要求，適應(yīng)施工的需要。

b）組成與內(nèi)容 施工圖設(shè)計內(nèi)容及步驟參考見《公路工程基本建設(shè)項目設(shè)計文件編制辦法（2015）》第5.1.3條。施工圖預(yù)算應(yīng)按交通部現(xiàn)行《公路基本建設(shè)工程概算、預(yù)算編制辦法》和《公路工程預(yù)算定額》及其他相關(guān)規(guī)定編制。

4 智能網(wǎng)聯(lián)汽車試驗場建設(shè)

為了解決智能網(wǎng)聯(lián)試驗場建設(shè)過程中各部分相對獨立又互相關(guān)聯(lián)，容易出現(xiàn)建設(shè)內(nèi)容不能有效聯(lián)動，或者建設(shè)不到位的問題，本章節(jié)系統(tǒng)地提出了試驗場整體建設(shè)與各部分詳細建設(shè)的內(nèi)容與方法?；卮鹆巳绾卧谠O(shè)計總圖基礎(chǔ)上建設(shè)好各部分內(nèi)容的問題。

4.1 整體建設(shè)

根據(jù)以上整體方案設(shè)計，結(jié)合國內(nèi)智能網(wǎng)聯(lián)汽車試驗場發(fā)展建設(shè)經(jīng)驗，可將智能網(wǎng)聯(lián)汽車試驗場建設(shè)拆分為車端、路端、云端、數(shù)據(jù)終端與通信側(cè)建設(shè)，其中車、路、數(shù)據(jù)終端分開建設(shè)，云端統(tǒng)一整合，通信側(cè)全面保障，最終引入平行測試理念在數(shù)字孿生平臺仿真再造云端測試場。

圖8 智能網(wǎng)聯(lián)汽車試驗場整體建設(shè)

整體建設(shè)思路為，通過試驗場內(nèi)設(shè)備設(shè)施建設(shè)以場內(nèi)場景來模擬實際交通場景，通過數(shù)字孿生技術(shù)以仿真場景模擬物理世界真實場景，繼而達到多層次、全方位的智能網(wǎng)聯(lián)測試目的。

4.2 車端建設(shè)

圖9 車端建設(shè)

車端建設(shè)主要包括測試車輛側(cè)建設(shè)、目標車輛側(cè)建設(shè)以及示范車輛側(cè)建設(shè)。目的是盡可能真實地模擬測試場景所要求的動靜態(tài)輔助車輛目標、盡可能充分地采集測試車輛行為與動作信息，配合車載與路側(cè)通信設(shè)備將測試數(shù)據(jù)反饋于云端平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)閉環(huán)。

該部分主要涉及種類有負責模擬輔助車輛的模擬目標車輛（氣泡車與摩托車）、智駕機器人、自主驅(qū)動平臺，負責采集車輛數(shù)據(jù)的OBU、T-BOX、數(shù)采設(shè)備、車載監(jiān)控攝像頭等，以及支持智能網(wǎng)聯(lián)應(yīng)用的CPE、GPS、域控制器與傳感器等[7]。

4.3 路端建設(shè)

路端建設(shè)通過對路側(cè)交通設(shè)施設(shè)備進行智能化系統(tǒng)部署及基礎(chǔ)設(shè)施改造，實現(xiàn)對道路及交通信息的感知、處理等功能，并且通過相關(guān)的協(xié)議完成與車端、云端的信息交換。

該部分主要涉及智能網(wǎng)聯(lián)路側(cè)設(shè)備部分、網(wǎng)絡(luò)傳輸層的C-V2X部分、DSRC部分、光纖/Wifi部分，構(gòu)建了以C-V2X為核心的網(wǎng)聯(lián)化通信與邊緣計算環(huán)境，與道路環(huán)境感知系統(tǒng)、自動駕駛地圖、高精度定位系統(tǒng)有機結(jié)合，為路側(cè)信息與車云協(xié)同提供詳細準確可靠的信息和網(wǎng)絡(luò)保障。

