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冉斌:车路云一体化一致行动系统框架与智慧高速发展

促进并实现智慧高速的高质量发展

2023年,二十大报告擘画了加快建设交通强国的明确目标,推动高质量发展是做好新时代经济工作的根本要求。中国传统高速公路的数字化升级和智慧化建设正在迈入加速阶段,车路协同已经成为智慧交通的重要使能技术。如何促进并实现智慧高速的高质量发展,成为了行业内讨论的热点。

3月30日,由中国公路学会主办,中国信科集团、中信科智联(原大唐高鸿智联)协办的 “车路协同赋能智慧高速高质量发展”主题论坛在福州圆满落下帷幕。在此次大会上,中国公路学会自动驾驶工作委员会主任,东南大学-威斯康星大学智能网联交通联合研究院院长冉斌发表了主题为《车路云一体化一致行动系统框架与智慧高速发展》的演讲,以下为演讲实录。

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冉斌教授演讲

很高兴给大家做一个关于车路一体化一致行动系统框架与智慧高速发展的报告。从去年9月15日开始,中国公路学会、中国汽车工程学会、中国通信学会,三家学会一起,发起了车路一体化一致行动。

从去年9月15日开始到现在,经过了几个月的努力,通过很多相关的单位和同事的努力,在今年1月16日的时候,形成了一个车路云一体化一致行动的系统框架。在系统框架发布后,我们也进行了相关的修改,今天我给大家做一个关于系统框架的简单报告。

同时,因为今天的主题,是关于智慧高速的发展,所以对智慧高速的相关的发展,也做一个介绍。

从介绍内容来讲,我们有大概以下几个方面。首先讲产业背景,另外关于战略的意义、目标愿景、发展现状和分析,以及发展路线做一个介绍。最后一部分,对于智慧高速的相关发展,以及车路云一体化应用做一个相关的介绍。

那么目前,也是在中国历史上的第一次,就是交通、汽车、信息通讯三大产业,历史性的融合在一起,交叉融合,相互促进,协同发展,终于推动形成路权的车路云协同系统的落地。

从国家层面,发布了相关的政策和规划,为车路云协同车路云一体化发展提出了具体的要求。汽车的四化和交通的三化,是目前整个车路云一体化逐步发展的一个行业共识。另外,车联网通信,前面讲到的,具备了充分赋能智慧交通的能力。

从战略意义来讲,有下面几个方面。

首先,发展车路云一体化,有利于融合智能交通网络地智能网联汽车以及车联网无线通信、云平台等相关的技术。同时,最起码的,有利于提升汽车、交通、信息通信等多领域之间的相互赋能、协调发展。最后,有利于提升我们的城市运行智能化的水平,发展交通强国、汽车强国等相关强国的建设。这是比较重大的战略意义。

从战略意义出发,目前三个学会一起,达成一系列的目标愿景。首先,我们可以形成聪明的车+智慧的路和协同的云,有相关产业支撑,包括有智能制造、整车厂、和交通企业、已经大规模的应用人工智能大数据、高精地图等。

所以会为中国的智慧交通和自动驾驶产业本身提供安全、高效、高可靠度、高端性低成本解决方案,提升人民群众的出行的获得感和幸福感。

从目标愿景出发,我们初步把今后的2028年到2050年分成了三个阶段的发展。

初步的愿景是,到2025年,基本形成中国标准的车路云一体化的技术创新产业生态,基础设施、法规标准、产品监管、网络安全体系。

第二阶段,到2035年逐步完善这些体系,到2050年全面建成这个体系。2035年也是交通强国初步建成的时间,2050年是完全建成的时间,和战略规划也是一致的。

发展现状,目前有这么几个方面。首先国际上来讲,美国高度重视相关的发展,欧洲也是,日本更是通过智能交通的发展,推动车路一体化的产业发展和进步。国内,中国工信、公安、交通各个部委,相关的各种的标准、指南,包括车联网产业标准建设以及道路设施管理规范以及智能网联汽车测试等等,交通部本身也出台了封闭场地建设的指南等等,北上广深、福建等,也出台了相关的标准规范。

