“智慧高速公路”建设应重点提升“智慧化的出行服务” - 调查与观点 - 智慧交通网 ITS114.COM|中国智能交通领先的门户网站
  • “智慧高速公路”建设应重点提升“智慧化的出行服务”

    2021-01-29 09:46:24 来源:交通言究社 作者:姜明 等 评论:
    分享到:


    “智慧高速公路”建设对于提升道路通行能力、减少交通拥堵和交通干扰有重要意义,但目前还存在不足之处,距离主动式管理有一定距离。那么国外在这个方面有何值得借鉴的地方、对于我国“智慧高速公路”建设有何启示、提升交通管理与出行服务可以从哪些方面入手呢?



    “智慧高速公路”建设应将

    “智慧的出行服务”作为核心目标


    “新基建”俨然成为今年的最热词汇,不仅多次写入政府发展规划,而且在多个基础产业掀起建设热潮。“智慧高速公路”建设既是公路交通行业“新基建”的“主战场”之一,也是提升公路交通出行体验的主要场景。但是目前国内对“智慧高速公路”的定义还未完全统一,存在两种差异化的认识:一是目标导向,侧重于解决公路交通的问题,以服务交通发展为目标做定义;另一种是技术导向,侧重于粘贴技术标签,将自动驾驶、5G、物联网等技术能力作为“智慧高速”的名片。


    其实,“智慧高速公路”上层系统的“智慧城市”建设同样存在着相似的讨论。这一点,巴塞罗那的成功经验值得借鉴。作为欧洲“智慧城市”的标杆,巴塞罗那市长将“智慧城市”的建设目标明确的定位为提供“智慧的服务(smart service)”,而不是追求“智慧的技术(smart technology)”。建设内容归纳为四个方面:互联、感知、绿色、服务。具体的工作内容涵盖:全覆盖的wifi网络、广泛的传感信息采集、低碳能源系统以及数字化的医疗预约和医患信息协同。也就是说,所谓的智慧不是为了实现“智慧的技术”,而是为了通过 “互联、感知”实现“绿色、服务”的生活保障。巴塞罗那“智慧城市”建设的成功经验代表着相关领域的发展方向。这一理念也逐渐被我国“智慧城市”领域学者接受:摘去技术标签并不是忽视技术价值,而是突出“智慧+”的建设目的——提升服务,帮助公众更好的生活。以此类推,“智慧高速公路”作为“智慧城市”建设的一部分,也应将“智慧化的出行服务”作为核心内容,避免粘贴“新技术”的标签而忽视实际需求和问题本源。  



    欧美国家“智慧公路”建设

    有哪些方面值得借鉴?


    借鉴国外经验对于思考如何提升“智慧高速公路”出行体验有参考价值,欧美与“智慧高速公路”相类似的是“智慧公路”(smart highway)建设。“智慧公路”建设的理念,并不是空中楼阁、平地高楼,而是以“主动化交通和需求管理(ATDM)”为基础,依托新技术提升交通管控的科学性、拓展智慧出行服务。欧美国家自20年前起,实施高速公路“主动化交通和需求管理(ATDM)”取得了良好的效果。如今的“智慧公路”建设,有两个突出特点:第一,依托新技术,提升感知能力、提高“主动化交通和需求管理(ATDM)”管控决策的科学性和有效性;第二,拓展智慧化的出行服务,下面进行具体介绍。


