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车联网大规模商用关键突破口|深度调研车路协同智慧高速全国建设情况(上)

吴冬升 5G行业应用 2022-08-05

  导语  

今年2月,国家11部委出台《智能汽车创新发展战略》,为车联网产业高速发展指明了方向。在智能网联汽车与汽车电子产业获得重大利好的同时,公路智慧设施、车联网、车路协同等智慧交通项目也将迎来行业风口,依托于“人-车-路-云”系统协同发展,尤其是智慧道路建设,将呈现爆发式增长。智慧公路的覆盖率将成为车联网大规模推广的关键要素之一。

继微信公众号“5G行业应用”的《智能网联(车联网)示范区发展现状分析——华东篇(上)》《智能网联(车联网)示范区发展现状分析——华东篇(下)》《智能网联(车联网)示范区发展现状分析——华中篇》《智能网联(车联网)示范区发展现状分析——华北篇》《智能网联(车联网)示范区发展现状分析——华南篇》《智能网联(车联网)示范区发展现状分析——西南篇》《智能网联(车联网)示范区发展现状分析——东北西北篇》之后,本篇和下两篇将分析介绍高速公路智能网联示范进展情况。本篇主要包括北京、河北、吉林、江苏智能网联高速公路基本情况。

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高速公路智能网联(车联网)示范整体情况

2018年2月,交通运输部办公厅发布关于加快推进新一代国家交通控制网和智慧公路试点的通知》,覆盖北京、河北、吉林、江苏、浙江、福建、江西、河南、广东。基础设施数字化方向,北京、河北、河南、浙江重点实施;路运一体化车路协同方向,选取有代表性的高速公路,以及北京冬奥会、雄安新区项目,开展车路信息交互、风险监测及预警、交通流监测分析等,北京、河北、广东重点实施;北斗高精度定位综合应用方向,江西、河北、广东重点实施;基于大数据的路网综合管理方向,福建、河南、浙江、江西重点实施;“互联网+”路网综合服务方向,吉林、广东重点实施;新一代国家交通控制网方向,建设面向城市公共交通及复杂交通环境的安全辅助驾驶、车路协同等技术应用的封闭测试区和开放测试区,形成新一代国家交通控制网实体原型系统和应用示范基地,江苏、浙江先行研究推进。

2019年7月交通运输部印发《数字交通发展规划纲要》,推动交通运输基础设施与信息基础设施一体化建设,促进交通专网与“天网”“公网”深度融合,推进车联网、5G、卫星通信信息网络等部署应用,完善全国高速公路通信信息网络,形成多网融合的交通信息通信网络,提供广覆盖、低时延、高可靠、大带宽的网络通信服务。

2019年9月中共中央、国务院印发《交通强国建设纲要》中提到加强智能网联汽车(智能汽车、自动驾驶、车路协同)研发,形成自主可控完整的产业链。大力发展智慧交通,推动大数据、互联网、人工智能、区块链、超级计算等新技术与交通行业深度融合。推进数据资源赋能交通发展,加速交通基础设施网、运输服务网、能源网与信息网络融合发展,构建泛在先进的交通信息基础设施。构建综合交通大数据中心体系,深化交通公共服务和电子政务发展。推进北斗卫星导航系统应用。

不完全统计,高速公路车路协同示范主要包括北京和河北的延崇高速大兴新机场高速、京雄高速,吉林珲乌高速,江苏的新一代国家交通控制网(常州)试点工程、通锡高速南通方向、S342无锡段、G524常熟段、沪宁高速无锡硕放至东桥路段、五峰山过江通道公路接线工程浙江的杭绍甬高速、沪杭甬高速公路智慧改造、杭州绕城西复线高速、杭绍台高速公路绍兴金华段福建的基于大数据路网综合管理智慧高速公路示范工程项目江西的宁定高速、昌九高速河南的新一代国家交通控制网和智慧公路试点工程(机西高速公路)广东的南沙大桥、广乐高速湖南的长沙113公里智慧高速项目山东的智能网联高速公路测试基地项目、济潍高速海南的环岛旅游公路

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北京市、河北省

(1)延崇高速

延崇高速公路是从北京延庆到张家口崇礼的高速公路,全长约116公里,是2022年冬奥会延庆赛场与张家口崇礼赛场的直达高速通道。其中北京段全长约33.2公里,起点为延庆区大浮坨村西侧,终点在市界与延崇高速河北段相接。

