道路交通基础设施数字化、智能化，交通强国的蓝图与注脚

原因

为什么道路交通基础设施智能化现在成为了热点了呢？最直接的原因，其实就是智能驾驶热潮带来的，在去年ITS114推发的《浅论车路协同的商业模式与路侧综合设备市场》一文中，就认为车路协同之所以在2018年成为最热门的热门，被多个巨头相中，其背后的原因，实际上就是“造车新势力”以及互联网巨头在探索智能驾驶的发展道路上发现，单车智能不足以支持智能驾驶的蓝图实现，必须依赖“聪明的路”。

实际上，在交通运输部的诸多政策中，如2016年发改委牵头发布的《推进互联网+便捷交通-促进智能交通发展的实施方案》、《交通运输科技“十三五”发展规划》、《交通运输信息化"十三五"发展规划》以及今年印发的《数字交通发展规划纲要》等等，都有关于交通基础设施数字化、智能化的表述，可以说在政策上，对基础设施的数字化、智能化，已经是高度重视。而在试点工程方面，2018年初确定在八省一市进行试点的智慧公路建设，就有基础设施数字化的内容，北京、河北、河南、浙江重点实施。目前所了解到的，北京试点项目是冬奥会项目——延崇高速，河北的应是京雄高速，浙江试点项目是亚运会项目——杭甬高速宁波段。此外，苏州将于2022年举办智能交通世界大会，苏州也将建设一条智慧公路示范路。

内容

首先看下《数字交通发展规划纲要》对道路交通基础设施智能化的一些具体表述：

到2025年，交通运输基础设施和运载装备全要素、全周期的数字化升级迈出新步伐，数字化采集体系和网络化传输体系基本形成。交通运输成为北斗导航的民用主行业，第五代移动通信（5G）等公网和新一代卫星通信系统初步实现行业应用。

推动交通基础设施规划、设计、建造、养护、运行管理等全要素、全周期数字化。构建覆盖全国的高精度交通地理信息平台，完善交通工程等要素信息，实现对物理设施的三维数字化呈现，支撑全天候复杂交通场景下自动驾驶、大件运输等专业导航应用。针对重大交通基础设施工程，实现基础设施全生命周期健康性能监测，推广应用基于物联网的工程质量控制技术。

推动铁路、公路、水路领域的重点路段、航段，以及隧道、桥梁、互通枢纽、船闸等重要节点的交通感知网络覆盖。推动交通感知网络与交通基础设施同步规划建设，深化高速公路ETC门架等路侧智能终端应用，建立云端互联的感知网络，让“哑设施”具备多维监测、智能网联、精准管控、协同服务能力。

加快实现物流活动全过程的数字化，推进铁路、公路、水路等货运单证电子化和共享互认，提供全程可监测、可追溯的“一站式”物流服务。

再来看下科技部国家重点研发计划“综合交通运输与智能交通”专项，道路基础设施智能感知理论与方法、道路设施状态智能联网监测预警两个项目的具体研究目标：

“道路基础设施智能感知理论与方法”专项须形成道路基础设施智能感知与解析理论体系；构建道路基础设施智能感知与性能分析系统，设施状态智能感知率≥30%，智能感知平均精度≥80%，设施材料性能自感知平均精度≥90%，自修复平均程度≥60%；建立智能道路铺装结构设计体系，智能道路铺装功能持续性大于 10 年；形成道路设施服役性能智能感知与智能道路铺装技术标准/设计规范草案，申请国家发明专利、软件著作权等自主知识产权不少于10项。

“道路设施状态智能联网监测预警”专项须形成道路基础设施智能化联网监测与预警技术体系；在京津冀、长三角、粤港澳大湾区等区域选择典型示范区建成跨区域道路基础设施智能联网监测平台，道路基础设施在线监测覆盖率≥90%，道路基础设施状态异常预警准确率≥80%，基于地理信息的道路交通设施数字化精度≤30 厘米；形成道路设施智能联网监测技术标准/规范草案，申请国家发明专利、软件著作权等自主知识产权不少于10项。