    1
    依托新技术,对既有“主动化交通和需求管理(ATDM)”进行精细化、科学化提升



    ☞ 欧洲:打造升级版“主动化交通和需求管理(ATDM)”,重点提升交通状态感知能力、细化管控策略


    欧洲是“主动化交通和需求管理(ATDM)”的发源地,英国与德国更是典型的代表。2004年时,英国为应对日益严重的交通拥堵与交通事故开始实施“主动化交通和需求管理(ATDM)”策略。初期效果显著,相关实施路段交通事故下降18%,交通流量提升3%,最为突出的是二次事故下降40%-50%。欧洲的经验得到世界各国的认可,并且通过培训、考察等方式推广到其他国家。但是,由于交通的动态差异属性,当“主动化交通和需求管理(ATDM)”策略推广到更广泛道路环境、交通场景时,暴露出一些问题,最为突出的为以下几点
    交通事件感知、救援能力不足。在欧洲,平均需要17分钟才能发现一辆停在行车道的事故车辆,平均再过17分钟才能等到救护车。开放硬路肩时,硬路肩上的车辆抛锚事故会造成更为突出的影响。
    硬路肩动态开放策略不够科学。包括缺乏对硬路肩的宽度、线形条件、交通安全特征等详细分析,缺少研判硬路肩开放条件的详细规则;无法即时的告知驾驶人硬路肩开放/关闭状态,造成驾驶人认知不统一。硬路肩上的轻微事故数量有所提升。
    紧急停车带的间距过大,大多数间距在2.5km以上。当硬路肩作为行车道时,难以满足应急停车需求。
    无法将车道管控指令、紧急停车带等应急设施的位置即时、准确的传递给驾驶人


    针对以上问题,英国等英联邦国家将“智慧公路”定义为通过智能化的工具,提升出行的安全性(safer)、快捷性(quicker)、连续性(consistent)。与“主动化交通和需求管理(ATDM)”相比,欧洲“智慧公路”策略重点在两方面进行了改进,一是提升交通运行状态的获取能力和要求;二是对“主动化交通和需求管理(ATDM)”原有关键管控策略进行反思和精细化改进。表1是具体所实施的智能化手段、措施


    表1:欧洲“智慧公路”建设所实施的智能化手段、措施

    image.png

    ☞ 美国:提出“智慧交通管理”更明确的目标

    2005年美国联邦公路局组织技术人员到欧洲考察,将“主动化交通和需求管理(ATDM)”策略引入国内试点、推广。虽然舶来自欧洲,但美国对“主动化交通和需求管理(ATDM)”进行了系统、持续迭代的研究,管控策略也更加细致。以硬路肩开放策略为例,美国不仅制定了详细的技术指南,而且对开放硬路肩的交通运行状态、硬路肩条件、交通安全等指标进行了规定。但同样遇到交通事件感知能力不足、管理信息无法有效传达给驾驶人的困境

    针对“主动化交通和需求管理(ATDM)”以上问题,美国提出了“智慧交通管理”的理念并且将目标定位为“最大限度的延缓、消除交通拥堵、事故及影响”。强调在新的技术体系下,管理者可以预见问题、并预先采取行动,而不是等待交通状况发生变化后再采取行动。

    ☞ 欧美国家提出的具体技术改进内容

    基于以上理念,欧美国家着重对“主动化交通和需求管理(ATDM)”的事件感知、精细化控制、信息交互等方面进行了技术改进

    提升感知能力,减少发现交通事件的时间。目标是拓展全数字化感知并提升数据分析能力,主要包括以下新技术、措施:

    拓展数据源获取能力:包含基于新的检测技术获取更多的数据,如GPS数据、互联网众包数据、物联网数据、激光雷达检测数据、卡口等视频检测器结构化数据、自动驾驶车辆感知数据;

    拓展新的传感器、物联网技术:包含传感视频与图像解析数据、大气监测传感数据、智慧路灯数据、蓝牙数据、基础设施网联数据(物联网设施、DSRC)等;

    提升数据分析能力:包含大数据技术、边缘计算技术、区块链技术等。


    ▼ 提升决策科学性,提高主动交通管理的有效性。目标是提升智慧化交通管控和服务能力,主要包括以下新技术、措施:

    融合新技术,提升预警与自动化决策能力:包含人工智能、机器学习、深度学习等技术;

    细化“主动化交通和需求管理(ATDM)”的适用条件:包含在开放硬路肩路段,缩短紧急停车带的设置间距,由2.5km缩短至500-600m;一旦发现开放的硬路肩上发生了事故或存在故障车,则迅速关闭硬路肩;对动态管控措施的有效性进行动态的评估与完善;

