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新一代交通控制网与智慧公路建设 中国国通是什么公司

来源:中国交通信息化

作者:北京中交国通智能交通系统技术有限公司副总经理 张纪升 研究员

发展背景

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中国特色社会主义新时代已开启

我来自交通部公路院下属的国有企业,为行业服务,是我们的主要工作之一。《交通强国建设纲要》的印发,为未来几十年的交通发展奠定了非常好的基础。早前的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》,也对交通信息化、智能化有很多的论述,是智能交通的一个很好的开端,指引了过去十多年信息化、智能化、智能交通的发展。接下来交通强国战略是非常好的传承强化和提升。在具体的实施中分为9个部分。从基础设施、装备等方面都对智能交通有了详细的论述。

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交通强国

这张图片摘自陆教授的汇报PPT,他将智能交通和智慧公路内容相关的东西,一条道路、四个关键突破点,九大战略重点,六项政策建议,向交通强国发展。

四个突破点,是绿色化、智能化、共享化、一体化。9大战略重点,有能源、绿色等方面。智能交通在公路这方面得出来这样一个结论,发展智慧公路,推动车路协同和自动驾驶,作为智慧公路的重要发展方向。

中国在交通强国对于智能化水平的部署比较明确,想通过大数据移动通信云、5G、政策的优势,在技术、市场制度方面的优势,快速形成智能交通的市场,实现自动驾驶,实现与先进国家的并驾齐驱。

具体的部署包括几个方面,第一个是建设智慧公路,当然还包括了实现一体化的发展,开发新一代智能交通管理系统。第二个,推进车路协同技术研发展,采取与聪明的路,简单的车相结合来实现,聪明的路和简单的车,这是一个愿景。这块可以充分看出来,对我们路的智能化和信息化的重视,从路的武装到牙齿,从而加快车的自动驾驶队列行驶的发展路径。

再一个推进数据资源赋能智能交通发展,加速交通基础设施网、运输服务网、能源网与信息网融合发展。刚才有专家提出来是三网融合、四网融合,现在明确对于四网合一,四网融合的理念,构建泛在先进的交通信息基础设施。后面也会介绍,在标准的部署上,将交通信息基础设施,列入了现在正在制定的,今年要做征求意见的标准的序列里面去。

在交通强国的评价指标里面,包括安全、便捷、高效、绿色、经济五大方面。可以看出来,在交通强国的指标方面,还是延续了传统对于安全、效率的要求,主要还是跟欧美国家的差异非常明显。比如说今天讨论的智慧高速,欧美国家从双向四车道日交通的峰值流量达到10万辆,中国在双向四车道3万辆的峰值,到10万辆到双向八车道都难以达到。所以说智慧公路的建设任重道远,在安全和舒适性还是同样有非常明显的差异。

现在特别关注交通强国战略的发展,回过头来看,可能是跟2013年13位院士联合提出来的国家交通控制网的理念一脉相承,在新一代国家交通控制网里头,提出了未来以信息化和专业化的设施,以智能化便利化的载人工具,以及开放共享协同的管理系统,共同构成一个新一代的国家交通控制网,形成路控制车的局面。上午有专家提到了铁路系统,铁路系统路和车的关联关系非常紧密,路对车的强控制非常强,希望随着智能化车辆的普及,未来所有车的一致性更加好,能够更加接受路侧端的统一的管理和控制。

对新一代国家交通控制网,我们也做了一些前期的总体方案和研究,现在随着技术的发展,在高精度定位、车路协同、高速无线通信技术,包括高精度地图等方面已经形成了一些关键技术突破,也做了一些实践,并形成了相关核心标准。所以2017年开始形成了九省示范的局面,2017年也发布了《推进智慧交通发展行动计划(2017—2020年)》政策文件。

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技术推进

在物联网和移动通信这方面,我们的三大系统,已经面临着非常大的一个突破,传统的三大系统,在采集端、监控这方面,来自移动端的一些采集大数据的处理,互联网的发布,对于监控系统是一个非常大的冲击,或者是非常大的一个补充。在通信端,原来是高速公路形成专网的,现在有了4G、5G还有LTE-V等等,传统的通信领域也是要做一些变革了。收费领域,现在基于移动支付,也有一定的影响。当然现在全国高速公路联网不停车系统的建设,对收费系统的提升有很大的发展。对高速公路的智能化数字化带来了很大的颠覆,在信息采集这方面。我们从2014、2015年开始研究ETC的技术,基于ETC数据进行交通数据表达的研究。现阶段我们觉得这个事儿正当时,到年底ETC的使用率,用户量,90%的占比,交通的表达非常清晰。新技术的发展,对高速公路通信体系有效的补充。物联网、深度学习也有了补充,还有北斗方面的发展。

