经验讨论

以下文章来源于中国交通智库 ，作者中咨泰克交通工程 张艳 张猛威

车联网是我国弯道超车的重要途径，我国《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中也明确提出积极稳妥发展车联网，5G和C-V2X车联网是构建智能网联汽车和智能交通数字的基础设施，是落实党的二十大精神和国家的“十四五”规划纲要的重要举措。

随着各部委、各省份对车路协同产业的支持，各地方政府争创国家级车联网先导区，涌现了无锡、天津、重庆、长沙、德清、广州等一批车联网产业发展重点城市，引领产业发展。

目前中国已建成20家国家级测试示范区并且批复了江苏（无锡）、天津（西青）、湖南（长沙）和重庆（两江新区）等4家国家级车联网先导区，在2023年5月14日，工业和信息化部分别复函湖北省人民政府、浙江省人民政府、广西壮族自治区人民政府，支持湖北（襄阳）、浙江（德清）、广西（柳州）创建国家级车联网先导区，鼓励先导区先行先试，探索应用场景，培育产业链条，形成可复制可推广的经验。

随着交通强国试点的开展，全国各省市也在相继开展智慧高速、车联网的建设。截至2023年4月，我国车路协同智慧高速公路已达20个省份、60余条道路。

项目主要以示范试点为主，采用分省分路段的建设模式，虽然取得了一定的效果，但也存在一定的局限性，主要表现为：一是现有示范路线短，多为试验路段；二是终端规模小，现在车路协同测试验证的车辆主要是路政车、养护车、班车、作业车等，终端规模的数量一般不超过100个，验证效果的普适性和可靠性结果有待商榷；三是各路段相互割裂，不同路段之间难以连通，业务不一致。

2020年5月，为加快完善产业技术基础体系，提升工业基础能力，保障产业创新发展和行业质量提升，工业和信息化部开展了2020年产业技术基础公共服务平台—车联网先导应用环境构建及场景测试验证平台建设项目，以G2高速作为试点的车联网先导示范区（以下简称“1号高速”），旨在加快车联网尤其是车路协同的先行先试，在技术、标准、运营等各方面总结经验。

1号高速试点路段全长约710公里，从北京到江苏，跨5个省市和四个路段，在北京京津塘段、山东段、江苏段以及北京亦庄城市区域段建设车路协同路侧场景，为实现对路侧场景的精细化服务以及车路协同跨省域信息服务；同时建设了部级云平台、山东区域云平台、江苏区域云平台、京津塘区域云平台、城市区域云平台、物流区域云平台共计6个平台。

项目以“贯通京沪高速、赋能产业发展、融合创新应用”为总体目标，通过车路协同在高速公路及城市道路的落地应用，建设“国际领先、规模应用、模式创新、产业带动”的车联网先导示范区，本文主要聚焦跨省域高速公路车路协同的应用场景。

1总体技术路线

车路协同总体架构包括车端、路侧、云端。

图 1-46 基于C-V2X 的车路协同总体架构图

基于C-V2X（5.9GHz频段）通信技术，进行高速公路分合流安全预警及诱导、隧道安全预警及诱导、准全天候辅助通行、车道级差异化服务，城市等不同应用场景下车路协同创新应用。

具体技术路线为：以“高清摄像机+毫米波雷达融合”为主实现路侧环境感知，采用“C-V2X”通信技术实现“车-路、车-云”通信（本阶段采用“LTE-V2X”通信技术，支持未来向“5G-V2X”平滑演进），以路侧和车端之间的通信为主，预留云端直接下发广播信息的功能，遵循“路侧信息实时触达、云端信息及时下发”的协同策略，实现高速公路及城市道路典型场景下车路协同应用，提升车辆安全、高效的通行能力。

