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國家層面大力推動 道路交通基礎設施智能化

來源: 發布時間:2019-10-21瀏覽:508
數字交通 智能交通 發展規劃 交通強國

2018年11月,中國智能交通協會副理事長兼秘書長關積珍在第二屆ICIM中國城市基礎設施建設與管理國際大會上做《智能交通發展與交通基礎設施智能化提升》主題演講,他認為,在智能交通創新環境下,基礎設施的智能化提升已經刻不容緩。基礎設施智能化的發展方向有兩個,一是基礎設施智能化與共享,二是智慧公路。
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2019年7月,交通運輸部印發《數字交通發展規劃綱要》。計劃到2025年,交通運輸基礎設施和運載裝備全要素、全周期的數字化升級邁出新步伐,數字化采集體系和網絡化傳輸體系基本形成。
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2019年8月,國家重點研發計劃“綜合交通運輸與智能交通”專項,道路基礎設施智能感知理論與方法、道路設施狀態智能聯網監測預警兩個項目啟動。
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2019年9月7日,2019世界物聯網博覽會主峰會上,公安部交通管理科學研究所所長王長君做《車聯網:支撐交通強國建設》的主題演講,他表示,道路交通基礎設施的智能化,與駕駛人、機動車之間的協同不夠,道路交通相關信息感知不精確、不全面,從而導致決策不及時、不科學,執行不協調、不到位。
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9月19日,中共中央、國務院印發《交通強國建設綱要》,明確要求“全面提升城市交通基礎設施智能化水平。”
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很顯然,道路交通基礎設施數字化、智能化已經成為智能交通行業的一大熱點,那為什么會成為熱點?什么時候可以轉化為市場機會?具體有哪些市場機會?
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原因
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為什么道路交通基礎設施智能化現在成為了熱點了呢?最直接的原因,其實就是智能駕駛熱潮帶來的,在去年ITS114推發的《淺論車路協同的商業模式與路側綜合設備市場》一文中,就認為車路協同之所以在2018年成為最熱門的熱門,被多個巨頭相中,其背后的原因,實際上就是“造車新勢力”以及互聯網巨頭在探索智能駕駛的發展道路上發現,單車智能不足以支持智能駕駛的藍圖實現,必須依賴“聰明的路”。
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實際上,在交通運輸部的諸多政策中,如2016年發改委牽頭發布的《推進互聯網+便捷交通-促進智能交通發展的實施方案》、《交通運輸科技“十三五”發展規劃》、《交通運輸信息化"十三五"發展規劃》以及今年印發的《數字交通發展規劃綱要》等等,都有關于交通基礎設施數字化、智能化的表述,可以說在政策上,對基礎設施的數字化、智能化,已經是高度重視。而在試點工程方面,2018年初確定在八省一市進行試點的智慧公路建設,就有基礎設施數字化的內容,北京、河北、河南、浙江重點實施。目前所了解到的,北京試點項目是冬奧會項目——延崇高速,河北的應是京雄高速,浙江試點項目是亞運會項目——杭甬高速寧波段。此外,蘇州將于2022年舉辦智能交通世界大會,蘇州也將建設一條智慧公路示范路。
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內容
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首先看下《數字交通發展規劃綱要》對道路交通基礎設施智能化的一些具體表述:
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到2025年,交通運輸基礎設施和運載裝備全要素、全周期的數字化升級邁出新步伐,數字化采集體系和網絡化傳輸體系基本形成。交通運輸成為北斗導航的民用主行業,第五代移動通信(5G)等公網和新一代衛星通信系統初步實現行業應用。
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推動交通基礎設施規劃、設計、建造、養護、運行管理等全要素、全周期數字化。構建覆蓋全國的高精度交通地理信息平臺,完善交通工程等要素信息,實現對物理設施的三維數字化呈現,支撐全天候復雜交通場景下自動駕駛、大件運輸等專業導航應用。針對重大交通基礎設施工程,實現基礎設施全生命周期健康性能監測,推廣應用基于物聯網的工程質量控制技術。
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推動鐵路、公路、水路領域的重點路段、航段,以及隧道、橋梁、互通樞紐、船閘等重要節點的交通感知網絡覆蓋。推動交通感知網絡與交通基礎設施同步規劃建設,深化高速公路ETC門架等路側智能終端應用,建立云端互聯的感知網絡,讓“啞設施”具備多維監測、智能網聯、精準管控、協同服務能力。
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加快實現物流活動全過程的數字化,推進鐵路、公路、水路等貨運單證電子化和共享互認,提供全程可監測、可追溯的“一站式”物流服務。
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再來看下科技部國家重點研發計劃“綜合交通運輸與智能交通”專項,道路基礎設施智能感知理論與方法、道路設施狀態智能聯網監測預警兩個項目的具體研究目標:
