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从智能(慧)交通到车路协同落地化初探

回归交通的本质

一、从智能交通到智慧交通的演变

从20世纪90年代到21世纪初,说起交通,都会提ITS(智能交通),即将先进的科学技术(信息技术、计算机技术、数据通信技术、传感器技术、电子控制技术、自动控制理论、运筹学、人工智能等)有效地综合运用于交通运输、服务控制和车辆制造,加强车辆、道路、使用者三者之间的联系,从而形成一种保障安全、提高效率、改善环境、节约能源的综合运输系统。

随着技术进一步发展,智能交通演变成为智慧交通,一字之差代表着技术的突破,在智能交通的基础上,融入物联网、云计算、大数据、移动互联等高新IT技术,通过高新技术汇集交通信息,提供实时交通数据下的交通信息服务。智慧交通使人、车、路密切配合达到和谐统一,发挥协同效应,极大提高交通运输效率、保障交通安全、改善交通运输环境和提高能源利用效率。

技术不断迭代和创新,但无论是智能交通还是智慧交通(不知道下一代还有什么名词能替代智慧交通),其目标不变,围绕着如何去解决整个交通问题,形成人、车、路三者更高效的统一。交通的定义是人和物的移动,车和路是载体,目标是人的安全,物的畅通,对应着各种交通方式在客运及货运中最高效的使用。各类技术是载体和工具,是为人和物的移动服务的,不管是智能交通还是智慧交通,只要能提高人和物移动的效率,就是好的技术,和称呼无关。

二、车路协同的发展历史

从道路管理的角度,车是工具,路是载体,如何使两者更有效率,更安全,车路协同的概念就产生了,车路协同是通过采用先进的无线通信和新一代互联网等技术,来全方位实施车车、车路动态实时信息交互,并且在全时空动态交通信息采集与融合的基础上开展车辆主动安全控制和道路协同管理,从而充分实现人、车、路的有效协同,保证了交通安全,提高通行效率,从而形成的安全高效和环保的道路交通系统,这个定义说的车辆主动安全控制和道路协同管理,便有主次之分了。

1950年,通用汽车在新泽西州打造了一条埋入大量通信设备的高速公路;1990年,日本将智能交通系统确立为国家项目;2006年,欧盟开启车路合作系统(CVIS)项目,2010年美国提出智能驾驶(Intelli Drive)战略;2011年,中国科技部在863计划中设立智能车路关键技术研究项目。

从定义中可以看出智能(慧)交通包含的范围更广,也没有明确车和路哪个是主导,哪个辅助,而车路协同更趋向于智慧交通的某种场景,确定了车和路之间的协作关系。不同等级的道路会以车辆的速度、转弯半径等属性为基准来进行设计,设计要素会通过交通标志、信号标识等信息传递给驾驶员。从广义的车路协同来说,可以分为三个阶段:

第一阶段:道路的标志、标线以及道路安全设施等作为道路给出的信息(非数字化),通过驾驶员来识别,最终车辆按照道路交通给出的指示行驶,这是最初的车路协同系统,通过驾驶员即人来识别交通信息。

第二阶段:除了第一阶段的道路设施,通过线圈,雷达,摄像头等电子设施检测到数据,把车速、车数、牌照等信息传递到信息中心,计算出流量信息,如密度,间隔,VC比,并把信息上传到道路上的显示屏,从单条道路到整个区域路网的信息,可以数字化显示;另外影响到交通拥堵和涉及安全的信息,如道路施工、天气信息等,信息通过显示屏传递到人,通过车辆广播传递到车,最终的接收者是驾驶员,通过这些信息进行车辆驾驶。通过路侧系统把数字化信息传递到车和人,传输方向为单向传输。

第三阶段:道路设施及相关信息数字化,车、路之间的信息可以通过车载、路侧单元进行双向传递,而边缘计算和云计算支持了数据更高效更大容量的计算,V2X的通信技术支持传输能力高速率,低时延;车、路传感器的融合和决策能够使整个道路系统运行更有效率,更安全。比如L2级别的智能车,通过网联系统可以实现L5级别的无人驾驶能力。

三、车路协同落地化建议

车辆通过安装摄像头、雷达等传感设施,从感知、决策到执行,包括执行阶段的冗余控制来逐步实现无人驾驶。其测试除了台架测试,还需要整车在实际道路上进行路试,来验证智能驾驶的硬件和软件的稳定性。而道路作为车辆行驶的载体,其场景显得尤为重要,我们可以看下2019年的道路数据:截止到2019年末全国公路总里程达501.25万公里,其中高速公路总里程14.96万公里,农村公路420.05万公里,国省干道公路约为66.04万公里;高速公路总里程占比为3%。2019年中国城市道路长度为45.9万公里,是2019年公路总长度的9.2%。

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2019年各类公路长度百分比(按技术等级分类)

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2019年各类道路长度百分比

在智能驾驶的测试场地以及实际道路测试中,需要把各类道路按照合理比例进行规划和测试,在车路系统中,也要更多地考虑农村公路的场景规划。

车路协同的目标是充分实现人、车、路的有效协同,保证了交通安全,提高通行效率,从而形成的安全高效和环保的道路交通系统,在实施过程中既要考虑实际的目标性,也要从资金、资源的角度出发,不能想着一蹴而就,大投资和大投入就一定能解决问题,而需要针对具体问题具体分析,系统化的统筹实施,不能“头痛医头,脚痛医脚”。

从流程上,我们可以通过数据分析出容易产生拥堵或交通事故发生率比较高的路段或交叉口,从多个维度对这些路段或交叉口进行分类;基于现有道路设施状况可分布实施适合该道路车路协同设施(可选择最基础的第一阶段,数字化的第二阶段和双向传递的第三阶段),并根据运行结果进行灵活调整。

车路协同更注重人、车、路运行的效率,并非一定要在每一条道路上实施高大上的车路协同,也不一定要实现每条道路的数字化、可视化和智能化。建议基于道路状态,进行分析并分阶段提供车路协同设施,统筹实施,最终实现人和物的更有效率的移动,回归交通的本质。

*文章转自上海日深科技,作者容育,如有侵权,请联系删除。

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