从以上可见，道路交通基础设施的数字化、智能化，主要包括几个方面：

如4G/5G等，2019年智能交通行业最大的市场机会——省界收费站取消工作中，实际上就包含了高速公路网络的公路通信系统升级，而且投资不菲，在八省一市的智慧公路试点中，也有新一代交通控制网的建设内容，主要也包括通信网络升级。现在5G开始普及建设，这是对车路协同有直接影响的一个通信技术，因此5G在公路基础设施数字化、智能化的应用，可能会受益于国家推动“大型基建”的影响。

此外NB-IoT或可能大有用武之地，要将更多基础设施数字化，一是要有可靠经济的通信方式，二是感知模块。目前高德力推的智慧锥桶，应该就是内置了NB-IoT模块，无需感知，开启即推送精确地点发生交通事故。NB-IoT具备超低功耗、广域覆盖、超大连接、低成本带宽等特点，和5G刚好成为互补。可广泛用于基础设施的状态监测传输，如对事故多发路段、易积水路段、滑坡隐患路段等重点监测路段的护栏、山体、路面安装位移、水位传感设备，从而可以用最经济快速的手段，获得道路及设施状态的信息，其他带电但难以覆盖蜂窝网络的设施，也可以采用NB-IoT通信。

通信是为感知采集服务的，智能网联在公路基础设施中的体现就是路侧RSU设备，也就是车路协同设备，虽然车路协同具备PC5直连通信功能，但要统一推送预警信息，还需要路侧设施。此外，未来视频分析+车路协同或许会有更多的想象空间，我们知道，车路协同有一个很重要的功能，即事故后对后方车辆预警，如果事故车辆是非网联/协同车联，那么就需要视频设备的智能分析，将分析结果迅速推送给车路协同的RSU，再通过RSU下发给其他RSU以及可能受影响的后方车辆以及诱导设施、甚至导航地图。根据交通运输部路网监测与应急处置中心透露的数据，我国高速公路基本实现了每公里都设一对摄像头，当然，很多都不是智能化设备。现在交通运输部和公安部交管局都在推动道路交通监控设备的全国联网，一个是服务于路网监测，一个是服务于缉查布控，因此未来高速公路、国省道的视频监控设备继续加密和升级，一定会是趋势。

照此类推，气象预警信息也可以通过车路协同RSU进行转发，而不需要通过中心再下发。

目前如火如荼建设的ETC门架系统，实际上就属于这种设备系统，视频+ETC，采集流量、交易以及精确的车牌甚至人脸等信息。而在路段之间，多功能一体化杆件会是主要设备，可选配路灯、紧急报警、车路协同的RSU、ETC的RSU、汽车电子标识的RSU、5G通信、WIFI、视频监控、气象监测设备等等诸多设备。在城市道路上，也类似如此，只不过选配的功能不同而已。

要实现自动驾驶、自动编队队列行驶，就必须要有厘米级的高精度定位，从而必须要有地基增强基站，但ITS114不了解布设密度和覆盖范围。此外，对于重要桥梁、边坡、护栏的位移监测，也需要高精度北斗定位，自然也要在地基增强基站的覆盖范围内。

比如上海智能交通有限公司推出的“路测宝”，一款车载设备，基于视频分析，对路面破损情况进行采集、分析，从而为迅速修复路面提供即时信息。此外，无人机在桥梁的定期检查中，已经得到了小规模应用，日后必定成为基础设施维护的标配。

有专家在论坛上一语带过，但并没有具体说明，ITS114认为应是电力网络，实施智能化之后，对于电力的需求，包括ETC门架系统、5G基站等，对于电的需求，将会远超出以往，一是量的需求要更大，现有测试结论表明,5G单基站的功耗是4G单基站的2.5~3.5倍，单基站满载功率达到了3700w，也就是说满载情况下一小时的电力消耗是3.7度电，50%负荷情况下，也要1.2度电，功耗惊人；其次是可靠性需求会更高，尤其是ETC门架系统，一个门架系统一分钟的交易次数可能就有几百上千笔，当然，这些门架系统都有备用电源。

