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  • 胡延平:智慧交通建设如何全国一盘棋?

    2020-11-13 16:45:20 来源:中国交通信息化 作者:胡延平 评论:
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    十四五规划的出台,让交通强国的重要性无需强调,各种交通方式发展从传统要素驱动转向创新科技驱动也无需再赘言。交通为什么要智慧化发展以及为什么是智慧交通而不是智能交通,也已经无须论证。现阶段的重点问题是:在"一体化"发展的目标框架之下,智慧交通建设如何全国一盘棋?DCCI互联网数据中心创始人,未来智库专家胡延平给出了分析和观点:

    与过去统一信号、标志、标线体系,以及目前正在进行的取消省界收费站工作一样,交通一体化不仅意味着统一标准、打破藩篱,也意味着公路、铁路、航空、水运等运输方式的高效协同,更意味着全国一盘棋。而智慧交通的发展前提下,全国一盘棋更为重要。相比传统交通体系的"车同轨、道同标",智慧交通的体系构建、标准融合、协同一致、开放发展极为关键。这方面做得好,安全、便捷、高效、绿色、经济的现代化智慧交通体系指日可待,做不好相互兼容都是个问题,不仅浪费巨额投资,体系架构、技术标准不一致所带来的问题,比传统交通信号、标志标线不一致所造成的障碍还要大。所以作为配合十四五规划的交通建设的两份纲领性的规划文件之一,交通部的《数字交通规划发展纲要》在鼓励"勇于探索、试点先行"的同时,提出完善标准体系,尤其是推动建立跨行业、跨领域、跨部门数字交通标准协同发展机制,发挥企业在标准方面的作用,积极参与国际标准制修订的协调、交流与合作。中共中央、国务院发布的《交通强国建设纲要》,则明确提出:统筹制定交通发展战略、规划和政策,加快建设现代化综合交通体系。强化规划协同,实现"多规合一"、"多规融合"。

    标准体系要形成、多规合一要实现,有两个基础。一是统筹协调,这是相关部门机构决策层面的事,本文不涉及;二是对智慧交通生态体系前瞻观察、系统认知、科学规划,在技术产业层面防止出现"多规不合"、"多规难合"的问题。在以道路(不包括航空、铁路、水运等)为基础的智能交通范畴之内,对第二个问题的探讨,是本文的重点。

    智慧交通生态体系的条分缕析,从图谱化的认知开始。我们认为,一个承前启后、"适度超前"的具有国民经济与社会发展先导作用的智慧交通生态,应该具备以下8个特点:

    1. 整体考虑、系统规划,智慧交通发展的重大技术要件、应用要点、标准要素等一概纳入,并且构建为一个系统的整体;智慧交通的方方面面在一个框架之内,系统观察体系结构,把握局部与整体、不同局部的彼此关系,首先实现智能交通认知的一盘棋;

    2. 智慧交通生态一定是科技支撑、创新驱动的,全面应用产业科技能力,全面带动科技创新能力,形成良性循环。尤其是能够体现"强化前沿关键科技研发。瞄准新一代信息技术、人工智能、智能制造、新材料、新能源等世界科技前沿,加强对可能引发交通产业变革的前瞻性、颠覆性技术研究"的规划思路。体现"世界前列"要求。

    3. 由信息网络、人工智能等创新技术构成的智慧基础设施,应作为交通基础设施的设施。体现"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"的规划思路。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。

    4. 务求以采集、汇聚、交换、处理为基础的数据过程,与业务应用过程全程打通,开放交换,解决好数据、业务过程本身的"交通"问题,数据打通是交通基础设施规划、设计、建造、养护、运行管理等全要素、全周期数字化、数据化、智能化的重要基础;由此方能实现"数字资源赋能交通发展"。

    5. 本着绿色、环保的规划思维,不仅将新能源、清洁能源的应用纳入智慧交通体系,而且更进一步,"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",所以智慧交通生态图谱,新能源的部分不仅要有,而且要形成与智慧交通网络同步发展的能源网络,共同构成泛在先进的交通信息基础设施的一部分。

    6. 对现在和未来智慧交通工具的发展形态、交通应用的各类场景、车联网物联网的技术形态的理解和部署,也需要具有一定的超前性。

    7. 以完善、先进、智能的交通管理系统,实现交通治理能力的现代化。智慧城市、智慧交通的管理系统,与智慧交通体系深度融合、一体化构建;使得智慧交通既有"一流设施、一流技术",又有"一流管理、一流服务"。