国外智能网联技术发展

下面我结合这几年去欧洲,包括智能交通大会去学习,在国外看到的一些情况,做一个简要的汇报。

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美国自动驾驶汽车3.0

美国在智能驾驶网联车辆方面做了很多的测试实验,形成了很多的标准,2018年10月份发布了自动驾驶的3.0。咱们因此做智慧高速,几乎所有的九省示范都会做车路协同。我想国外是不是也在做,国外的用户量占有率是什么状态,从年初收集的一些资料,可以看出来,美国和欧洲,在部署V2X的装备,有超过1000个基站正在建设,包括在相位和配时的方面,都做了一些V2X和自动驾驶的车辆验证。在自动驾驶3.0里面对于协作式自动驾驶的明确要求,要求车和路之间要形成一些协同,也提出来自动驾驶不能完全依赖于路侧的信息。另外重点强调安全,车和路协同的安全,也构建了相关的机构,进行安全的管控。后面也会介绍一下我们在安全这方面的考虑。

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欧洲更加重视合作式智能交通发展

欧洲主要重视合作式智能交通的发展,还是比较务实的,因为欧洲的信息采集非常完备了,像我去过多次的荷兰,1公里甚至有的地方是200米就有一套设施设备,所以在信息采集的完备性方面非常高了。欧洲在做车路协同拓展了信息发布的渠道,并且把这个信息放到车里头去,与车辆的驾驶行为进行紧密的关联,这是欧洲的一些特色。德国也发布了自动驾驶的伦理标准。

欧洲在车路协同的方面也有非常多的成就,这是去年哥本哈根智能交通大会的图片,右边是思科的解决方案,也是依托路侧的阶段,采集摄像头基站的信息,通过路侧站进行车路信息的发布,把摄像头识别的事件信息,直接发布到周边的车载装备上。包括西门子也在做路侧的信息基站。

欧洲也是非常重视安全的发展,包括提出了基于区块链技术的研究,今天刘权所长也带来了区块链技术的一些分享。欧洲在5G技术也是进入新的发展阶段,刚才提到了6月份5G技术进入了功能组的冻结阶段,下一步进行产业化的应用了。

智慧公路建设思路与进展

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智慧公路总体思路

这是2018年我们在公路交通科技上发表的一篇对智慧公路的思考,应该来说结合着自动驾驶的5个阶段,批给这样的车辆智能化和网联化和自动化的需求,我们认为这个路,从群体感知向个体感知,向高级的车辆状态精细化的感知,一直到泛在感知,大概分为四个公路的信息化智能化的发展。现在公路协会研究分五个阶段。我们当时认为四个阶段还是相对划分的比较清晰,在感知的层面上,在准确服务管控的方面,和交互的方面,都能够比较分得开。示范工程在做的是第二个和第三个阶段的结合,支撑的车辆,可能是对自适应队列行驶,刚才江西省的同事也介绍了在队列行驶这方面的考虑。

从总体技术上来说,在新的技术发展上,包括了智能路侧基站的建设发展,包括高精度定位大数据分析等等,包括资产管理,未来的能源管理这方面,都是我们在智能交通重要的方面。

这是我们当时对于一些在智慧公路下的一些关键技术的判断,包括自由流电子收费,高精度定位和车路协同等等的一些技术。

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智慧公路组成

刚才提到了智慧公路这一方面,首先是在智慧的运营,它的基础是智慧的道路,就是基础设施网络基础设施数字化,我们院里也开展了相关的研究,科技部也发布了运输的项目,提出来道路的智能化,道路本身的结构,路面本身的能力这方面,提出来很多新的技术的要求。

在智慧运营这方面,江西省开展了先导段的建设,在这个先导段沿线建设的高速公路通信系统,专门为车路协同建设的链路,延时非常低,建设的非常好,没有把其他的收费网络纳入到这个系统里专门为车路协同建设的系统。在车路协同系统方面,每两公里建设了一套比较完备的门架,这个门架是集边缘计算、信息的采集和通用的VMS和可变车道标志的发布,以及车辆RSU和DSRC的发布。中间有RSU信号中继的技术,在这个技术上构建一体化的管理和车路协同的服务。强调一点,在RSU这一块,我们做了很多的实验,基于北斗的高精度的定位,融合到OBU和RSU里面,实现了RSU进行高精度信号校准数据的播发,从而实现低成本的亚米级的精准的播发。

再有一个是能源互联网方面,我们公司从2013年开始做高速公路沿线智慧供电的系统,把市政的电能和互联网的光伏电能进行融合的管理,进行了能量的双向流动的控制,进行能源互联网的建设工作,这个是示范工程的建设情况。

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示范工程设施情况

先说一下各省的亮点情况,其中像广东省,主要是以大湾区陆运一体化进行的示范。江西是以车路协同,以货车队列行驶,还有北斗高精度定位的示范。吉林是技术区的气象服务和能源利用。江苏是城市路网的车路系统封闭测试场。浙江是基于阿里云大数据路网管理进行的示范。河南北京也分别结合自己的地方特色,进行了一些示范工程的建设。为了支撑和固化智慧公路的一些研发成果,从2017年部公路局在公路工程标准体系修订的过程中,专门设立了智慧板块,进行了标准的研究和建。这应该来说是有史以来重大的重新,以前公路工程管理体系,都是在公路建设包括隧道怎么设计,隧道的机电怎么设计,桥梁怎么设计,路面怎么设计等等这些方面上。咱们随着四路交通的发展,随着交通智能化智慧公路的发展,专门设计了智能交通的板块和车路协同的板块。