    通过大数据等新型数据分析技术,定量化分析、评价主动交通管理的效果


    以交通事件管理场景为例,可以看出新技术在“主动化交通和需求管理(ATDM)”过程中所起到的作用,如图1所示。其中绿色框中列出了应用的新技术、数据源。

    image.png

    图1:新技术在“主动化交通和需求管理(ATDM)”过程中所起到的作用


    2
    拓展智慧化的全流程出行服务



    ☞ 利用新技术,提升动态管控策略的信息发布能力

    “智慧公路”建设中,更加强调将管控信息有效传递给驾驶人,并建立完整的出行服务体系。这是与以往“主动化交通和需求管理(ATDM)”理念的另一个主要差异。

    欧美实施“主动化交通和需求管理(ATDM)”时总遇到一个难题:驾驶人由于难以了解、适应动态改变的交通管控规则,临时改变驾驶行为或路径增加了发生轻微剐蹭事故的概率。管理部门通过以下技术手段、措施提升管控指令的发布有效性,包括:充分利用导航APP;共享出行平台;网联车平台协同发布信息。此外,部分国家收紧了动态管控的使用范围,比如,英国取消了动态开放硬路肩的策略,改为固定周期性或全时段开放硬路肩。

    ☞ 更加强调建立全链路的出行服务体系

    虽然在美国上一版“主动化交通和需求管理(ATDM)”策略中,已经将其分为:“主动交通需求管理(ADM)”、“主动交通管理(ATM)”、“主动停车管理(APM)”三个部分。但受到技术局限,只重点阐述了“主动交通管理(ATM)”的技术实施方式。在最新的策略中,美国进一步完善了“主动交通需求管理(ADM)”和“主动停车管理(APM)”的内容


    其中“主动交通需求管理(ADM)”通过行前服务,均衡路网分担率、提升出行可靠性,包括三方面:第一是对交通出行需求的预测和即时研判;第二是在驾驶人出行前,提前通知其出行路径、出行时间以及沿途的行车条件;第三是提升公铁联程的可靠性,比如缩短公铁换乘时间等,引导多方式出行。

    “主动停车管理(APM)”通过行程末端的停车调度和精准诱导,调度路网流量,提升资源利用率



    探讨我国“智慧高速公路”

    应如何提升出行服务?


    近年来,我国部分区域在“智慧高速公路”建设中,借鉴欧美经验,试点应用了“主动化交通和需求管理(ATDM)”。但必须注意到应用“主动化交通和需求管理(ATDM)”需要满足系统性、科学性、协同性的要求。

    1
    “智慧高速公路”各项内容之间相互联系、影响,需要系统建设



    “智慧高速公路”建设是智慧化感知、控制、服务的结合体,各项内容之间相互联系、影响,需要系统建设。我国部分路段借鉴欧美经验实施了“主动化交通和需求管理(ATDM)”建设,但在系统建设上还存在一定问题,主要可从以下两个方面进行改进:

    ☞ 提升感知、预警等能力,实现主动式管理

    借鉴国外经验,我国高速公路实施最多的是“主动交通管理(ATM)”策略,主要手段是增设了一批动态发布设施。例如,高速公路沿线通过增设“可变信息标志”、“动态线形诱导标、轮廓标、突起路标”、“可调节照明设施”等动态控制设施确实提高了控制能力但是大多数情况只是建设了硬件,缺乏软件支持,大量动态控制设施并没有实施动态的交通控制,比如,很多可变信息标志只是发布管理信息,并没有发布交通控制信息;“动态突起路标”等动态视线诱导设施只是固定在夜间点亮,并没有根据交通条件实施差异化控制。此外,由于缺乏数据支持,无法实现预警、主动式管理。

    其实,作为“主动化交通和需求管理(ATDM)”的一部分,“主动交通管理(ATM)”自身也是一个系统。美国联邦公路局(FHWA)将“主动交通管理(ATM)”分为三个阶段,定周期静态管理、响应式管理、主动管理(见图2)。因此,目前实际上只能达到图2中的第一阶段能力,极少数路段能够达到第二阶段能力