北京段智慧公路试点建设特色是打造全要素基础设施数字化,支持自动驾驶和车路协同创新示范,建设绿色智慧服务区基础设施数字化方面,实现交通运行状态监控、桥梁健康监控、隧道监控、数字化管控平台等;自动驾驶和车路协同方面,实现效率、安全和服务类典型应用场景等;绿色智慧服务区方面,实现车流和人流大数据分析、综合的信息服务、停车诱导、换乘诱导等。

河北段智慧公路试点建设特色打造自动驾驶、智能诱导、无感收费三方面体验。自动驾驶方面,实现智能化路况感知、北斗/基站精确定位、车路协同等;智能诱导方面,实现螺旋隧道综合引导技术、道路分车道动态控制技术、公路隧道调频广播技术等;无感收费方面,实现智慧收费技术、智慧收费APP等。

2018年12月,在京礼高速(延崇北京段)北京市首都公路发展集团有限公司及其下属速通公司、奥迪中国、华为开展了全国首例高速公路车路协同智能驾驶演示。基于C-V2X实现时速80km/h的L4级自动驾驶和提升高速公路行车安全的智能辅助驾驶。重点打造高速公路的10余项典型应用场景,例如高速汇入口、突发恶劣条件预警、优先车辆通行、大范围协调调度、高速服务区、前向碰撞预警、危险驾驶提醒、大车“See Through”等。

2019年12月,首发集团携手奥迪中国、北汽福田、图森未来、华为、四维图新演示双向四车道全封闭环境下、基于C-V2X车路协同技术的L4级自动驾驶和队列跟驰测试。本次演示路段从阪泉服务区开始,途径1公里平原路段、四个隧道及3公里高架桥路段,至小海坨山赛场出口结束,全程14公里,94%以上路段为隧道和高架。

隧道路段存在定位信号不佳、光线迅速明暗变化、零下20度低温等多重不利条件,对交通系统整体智能化水平提出了更高要求。在西羊坊特长隧道内首次实现乘用车2公里隧道L4级自动驾驶、14公里的重卡3车队列跟驰和乘用车3车编队行驶(其中包括9.8公里连续特长隧道群路段)。

演示采用头车人工驾驶模式,后车自动驾驶模式进行列队巡航、列队加速、列队换道、队列同步减速停车、以及列队车路协同场景试验。测试结果显示,车辆列队可以达到80km/h时速下保持车间距10米的技术指标。单人驾驶多车队列跟驰具备三方面竞争力,即节省燃油(大约可降低10-15%的燃油消耗,以及驾驶员人力成本)、提升安全性(系统可以在0.1秒内完成操作,而驾驶员需要1.4秒的反应时间)、提升道路通行能力(车距缩小,路面容纳车辆数量会增加)。

智慧公路主要部署C-V2X RSU、摄像头、毫米波雷达、交换机等设备。其中RSU在双向车道两侧间隔210米成Z字形部署;摄像头在双向车道两侧间隔105米对称部署;毫米波雷达在双向车道两侧间隔210米对称部署。通过毫米波雷达、视频等多源数据的边缘智能计算,实现高速路事故、行人等异常交通事件全天候实时感知,并通过C-V2X网络实时发送给车辆,车辆进行车速调整、变道超车、自动减速以及紧急停车等。

(2)大兴新机场高速

北京大兴机场高速公路北起南五环,南至大兴国际机场北侧围界,全长约27公里,双向八车道,全线基本采用高架桥形式,桥梁占比约86%,沿线共设3座枢纽互通立交,3座菱形互通立交,2处主线收费站,2处匝道收费站,1处停车服务管理区。

2019年7月,新机场高速打破高速公路传统“三大机电系统”模式,打造京津冀首条“6+1”智慧高速公路。通过使用移动互联网收费系统构建智慧高速新收费方式;通过建立综合监控系统大数据智能分析仿真推演与电子沙盘打造智慧管理体系;通过采用综合管控技术智慧路灯主动发光标志等先进措施,进一步打造出行安全保障体系。

该项目的设计与联合实施单位中咨泰克交通工程集团有限公司、南京赛康交通安全科技股份有限公司、高德地图、北京路桥方舟交通科技发展有限公司、中交路建建设有限公司实现安全视距、智能网联、主动感知、数字在线其中智能网联,通过LTE-V2X路侧设备RSU,与车辆及其车载设备之间通信。