总体的技术判断,道路交通方面,道路的信息化、智能化、自动化技术,在国际上还是处于比较领先的水平,包括智慧高速也有一部分处于国际领先的水平。智能网联汽车产业,在全球处于并跑的阶段。C-V2X,刚才也有提到。

这是目前的一个现状和技术的总体水平的判断。

目前,有两三百家在做不同的示范。其中有17家国家级的测试示范区,16个双智城市,3500多公里的道路实现智能化升级改造。高速公路完成的就是相关的一个通信单元部署,包括今天在座的山东高速的左总,他们所进行的京台高速等等相关的示范。这都是目前的一个现状分析。

从新的发展路线来讲,通过几个月的努力,三家学会基本达成共识,这是最顶层的,就是车路云一体化自动驾驶系统的框架图。左边是智能网联汽车,右边是智慧公路,上面是智能云控系统。通过车联网通信系统进行连接,为出行者服务。同时下面有一系列的系统,包括边缘计算、高精度地图等等,这是一个最顶层的系统框架图。

应用到智慧高速,智慧公路系统就会被智慧高速系统替代。再往下,这个顶层的系统框架图会不断深化、扩展、落地,今后几个月,甚至一年两年三年会不断的出台各种的系统框架图的落地和扩展的发展。聪明的车,智慧的路,融合的云,构成了基本的系统框架。

这里面有主要的几个要素,有智能网联汽车系统,智慧公路系统,包括智慧高速系统和云控平台系统。车联网通信系统,是连接所有相关的。

车联网本身的智能化,就不同程度的等级,一到五级,智能化目前也是一到五级。智慧高速也会进行相关的分级,系统也是一到五级。这是目前考虑的不同的维度,不同的级别。这个就是今后30年,到2050年,基本上有各种的组成和构成。

目前,这个图,是我们考虑的一个协同发展的路线,相关路线图。横坐标,是三阶段,就是从辅助驾驶,部分自动驾驶到完全自动驾驶,纵坐标是从低到高车路云协同发展程度。

第一阶段,2025年协同感知为主,到第二阶段,2035年,大规模协同感知基础上,达到协同决策为主,到最后一个阶段,是协同控制为主。我们也实现完全没有信号灯,或者是各种高速公路的,无相关的控制设备,物理设备本身的一个协同通行。

这是我们的一个协同发展路线图。

这几张表,是目前我们考虑到的一个具体的要求。第一阶段,协同感知为主,对车辆本身就有意义架构,就域集中的阶段,具备环境的智能感知能力和接口,人机交互功能,信息安全防护,道路本身,智能传感器,对智慧高速本身,需要比较多的建设传感器,支持多维的信息采集,安装相关的智能设备,完善信号机,包括匝道控制等等的联网改造。这是一些基础的预测。

对通信,需要对车路、车车通信有要求,这是近距离的,近程的协同和车云以及路云的远程信息服务。这是我们辅助驾驶服务,是到2025年。

第二阶段,车辆本身,要升级到EI架构,中央集成阶段。道路本身,升级所有的传感器系统,就是支持高精度的车辆检测、传感,以及完成多模式驾驶的支持。通信本身,要做到增强型的协同。这个场景本身,包括各种的专用道,特定道路,包括智慧高速的各种专用道。

第三阶段,车辆本身是具有车路云一体化的EI架构,道路本身,是应该全面建成高水平的智慧高速。包括高水平的智慧公路网。这是目前考虑的三个阶段。

三个阶段本身在智慧高速有以下的要求。

首先可以看到,从智慧高速本身讲,我们考虑三个阶段,过去的30年,智慧高速的信息化,从90年代末开始到十几年前,信息化为主,到近5年十年的智能化。

智能化就是交通管理为主,信息化里面,以数字化、信息化作为基础。所以就是说,比如说在中国,无论是江苏还是山东、福建还有四川、京津冀,智慧高速的信息化,走到一个比较完善的阶段,开始实现智能化,主动交通管理。