2跨省域高速公路车路协同路侧场景

高速公路运营管理单位的核心需求是降本增效。高速公路场景复杂，团雾、雨雪等复杂气象导致道路能见度不足、道路结冰，桥隧、分合流等场景容易发生交通事故。气象和事故引发的道路封闭、道路拥堵，不仅导致道路通行效率下降，也给运营管理单位的快速响应、应急处理带来压力。

1、车路协同场景建设应以需求为导向

①匝道分合流的安全问题需要解决。合流区由于匝道车辆驶入容易干扰主线车道的行车，分流区域由于主线向匝道分流时，车辆易出现停驶、缓行、逆行等现象，而传统的合流区预警手段单一，很难实时监控感知匝道汇入区域实际的交通状态并进行相应的预警控制。

②恶劣天气下封路、运营不能持续的问题需要解决。雨、雪、雾等恶劣气象条件下，容易产生能见度降低、视线遮挡严重、道路路面湿滑、道路结冰等现象，导致高速公路封路，甚至发生交通事故，给社会带来经济损失，危害公共安全。

目前，亟需解决团雾、暴雨、暴雪、路面积冰等因素给车辆通行带来的不利影响，保障车辆在恶劣气象条件下，仍能在高速公路上安全、舒适通行。

③隧道安全事故的问题需要解决。高速公路隧道内由于空间密闭、视距受限，也是事故高发路段。同时，在常规路段与隧道路段的过渡区域，由于通行条件突变，如隧道路肩宽度减小、限速降低以及光线突变导致的“黑白洞效应”，严重制约了车辆的通行效率，同时存在极大的安全隐患。

④服务不够精细化，管控手段不够精细化的问题需要解决。随着交通信息化的发展，人们对交通信息服务提出了较高的要求。当前需从两方面提高交通服务质量：一方面交通信息服务逐步从单纯的交通信息接收发展到个性化的交通信息交互服务，另一方还需要给出行车辆提供全方位和全过程的静、动态信息协调一致的综合信息服务。

2、匝道分合流安全预警及诱导场景

通过在重点分合流区域的合流鼻端前约125m、分流鼻端前约125m建设智慧感知点位以及C-V2X RSU，实现对分合流区域交通事件、交通参数的车道级感知以及轨迹追踪，并且通过C-V2X RSU将交通信息提供给网联车辆。

为提升测试验证的效果，全线在不同分合流处选用了高清摄像机纯视频检测算法、毫米波雷达与高清视频拟合检测算法、定向激光雷达与高清视频拟合检测算法、全向激光雷达与高清视频拟合检测算法、红外双光谱检测算法对重点区域进行事件的检测，以期为车路协同建设提供经验。

通过建设分合流安全预警及诱导系统，可实现车辆安全预警：如前方车辆碰撞预警、合流区安全提醒、分流区安全提醒、道路危险状况提示等；可实现车辆效率预警：如前方拥堵提醒、限速预警、事件预警等；也可实现静态信息的提示，如提示车辆前方收费站、服务区、道路方向等，为出行者提供更准时、更精准、更个性化的信息服务。

3、准全天候辅助通行场景

在选取准全天候辅助通行场景的试点路段时，充分结合交通行业发展需求，重点考虑路段承担的功能、重要程度，兼顾交通事故率、交通事故成因、交通流量、交通特性等因素，同时尽量选取对居民或物流运输有着重要作用的、可替代性低的路段。

根据上述选取原则，确定在京津塘廊坊收费站至应寺检查站4km路段、山东段钢城枢纽至钢城互通8km路段、江苏段丁伙枢纽至真武互通10km路段设置了感知以及C-V2X全覆盖，通过车路协同预警、诱导服务，实现特定恶劣气象条件下车辆的安全通行。为充分达到测试验证效果，每处准全天候辅助通行场景的设备类型、部署间距都采用了不同的方案。

①京津塘段廊坊收费站至应寺检查站段：

采用单向间距400m新建12m杆件，每个杆件上架设1套长焦固定枪式摄像机+1套短焦固定枪式摄像机+1套毫米波雷达的配置方案，全面实现对路段全线的交通信息采集，实现夜间以及恶劣天气下的有效感知；C-V2X RSU部署间距为400m。

