智慧公路怎么搞?智能化设备武装到牙齿,支持高级别自动驾驶

车东西(公众号:chedongxi)
作者 |  地途
编辑 |  Juice

车东西3月29号消息,近日,全国首条支持高级别自动驾驶的路网级智慧快速路——绍兴市于越快速路正式通车。

这条路凭借毫米波雷达等硬件设施及车路协同无人驾驶系统等软件,可以向汽车提供高等级的车路协同自动驾驶服务。

目前,百度公司项目实施团队已在于越快速路上进行了多次高级别自动驾驶测试。通车当天,更是有10辆L4级自动驾驶车辆完成了首次试乘试驾体验。

同时,于越快速路还是全国最全数字化业务系统的智慧快速路,也是中国公路向智能化公路转型的代表之一。

事实上,于越快速路也是国家重点规划的项目之一。2018年02月27日,交通运输部办公厅正式出台了《关于加快推进新一代国家交通控制网和智慧公路试点的通知》,支持各省开展智慧公路相关建设。

之后,多个省市都有智慧公路建设成果,如北京市京雄高速、河北荣乌高速新线、无锡S342智慧公路示范工程和G524常熟段智慧公路科技示范工程,这些公路都在车路协同自动驾驶配套设施建设方面以及道路智能化方面有了很大提升。

目前,整个汽车产业正在朝智能化方向发展,聪明的车配合智能的路是我国一直坚持的大方向。智能汽车领域正发展得如火如荼,相反道路的智能化发展并不算快,而以于越快速路为代表的道路正在智能化方面赶上来。

智慧公路怎么搞?智能化设备武装到牙齿,支持高级别自动驾驶

▲央视新闻对于越快速路进行报道(图源:央视新闻)

一、支持高等级自动驾驶 百度已多次测试

据了解,于越快速路全长20.9公里,东起越兴路,西至鉴水路,采用“主线高架+跨线桥+地面快速路+地道”的建设模式,其中高架段长9.8公里,地道段长1.4公里,地面段长9.7公里,主线双向六车道,设计时速80公里,项目总投资约62.38亿元。

于越快速路由绍兴市城投集团负责实施,中铁一局和中铁四局共同承建。2019年,绍兴市城投集团与百度签约自动驾驶协同车路创新示范项目,共同推进于越快速路落地。

于越快速路除了通过增加多种摄像机、毫米波雷达等硬件为高等级自动驾驶做支撑,还开发了一套包括车路协同无人驾驶系统在内的软件系统,让道路更智能。

于越快速路除了在智能方面表现突出,它还缩短了绍兴到杭州的距离,从杭州驾车到绍兴亚运分会场的时间将从原有的1小时缩短到25分钟。

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▲于越快速路(图源:央视新闻)

为了快速高效地收集过往车辆的数据,于越快速路路段设高清监控摄像机288个,电警摄像机共计249个,毫米波雷达167个,道路情报板149个。高清监控摄像机平均每200米左右配备一组。全路段由全自动无人机定时巡逻、数据实时传回中心后台。

在软件建设上,于越快速路也面面俱到。于越快速路实施了“智能交通系统、基础设施结构智能监测系统、车路协同无人驾驶系统、BIM大数据平台管理系统、智慧照明及运营养护系统”等5大智慧系统,实现了快速路设计、建设、运维等全寿命周期数字化、信息化、智能化管理。

目前,绍兴市城投阿波罗科技公司协同百度公司项目实施团队已在绍兴智慧快速路上进行了多次高级别自动驾驶测试,证明于越快速路符合建设预期,且成果显著。

可以说,于越快速路是“全国首条支持高级别自动驾驶的路网级智慧快速路”、“全国最全数字化业务系统的智慧快速路”、“全国首个将自动驾驶车辆进行管理业务应用化的智慧快速路”。

同时,于越快速路也是全国第一条车路协同自动驾驶快速路,可依靠车辆自身的视觉、毫米波雷达、激光雷达等传感器进行环境感知、计算决策和控制执行,并通过车联网将“人-车-路-云”等交通参与元素有机联系在一起,应对各类复杂场景,有效降低交通事故率。这也让自动驾驶进入“聪明的车”与“智慧的路”相互协同的新阶段,全面构筑“人-车-路”全域数据感知的支持高级别自动驾驶的路网级智慧快速路。

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▲百度在于越快速路上进行L4级自动驾驶测试

二、交通运输部牵头 九省市齐推智慧公路

除了于越快速路外,全国的其他省份也依托国家颁布的相关政策和对交通控制网和智慧公路试点的重视,建设了不少的智慧公路。

2018年2月,交通运输部发布《关于加快推进新一代国家交通控制网和智慧公路试点的通知》,划定了北京、河北、吉林、江苏、浙江、福建、江西、河南以及广东九个智慧公路试点地区,制定了基础设施数字化、路运一体化车路协同、北斗高精度定位综合应用、基于大数据的路网综合管理、“互联网+”路网综合服务、新一代国家交通控制网六个试点主题。

