智慧公路技术体系框架研究与进展

一、国外的技术体系框架
　　大家都知道体系框架，尤其是以美国为代表的体系框架的建设，持续进行了二十多年，从用户服务定义开始，做了第一版，到框架结构的发展，到现在最新2019年应该叫RICIT8.3版，刚才图的演进过程中，发现有两个内容，第一个是美国ITS框架的制定，为智能交通系统的规划、定义以及集成提供一个结构化的方法来满足国家和地区的需求，包括系统的类型和系统功能，不同系统间需要交换的信息做了不同的表示。大家看到这个图里面在2012年出现了CVRIA，叫智能网联的体系架构，认为未来10—20年80%机动车会搭建智能网联车，意识到智能网联和智慧公路搭建一个平台。在2017年的时候把智能交通和智能网联合二为一，变成了协作式智能交通框架ARC-IT，已经到了8.3版本，在网上可以查到。ARC-IT里面把智能交通分成了12个组成部分，包括交通管理，公共交通、养护与施工、商业车辆运营、公共管理、数据管理、车辆安全、出行者信息、天气等12个不同的部分。这里面也有详细的框架，我把它做了一些摘录。
　　我们在对应ITS框架的内容，我们看一下ARC-IT和以前的国家的智能网联的体系框架，8个领域到现在的12个领域，包括服务包，从以前的97项增加到现在的139项，做了一个大幅的扩充。对比CVRIA和ARC-IT，有一个对应关系，我们看出来，美国现行的体系框架，采用了CVRIA和ARC-IT的架构一脉相承的。把整个每一项服务的架构和内容、领域做了一些扩展。所以大家可以看到这样的一些关系，另外他把整个的体系架构，从以前3层的模式转成了4层的视角，以前3层是通信、交通运营和机构，大家知道机构这个词，包括了企业视角，功能、物理对象、通信视角，这4层的内容。通过这个我简单介绍一下美国的ITS框架，他的ITS框架给我们了启示，在我们做未来智慧公路的框架里面，给了我们很多的思考和建议。后面我们要不要借鉴美国的ITS框架，把我们的智慧公路的体系框架，从企业、功能、通信等方面做一个划分，我们最近也在思考。
　　二、智慧公路的建设与评估工作
　　大家都知道这是2017年7月份规划司公路局启动智慧公路的工作。选了6个主题，基础设施技术化，路运一体化，北斗高精度定位，基于大数据的路网安全管理等。现在除了广东和河北比较慢一点，现在所有项目的立项部里面的经费也到位了。简单介绍一下亮点，现在的延崇高速，这里面阪泉服务区，组织性较强，做出了一段自动驾驶的车路协同的试点工程。比如江西探索了北斗的高精度在自由流收费方面的创新应用。在浙江，围绕着邵甬高速比如说客货运输网、传感通信网、绿色能源网的三网合一设施、人车环境全面感知。我选了目前几个特色做一个简单的介绍。
　　在这个基础上，我来之前，和规划司建立一个智慧公路的评估体系，这是我们评估原则，现在建立技术和管理两个指标对智慧公路的试点做一个评估。当然这次评估的技术指标，还是围绕着主题做，评估的内容和细则，这个可能和以前的内容都比较相似，当然最近都在细化，就看评估的细则和标准。
　　实际上在后面我们也加了一些，比如整个的技术指标，创新性和推广性做了技术的评估，同时在管理上面我们的工程建设的组织机构，内容、目标，时间管理和运营管理做了一系列的评估。我们的评估方案，正在梳理，可能后面还会和各个省来做相关的一些工作。比如说有一些征求意见，来来回回往复的过程。
　　同时在做这个工程的时候，部里面也启动了一些标准，包括信息化技术要求，还有道路自动驾驶的公路基础设施规范等等，实际上为了配合将来智慧公路发展一系列的配合相关的标准，做了相关的工作。现在是简单介绍一下，我们智慧公路开展的具体情况。
　　三、美国智能交通和我国智慧公路的试点工程建设
　　早期的中交国通智能交通系统的智能交通体系框架，是按照用户、服务的主体，系统的功能，逻辑框架、物理框架做一些内容的分解。这些内容分解，也是参照美国ITS框架来做的，现在看不太合适。我们在做中国智慧公路体系框架的时候，智慧公路的范围特别广，因为尤其是智慧公路不能只考虑智慧和高速，我们的一级、二级、三级、四级公路怎么办？实际上智慧公路的体系，单单考虑高速这个很好办，因为它的相对条件比较单一。我们最近想，智慧高速未来是什么样的发展目标和愿景，我们可以把高速公路和一级公路归为一类，有全新的感知体系，云控平台，还有互联网+的运输服务，比如说一级公路和高速公路是非常桥化版的一个体系。我们未来的二级公路，比如说因为它是开放环境，车辆混型，还有交叉口很多，现在二级公路里面，很多的交叉口信号灯都没有，要做一些这样的内容，将来我们网联化的设施基础设施和云管控是未来的重点。三级公路和四级公路技术，因为流量比较少，下一步的重点是提升完善的安全设施，标志标线哪怕是电子化的地图的形式和车辆结合，再一个通信的覆盖，满足地图的导航系统，还需要一些能源网络，能更好地满足三级公路和四级公路的体系。我们在处理这些东西的时候，也在想，我们可能要面向不同的高速公路的等级这样的标准，同时构建不同等级下面分级的体系，构建整个智慧公路的体系框架。
　　我们看看国外，最近ERTRAC发布了2019年路线图，把整个的技术等级分成ABCDE5个不同的等级，做了一些分级的事例，比如说出现交通阻塞，合流的匝道，要做A级的分析，还有C级的，二级的公路网络，是D级的设施，比如说乡村他们认为不需要，可能在中国不是太有必要。当然SAE他们也发布了，更新了自动驾驶分级与定义，还在制定没有正式的发布这个。
　　这个是我们大概在零几年做第二版中国智慧公路体系框架的时候，早期还在智能公路，但是分了这么四个体系，智慧公路与车辆信息收集，安全辅助驾驶、自动驾驶、车队自动运行，这大概是在2004、2005的时候做了这么一个智慧公路体系框架，实际上15年前，国内已经在把这个体系考虑了。但是实际上这个体系和现在的体系，在我们现在通信技术和关键技术的发展下，可能技术体系要做一些修改。
　　我们最近在前期的基础上，试图这么划分，我们也划分成5级，但是在每个级的情况下，也会再做一些细分，比如说基础级、数字化、网联化、协同化、全自动化，还有初级智能、中级、高级智能，进行划分。比如说L5，就主要面向高速公路和一级公路L4也是一样，L3是到一级公路、二级，L1是三级和四级，L2是数字公路二级、三级，可能是这样做一个公路等级的划分。
　　四、智慧公路发展建议
　　将来智慧公路的发展，通过这几年的试点，包括下一步，可以明确地说，部里面有这个想法，在十四五期间会加大智慧公路试点的工程，下一步怎么办？下一步以交通为主体，汽车为突破，融合发展的格局。第二个加强部委之间协调，比如说基于5G的应用，北斗的应用，路侧的基站等等规模化的发展。我们在十三五期间主要是针对九省的试点做了一些示范，下一步我们准备在全国的一些干线的通道，比如说会选择一个较长规模的，比如说一千公里大通道上做这样一些试点示范，另外也会选一些区域，长三角相关的区域开展一些相关的示范，做一些全面车路协同，包括车和路联动的工作，来做整个协同的示范。

本文作者：交通运输部公路科学研究院智能交通研究中心副主任 汪林 研究员