    基于这一问题,借鉴国外经验,需要在以下几方面进行改进

    融合导航、ETC门架、结构化检测设备等不同检测手段、不同检测数据,提升交通感知能力

    充分利用导航公司OD数据、驾驶行为数据,提升交通问题的预警能力

    依托人工智能、深度学习等新技术,提升主动交通控制算法,形成即时、最优的控制策略

    交通控制需要与导航系统相协同,出现交通预警、问题时,即时干预驾驶行为,延缓、消除拥堵、事故


    在以上方面,成都市第二绕城高速公路实施了良好的尝试,“智慧高速公路”通过建设感知系统、动态控制系统、以及动态控制与导航终端协同发布平台,具备了交通安全和拥堵预警、即时智慧管控、伴随诱导的能力,实现了秒级感知事件、分钟级立体管控的目标(见图3)。

    image.png

    图3:成都第二绕城高速公路“智慧高速公路”“主动交通管理(ATM)”策略实践例


    ☞ 充分利用优势,实施全链路的“主动交通需求管理(ADM)”、“主动停车管理(APM)”

    “主动化交通和需求管理(ATDM)”是“主动交通需求管理(ADM)”、“主动交通管理(ATM)”、“主动停车管理(APM)”的结合体。我国交通行业以往将工作重点集中在“主动交通管理(ATM)”,缺乏“主动交通需求管理(ADM)”、“主动停车管理(APM)”的管理和服务,未形成闭环系统。

    我国智能手机的普及率高于欧美,主流导航APP在高速公路出行者中的渗透率超过60%,部分地区甚至达到70%,具备了非常好的诱导条件。应充分利用这一优势,借鉴欧美经验,实施全链路的“主动交通需求管理(ADM)”、“主动停车管理(APM)”,包括

    制定更为灵活的通行费收费策略,动态调整通行费,调节出行需求;
    在高速公路运营管理中,通过设置专用车道(如图4)等方式拓展、鼓励共享出行、一体化出行、预约出行等多方式出行服务场景,依托导航、车联网平台实现快速落地;
    通过导航平台、可变信息标志引导出行者选择合理路径出行,平衡路网流量;
    停车资源数字化改造,根据交通运行状态实施动态停车费;
    停车资源与导航平台动态协同、精准诱导。


    image.png

    图4:美国高速公路上为多乘员车辆设置的专用车道


    2
    遵循交通工程理论,科学、合理的设置控制设施,确保驾驶人看得懂、做得到



    欧洲“主动化交通和需求管理(ATDM)”实施中出现的问题,体现出科学设置交通控制设施的重要性。由于“主动化交通和需求管理(ATDM)”策略主要依靠可变信息标志发布,并具有即时性、非周期性特点,因此相应的动态信息发布设施需要给予驾驶人更加充足的认读时间、理解时间、操作时间。此外,需要根据路段特点,考虑是否需要增加附属服务设施。包括以下内容:

    合理确定动态限速值,避免相邻路段速度差过大或相邻车道速度差过大:需要分析公路设计速度、不同车型的即时运行速度、不同车道的即时运行速度,车道宽度、道路线形指标、停车视距、超高、路侧净空;
    确定相应路段是否适合开放硬路肩,避免因开放硬路肩而引发交通安全隐患:需要预测路网交通运行状态,分析不同车型的即时运行速度,硬路肩宽度、紧急停车带间距、路侧净区、硬路肩净空;
    确保动态交通控制设施科学、有效,避免大幅度降低驾驶舒适性甚至引发交通事故:需要分析运行速度、动态交通控制路段与相邻路段的运行速度差、不同车道的运行速度差、停车视距等。


    3
    通过平台建设,交互、协同“感知、管理、诱导”



    最后,“主动化交通和需求管理(ATDM)”是一个涉及感知、控制与服务的复杂系统,需要通过统一的平台建设,交互、协同各个环节,才能取得最大的效果

    文 / 阿里巴巴集团高德地图 姜明、董振宁、吴泽驹


    编校丨李芸玥 蒋莉莉



  • 关键字:
  •    责任编辑:黑萝莉
  • 延伸阅读!

  • 每周新闻精选

  • 关于我们
  • 联系我们
  • 广告赞助