下图注明了交通运输部已经正式批复交通强国建设试点的13个省,其中8个省有明确的智慧公路的建设试点内容。

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▲交通强国建设试点工程情况(图源:交通运输部公路科学研究院)

在政策的指导下,各省市的智慧公路建设遍地开花,逐渐形成了国家智慧公路网络雏形。

北京建设的智慧公路包括北京大兴新机场高速、大兴机场北线高速、京雄高速和京礼高速(延崇高速北京段)。由于河北和北京接壤,所以河北的智慧高速与北京有部分重合,有延崇高速河北段、京雄高速河北段、荣乌高速新线和京德高速河北段。而吉林省智慧高速有珲乌高速吉林省全线试点工程和长春龙嘉机场连接线。

另外,江苏省还为省内建设的智慧公路编纂了一本《江苏省智慧公路建设技术典型案例》,将S342、G524、五峰山三条智慧公路作为范例介绍。而浙江省智慧公路建设则围绕杭绍甬智慧高速展开,在杭州全运会前可以建成通车。

此外,还有江西省的智慧公路试点——宁定高速公路和昌九高速(新祺周到永修收费站)。同时,河南省也建设了以机西高速公路为代表的智慧公路。

此前,广东省还通过搭建广东智慧高速大数据平台,建设了南沙大桥(虎门二桥)和乐广高速公路南段。而湖南也建设了本省的首条5G智慧高速长益高速公路扩容工程(长沙段)。福建也以福建普通国省干线公路为试点,建设了省内首条智慧公路。

三、四条代表公路已通车 智能化全面升级

在众多智慧公路里,最富代表性的要数北京的京雄高速,河北的荣乌高速新线,以及江苏的无锡S342、G524常熟段智慧公路试点示范工程。这些公路除了大多可以支持车路协同自动驾驶,还有很多的智能化功能。

1、北京市京雄高速:单设自动驾驶车道,智慧灯杆一杆多用

2021年5月,北京的京雄高速开始通车运行,除了支持自动驾驶车辆通行,还建设了智慧灯杆等智慧化设施。

据了解,京雄高速设置了自动驾驶的专用通道,将其与普通高速通道区分开来,便于治理。同时,开发人员还在该条高速上打造了面向高速公路的安全辅助驾驶、车路协同等技术应用的开放测试区,便于自动驾驶车辆通行和测试。

除了便于自动驾驶车辆通行和测试之外,京雄高速智慧灯杆也让人眼前一亮。该高速全线一共安装了3700余根智慧灯杆,这些灯杆可根据天气、车流量自动调节亮度。

智慧灯杆不同于普通灯杆,加装了传感器、摄像头,整合了能见度检测仪、边缘计算设备、智慧专用摄像机、路面状态检测器等新型智能设备,它们可以利用北斗高精度定位、高精度数字地图、可变信息标志和车路通信系统等,向高速上的汽车提供车路通信、高精度导航和合流区预警等服务。可以说,这些智慧灯杆“一杆多用”,同时实现智能感知、智慧照明、节能降耗。

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▲智慧灯杆(图源:智慧交通)

2、河北荣乌高速新线:自研智慧高速解决方案,构建五星设计架构

为了加速智慧公路在雄安新区对外骨干路网的落地,河北省为荣乌高速新线等高速自主研发了车路云网一体化智慧高速公路解决方案。方案落地后,帮助荣乌高速新线按照根据交通强国试点任务要求,建立分车道、分时段智能货运车辆管控系统。

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▲荣乌高速新线走向示意图(图源:河北本地宝)

据河北交通报报道,车路云网一体化智慧高速公路解决方案以车路云网一体化智慧高速解决方案为核心,以全息化数字感知、车道化主动控制、精细化交通管理、一体化车路协同、智慧化交通服务五大系统为基础构建五星设计架构。

五星架构第一项内容是全息化数字感知系统建设,由全线设置千米超距毫米波交通雷达,形成雷达组网来完成。通过雷视融合,系统可以实现车辆唯一ID连续跟踪。

五星架构第二项内容是车道化主动控制系统建设,这是主动控制技术在国内首次进行系统性应用。主动控制系统分析感知系统采集的交通数据,能够实时评估交通运行态势,预测安全风险,并通过面向效率与安全的策略融合,实现分路段、分车道、分时段的交通主动管控。

五星架构第三项内容是精细化交通管理系统建设,以车联网云控平台为基础搭建交通云控管理平台,在实现道路管理功能的同时,预留车辆向智能网联和云控自动驾驶发展的空间。

五星架构第四项内容是一体化车路协同系统建设,借助雷达感知、三维可测实景技术、北斗卫星定位等前沿技术,可实现交通数据精确感知、采集、目标全程跟踪定位等功能,也将为自动驾驶商业化落地提供更智能、更可靠的长距离测试环境与运营环境。