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“道路基礎設施智能感知理論與方法”專項須形成道路基礎設施智能感知與解析理論體系;構建道路基礎設施智能感知與性能分析系統,設施狀態智能感知率≥30%,智能感知平均精度≥80%,設施材料性能自感知平均精度≥90%,自修復平均程度≥60%;建立智能道路鋪裝結構設計體系,智能道路鋪裝功能持續性大于 10 年;形成道路設施服役性能智能感知與智能道路鋪裝技術標準/設計規范草案,申請國家發明專利、軟件著作權等自主知識產權不少于10項。
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“道路設施狀態智能聯網監測預警”專項須形成道路基礎設施智能化聯網監測與預警技術體系;在京津冀、長三角、粵港澳大灣區等區域選擇典型示范區建成跨區域道路基礎設施智能聯網監測平臺,道路基礎設施在線監測覆蓋率≥90%,道路基礎設施狀態異常預警準確率≥80%,基于地理信息的道路交通設施數字化精度≤30 厘米;形成道路設施智能聯網監測技術標準/規范草案,申請國家發明專利、軟件著作權等自主知識產權不少于10項。
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從以上可見,道路交通基礎設施的數字化、智能化,主要包括幾個方面:
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1、先進的通信技術
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如4G/5G等,2019年智能交通行業最大的市場機會——省界收費站取消工作中,實際上就包含了高速公路網絡的公路通信系統升級,而且投資不菲,在八省一市的智慧公路試點中,也有新一代交通控制網的建設內容,主要也包括通信網絡升級。現在5G開始普及建設,這是對車路協同有直接影響的一個通信技術,因此5G在公路基礎設施數字化、智能化的應用,可能會受益于國家推動“大型基建”的影響。
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此外NB-IoT或可能大有用武之地,要將更多基礎設施數字化,一是要有可靠經濟的通信方式,二是感知模塊。目前高德力推的智慧錐桶,應該就是內置了NB-IoT模塊,無需感知,開啟即推送精確地點發生交通事故。NB-IoT具備超低功耗、廣域覆蓋、超大連接、低成本帶寬等特點,和5G剛好成為互補。可廣泛用于基礎設施的狀態監測傳輸,如對事故多發路段、易積水路段、滑坡隱患路段等重點監測路段的護欄、山體、路面安裝位移、水位傳感設備,從而可以用最經濟快速的手段,獲得道路及設施狀態的信息,其他帶電但難以覆蓋蜂窩網絡的設施,也可以采用NB-IoT通信。
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2、車路協同、視頻監控、位移監測、氣象監測等感知設施
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通信是為感知采集服務的,智能網聯在公路基礎設施中的體現就是路側RSU設備,也就是車路協同設備,雖然車路協同具備PC5直連通信功能,但要統一推送預警信息,還需要路側設施。此外,未來視頻分析+車路協同或許會有更多的想象空間,我們知道,車路協同有一個很重要的功能,即事故后對后方車輛預警,如果事故車輛是非網聯/協同車聯,那么就需要視頻設備的智能分析,將分析結果迅速推送給車路協同的RSU,再通過RSU下發給其他RSU以及可能受影響的后方車輛以及誘導設施、甚至導航地圖。根據交通運輸部路網監測與應急處置中心透露的數據,我國高速公路基本實現了每公里都設一對攝像頭,當然,很多都不是智能化設備。現在交通運輸部和公安部交管局都在推動道路交通監控設備的全國聯網,一個是服務于路網監測,一個是服務于緝查布控,因此未來高速公路、國省道的視頻監控設備繼續加密和升級,一定會是趨勢。
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照此類推,氣象預警信息也可以通過車路協同RSU進行轉發,而不需要通過中心再下發。
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3、多功能一體化感知產品系統
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目前如火如荼建設的ETC門架系統,實際上就屬于這種設備系統,視頻+ETC,采集流量、交易以及精確的車牌甚至人臉等信息。而在路段之間,多功能一體化桿件會是主要設備,可選配路燈、緊急報警、車路協同的RSU、ETC的RSU、汽車電子標識的RSU、5G通信、WIFI、視頻監控、氣象監測設備等等諸多設備。在城市道路上,也類似如此,只不過選配的功能不同而已。
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4、北斗定位地基增強基站
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要實現自動駕駛、自動編隊隊列行駛,就必須要有厘米級的高精度定位,從而必須要有地基增強基站,但ITS114不了解布設密度和覆蓋范圍。此外,對于重要橋梁、邊坡、護欄的位移監測,也需要高精度北斗定位,自然也要在地基增強基站的覆蓋范圍內。
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5、基礎設施檢測工具智能化
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比如上海智能交通有限公司推出的“路測寶”,一款車載設備,基于視頻分析,對路面破損情況進行采集、分析,從而為迅速修復路面提供即時信息。此外,無人機在橋梁的定期檢查中,已經得到了小規模應用,日后必定成為基礎設施維護的標配。