(3)京雄高速

京雄高速起点西南五环京良路立交往北1.6公里处,向西跨越永定河后进入房山区,最终向南延伸至市界与京雄高速河北段相接,北京段全长27公里,河北段70公里左右,双向均为八车道。高速全线将设置互通式立交5座,分别是五环路立交、长阳立交、良乡立交、六环路立交、京深路(107国道)立交,立交平均间距约5公里。2019年8月,京雄高速一期工程开工建设。

内侧两条车道作为智慧驾驶专用车道能够实现车路协同和自动驾驶,同时进行基础设施数字化和智慧收费方面的研究应用。

03


吉林省

吉林省高速公路智能化示范工程旨在提升高速公路管理、指挥调度、运营安全、车路协同、出行服务等智能化水平,提高公路基础设施和运输效率及服务水平。2019年依托珲乌高速吉林省全线试点工程长春龙嘉机场连接线,建设完成新一代国家交通控制网和智慧公路示范项目,2020年将示范成果在全省高速公路推广。

珲乌高速是连接珲春和乌兰浩特的高速公路,全长885公里,2007年动工,2010年10月29日全线贯通,双向4/6/8车道。示范工程将主要利用“互联网+”技术,探索基于车辆特征识别的不停车移动支付技术;开展基于移动互联网的服务区停车位和充电设施引导、预约等增值服务;探索开展高速公路动态充电示范,构建季冻区能源互联网,通过新能源分布式并网、充电桩性能试验、分布式智慧供电、能耗监测等实现新能源汽车动、静态充电;开展低温条件下精准气象感知预测及预防性养护、车路协同安全辅助服务等。

04


江苏省

(1)新一代国家交通控制网(常州)试点工程

国家智能交通测试及应用推广基地(常州)建设“国家智能商用车质量监督检验中心”,是交通运输行业除北京通州之外的第2家汽车领域国家级检测中心,也是在智能商用车领域唯一一家国家级检测中心。检验中心已在泰兴规划建设2000亩封闭测试场,一期600亩已建成。在常州建设1平方公里半开放测试场和3平方公里开放测试场

半开放测试场完成了场景设计、无人巴士开发、平台开发,结合场地布置和车路协同,进行深度协同开发和部署。开放测试场着力打造智能通信网(面向智慧交通的5G/LTE-V/DSRC远近程通信网)、智能道路网(应用新型交通出行模式的基础服务承载网)、绿色能源网(支撑新能源汽车应用推广的基础设施网)3张网络。基于车路协同技术建设集示范、测试、产业带动功能于一体的线路环境,探讨无人驾驶综合商用模式。建设测试场地指挥控制运营中心,部署V2X车载及路侧设备、可变情报板、智能信号机、环境监测等智能化设备,重点围绕公交车、物流车、危化品车三类重点营运车辆,打造智能网联汽车行业应用示范。

(2)通锡高速南通方向

2019年1月,交科所建成专门用于自动驾驶测试的封闭高速公路环境,位于通锡高速(S19)南通方向,全长4.1公里。该路段为单向三车道,中央绿化带分隔,并设有紧急停车带。能够开展工信部、公安部、交通运输部联合发布的《智能网联汽车道路测试管理规范(试行)》各类测试项目,包括交通标志和标线的识别及响应、前方车辆行驶状态的识别及响应、障碍物的识别及响应、行人和非机动车的识别及响应、跟车行驶(包括停车和起步)、超车、并道行驶、自动紧急制动、人工操作接管、联网通讯等。测试路段设置有22个视频监控点,连接至国家智能交通综合测试基地监控中心实时监视道路交通状况,为自动驾驶相关能力测试结果分析及道路的交通管控提供视频信息支持。

(3)S342无锡段

江苏342省道东起苏州常熟,向西途经无锡、常州、宜兴,终于宜兴与安徽广德交界处。其中342省道无锡东至宜城段扩建工程,按双向六车道干线公路标准建设,全长97.7公里。

2018年5月无锡342省道智慧公路示范项目启动建设,项目围绕342省道无锡段公路管理与服务痛点,利用新技术、新工具和新模式,重点打造公路基础设施及运行状态数字化监测体系基于大数据的数据综合分析和公路管理辅助决策体系包括道路信息服务、道路安全服务、收费服务、充电设施服务、车路协同等内容的公路综合服务体系,和由高精度地图、大数据平台、公路云平台等构成的基础支撑体系。从公路全感知、车路协同、三维可视化、决策分析、信息安全、运维保障等多个维度打造领先、实用、可落地、可推广的江苏智慧公路方案,大幅提高公路交通的安全性、高效性、绿色性和便捷性,实现公路安全与效率双提升。