五星架构第五项内容是智慧交通服务,将提供全旅程路图融合出行服务、准全天候通行服务、高精度定位服务和高精度地图服务,减少因各种因素导致的高速封闭时长,满足人民群众日益增长的出行需求。

车路云网一体化智慧高速公路解决方案将重点解决荣乌高速新线货运车辆智能管理、复杂气象条件下准全天候通行等关键问题,开发目前管控里程最长、控制单元数量最多、场景策略最为复杂的高速公路主动管控系统,支撑货运车辆分车道、分时段、分路段公里级管控,并搭建支撑系统运行的云控基础平台。

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▲车路云网一体化智慧高速公路技术演进路线图部分截取(图片来源:河北交规院)

3、无锡S342、G524常熟段智慧公路:支持车路协同自动驾驶,智能服务多样

在智慧公路的建设过程中,江苏省交通运输厅更是直接颁布了《江苏省智慧交通建设标准》,并公开了由江苏省交通运输厅公路事业发展中心牵头编纂的《江苏省智慧公路建设技术典型案例》(简称为《案例》)。

《案例》详细地介绍了包括车路协同自动驾驶服务在内的,智慧公路的典型场景主要功能、应用案例、实施效果和推广建议,并列举了具体的应用案例无锡S342智慧公路示范工程和G524常熟段智慧公路科技示范工程。

在车路协同自动驾驶服务建设方面,开发人员采用了先进的物联网感知和无线通信等技术,可以实现车车、车路动态实时信息交互,采集、融合全时空动态交通信息,开展车辆主动安全控制和道路协同管理。

除此之外,该方案还可以提供其他智能服务,例如出行安全服务、通行效率服务和智慧服务区。

综合来说,该方案以融合通信、设施供电、数据中台、云控平台、信息安全和智能运维作为基础支撑,搭建了一套可以提供智能感知、智能管控和智能服务的系统平台。

其中,智能感知功能包括对公路主体及沿线设施感知、对交通运行状态感知和对公路气象环境感知,让通行更智能。智能管控功能包括数字化设计、智能化建造、科学化养护和全路网管理,让公路建设效率更高,延长道路寿命。

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▲江苏智慧公路方案图示(图源:江苏省交通运输厅)

另外,方案中还列举了基于5G公网+C-V2X的车路协同技术和基于数据探针的车路协同技术,这两种技术也分别在无锡S342智慧公路示范工程和G524常熟段智慧公路科技示范工程上得到了很好的应用。

基于5G公网+C-V2X的车路协同技术可提供行人过街安全预警、交叉口车速引导、恶劣天气预警等多样化场景服务,提升驾乘人员全过程伴随式服务体验。

而基于数据探针的车路协同可针对交叉口区域提供服务,减少出行者驾驶过程中的跟车闯红灯、走错车道、路口急刹等现象,有助于提高交叉口区域驾驶安全性,降低交通事故发生概率。

无锡S342智慧公路示范工程很好地实现了基于5G公网+C-V2X的普通国省道车路协同伴随式服务,共建设了行人过街安全预警、交叉口车速引导、恶劣天气预警、交通事故预警、车辆汇流预警、道路限速预警等11项应用场景。

此外,无锡S342智慧公路示范工程建成后,对于施工区域提醒、服务区信息提醒等6项时效性要求不高的场景,车路协同伴随式服务可以利用5G公网发布信息;而对于行人过街安全预警、交叉口车速引导、车辆汇流预警等5项时效性要求较高的场景,车路协同伴随式服务则可以利用路侧终端的C-V2X通信网络发布信息。

而G524常熟段智慧公路科技示范工程则因地面层交叉口较多,所以开发人员在27个信号控制交叉口信号控制机箱内安装数据探针,利用移动互联网、卫星定位等技术,采集交叉口信号控制数据,通过无线通讯模块向移动端发布。驾乘人员可通过微信小程序实时查看前方交叉口渠化、红绿灯状态、交通拥堵等信息。

结语:中国智慧公路建设任重而道远

目前,国内车企正在努力攻克自动驾驶技术难关,通过汽车自动驾驶功能的扩充,提升品牌竞争力,但主要采用的技术路线还是单车智能驾驶。但是从中国的国情出发,车的智能化和道路的智能化是同等重要的。

所以,中国有必要进行车路协同自动驾驶技术的研发,而智慧公路的成功推广,无疑将助力车路协同自动驾驶技术的落地和实现,让自动驾驶车辆收集的信息更广泛,更精确,进一步提高自动驾驶车辆的安全性。

与此同时,整个国家的路网也在变得越来越拥挤,而智慧公路的持续建设将有效提升现有路网的通行能力,应该成为当前和今后一个阶段国家公路建设的一个必然选择和重要的方向。而如何提高智慧公路的建设速度,大面积推广智慧公路建设依旧是一个亟待解决的问题,中国智慧公路建设任重而道远。