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6、能源網絡
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有專家在論壇上一語帶過,但并沒有具體說明,ITS114認為應是電力網絡,實施智能化之后,對于電力的需求,包括ETC門架系統、5G基站等,對于電的需求,將會遠超出以往,一是量的需求要更大,現有測試結論表明,5G單基站的功耗是4G單基站的2.5~3.5倍,單基站滿載功率達到了3700w,也就是說滿載情況下一小時的電力消耗是3.7度電,50%負荷情況下,也要1.2度電,功耗驚人;其次是可靠性需求會更高,尤其是ETC門架系統,一個門架系統一分鐘的交易次數可能就有幾百上千筆,當然,這些門架系統都有備用電源。
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此外,新能源汽車普及已經快充技術成熟后,汽車充電設施也將在公路兩側布設,電力的需求也將比較可觀。
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那么光伏公路會有市場機會嗎?目前看來應用并不成熟,光伏器件對于長時間的重載車輛經過,還不夠堅挺,全國第一條光伏公路試驗段在2018年8月之后,就只有應急車道的光伏組件還在工作。也許未來可以在應急車道以及三車道、四車道公路可以在最左側超車道布設光伏組件,以避開重載車輛的長時間碾壓。
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7、道路鋪裝的智能化
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此部分,主要在于建設環節的智能化,包括建筑材料的選型配比,以及施工過程中的管控。
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綜上,道路交通基礎設施的數字化、智能化,主要服務于兩個目標,一是安全,尤其是在事故發生之前,就能提供預警,以及消除路面積水、山體滑坡等隱患,事故發生之后,也可以通過信息傳遞,預警,避免二次事故;二是效率,提高道路的通行能力,提高事故處理能力,延長道路及基礎設施本身的生命周期等。
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難題
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數字化的前提是設施的標準化、規范化設置,就像推動各城市交通信號優化之前,公安部交管局下發了交通標志標線和信號設置的“兩化”文件,從而保障后續的工作進展能夠順利一些。道路基礎設施數字化的前提,首先是要有設施,包括基礎的道路照明、通信、電力、護欄、標線標牌等等,實際上,在這一塊,還有很多道路不滿足這些條件,其次就是交通安全基礎設施的標準化、規范化設置,這一塊已經得到了重視,不定期檢查和整改,再就是管理單位的權責要理順,相對復雜,ITS114也沒能力展開討論。
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高速公路的基礎設施數字化、智能化較容易解決,就像此次省界收費站取消一樣,政令一下,部省市全都行動,另外,高速公路是一種經營性資產,有經營主體,有明確的營收來源,如果不做聯網收費,只能畫地為牢了。
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未來的高速公路基礎設施數字化、智能化,也可以根據這一思路推動,政府引導,加以考核以及一定的財政補貼,分步推動基礎設施升級。
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但非經營性的道路怎么辦?與安全相關的,普惠性的,較容易解決,直接由財政投資,比如位移監測、積水監測、碰撞監測、無人機檢測、北斗定位基站、公路氣象監測等,單一通信基站也有三大通信運營商、鐵塔公司負責,電力設施有國網、南網等電力公司,只有多功能一體化桿件,車路協同設備是一個難題,功能上涉及多個利益主體,管理上與多個部門相關,誰來牽頭建設,誰來負責運營,向誰收費,都是一個難題。現階段,只能由政府投資試點,再慢慢探索商業模式。
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參考微信公眾號“味道交通” 的一篇文章《交通的舊基建與新基建,“鐵公基”與城市大腦》,其中有一個觀點,“城市大腦”等是新基建,而鐵公基是舊基建,”城市各類信息資源的逐漸一體化與網絡化,就是一件利在千秋的大好事”。
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在道路基礎設施智能化領域,5G基站、北斗地基增強基站、電力網絡等等,毋庸置疑會是國家重點推進的基建設施,而車路協同、位移監測系統、NB-IoT網絡等,則需要各地交通運輸系統、公路運營單位,以超前的站位和布局,來推動“新基建”設施的建設應用。在這其中,車路協同是可以按照使用者付費的模式來建立商業模式,而其他多數設施,只能以社會效益、安全效益來衡量,但沒有直接經濟效益,就沒必要去建設了?
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顯然,這不是社會主義國家的執政風格,茍利國家生死以,豈因禍福避趨之!我國正在從交通大國向交通強國的發展,讓人人出行都安全,路路出行都暢通,這樣的藍圖和夢想,不僅需要高鐵、飛機、軌道、高速公路,需要智能化的交通信息化系統、交通管控和執法系統,也需要基礎設置的數字化,作為前兩者的配套和補充。

(原文刊于《智慧交通》:道路交通基礎設施數字化、智能化,交通強國的藍圖與注腳)
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