(4)G524常熟段

G524国道通常汽渡至常熟三环段改扩建工程全长19.6公里,主线高架和低面道路采用双向六车道断面形式,设计时速均为80km/h。依托该工程,开展智慧公路科技示范工程项目研究,围绕精准服务、高效管理、科学决策,建设如下五方面。

①新型智慧公路感知系统利用光纤传感器、红外热成像仪等技术,实时监测和动态评估桥梁健康状态,并对异常状态进行预警,确保桥梁运营安全;利用全要素气象监测站、路面状态检测仪对公路沿线的能见度、风向、风速、气温、湿度、雨量、路面状况等进行自动监测,可以在恶劣天气提前发布预警,减少交通危害。

②智慧公路运行养护管理系统通过新建综合管理平台,实现资源共享、协同工作、协调管理;建设超载超限车辆动态检测及非现场执法,实现高速不停车自动称重,并对超载车辆进行主动引导和科技治理,既主动预防因长期超负载带来的公路基础设施的损害问题,又解决了传统治超带来的通行效率下降的问题。

③交通大数据综合分析及应急指挥中心在三维电子沙盘、BIM+GIS融合技术等先进技术的支持下,中心通过汇聚并提供路政、养护、治超、收费等业务管理实时信息,实现各类公路数据多维度、多时空、多种类的综合展示和应用,服务于行业管理和决策,为应急事件的处置和指挥调度提供依据。

④交通综合信息服务通过实时发布综合信息,给道路使用者提供更好的道路环境感知的体验。在晚间、恶劣天气等能见度低的情况下,增加车辆对信号灯的识别度,采用可变限速标志、智慧路灯等智能安全防护系统形成对车辆、行人的安全进行防护,最大限度提高用户体验。

⑤智慧公路综合平台通过路警、路运和行业内外数据的融合,构建统一业务登陆平台和数据交换平台,支撑基础设施数字化、交通管控智能化和管理服务高效化等多个层级的行业应用。

(5)沪宁高速公路无锡硕放至东桥路段

沪宁高速无锡硕放枢纽至苏州东桥枢纽段,全长3.25公里。2019年6月宁沪公司联合江苏中路工程技术研究院、东南大学等单位,依托省交通运输重点科研项目《沪宁高速公路超大流量路段通行保障关键技术研究与工程示范》,将急车道主动管控、连续式港湾车道、匝道智能管控系统等新技术在无锡硕放至东桥路段进行成功应用。2019年五一小长假期间,与2018年相比,交通通行量提升34.5%,拥堵次数降低65%,平均拥堵距离缩短33.3%,交通事故数降低77.3%。

应急车道主动管控采用多源数据采集、路况感知、流量预警、后台管控、信息提示等智能化、自动化技术,实现了灵活动态的车道管控。某一事故发生时,应急车道开放行驶,事故车道作为应急车道使用。

全国首个高速公路匝道智能管控系统,基于现有空间资源,通过对信号灯、毫米波雷达、计算及控制等设备技术系统应用,可实时动态调整匝道通行策略,平衡高速公路入口匝道与主线交通量。当主线畅通时,车辆自由汇入,当节假日或主线拥堵时采取匝道控制措施。也可实行协同管控,某一匝道可以协同其他多个入口匝道的信号灯进行线性联动控制。

(6)五峰山过江通道公路接线工程

五峰山过江通道公路接线工程起自京沪高速与沪陕高速交叉的正谊枢纽,路线向南跨芒稻河,经扬州市广陵区头桥镇西,在镇江市丹徒区高桥镇顺接五峰山公铁合建大桥,跨长江后与铁路桥分离,向南经镇江新区东,止于泰镇高速与江宜高速交叉的大港枢纽。路线全长约33.004公里,镇江境内占14公里。

2019年4月五峰山过江通道接线工程“未来高速”示范项目实施方案通过审查,将建成车路协同示范应用基地和首条5G网络全覆盖+应用的高速公路通过先进技术的试点应用实现安全保障全天候、出行服务全方位、运营维护全数字。

注:相关资料来自论坛公开发言资料、白皮书、新闻公开资料等

END


作者吴冬升

「5G行业应用」特邀专栏作家,东南大学博士,18年TMT从业经历,多年B2B/B2G整合营销及品牌经验,对5G、车联网、物联网、大数据、人工智能、数字化转型有深刻洞察。

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