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「车路协同」产业的挑战与建议

产业界该做好哪些准备?

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赛文交通网 智能交通 自动驾驶 车路协同

随着自动驾驶技术和智能网联技术的飞速发展,车路协同从技术选择、应用场景等方面也有了新的探索。

从公路运营管理角度,车路协同包含了车路(含车车)间信息或能量交互,及其所支撑的信息服务、交通管理以及车辆调度与控制功能。

广义的车路协同,主要体现在两个方面,一是车路交互是广义的,车路交互的内容除了信息,也可以是能量。

广义的另一方面含义是指车路交互支撑的应用是广义的,既包括信息服务、交通流管控、收费等宏观全局性的应用,也包括车辆驾驶操控等微观局部应用。

车路/车车间直接信息交互,即车路直连通信(V2X),是构建智能车路协同应用的底层和基础支撑技术,这也是智能车路协同应用区别于其他传统的智能交通应用的最显著特征。

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图1 智能车路协同系统示意图

下文从自动驾驶与车路协同相关产业化政策、技术发展现状、应用试点示范及产业化标准等方面进行现状总结和分析,并结合交通强国试点建设、交通新基建需求,就下一步自动驾驶和车路协同发展从实施范围、实施重点、技术发展等方面提出建议。

1、自动驾驶与车路协同政策法规及标准发展现状

各国高度重视自动驾驶技术在抢占市场制高点、提升国家竞争力中的战略作用,结合技术和产业发展特点,优化政策环境,推动技术创新发展和应用。

2020年1月,美国发布了《确保美国在自动驾驶技术方面的领导地位:自动驾驶汽车4.0》(简称4.0)。与此前三个版本相比,4.0不再由美国交通部单独发布,而是由美国国家科学技术委员会和交通部联合发布,并汇总了38个联邦部门、独立机构、委员会和总统行政办公室在自动驾驶领域的工作。

在《通往自动化出行之路:欧盟未来出行战略》的基础上,2019年,欧洲道路交通研究咨询委员会(ERTRAC)发布了《网联式自动驾驶路线图》,提出包含传统设施、静态信息交互、动态数字化信息交互、协同感知、协同驾驶等在内的5级道路基础设施分级。

日本内阁发布日本复兴计划《世界领先IT国家创造宣言》,将自动驾驶作为战略重点之一。

2018年以来,日本出台了《自动驾驶汽车管理制度建设大纲》《自动驾驶汽车安全指南》《自动驾驶汽车道路测试指南》《远程自动驾驶系统道路测试许可处理基准》等一系列政策,促进自动驾驶技术研发及应用。

2019年,日本颁布《道路运输车辆法》(修正审议案)与《道路交通法》(修正审议案),为自动驾驶商业化部署提供法规支撑。国土交通省还出台了《自动驾驶客运经营指南》,着手建立面向运营的管理制度。

2020年国家发改委会同交通运输部等11个部门出台《智能汽车创新发展战略》,进一步完善自动驾驶顶层设计。

2021年3月,深圳人大发布《深圳经济特区智能网联汽车管理条例(征求意见稿)》,共10章60条,包括总则、道路测试和示范应用、准入和登记、使用管理、交通事故及违章处理等,对智能网联汽车创新发展面临的诸多法律问题进行了回应,期望通过立法破解智能网联汽车面临的诸多法律难题。北京亦庄开发区等也在推动相关自动驾驶运营相关法规条例等制度试点。

联合国世界车辆法规协调论坛(UN/WP29)、国际标准化组织(ISO)、国际电信联盟(ITU)、国际电工技术委员会(IEC)、国际自动化工程师学会(SAE)、第三代合作伙伴计划(3GPP)、欧洲电信标准化协会(ETSI)、欧洲标准化委员会(CEN)、3GPP(第三代伙伴计划协议)等国际组织积极推动完善自动驾驶相关标准。

ISO/TC204(智能运输系统标准化技术委员会)发布了一批智能驾驶、通信等方面标准,ISO/TC22(道路车辆标准化技术委员会)围绕自动驾驶车辆网络应用、测试数据及要求、功能安全、信息安全、测试场景等开展标准研究。

WP29于2019年新设立了自动驾驶车辆工作组,发布了《自动驾驶汽车框架文件》,确立了L3级及以上自动驾驶汽车的安全性及关键原则。3GPP针对C-V2X分阶段制定了系列标准。

目前, 3GPP R14~R17陆续完成,C-V2X无线通信技术标准从LTE-V2X向NR-V2X逐步演进走向成熟。

国内行业和国家标准也在积极响应,工信部牵头编制了《国家车联网产业标准体系建设指南》,分总体、智能网联汽车、信息通信、电子产品与服务、智能交通、智能车辆管理等部分。