包含原有交通設(shè)施設(shè)備的智能化改造如智能信號燈、可變交通標志標識、視頻監(jiān)控、交通誘導(dǎo)屏、智能車道控制、違章拍照等；V2X設(shè)備如路側(cè)單元、邊緣計算單元、事件檢測相機、微波雷達、激光雷達、移動紅綠燈等；以及交通模擬/輔助設(shè)備如雨霧模擬裝置、氣象監(jiān)測儀、模擬路障、道閘系統(tǒng)、流量監(jiān)測、車位監(jiān)測等。

路端建設(shè)的重點內(nèi)容即需要按照功能需求將測試區(qū)域劃分城市、鄉(xiāng)村、高速測試區(qū)，針對區(qū)域特點及匹配場景選取路側(cè)設(shè)備類型[8]；再按照路口類型部署路側(cè)設(shè)備位置。目前智能網(wǎng)聯(lián)測試場景一般按照《合作式智能運輸系統(tǒng)車用通信系統(tǒng)應(yīng)用層及應(yīng)用數(shù)據(jù)交互標準》中所規(guī)定的29大類選取，圖10即為在交叉路口測試V2V/V2I場景交叉路口碰撞預(yù)警，按照測試需求需要車輛行駛數(shù)據(jù)、信號燈數(shù)據(jù)、路網(wǎng)數(shù)據(jù)，因而部署信號機、V2X通信單元、感知單元與邊緣計算單元。

圖10 路端建設(shè)

4.4 云端建設(shè)

云端是智能網(wǎng)聯(lián)試驗場的“大腦”，當前智能網(wǎng)聯(lián)車輛功能實現(xiàn)與測試驗證需要引進大量分布式儀器設(shè)備，包含路側(cè)感知設(shè)備、車載單元、邊緣計算單元等等，這些散布四周的設(shè)備需要云端聚合已完成測試數(shù)據(jù)的統(tǒng)一分析與管理；同時依靠云的存在，使得海量的測試數(shù)據(jù)能夠得以云端存儲，方便使用者訪問；最終云端算力能夠解決平行測試的計算壓力，使得數(shù)字孿生能夠在智能網(wǎng)聯(lián)試驗場內(nèi)實現(xiàn)。如在2017年中國智能車未來挑戰(zhàn)賽中應(yīng)用的平行測試打分系統(tǒng)就是類似應(yīng)用[9]。

云端建設(shè)是實現(xiàn)平行測試中物理世界與平行世界的橋梁[10]，通過虛擬化或者數(shù)字孿生的方式重構(gòu)出各類真實交通環(huán)境，并在仿真平臺中加入所需測試用例，真實再現(xiàn)自動駕駛汽車所遇道路及交通狀況，滿足大規(guī)模不同場景增強學(xué)習(xí)訓(xùn)練需求?；跀?shù)字孿生構(gòu)建真實的復(fù)雜交通狀況（多車、大交通流量）的測試環(huán)境，有助于解決測試資源受限、危險場景難以構(gòu)建等實際問題，能夠?qū)崿F(xiàn)在有限資源條件下的自動駕駛決策控制算法測試驗證。

云端包括機房建設(shè)以保障平臺運行基礎(chǔ)；數(shù)據(jù)管理平臺建設(shè)以完成對路端、車端的數(shù)據(jù)收集及實時處理分析，并且將分析結(jié)果實時下發(fā)至路端、車端，進行測試業(yè)務(wù)管理維護；平行數(shù)字孿生系統(tǒng)建設(shè)以搭建仿真測試場，有效利用累積智能網(wǎng)聯(lián)大數(shù)據(jù)進行深度挖掘，進行仿真測試與評價[11-14]。