②山东段钢城枢纽至钢城互通段：

采用红外双光谱视频感知以及高清摄像机纯视频感知方案，从钢城枢纽开始的2km路段采用红外双光谱视频感知方案，红外双光谱摄像机沿道路双侧对等部署，点位单侧间距400米，每处点位设置2个摄像机；剩余的6km路段采用高清摄像机纯视频感知方案，摄像机沿道路双侧对等部署，点位单侧间距400米，每处点位设置2个摄像机；通信设备C-V2X RSU沿道路双侧对等部署，点位单侧间距400米，每处点位设置1个RSU；在路段起终点部署能见度检测器以及路面状态检测器，同时为保障车辆在能见度低情况下的正常通行，全路段部署了雾区诱导设备。

③江苏段丁伙枢纽至真武互通段：

采用80G/90GHz毫米波雷达与视频雷视拟合以及高清摄像机纯视频感知方案。从丁伙枢纽至真武互通约3km路段，采用80G/90GHz毫米波雷达与高清视频的雷视拟合方案，沿道路两侧分别部署点位，单侧间距200-250m，每处点位设置2个摄像机、1个毫米波雷达。

剩余约7km路段采用高清摄像机纯视频感知方案，摄像机沿道路双侧对等部署，点位单侧间距400-500米，每处点位设置2个固定摄像机。

通信设备C-V2X RSU从丁伙枢纽至真武互通采用双侧之字形部署，点位单侧间距400-500米，每处点位设置1个RSU；剩余约7km路段，RSU沿道路双侧对等部署，点位单侧间距400-500米。

在路段起终点部署能见度检测器以及路面状态检测器，同时为保障车辆在能见度低情况下的正常通行，全路段部署雾区诱导设备。

准全天候辅助通行路段，通过全路段覆盖感知、通信设施，实现网联车辆的全路径实时诱导及安全预警功能，可向发布网联车辆发布36类信息，如前方车辆碰撞预警（前方车辆慢行、停驶、逆行、紧急刹车、异常行为）、主线安全提醒（主线车流量状况提示、主线交通事故预警、应急车道被占提示、两客一危车辆行驶提醒、急救车辆行驶提醒、消防车辆行驶提醒）、道路危险状况提示（急转弯、连续下坡、封路、交通事故、抛洒物、施工占道、路面深坑、道路湿滑、团雾、路面积雪、路面结冰、局部气象、能见度低）、限速预警、弱势交通参与者碰撞预警（行人横穿预警、非机动车行驶预警）、车内标牌（事故多发路段、收费站、服务区、违法抓拍、区间测速、行车道标线）、前方拥堵提醒（平均车速、拥堵程度/级别、排队长度）。

4、隧道安全预警及诱导场景

本项目选取了两条长隧道部署隧道安全预警及诱导场景，重点解决隧道黑白洞效应。通过在隧道出入口部署车路协同设备，实现对网联车辆的预警，减少黑白洞效应带来的影响。

系统建成后，网联车辆在隧道出入口处可提前收到安全类预警信息，如：进出隧道口异常车辆预警，隧道内施工、事故、火灾、弱势交通参与者等情况的预警，减少二次事故的发生；可接收效率类信息提醒，如：拥堵提醒、限速提醒等；也可接收静态消息，如：前方隧道提醒，提醒司机小心行驶等。

5、车道级差异化服务场景

通过建设车道级差异化服务系统，在准全天候辅助通行路段，为特殊车辆（如：干线物流车辆、120急救车、119消防车、两客一危重点车辆、行业车辆等）提供车道级差异化服务。根据拥堵易发路段、车道、时段、特殊车辆服务条件等内容，实时动态调整C-V2X货车行驶路径，提供连续覆盖精准到车道级的识别能力，实时给特殊的网联车辆提供车道级行驶建议，云平台可实时向驾驶员发布交通事件预警信息和车道级路径诱导等信息，提升路网运营效率。

