智慧高速车路协同现状与未来

2020-06-04 19:30 评论 0 条

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本文来源:5G行业应用


一、高速公路智能网联(车联网)示范整体情况


2018年2月,交通运输部办公厅发布《关于加快推进新一代国家交通控制网和智慧公路试点的通知》,覆盖北京、河北、吉林、江苏、浙江、福建、江西、河南、广东。基础设施数字化方向,北京、河北、河南、浙江重点实施;路运一体化车路协同方向,选取有代表性的高速公路,以及北京冬奥会、雄安新区项目,开展车路信息交互、风险监测及预警、交通流监测分析等,北京、河北、广东重点实施;北斗高精度定位综合应用方向,江西、河北、广东重点实施;基于大数据的路网综合管理方向,福建、河南、浙江、江西重点实施;“互联网+”路网综合服务方向,吉林、广东重点实施;新一代国家交通控制网方向,建设面向城市公共交通及复杂交通环境的安全辅助驾驶、车路协同等技术应用的封闭测试区和开放测试区,形成新一代国家交通控制网实体原型系统和应用示范基地,江苏、浙江先行研究推进


2019年9月,中共中央、国务院印发《交通强国建设纲要》中提到加强智能网联汽车(智能汽车、自动驾驶、车路协同)研发,形成自主可控完整的产业链。大力发展智慧交通,推动大数据、互联网、人工智能、区块链、超级计算等新技术与交通行业深度融合。推进数据资源赋能交通发展,加速交通基础设施网、运输服务网、能源网与信息网络融合发展,构建泛在先进的交通信息基础设施。构建综合交通大数据中心体系,深化交通公共服务和电子政务发展。推进北斗卫星导航系统应用。

2020年3月,由浙江省交通运输厅组织,浙江省交通集团下属浙江省交通设计院主编的《智慧高速公路建设指南(暂行)》正式发布,是国内首部关于智慧高速建设方面的指导性文件。
以浙江省内先行开展的试点项目和既有研究成果为依托,结合智慧高速公路的内涵和发展趋势,在明确智慧高速公路建设的原则、目标和内容基础上,确定了调研工作、基本应用建设、创新应用建设、建设管理等具体要求。并以附录形式编写了浙江省内营运高速公路智慧化提升改造方案、新建智慧高速公路建设方案和智慧高速公路测试场建设方案。

初步统计,
全国高速公路车路协同创新示范预期长度超过4000公里,主要包括北京和河北的延崇高速、大兴新机场高速、京雄高速;吉林珲乌高速;江苏的新一代国家交通控制网(常州)试点工程、通锡高速南通方向、S342无锡段、G524常熟段、沪宁高速无锡硕放至东桥路段、五峰山过江通道公路接线工程;浙江的杭绍甬高速、沪杭甬高速公路智慧改造、杭州绕城西复线高速、杭绍台高速公路绍兴金华段;福建的基于大数据路网综合管理智慧高速公路示范工程项目;江西的宁定高速、昌九高速;河南的新一代国家交通控制网和智慧公路试点工程(机西高速公路);广东的南沙大桥、广乐高速;湖南的长沙113公里智慧高速项目;山东的智能网联高速公路测试基地项目、济潍高速;海南的环岛旅游公路;四川的都汶高速龙池连接线项目、成都绕城高速;广西的南宁沙井至吴圩公路等。

二、智慧高速车路协同现状

(1)延崇高速


延崇高速公路是从北京延庆到张家口崇礼的高速公路,全长约116公里,是2022年冬奥会延庆赛场与张家口崇礼赛场的直达高速通道。其中北京段全长约33.2公里,起点为延庆区大浮坨村西侧,终点在市界与延崇高速河北段相接。


北京段智慧公路试点建设特色是打造全要素基础设施数字化,支持自动驾驶和车路协同创新示范,建设绿色智慧服务区。基础设施数字化方面,实现交通运行状态监控、桥梁健康监控、隧道监控、数字化管控平台等;自动驾驶和车路协同方面,实现效率、安全和服务类典型应用场景等;绿色智慧服务区方面,实现车流和人流大数据分析、综合的信息服务、停车诱导、换乘诱导等。


河北段智慧公路试点建设特色打造自动驾驶、智能诱导、无感收费三方面体验。自动驾驶方面,实现智能化路况感知、北斗/基站精确定位、车路协同等;智能诱导方面,实现螺旋隧道综合引导技术、道路分车道动态控制技术、公路隧道调频广播技术等;无感收费方面,实现智慧收费技术、智慧收费APP等。


(2)五峰山“未来智慧高速”


今年5月14日,《五峰山过江通道南北公路接线工程“未来智慧高速”方案》工作大纲通过专家组评审。江苏“未来智慧高速”方案最终落地,标志着江苏交通新基建取得突破性成果。工程依托江苏首条新建双向八车道高速公路五峰山过江通道南北公路接线项目,通过前瞻性技术和先进性技术的探索和试点应用,努力创建“未来智慧高速公路示范工程”,创新和引领未来高速公路智能化建设。