機房建設(shè)需要遵循安全性、可靠性、標準性原則，依據(jù)GB 50174—2017《數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》完成基建、裝修、動力系統(tǒng)安裝、綜合布線、防雷接地、消防通風(fēng)、防災(zāi)備份、環(huán)境監(jiān)控等方面。根據(jù)試驗場網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計、測試業(yè)務(wù)計算、存儲需求與UPS電力保障方案進行設(shè)備選型，為開展測試業(yè)務(wù)提供運行保障支持。

數(shù)據(jù)管理平臺分為云控系統(tǒng)、測試業(yè)務(wù)系統(tǒng)與運營系統(tǒng)三大系統(tǒng)，其中云控系統(tǒng)又分為V2X運行子系統(tǒng)、智能交通控制子系統(tǒng)、設(shè)備運行監(jiān)控子系統(tǒng)、實時指揮調(diào)度子系統(tǒng)與數(shù)據(jù)展示子系統(tǒng)；測試業(yè)務(wù)系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)監(jiān)控子系統(tǒng)、測試評價子系統(tǒng)、仿真測試子系統(tǒng)與測試安全管理子系統(tǒng)；運營系統(tǒng)則包括運維保養(yǎng)子系統(tǒng)、運營分析子系統(tǒng)、測試資源管理子系統(tǒng)與出入場管理子系統(tǒng)。三大系統(tǒng)協(xié)同配合，共同支撐試驗場內(nèi)測試業(yè)務(wù)正常開展。

平行數(shù)字孿生系統(tǒng)則是數(shù)字孿生平臺基礎(chǔ)上搭建仿真測試場景庫，通過虛實結(jié)合的平行測試理念進行軟件在環(huán)、硬件在環(huán)以及整車在環(huán)測試[15]。其中數(shù)字孿生平臺建設(shè)包括數(shù)據(jù)接入系統(tǒng)、數(shù)據(jù)交換共享系統(tǒng)、數(shù)據(jù)質(zhì)量管控系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)備份管理系統(tǒng)；仿真測試場景庫建設(shè)則包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)標注系統(tǒng)、場景生成系統(tǒng)與場景庫管理系統(tǒng)。

4.5 數(shù)據(jù)終端建設(shè)

圖12 數(shù)據(jù)終端建設(shè)

數(shù)據(jù)終端是向測試管理員、操作員提供的作為測試業(yè)務(wù)管理、記錄與查看的信息化工具，是云端數(shù)據(jù)中心在移動用戶側(cè)的數(shù)據(jù)應(yīng)用載體，可以提供設(shè)備狀態(tài)監(jiān)管、場內(nèi)地圖管理、測試打分評價、測試場景管理等測試業(yè)務(wù)管理功能，測試車輛綁定、車輛狀態(tài)查看、配合遠程遙控駕駛系統(tǒng)實現(xiàn)遠程遙控功能。

4.6 通信側(cè)建設(shè)

通信側(cè)建設(shè)一般采用層次化、模塊化的設(shè)計思路，按照接入層、傳輸層、核心層和出口層進行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)計部署，滿足試驗場內(nèi)車路、車車、路路、車云、路云以及平臺開放接口低時延、高可用的組網(wǎng)通信需求。

圖13 通信側(cè)建設(shè)

為保證不同設(shè)備間高覆蓋度，需要按照星型網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方式對固定式視頻監(jiān)控設(shè)備和智能網(wǎng)聯(lián)設(shè)備進行光纖組網(wǎng)，對移動式設(shè)備采用Wifi或4G/5G的方式連接，對車路協(xié)同設(shè)備通過LTE-V或DSRC方式實現(xiàn)V2I、V2V、V2P的V2X車路協(xié)同組網(wǎng)。

為保證整體網(wǎng)絡(luò)的高可靠性，交換機設(shè)備和鏈路建設(shè)需要進行冗余備份，不僅能夠增強網(wǎng)絡(luò)可靠性、還能降低組網(wǎng)復(fù)雜度，向虛擬化、扁平化方向發(fā)展。