3跨省域车路协同部省联动体系

本项目创新性的构建了车路协同部省联动体系，通过“1中心5区域”保证“车-路-云”架构的车路协同落地实施，确保所有管理节点业务架构的协同一致。

部级中心云与区域云平台满足物理独立、逻辑协同、标准统一的原则。

物理独立是指部级中心云与区域云均为独立完整的云平台系统，包含IaaS、PaaS、SaaS层，每个云平台均具备云计算与大数据平台的服务化、自动化、智能化等特征。

逻辑协同是指在数据角度上，部级中心云为区域数据汇聚枢纽，区域云汇聚本区域细粒度的全量数据；在业务角度上，部级中心云整体管控并可进行多区域联合管制、通知、协同作业，区域云聚焦业务场景细化，面向高实时业务开展针对性精细化业务。

标准统一是指基于云基础平台共性化能力，统筹兼顾，协同发展，面向车路协同各项业务及业务支撑平台，形成统一的数据模型和数据标准、协议接入与算法管理调度。

1、部级中心云

部级中心云作为全网数据汇聚中心、业务管控中心，对全线数据、事件进行统一的运行监测，整体管控并可进行多区域联合管制、通知、协同作业，对区域平台的全路段交通数据支撑、全线路侧软件的管理业务，同时负责OBU发行、安全认证业务，可提供车路协同的基础算法训练能力，可实现全线交通事件融合分析、全线事件跨区域精准调度下发以及对全线车路协同设备的在线监测及远程运维管理等功能。

2、高速公路区域云平台

区域云平台负责省内车路协同高速场景的精细化管理，负责省内路段实时消息（路侧RSU的PC5接口广播消息）以及非实时信息（云端Uu口下发消息、可变信息情报板信息）的发布；基于省内细颗粒度的全量数据以及部平台下发的跨省域、全路段数据进行融合分析，实现省内路段信息的精准协同调度；基于省内路段交通样本数据，展开本地化特色车路协同场景算法训练；协同部平台实现省内OBU设备的发行以及安全认证业务；实现对本路段车路协同设备的在线监测及运维管理。

4发展展望

1号高速作为国内首条跨越多个省市的车路协同试验项目，构建了高速公路及城市场景的车路协同先导应用环境，运用C-V2X技术对高速公路及城市道路420处基础设施进行了改造赋能，构建了重点区域、重点路段全覆盖的5.9GHz蜂窝网络，实现了136个重点车路协同应用场景，为10000台物流车辆提供了信息播报服务，为物流车辆稳定通行、安全行驶提供了伴随式信息服务，取得了明显成效。

同时设置了跨行业、跨区域的互联互通的云平台，编制了信息共享、数据交互和开放接口等标准规范，健全了车路协同数据标准体系，实现跨平台之间的数据共享交换。

1号高速构建了跨区域路网的车路协同业务体系，推动了全国高速公路车路协同部省联动架构体系的建设；搭建了协同高效的车路协同商业运营体系、敏捷统一的车路协同信息调度体系、共享互通的车路协同数据标准体系；强化了部省（区域）两级中心对车路协同相关业务的运营服务和监管能力，实现了京沪高速全线车路协同的业务规范化、管理精细化和系统支撑能力标准化。

这些创新性的实践经验都为车路协同的推广和发展奠定了良好的基础，同时伴随着中国公路学会、中国汽车工程学会、中国通信学会发布的车路协同自动驾驶一致行动方案以及《车路协同自动驾驶系统（车路云一体化系统）协同发展框架》，必将加速“聪明的路”与“智慧的车”之间的协同发展，有效提升人民群众日常出行的获得感和幸福度，助力早日实现交通强国、数字中国的战略目标！

*本文节选自《中国交通运输2022》中篇第五节“智慧建管运服”。