此外，新能源汽车普及已经快充技术成熟后，汽车充电设施也将在公路两侧布设，电力的需求也将比较可观。

那么光伏公路会有市场机会吗？目前看来应用并不成熟，光伏器件对于长时间的重载车辆经过，还不够坚挺，全国第一条光伏公路试验段在2018年8月之后，就只有应急车道的光伏组件还在工作。也许未来可以在应急车道以及三车道、四车道公路可以在最左侧超车道布设光伏组件，以避开重载车辆的长时间碾压。

此部分，主要在于建设环节的智能化，包括建筑材料的选型配比，以及施工过程中的管控。

……

综上，道路交通基础设施的数字化、智能化，主要服务于两个目标，一是安全，尤其是在事故发生之前，就能提供预警，以及消除路面积水、山体滑坡等隐患，事故发生之后，也可以通过信息传递，预警，避免二次事故；二是效率，提高道路的通行能力，提高事故处理能力，延长道路及基础设施本身的生命周期等。

难题

数字化的前提是设施的标准化、规范化设置，就像推动各城市交通信号优化之前，公安部交管局下发了交通标志标线和信号设置的“两化”文件，从而保障后续的工作进展能够顺利一些。道路基础设施数字化的前提，首先是要有设施，包括基础的道路照明、通信、电力、护栏、标线标牌等等，实际上，在这一块，还有很多道路不满足这些条件，其次就是交通安全基础设施的标准化、规范化设置，这一块已经得到了重视，不定期检查和整改，再就是管理单位的权责要理顺，相对复杂，ITS114也没能力展开讨论。

高速公路的基础设施数字化、智能化较容易解决，就像此次省界收费站取消一样，政令一下，部省市全都行动，另外，高速公路是一种经营性资产，有经营主体，有明确的营收来源，如果不做联网收费，只能画地为牢了。

未来的高速公路基础设施数字化、智能化，也可以根据这一思路推动，政府引导，加以考核以及一定的财政补贴，分步推动基础设施升级。

但非经营性的道路怎么办？与安全相关的，普惠性的，较容易解决，直接由财政投资，比如位移监测、积水监测、碰撞监测、无人机检测、北斗定位基站、公路气象监测等，单一通信基站也有三大通信运营商、铁塔公司负责，电力设施有国网、南网等电力公司，只有多功能一体化杆件，车路协同设备是一个难题，功能上涉及多个利益主体，管理上与多个部门相关，谁来牵头建设，谁来负责运营，向谁收费，都是一个难题。现阶段，只能由政府投资试点，再慢慢探索商业模式。

ITS114此前转发过微信公众号“味道交通” 的一篇文章《交通的旧基建与新基建，“铁公基”与城市大脑》，其中有一个观点，“城市大脑”等是新基建，而铁公基是旧基建，”城市各类信息资源的逐渐一体化与网络化，就是一件利在千秋的大好事”。

在道路基础设施智能化领域，5G基站、北斗地基增强基站、电力网络等等，毋庸置疑会是国家重点推进的基建设施，而车路协同、位移监测系统、NB-IoT网络等，则需要各地交通运输系统、公路运营单位，以超前的站位和布局，来推动“新基建”设施的建设应用。在这其中，车路协同是可以按照使用者付费的模式来建立商业模式，而其他多数设施，只能以社会效益、安全效益来衡量，但没有直接经济效益，就没必要去建设了？

显然，这不是社会主义国家的执政风格，苟利国家生死以,岂因祸福避趋之！我国正在从交通大国向交通强国的发展，让人人出行都安全，路路出行都畅通，这样的蓝图和梦想，不仅需要高铁、飞机、轨道、高速公路，需要智能化的交通信息化系统、交通管控和执法系统，也需要基础设置的数字化，作为前两者的配套和补充。