五峰山“未来智慧高速”主要场景:

1、雾天不再封路 冰雪自动消融。将通过在车道两侧安装激光测距车检器,准确感知车辆所在车道,再通过在路面预埋的诱导灯,对行驶车辆进行车道级安全诱导行驶。路面的数百个诱导灯,可在车辆后方一定距离以红灯显示警示区域,形成车辆行驶拖移轨迹,提醒后车保持距离。

不仅如此,“未来高速”在遇上冰雪天气时,传感系统会对积雪与结冰状况进行智能判断。一旦检测到路面积雪,自动喷淋系统就会喷洒融雪剂,一旦发现路面可能结冰,埋在沥青路面下的发热电缆还会自动启动加热除冰工作,确保行车安全。


2、5G加持:信息瞬间交互让行车更安全。
利用5G网络极低延时的通信链路,所有的交通信息将实时反馈到指挥后台,这些实时路况信息第一时间通过路侧广播诱导、高精度导航提醒等方式,向驾乘人员提供道路危险状况提示、限速预警、前方拥堵提醒、车辆汇流碰撞预警、匝道分合流预警等信息,行车更加安全和省心。

3、鹰眼监测:事故发生可智能感知处置
。五峰山过江通道沿线,还将布设亿级像素摄像机,像“鹰眼”一样对路面进行全天候监控。这种智能设备具备事件处理功能,能够对轻微碰擦车辆进行智能取证,从而避免事故造成的驾驶人员纠纷,以及对交通流的影响。

道路两侧的防护栏安装上“碰撞感知”功能内置传感器后,一旦防护栏被撞击或倾斜,传感器会将防护栏的碰撞情况,即时发送到指挥中心监控平台,包括交通引导、事故处置、路面养护第一时间都将行动起来,实现更为高效的事故处置。

(3)杭绍甬高速公路


杭绍甬高速公路是国家公路网 G92 杭州湾地区环线并行线,经杭州、绍兴、宁波三地,全长约174 公里(含利用杭州湾大桥南接线约24公里),采用六车道标准建设,总投资约707亿元。


杭绍甬智慧高速公路服务具体目标包括:


1、全面支持自动驾驶。近期支持自动驾驶专用车道货车编队行驶,远期支持全线自动驾驶车辆自由行驶。


2、实现自由流收费。创新收费管理模式,构建基于车载终端的收费系统,最终实现全面取消物流收费站,减少出入口拥堵,提高出行便利性。


3、提升全线整体通行效率。依靠客货分离及货车编队等技术,近期实现车辆平均运行速度提升 20%-30%,长期实现同性能力成倍提升。


4、“全天候”快速通行。基于高精度定位、车路协同、无人驾驶等技术的综合应用,克服冰雪、雾霾等特殊天气情况的影响。


5、电动车续航能力。利用服务区、声屏障等高速公路现有场所或条件,建设光伏产能系统以及电动车充电系统,为高速公路用户提供新能源补给服务。


6、构建车车、车路协同式交通安全系统。建设路网运行安全管理系统和应急指挥调度与处置系统,实施智能救援。近期降低交通事故发生率,远期实现“零死亡”愿景。


(4)沪杭甬高速

从2019年开始,浙江沪杭甬正式启动智慧高速建设,并着重在试验路段进行试点。通过布设大量感知设备,开发大数据平台及多种智慧算法,试验路段的道路平均车速提升8%、通行能力提升20%、道路拥堵时间降低10%、拥堵指数发布、出行时间预测准确率达到90%、道路行车事故下降10%、救援时间缩短10%,实现运营管理和客户服务双重提升。


目前,杭甬高速柯桥-绍兴段的道路上方和路边多了很多设备,它们是智慧高速慧眼——每隔250米布设了一套毫米波雷达和视频数据设备,而在沪杭甬其他路段,每隔1公里架设了一台摄像机。这些“慧眼”非常灵敏,不分昼夜地感知车流、车速以及一切异常,并源源不断地发送信息给后台大脑。沪杭甬高速在沿线很多互通处设置了带行程时间的标识牌,上面的时间都是根据实时路况推算的,方便司乘人员精确安排自己的行程。

接下来,浙江沪杭甬将深入推进5G等关键技术破题,在相关路段和服务区进行5G信号覆盖和应用场景试行,试运行高精地图、高精定位、三维建模、BIM技术等,力争在沪杭甬高速公路248公里运营道路上全面实现基础设施数字化、车路感知协同化、数据处理智能化、出行服务精准化、客货运输绿色化、关键技术产业化等智慧化提升效果。