    8. 以人为本,以人的需求、体验、满意度为中心,把"人民满意"作为智慧交通生态、交通强国建设的根本目标。

    基于以上8个特性,我们研究形成了以下智慧交通生态图谱,在图谱基础上进而形成研究框架:"MS-USER-NC智慧交通框架"(研究)。作为智慧交通生态图谱、研究模型,MS-USER-NC仅为抛砖引玉。MS-USER-NC智慧交通生态图谱里的8层结构,并非网络拓扑结构或者绝对化的层次结构关系,而是尝试对不同应用方面、技术支撑体系、标准所涉及的场景等,进行体系化的、可视化的系统建构。我们认为,智慧交通体系构建的关键,在于以系统架构实现交通设施和智慧基础设施的同步规划、同步设计、同步建设、同步运维。启动速度越快,发展势头越猛,越需要在一开始就从技术选型、解决方案、管理系统等实际操作层面,统合、落地交通基础设施与智慧基础设施在方方面面的关系。

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    MS-USER-NC智慧交通生态图谱当中,M(Manage)为管理、S(Scenario)为场景(出行场景及行业应用等)。U(User)为用户、S为距离路网车较近的Sensor传感(包括端边智能计算),E (Engine)为距离出行场景及行业应用较近的重要引擎。R(Road)为道路。N(Network)为网、C(Cloud)为云。自上而下的管理视角、自下而上的技术视角,在MS-USER-NC智慧交通生态图谱中同源同构、并行不悖、互为一体。

    1. Cloud云:解决方案云化支持与云端解决方案结合,实现M、S、U、S、E、R、N智能交通7层需求的贯穿云管端边全程尤其是基于云计算平台的全业务全过程解决方案。为数字城市、交通控制管理、交通政务服务、行业应用、智能交通工具、各类智能设备与个人等,提供从公有云到私有云、行业云的全场景云服务。至于道路网络,更是智慧交通云平台的核心所在。

    2. Network网:固网移动一体,天(卫星)地(地面网络)一体,车联-物联-互联一体,构建低时延、广带宽、高智能、大用户量的新一代交通智能网络。最主要的是,以V2R实现良好的车路协同,提高交通效率的同时,支持更为安全的智能驾驶、自动驾驶在路网当中广泛实现。以V2V优化道路资源、提高安全性的同时,创造丰富的互联网应用场景和价值增长点。以V2M实现以人为本、体验良好的非接触管理。

    3. Road道路:这个关键层,包含8个基本模块,智能信号运行系统,标志标线智联系统,车流人流传感系统,电子警察执法系统,ETC等收费与支付系统,安全应急系统与路政管理等系统,能源系统。信号、标志标线的可感知甚至智能化,是智能交通建设基础中的基础,无人驾驶的真正实现,不仅需要车辆本身达到L5水平,更需要V2X环境下来自于道路的智能信标支持。道路这一层,是体现"交通基础设施网、运输服务网、能源网与信息网络融合发展"规划的关键。而关于能源网,我们认为技术方向的选择特别重要。尽管规划提出氢能、加气、充电等多种新能源并举,但是长期而言,电作为通用能源的地位将更为突出,主方向在于通用能源——电。现有加油站改造也好,路网新建新能源网络也好,充电站是真正的战略方向。氢能产业化、网络化的最佳窗口期已经过去,性价比、能效比也不如电能,只适合作为局部能源转存、移动选项。而电的能源网络,并不适合路面铺设行车充电设施这类造价高昂、潜在问题多多的基础设施建设路径。

    4. Engine引擎:这个部分包含6个重要模块,GIS-地图导航-LBS引擎,自动驾驶技术引擎,人工智能能力开放引擎,能够实现数据交换、应用交互的协同引擎,智能安全引擎,以及支持到智慧交通生态所有管理、行业、应用、服务场景的支付结算交易系统。

    5. Sensor传感与端边智能计算:过去RFID无线射频识别部署较多,功能简单的用于卡口监测等途径的地感线圈也比较多。但是道路8个模块的物联、车联等场景所需泛在传感,才是智慧交通下一阶段部署的重点。在传感基础上,某些部分的功能不止于传感,可能是传统意义上雾计算、尘计算的结合,也可能是端侧智能、边缘智能的结合,智慧交通建设既可以让MEMS产业一展身手,也可以对MEMS产业发挥至为关键的拉动作用。建立云端互联的全方位交通感知网络,Sensor传感与端边智能计算这个层面,有望成为《交通强国建设纲要》所提出的一流设施的亮点所在。感知网络不是只用于监测、管控,而是智慧交通几乎所有创新应用场景的神经元、数据基础。