全国智能运输系统标准化委员会(SAC/TC268)面向自动驾驶与车路协同,成立了数字化基础设施与车路协同、智能驾驶、信息安全三个工作组,加强自动驾驶与车路协同标准梳理及制修订。

2、自动驾驶发展形势与需求

自动驾驶从研发测试不断走向场景应用,用户需求逐渐释放,已初步具备在部分场景规模化示范运行的条件。

产业动能日趋强劲。

随着国内汽车产销从爆发式增长阶段进入到平稳增长阶段,车企纷纷转向智能化升级寻求突破口,带动汽车产业消费需求增长。

此外,新冠肺炎疫情突发,催生了“无人化”、“无接触”消费模式,也为自动驾驶服务新业态营造了需求环境。

2020年初,党中央做出了加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度的重大决策部署。自动驾驶融合了智能交通基础设施、新一代通信网络等,是“新基建”的典型应用场景,有望成为“新基建”的新焦点。

预计到2025年车路协同主要设备的投资规模将达到900亿元,到2030年,预计投资规模将达到3000亿元左右。

用户对自动驾驶需求逐渐释放。

限定区域的出租车、园区接驳、港口作业、物流配送等典型场景有明确的业务流程、服务对象,有节约劳动力、提高自动化及智能化水平的实际需求,因此,商业模式相对清晰。

依据百人会对行驶里程为60万公里的有人驾驶出租车与自动驾驶出租车成本进行分析,成本包括购车、保险、司机、燃料、维修保养等,目前阶段,有人驾驶出租车燃油、电动、无人驾驶出租车的成本依次为113.2万元、92.2万元、109.2万元,成本相当。

未来5~10年人力成本将会进一步升高,而自动驾驶系统改造成本会逐渐降低。预计2025年左右,Robo-taxi取消安全员并规模化部署后,其成本优势凸显,带来出行服务的颠覆。

此外,自动驾驶出租车可避免人为因素产生的事故风险,“自动驾驶+共享出行化”模式推广,可一定程度缓解环境污染问题。

自动驾驶矿卡、机场物流车、港口自动驾驶车辆虽然短期内投资成本大,但成本回收期短,基本为3年左右可实现经济效益,同时实现行李货物无人化运输,更高效、更经济、更安全。

各地示范热情高,推动自动驾驶产业化落地需求强。

为落实《交通强国建设纲要》,交通运输部启动了强国建设试点工作,部分地方先行先试,形成了一批示范性项目,如上海洋山东海大桥智能重卡测试,京礼、京雄、杭绍甬等智慧高速,雄安新区、漳州双鱼岛等自动驾驶示范区,以及长沙、沧州自动驾驶出租车等,得到了各方高度关注。

从已经批复的试点省份来看,20余省份和试点城市均将智能交通建设作为发展重点,其中,智慧公路示范工程和推广应用是其中的重点内容,专门设立车路协同示范的省份和重点城市也有22个。

重点围绕数字化智能化基础设施、自动驾驶专用道、车路协同、公路交通云控平台以及面向管理和服务的创新应用开展建设,提高公路交通安全、效率和服务水平。

多数省市明确提出了公路新基建和公路数字化建设的量化指标,江苏省提出“2035年底,推广完成全省区域智慧公路网建设,覆盖全省80%的高速公路和20%的普通国省干线”。浙江省提出“到2025年,智慧高速公路新建和改造提升里程达2000公里,实现平均车速提升20%,较大等级行车事故率降低10%”。山东省提出“到2030年,全省智慧高速公路占比达到50%以上”。

据不完全统计,“十四五”期间,全国拟建设或在建智慧公路项目约为70余个,涉及近8000公里公路,其中以高速公路为主,高速公路场景较为单一,是实现自动驾驶和干线物流自动化运输的非常优质的场景,其中,智慧公路建设项目较多的省份有河南、新疆、湖南、宁夏等地,车路协同试点示范工程建设项目和历程较高的省份有广东、重庆、浙江、河南、福建等省份,“十四五”期间,拟建设车路协同示范工程的路段历程超过2000km。

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图2 各省智慧公路建设项目数量及其中车路协同建设里程统计

3、自动驾驶与车路协同发展面临的问题

我国自动驾驶还面临上位法规支撑不够、关键技术和产品自主性不高等问题,促进自动驾驶发展和应用的政策和产业体系有待进一步完善。

技术和产业自主性亟待加强。

围绕自动驾驶,国内已形成集车辆及路侧感知、智能车辆决策控制研发、测试验证、大数据管理应用等上下游技术研发的产业链,除传统车企及科技创新企业外,涌现出一批感知设备商、V2X设备商、自动驾驶方案解决商、测试验证等企业,自动驾驶产业生态雏形初现。