目前,第三阶段自动化刚刚开始。自动化本身也是一个很长期的过程,差不多将近三十年。这个从初步的辅助驾驶,到半自动驾驶,到全自动驾驶,是一个不断完善的过程。

过去两个多月,在一致行动里面,课题组对车路云一体化本身的经济分析做一个初步的评估,主要应用之一,就是主要的高速公路走廊,包括京津冀、长三角、珠三角等,这里面总长度本身,按16.9万公里作为一个基本的低要求的话,实际上本身没有那么长,就几万公里。但是如果在主要高速公路走廊本身,实施车路云协同的话,可以明显提供明显的交通水平和通信能力,改善城市群的区域协调。

另外,就是从交通事故本身讲,减少交通事故的效益是非常可观的。同时一个比较显著的指标,跟单车智能相比,投资效益比可以达到4700:1,可以比较显著推动产业化的发展。课题组也在发展,国家政策落实的情况下,加上国家引导资金的投入,可以带动大概一比十的直接的地方投资和社会投资,可以促进智慧高速、智能网联汽车以及车路云协同万亿级产业的发展。

所以,在这个时候,如果考虑到就是说车是车,路是路,这个时代,基本上慢慢就要结束了。要走向车路云一体化。

另外的就是主要应用方向,主要的物流货运走廊,这里考虑有25万公里,中国的物流货运成本在全世界应该是属于比较高的,这个实际上是不太正常的。

目前,整个物流货运走廊,是高度重合,可以做智慧高速的拓展和延伸,它的安全、改善以及物流成本的降低,还有就是说减少相关的货车排队等等,应该能促进我们城市群的多市联运,特别是在目前的情况下,这是一个很重要的投资方向。

这里面,我们把整个车路云一体化本身的发展,如果以全国的形式,覆盖所有的路,覆盖3亿台车,平均投资效益比是1500:1,投资在智慧高速上的,大概是4700:1,这里面可以看到,将会带动产业的发展,加快形成国内大循环,国内国际双循环的一个新发展格局。

从发展路线来讲,目前,有这么一个发展的趋势,从技术的示范,技术的推广和大规模的推广,分为三个阶段。

这两张图,这张图是关于技术示范,目前就是从技术示范来讲,可以说 2023年,系统级别,以S2为级,道路大概I1和I2,2025年系统提升到S3,道路变成I2 I3。那么从整个发展来讲,系统可以到S3 S4,道路可以从I1 I2到I3,全面建成的时候,整个系统可以到S4+,道路可以全面提升到I3和I4,这里面说的是智慧高速。

大规模推广,它的节奏,大概比技术示范晚个几年。比如说2023年,目前大家看到,实际上还是一个从信息化、智能化往初步的自动化方向过渡的阶段。2025年,可以逐渐到S2、S3,到2035年,系统大规模的建成S3智慧高速,道路可以I2+,部分I3。全面建成S4+,这是目前的一个逐步过渡的方式,应该也适用于中国目前的现状。

下面有几个比较具体的建议。目前,智慧高速正在建设的1.0、2.0版,从数字化、信息化、智能化,支撑系统智能化,可以考虑在逐步出台的国家政策和引导基金支持下,各部门,从省市各部门,出台相关的发展规划和方案,鼓励支持智慧高速的快速发展,作为一体化落地的主要建设方向之一。

第二、同时大规模的智慧高速的改扩建项目,开展规模化的示范,推动标准体系和评价的落地,这是目前的一个重要的抓手。

第三、推动智慧高速公路走廊和智慧城市群走廊的一个深度的结合,以全国一盘棋的方式,推动多批次,大量的滚动式的发展。比如说江苏高速、山东高速,可以作为第一梯队,后面包括京津冀,珠三角等等可以更快跟上,这个在一盘棋的规划下应该可以。

最后有几个建议,比如说完善智慧高速的发展政策,推动相关法律法规的制定,完善评价标准体系和规范,完善测试场景库,发挥5G的优势,以及完善智慧高速的技术方向评价体系。

谢谢。

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