    6. User用户:人、货、车、其它交通工具、道路环境上出现的及出行相关的各类智能设备这五类主体,一方面需要传感与网络的支持实现高效通行、非接触管理,另一方面也需要智能化、专门的解决方案。这其中车辆的智能辅助驾驶、L4/L5自动驾驶、ADAS等是发展重点,与此相关的车路协同、车联物联标准的一致性,在风起云涌的智能交通建设大潮来临之际,重要性日益凸显。

    7. Scenario场景:出行方式、垂直行业、重点场景等。包括自出行、公交、出租、共享、客运、货运、投递、停车、园区、景区等。应用场景的智能化,通过三个方面实现。一是给到人、用户或客户的端侧解决方案,创造便捷、高效、无缝的交通体验,二是承载人或者货物的交通工具在车路协同基础上的智能化,三是与此相应的共享、客运、货运、园区、景区等的智能化的交通管理系统。过去几年,交通一卡通、物流跟踪、卡车定位管理等局部的功能应用,对于提高城市出行、电商网购效率以及降低道路交通事故率,起到了良好的作用。而智慧交通体系下的行业垂直应用,需要更为创新的系统架构,和全程、全场景的智慧解决方案,并且为创新的交通工具、出行方式、投递服务等,预置发展空间。

    8. Manage管理:智慧交通管理的控制系统、监测系统、执法系统、调度运行系统、预测预警系统、应急救援与交通安全系统、车辆管理系统、司机管理系统、政务系统等子系统,在实现自身技术升级、治理能力现代化的同时,与智慧交通生态体系的其它所有部分协调发展、互相匹配。智慧交通管理系统的意义不仅仅在于政务水平在效率、精准、能力意义上的提高,更在于前瞻性、先导性构建智慧交通大生态所需的"上层建筑"和"高阶驱动"。智慧城市管理系统、各类交通服务管理系统,也是智慧交通生态的重要组成部分。在规划、建设前期,也需要纳入整体框架,统筹、协调发展。

    综上所述,对智慧交通生态图谱的认知,将在较大程度上决定智慧交通接下来的体系结构和构建水准。是否能够全国一盘棋、各个层面通盘考虑,至为关键。一些省份已经上马了一批智慧交通建设项目,一批网络IT企业为这些项目提供的解决方案已经开始付诸实施。这些都是有益的探索和试点,对于接下来由点及面、形成体系、建立标准、协调发展积累了宝贵的经验资料和技术储备。一些有实力的企业甚至已经系统准备了面向智慧交通的全程、全场景的解决方案和基础服务。互联网企业、IT企业、车企和供应链厂商、电信运营商、通信设备企业乃至物流货运企业等,不同方面的努力正在形成一幅相对完整的智慧交通技术产品拼图,从中大致能看到智慧交通在一个个细分领域的技术发展路径。但是目前较为全面、系统的智慧交通总体图谱还没有看到。不过前不久看到一份《百度Apollo智能交通白皮书》,其中的一幅图,比较接近我们设想当中的智慧交通生态建构之所需。

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    这幅图对智慧交通基础设施、智能引擎、应用生态的理解,和我们所构建的智慧交通生态图谱(MS-USER-NC研究框架)在某些方面不谋而合。看得出来,百度在智能交通方面的准备已经远不止于自动驾驶、人工智能,ACE交通引擎涵盖了智能交通的方方面面。MS-USER-NC智慧生态图谱当中的C也就是Cloud云计算平台,百度已经能够为10多类智慧交通管理、应用业务提供云端支持和软硬件整合的解决方案。MS-USER-NC智慧生态图谱当中的E也就是智慧交通的6大引擎,百度也已经做到了地图、智驾、智能、数据、安全、支付等全面具备。通过U用户这一层的自动驾驶和车路协同等方面前沿技术研发,在S传感这一层的创新场景的底层传感、车联物联网络技术,百度也有了相当积累。MS-USER-NC智慧生态图谱当中的M管理、S场景,与ACE交通引擎当中的应用生态所述内容比较相像。只是百度将其分类表述为数字化的智能信控、智能泊车、交通治理,网联化的智能公交、智能货运、智能车联,和自动化的智能出租、自主泊车、园区物种。看得出来百度已经全线布局、全面发力,成为智慧交通建设领域最具系统建构能力的核心技术研发、基础服务和解决方案提供商之一。

    2021十四五规划第一年来临之际,智慧交通已然集体上路,构建智慧交通体系的技术要件大多已经具备。起初作为智慧交通生态图谱的MS-USER-NC研究框架,也将与智慧交通同行,深化为智慧交通生态研究模型。智慧交通生态图谱,是站在技术实现、应用实景、行业实际、管理实操角度,对智慧交通系统如何构建的一次发问、一次探寻,未来希望成为现实图景。


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  •    责任编辑:亦铭
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