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欧洲智慧道路发展概况

发展情况及启示

智慧道路是道路基础设施与新一代信息技术融合发展的必然形态,是与智能汽车协同发展的必然选择。全球多国将智慧道路列入国家交通发展战略,至今已有不同程度的探索。今天一起来看看欧洲地区智慧道路的发展情况以及能给我们带来哪些启示?

1、欧盟的规划与定义

现阶段欧洲智慧交通主要以欧洲智能交通协会(ERTICO)发布的发展规划为总体指南。城市交通领域的发展路线如下:

2022年综合多种交通管理系统,连接流量管理网络;

2025年C-ITS广泛应用于城市,实现集成出行解决方案的广泛可行性;

2030年实现为所有人提供完全灵活和个性化的出行。

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图1:ERTICO发布的CCAM规划图

同时,明确界定了支撑自动驾驶的基础设施分级(Infrastructure Support levels for Automated Driving,ISAD),其中A级代表了最高等级的基础设施支撑水平,如图2所示:

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图2:支撑自动驾驶的基础设施分级

可见,欧洲的道路智慧化将是从基础信息数字化,到协同感知,最终迈向协同决策的过程。目前,英法德等国已开展了一系列实践。

2、欧洲国家的实践与探索

01、英国智慧高速

英国是世界上较早开始建设智慧高速公路的国家。智慧高速主要分为三种类型:

受控型高速公路(Controlled Motorway,CM):具有三条以上车道、硬路肩和可变限速设施;

硬路肩动态管控型高速公路(Dynamic Hard Shoulder Running,DHS),具有可变限速设施,在低速行驶限制的情况下有选择性地开放硬路肩作为行车道,并且每隔一定间距设置紧急停车区;

全车道行驶型高速公路 (All Lane Running,ALR),具有可变限速设施,硬路肩转为永久性行车道使用(即All Lane),并且每隔一定间距设置紧急停车区。

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图3:硬路肩动态管控型高速公路

下图是2019年英国初步构建的智慧高速公路路网。

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图4:英国智慧高速公路路网规划(2019)

智慧高速公路在英国国内一直存在争议。在英国皇家汽车俱乐部发布的《2019年汽车行业报告》中,68%的受访者认为取消硬路肩会危及交通安全。针对上述争议,英国交通运输部于2020年3月发布《智慧高速安全性证据盘点和行动计划》,提出改进智慧高速公路的18项措施。

然而,2022年年初,英国政府还是宣布了暂停全国的智慧高速公路计划,并表示在运输部整体评估完安全性之前,该项目将保持暂停。据英国《每日电讯报》调查,截至 2021年4月,有超过38人的交通事故死亡与智慧高速公路项目有关,调查认为,此类道路存在重大缺陷。至今,该项目仍未重启。

02、德国主动交通流管控系统(ATM)

欧洲从上世纪就开始发展ATM系统,目前大部分地区已使用ATM系统。其中,德国建设成果显著,具有较强代表性。

图片图5:欧洲使用ATM系统的国家

德国ATM系统从最初手动控制的棱镜式指路标志,到逐步实现自动化控制,再到如今发展出包括速度和谐、分车道动态限速、临时开放硬路肩、拥堵响应处理、动态货车管理、极端天气响应处理、事故/时间/信息响应处理、动态车道分配、匝道控制、动态路径诱导等一系列完善的管控措施。

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图6:德国ATM系统标志一览

德国的实践表明,ATM并不只是一个软件系统,而是一个完整的工业体系,承载着德国深厚的工业底蕴。

其中包括前期交通流分析与交通工程设计、中期ATM软硬件开发调试、后期交通控制中心的运营及控制中心操作员对ATM系统的监控和指令下发,以及与警察、应急、消防、救援、医疗等的跨部门协作,各环节紧密结合、通力合作,才能最大化赋能交通系统。

3、法国C-ITS试点项目

法国是欧盟推动C-ITS(Cooperative-Intelligient Transportation System, 协同的智慧交通系统)落地的重要阵地之一,已开展了ECIM (European Cloud Marker Place for Intelligent Mobility), SCOOP (Connected road and vehicle), C-Roads France,InterCor (Interoperable Corridors)和InDiD (Infrastructure Digitale de Demain)等多个试点项目。