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近期工作进展

我们设立了几个龙头性的标准,一个是公路信息化标准规范,是公司和院里共同制定的。其中公路信息化四个阶段,整体的信息化要求,信息化系统的传递,我们提出明确的要求。也提出了智慧公路车路协同的建设要求,能源网络的建设要求。今年年底会出征求意见稿,希望在座的同仁积极地参与进来,建言献策,让这个标准和交通强国纲要更加匹配。

第二个标准,适应自动驾驶的公路设施技术规范,马上下个月做大纲评审,这个项目针对于公路信息化,为匹配自动驾驶做了一些标准的要求。重点对路侧基站的功能构成,设置、配置等方面,以及对车辆交付的指令级提一些要求。上午有专家提了一些问题,对于外场的监控设施,物联网设施等等的设置提了一些要求,我们体现在路网与监测技术的标准要求来。今年年底要发布,涉及到国省道的网络化的运行监测,对于视频云联网,关键节点视频的安全,互联网交通数据还有公路交通数据的融合等等这一方面,包括交通路网运输状态的评估进行规定。车辆车路交互也是车路协同来结合,已经完成了报批。

在标准这方面,还有营运车辆的智能化的标准,包括营运客车的安全技术条件,把ESC、AEBS,放在了新出厂的车辆上。营运货车进行了安全技术条件,有一定智能化的运营,提高安全水平一些要求,放到了技术要求里来。同时去年年底,运输司也出台了道路运输车辆智能监控报警装置的技术规范,要求客运班车、包车等等农村客运车,实现视频监控。还有我们在智能交通的信息安全方面做了很多标准的储备。上午张总也介绍了在四跨里面,车和路的交互有一些标准。在交通行业我们也在做这样的储备,其中交通运输数字证书格式,和智能交通数字证书应用借口规范,这两个国标是交通部牵头规定的,还是为了车辆协同的短证书快速协同的交互,从路侧端保证路侧可信OBU接入的要求。这样一个标准。科技司主持建设了联网收费系统,省域系统并网接入网络安全系统的标准。

务实创新、国通智慧、服务行业

公司运营第二年以来,服务全国高速公路省级站,服务智慧公路等等的方面,也是有一些收获。我们作为技术支持单位,取消高速公路省界收费站总体技术方案,在安全技术要求和检测工程,还有信息安全评估和资质都参编了。现在进入到连调连试的阶段了,连调连试之后,从网络安全方面进行一些工作。要用到这样一些资质,我们公司有这样的能力。开展了几个省的智慧公路的整个方案的设计咨询和实施的工作,公司希望能从可设计、可监测可评估的几个方面,务实地给行业提供服务。

这是我们开展的智慧云控平台的研发成果,希望运用新的一些物联网技术,在交通状态的实时识别,在ETC车站带来的数据质量的提升,我们在2013年开始,在京城高速上基于ETC做交通状态的识别,2015、2016年在示范工程上把ETC的采集作为示范内容研发了相关的系统,等等的不做详细的介绍了。

我们和欧美国家,因为我们认为国内在云方面新技术上比较先进,在基础模型方面还是稍微走的比较快。所以和国外的院校一块合作,研发了高速公路的运行时间预测,高速公路的仿真模型模块,共同支撑智慧高速公路的智能管控模块。

还有在数字化这方面,应用三维实景技术,实现了高速公路全域的管理资产方面。包括能源、气象等信息,和国家气象局和江苏气象所合作研发,进行了准确预测预报。

和国内外的产品形态进行研发,研发了一些管控系统,边缘的管控系统的研发,实现了超视距环境下的管理。

还有隧道应急方面,研发了和广域交通广播和本地交通广播的融合一体化的设备,开着FM调频广播,就能实现交通的强插功能。还有智慧供电与能源管理系统,包括智慧机柜这样的工作。

再一个在交通信息的安全可控可信技术方面,我们是行业密钥中心的管理单位,建立了一套安全体系和系统的软硬件,为部里提供了密码技术的支持

在车路协同这方面,基于两个标准,建设了一个车和路之间的以国产密码算法为基础的一些关键设备的研发,这样的一个车路协同的测试应该大概是在10—20毫秒的级别上。

再有结合这次省界收费站,有很多门架直接接入到部里的系统,我们接入了安全防护系统,完全按照部里的并网要求进行研发,将多个设备进行合一,包括物联网功能,能识别接入到系统里面所有设备的指纹,能实现通过密码证书进行设备的安全认证等等,也是可以开展并网接入监测的技术要求,接下来各省都要开放这个工作。

文章来源| 中国智能交通协会

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