(5)昌九高速

昌九高速连接南昌市与九江市,全长138公里,建设了一张融合高速公路骨干环网通信、北斗卫星定位、车路交互的智慧公路车路感知交互网,实现有线与无线、本地边缘计算与中心分布式云计算等功能。昌九高速沿线138公里布置了5G基站及路侧单元,使5G车联网及人车路云协同系统具备了与高速公路、车辆、人员多维度的连接能力。昌九高速正式成为支持车路协同自动驾驶编队行驶的高速公路。


2019年7月,3台无人驾驶车辆在昌九智慧高速试验段成功进行了编队行驶测试,测试车速60km/h,低延时20ms以内。3台无人驾驶车辆则具备了车辆编队、前向碰撞预警、变道预警、道路危险状况提示、限速预警、车内标牌和自动泊车等功能。在自动驾驶过程中,工作人员无须操作方向盘,也无需踩油门,仅需用ipad操作启动、停车等程序。通过交通控制网模拟高速公路V2I的动态限速、团雾结冰、施工区域、紧急车避让、路段执法等五个场景,3台车可实现车辆编队的自动组队、拆队及道路结冰限速等场景下的车路协同自动驾驶。

(6)四川“数字高速”试点

“面向车路协同的智慧高速体系建设”被纳入交通强国(第二批)试点项目,成绵扩容项目被纳入省交通运输厅“数字高速”试点,雅康高速和绕城高速被纳入“平安智慧高速”试点。其中“面向车路协同的智慧高速体系建设”交通强国(第二批)试点项目,通过全面重构面向车路协同的建设、营运、运维、服务等一体化架构,实现对道路改造和管理手段的重塑,让自动驾驶由传统的“单兵作战”转变为有组织的高效协同合作。


该试验段将安装感知系统、数据交互体系、路侧单元和车载单元等,建设符合I4级别的车路协同自动驾驶试验道路,满足自动驾驶L2-L4级别车辆对于车路协同的技术要求,打造成为一个“未来之路”的缩小版。未来几年,四川交投将力争打造5至10条智慧高速样板路、示范路。

四川交投川高公司在成都绕城高速试点运行“智慧眼”视频智能分析系统。绕城高速是省内最繁忙的高速公路,日均站口车流量高达90万辆,驱车跑完全程大概需要1个小时。
绕城高速设置了838路高清摄像头,后台每秒可对187路信息进行处理,5秒左右就能对全部信息进行一次梳理,可实现信息准、有图片、有声音、更快捷、更贴心、更文明。

2020年,智慧眼2.0版将通过在绕城高速上布置更多感知设备,将全线85公里道路的“感知能力”提升至90%以上。
绕城高速全线还将布置毫米波雷达,主要用于夜间或恶劣天气,摄像头无法看清时,利用毫米波雷达补充。届时,绕城高速全线将基本实现监控全覆盖,“每个地方有什么事情,都可以在第一时间感知。”

附:全国智慧高速示范项目列表(不完全统计):


三、智慧高速车路协同未来发展

高速公路运行环境相对简单、主体权责清晰、路侧机电设施齐全,具备开展车路协同创新示范良好条件。但高速公路开展车路协同创新示范依然面临诸多挑战,包括技术和业务层面、法律法规和协同机制层面、商业模式和数据开放模式层面。

(1)探索三网融合技术和业务发展

通过分布在车端、路端和云端的“感知、通信、计算”三大功能,积极探索面向C/B/G端的主动安全类、提升效率类、信息服务类、监管控制类业务融合发展,真正解决高速公路面临的实际问题,比如拥堵治理、改扩建施工期间的交通组织、分时分段收费等。

(2)探索法律法规和协同机制

积极探索高速公路自动驾驶责任方面的法律法规,保障整个产业有序发展。在非自动驾驶时代,交通事故责任主体是驾驶人员,这一主体认定方式在L3以下级别的自动驾驶可继续延用。但在L3及以上级别自动驾驶中,自动驾驶车辆将主要承担驾驶任务,交通事故责任的判定涉及到自动驾驶技术运营方或技术提供方。

协同机制方面需要重视和保险行业协同,以及与公安交警管控协同。保险可以帮助分担自动驾驶风险、提高消费者信心,从而促进高速公路自动驾驶产业发展。高速公路运营管理方是高速公路企业,但交通秩序由高速公路交警负责,例如交通违章、事故处理等,因此需要和高速公路交警做好自动驾驶信息协同。

(3)探索商业模式和数据开放模式

高速公路车路协同健康发展,未来还需要创新的商业模式和数据开放模式。尤其需要探索高速公路车路系统和管理、金融保险、出行服务、能源等行业的深度融合,以及解决好高速公路车路协同所产生的大量车端和路侧数据的所有权、使用权、经营权问题,将有可能探索出崭新的市场空间。

本篇文章来源于微信公众号: 智慧交通实践

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