為保證智能網(wǎng)聯(lián)設(shè)備通信的低延時，需要對RSU節(jié)點、路側(cè)感知節(jié)點、邊緣計算節(jié)點、智能網(wǎng)聯(lián)車輛進行獨立組網(wǎng)，建設(shè)試驗場內(nèi)獨用基站，實現(xiàn)低時延、高可用的智能網(wǎng)聯(lián)專網(wǎng)。

5 國內(nèi)智能網(wǎng)聯(lián)測試場的應(yīng)用案例

國家智能汽車與智慧交通（京冀）示范區(qū)順義基地主要建設(shè)內(nèi)容為“虛實結(jié)合，場景濃縮”。

著力打造“封閉場地+模擬仿真”的雙賽道模式，搭建有智能網(wǎng)聯(lián)汽車模擬仿真測試平臺，集靜態(tài)場景編輯、動態(tài)場景還原、傳感器仿真、車輛動力學(xué)仿真、關(guān)鍵場景提取、人工智能對抗樣本生成等功能于一體，可針對不同企業(yè)的需求實施定制化整體解決方案。

同時在城鎮(zhèn)道路、高速公路、鄉(xiāng)村道路、特種道路、坡道模擬以及工程配套六大功能分區(qū)建有模擬加油站、隧道、換道、鐵路等十余種附屬設(shè)置，場內(nèi)部署有RSU、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、智能交通信號燈系統(tǒng)、雨霧模擬系統(tǒng)、道閘管理系統(tǒng)與5G網(wǎng)絡(luò)基站。

圖14 國家智能汽車與智慧交通（京冀）示范區(qū)順義基地

江西上饒汽車試驗場主要建設(shè)內(nèi)容為“一平臺三前端三系統(tǒng)”，即為數(shù)據(jù)支撐平臺，智能交通前端、智能網(wǎng)聯(lián)測試前端、汽車智能化測試前端與云控系統(tǒng)、測試業(yè)務(wù)系統(tǒng)、運營系統(tǒng)。

圖15 江西上饒汽車試驗場

其中數(shù)據(jù)支撐平臺包括數(shù)據(jù)中心和其上的數(shù)字孿生平臺，是測試場計算和數(shù)據(jù)存儲的中心與測試場內(nèi)數(shù)字化的支撐平臺。

智能交通前端包括場地中各類智能化交通設(shè)施，智能網(wǎng)聯(lián)測試前端包括固定的和可移動的智能網(wǎng)聯(lián)路側(cè)設(shè)備，汽車智能化測試前端包括環(huán)境模擬、仿真對象、移動平臺和對應(yīng)的操作平臺。

云控系統(tǒng)負責測試場各類前端設(shè)備的控制、狀態(tài)監(jiān)控和展示功能，支撐測試場景實現(xiàn)；測試業(yè)務(wù)系統(tǒng)用于實現(xiàn)各類測試業(yè)務(wù)、測試評價和仿真測試，同時具備測試安全管理的功能；運營系統(tǒng)用于測試場日常運營管理、業(yè)務(wù)預(yù)定、資源調(diào)度、運維保養(yǎng)。

6 結(jié)語

隨著車路協(xié)同規(guī)模的不斷壯大，其測試與試驗需求勢必愈來愈強烈，如何建設(shè)新增試驗場以及如何評估與改進現(xiàn)有試驗場車路協(xié)同測試能力就成為影響我國車路協(xié)同發(fā)展的重要問題，研究者希望能夠通過既往經(jīng)驗的思考與設(shè)計建設(shè)方法的總結(jié)助力行業(yè)探索出新的發(fā)展道路，不僅可以解決當前試驗場建設(shè)標準不一、盈利困難、測試協(xié)同性差的問題，也希望能夠推進相關(guān)標準的制定與實施，最終實現(xiàn)中國的車路協(xié)同汽車在中國的車路協(xié)同試驗場中安全可靠地駛出，駛在中國的道路上。