SCOOP是欧洲第一个C-ITS试点项目,也是唯一一个建立在道路管理人员和汽车制造商合作基础上的C-ITS部署项目。其通过为车辆配备传感器以检测湿滑道路、紧急制动等事件,并配有车载单元,通过路侧单元将信息传输给后方车辆(V2V)和道路操作员(V2I),道路操作员还可通过其车载单元(I2V)将信息(道路工程等)传输到车辆。SCOOP为C-ITS架构和系统安全奠定了基础。

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图7:SCOOP项目架构

C-ITS的部署一直面临着法律、架构、管理、技术、标准化以及招投标等尚未解决的难题。

为此,欧洲16个成员国和公路运营商发起了C-Roads平台倡议。法国C-Roads开发了新的终端用户服务:城市场景和城际服务(如交通信号灯优化,多式联运信息,停车和乘车信息等),以及交通信息服务,提高交通路段的舒适度(如智能路线、卡车停车区信息、休息区服务等)。

法国也采取了以用户为中心的务实方法——开发C-ITS智能手机应用程序,支持早期的I2V服务汇总,提升渗透率。

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图8:一项针对手机应用Coopits的评估

4、瑞典电气化道路

瑞典智慧道路的主要特征是数字化和电气化。近期,瑞典宣布将在2025年建成全球首条能够为行驶中汽车充电的永久性电气化道路。

该公路长度为21公里,位于瑞典首都斯德哥尔摩、西海岸城市哥德堡和南部城市马尔默之间的物流三角区中部位置,是瑞典交通管理局重型货车国家公路网电气化计划的一部分,有助于实现减少货运交通二氧化碳排放的目标。此前,瑞典已经试行了四条临时电气化道路。

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图8:瑞典临时电气化道路

投入使用电气化道路,有利于分析在实践中采取何种电气化解决方案更接近实现无化石燃料交通的目标。同时,瑞典高校的研究显示,电气化公路可使电动汽车车载电池体积最多可减少70%,减少对电池原材料的需求将进一步降低电动汽车成本。

5、小结

欧洲智慧道路的建设与欧盟交通运输一体化进程交叉融合、相辅相成,但由于欧洲各国的投资方向与实际需求各有不同,欧洲各国智慧道路建设的进程也并不统一。

在ERTICO的总体框架之下,欧洲国家多以主动交通流管控的手段切入智慧交通,打造智慧高速及智慧城市道路,并在无化石燃料出行方面持续探索电气化道路等新型基础设施建设。

总体上看,欧洲处于D级传统基础设施向C级动态数字化信息逐渐过渡的阶段,目前仍面临法规、技术、标准化、公众质疑等诸多难题。不过可以预见,随着实体应用类项目数量的持续增加,项目投入方由政府和科研机构转为市场(C-ITS一些试点项目的发起者就包括道路运营商和车企),以及公众接受度的提高,欧洲智慧道路将会得到有力的推进,最终实现一体化和市场化。

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来源:metamorworks

参考资料及图片来源:

1.吴东升,董志国,5G与智慧交通,2023.

2.环球杂志,瑞典电动公路系统:为行驶中的车辆充电,2023.

3.Electrek, Sweden is building the world’s first permanent electric road that charges moving EVs, 2023.

4.ERTRAC Working Group. Connected, Cooperative and Automated Mobility Roadmap, 2022.

5.Pierre-Antoine Laharotte, Impact evaluation in France, 2021.

6.Autocar, Could shocking revelation finally kill smart motorways, 2021.

7.孙芙灵,德国主动交通流管控系统调研(上、下),2021.

8.王少飞,英国智慧高速公路建设发展的经验与启示,2020.

9/SCOOP Project : connected road and vehicle - Site mis à jour le 6 mai 2020.

10.Co-Chair CAD Working Group ERTRAC, Connected Automated Driving Roadmap – 2019 update, 2019.

11.ERTICO, About Connected, Cooperative & Automated Mobility (CCAM).

12.C-ROADS, C-ROADS FRANCE.

作者:北理深汽院-江岚青

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