但我国在感知、车载智能计算平台等自动驾驶关键环节的芯片硬件、核心基础软件及操作系统尚未完全自主化,处于被动采用状态。

目前,全球市场批量生产的车载环境感知系统、智能计算平台芯片和自动驾驶操作系统均被国际公司垄断,国内产品在性能和市场占有率方面明显处于劣势。

国内如华为等企业在逐渐发力,华为实现了计算平台芯片自主化,发布了面向L3、L4级的车载智能计算平台,但性能及安全性有待进一步验证,市场占有率也有待提高。

政策法规引领力度不够。

自动驾驶与车路协同技术从研发、测试走向试点和应用,需要一系列法规支撑和规范。与发达国家相比,我国现行制度支撑和引领力度仍显不足。受《道路交通安全法实施条例》等约束,高速公路尚未开放测试。

同时,对小型无人低速汽车的监管暂不明确,影响此类产品的路权、车辆经营权、责任主体等,制约其在公开道路测试,不利于培育无人配送新兴产业。

还有部分非常规传统运输工具未获得工信部门的车辆公告、交通运输部门的运营许可以及公安部门的车辆牌照,属“三不管”监管空白区,此类运输工具亟需进一步监管,加强政策引导支持。

车路协同对路网运营管理支撑作用有待进一步挖掘。

各地在积极开展智慧公路、基础设施示范项目,但是基建后示范不足,规模化应用部署亟需加强,标准不统一进一步降低了行业投入产出比。

如长沙于2019年完成了100公里的城市道路、100公里的高速公路智慧化升级,但后续智慧化示范不足,规模化自动驾驶示范应用并未跟进开展。

江苏无锡开展了包括核心城区区域覆盖约170平方公里的基础设施智慧化改造,升级建设了车路协同路侧管控基础设施,但是在车载通信设备(OBU)后装不够、前装尚未开始情况下,城市级LTE-V2X车联网示范应用很难达到常态化、规模化应用的效果,对路网运营管理管理及服务能力的提升有待进一步提升。

4、总结和建议

自动驾驶与车路协同已从单纯技术研发、测试验证阶段,逐步过渡到分场景、分阶段应用示范,建议积极推动自动驾驶与车路协同技术在智能交通中集成应用,强化跨行业、跨区域的协调,条块结合,形成推动我国自动驾驶与车路协同技术发展与应用的合力。

此外,建议在合规管控前提下,适当放宽并规范化公路沿线尤其是高速公路沿线高清晰度电子地图的采集、制作和使用。

提升智能化监管能力,通过跨区域自动驾驶测试、示范区域运营的等监管,动态掌握产品测试过程中技术、设施保障等问题,定期开展总结评估,为系统评估技术成熟度等提供支撑,有利于相关场景下政策法规的快速出台。

建议制定针对自动驾驶营运车辆的安全技术条件,做好营运许可准入管理。研究无驾驶员后的责任、信用、过程监管,对运输企业、新业态运输平台公司的安全管理。提前研究车辆尤其是营运车辆的全生命周期管理,健全自动驾驶产品及关键零部件全生命周期的安全管理体系。引导地方、技术创新企业、出行服务平台搭建集自动驾驶管理、服务一体化数据平台,形成自动驾驶应用示范的动态监管机制。

以交通强国试点、新基建交通试点项目等为契机,谋划一批自动驾驶与车路协同先导应用示范工程,形成条块结合的规模化示范,引导其健康持续、商业化良性运转。

借鉴全国高速公路联网收费系统和视频联网建设、运营经验,出台统一建设和运营标准,关键设备开展系统协议符合性测试、验收测试等,确保系统运营过程中的互联互通,降低区域壁垒,降低自动驾驶相关厂商的测试难度,加快测试场景的技术积累。

面向出行服务,试点向创新型企业降低出租车经营权门槛,鼓励多种形式的自动驾驶出租车商业运行模式。

建议进一步整合、融合路网管理与服务行业需求,强化车路协同的业务支撑能力,提升客户粘性。同时重视ETC门架系统、基础设施数字化、交通运行状态精细化表达等行业应用的整合,形成广义车路协同等技术解决方案和技术发展路线图,合理布局产业链和资源,从而形成具备可持续迭代能力、持续创新的信息化基础设施资源和产业链条。

作者简介:陈旻瑞,江西省交通监控指挥中心;张纪升、张凡,中路高科交通科技集团有限公司

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