“車路協(xié)同”智能交通 從科幻走向現(xiàn)實(shí)

　　十年前，在美國電影《機(jī)械公敵》中，威爾·史密斯駕駛的全自動汽車不僅可以準(zhǔn)確甄別周遭交通，還能識別駕駛?cè)说臓顟B(tài)。影片有夸張之嫌，但"智能交通"概念早已成為各國交通領(lǐng)域的研究主流，或?qū)⒂诮暝诿绹⑷毡竞蜌W洲等主要國家建成初步網(wǎng)絡(luò)。

　　中國在該領(lǐng)域也有很大進(jìn)展，在2014年10月青島舉辦的智能交通系統(tǒng)國際會議（IEEEITSConference）上，六輛中國的智能車展示了研究成果。

　　這六輛車能做什么？你坐在駕駛座上，車窗下方中央有一個屏幕，顯示著一個圓周坐標(biāo)，周圍的汽車以圓點(diǎn)的形式分布其間。當(dāng)與前車間距小于安全距離時，屏幕上前車的標(biāo)志就會由綠色變?yōu)榧t色，同時會發(fā)出警報。隨著距離越來越小，系統(tǒng)判斷可能出現(xiàn)事故，你的車就會自動剎車。當(dāng)然，后面的車輛會提前獲知前車剎車，也隨之停止。

　　超車、換道的時候，屏幕上的周圍汽車會變成紅色，并顯示距離。接近紅綠燈路口的時候，屏幕會顯示離路口有多遠(yuǎn)，距紅綠燈切換還有多久，并提示以何速度通過路口合適。

　　當(dāng)車輛因故障停在路邊，會自動通信過往車輛，避免相撞。緊急行駛車輛如救護(hù)車、消防車經(jīng)過，系統(tǒng)會提醒你避讓。逢著雨雪天氣，路邊設(shè)備就會把路面的濕滑信息、適宜車速發(fā)給車輛，引導(dǎo)其安全駕駛。

　　清華大學(xué)的研究團(tuán)隊將其項目稱為"車路協(xié)同"，顧名思義，是將所有車輛、道路設(shè)施甚至行人納入一張網(wǎng)絡(luò)，通過信息共享，合理利用道路空間資源，提升行車的安全性和提高道路通行能力。

　　"車路協(xié)同"智能交通過關(guān)

　　歐洲、美國、日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)目前走在前列，已完成大規(guī)模測試，而中國目前僅完成了十輛車規(guī)模的小型場景測試，還在申請大規(guī)模測試過程中。前路尚遠(yuǎn)。

　　在中國，"車路協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)研究"是列入科技部"十二五""863"計劃的項目之一，由清華大學(xué)等十家單位共同承擔(dān)，2011年9月啟動，2014年2月通過科技部驗(yàn)收。

　　該項目的突破，在于解決了統(tǒng)一平臺上車與車、車與路之間的通訊問題。利用DSRC（專用短程通信）、WiFi（無線通信）、CDMA2000（移動通信），搭建起了多模式、自動切換的信息交互平臺。

　　這讓人、車、路之間可以互相通信，交互各自位置和狀態(tài)數(shù)據(jù)。在一切皆可"大數(shù)據(jù)"的時代，解決道路擁堵、安全的方案自然孕于其中。

　　項目首席專家、清華大學(xué)自動化系教授姚丹亞向記者分析，擁堵本質(zhì)上是交通需求和供給的矛盾，人們要出行，但沒有足夠道路滿足出行需求。"怎么解決呢，首先是平衡資源，這條路堵了，告訴你走另一條路，另外還可以利用各種技術(shù)提高現(xiàn)有道路的通行效率。"

　　在中國，信息告知方案已有地圖解決，但提高交通效率則依賴交通數(shù)據(jù)的深度挖掘。姚丹亞告訴記者："現(xiàn)有不足，還是因?yàn)樾畔⒘坎粔蚨唷⒉粔蚣?xì)，比如現(xiàn)在信號燈可以根據(jù)不同方向來車調(diào)整綠燈時間，但它依據(jù)的是來車的統(tǒng)計值，目前系統(tǒng)只根據(jù)這一周期來了多少車、排隊多長來控制，不能精確得到每一輛車的位置。將來要變成主動交通控制，系統(tǒng)知道每一輛車的位置，還可以告訴你怎么駕駛更安全便捷。"

　　日本已經(jīng)推行的VICS（VehicleInformationandCommunicationSystem）項目在某種程度上能讓公眾更直觀地感受到"車路協(xié)同"大規(guī)模推廣后的場景。

　　VICS是日本在智能交通領(lǐng)域的一套應(yīng)用產(chǎn)品。日本的道路交通中心接收到各地警察、交通管理者、部門等傳來的信息，將信息分析和處理后，通過GPS導(dǎo)航設(shè)備、無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、FM廣播系統(tǒng)，將實(shí)時路況信息和交通誘導(dǎo)信息即時傳達(dá)給交通出行者，從而使得交通更為高效便捷。

　　這套系統(tǒng)的使用者只需購買帶有VICS系統(tǒng)的車載導(dǎo)航器，之后便可免費(fèi)享受VICS系統(tǒng)提供信息服務(wù)。經(jīng)過差不多20年的發(fā)展，日本的VICS已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)普及。

　　車載系統(tǒng)普及后，日本的豐田市在同一道路條件下，對VICS系統(tǒng)進(jìn)行了八次試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，車輛行駛時間最大縮短21.86%；車輛行駛時間平均減少了9.52%；平均速度由23.1公里/小時增到24.2公里/小時，增加約5%。另有資料表明，VICS系統(tǒng)的使用，使得日本每年能夠減少超過200萬噸的二氧化碳排放。

　　美國、歐洲也在開展該領(lǐng)域的研究。美國將智能"車路協(xié)同"技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)放在關(guān)鍵技術(shù)和基礎(chǔ)方法上，尤其對實(shí)施周期長但回報巨大的應(yīng)用進(jìn)行前瞻性的理論研究；歐洲的松散結(jié)構(gòu)使得其研究主要依托企業(yè)，研究重點(diǎn)是制定標(biāo)準(zhǔn)。

　　姚丹亞說："應(yīng)用推廣做得最好的是日本，因?yàn)樵诖酥叭毡就ㄟ^一個交通信息服務(wù)系統(tǒng)在大部分車上安裝了帶通信的車載裝置，而政府通過建路側(cè)設(shè)備，就能將‘車路協(xié)同’的信息發(fā)到車載裝置上。"

　　"歐洲國家多，標(biāo)準(zhǔn)問題是最重要的。而美國推廣時，一直糾纏在先有蛋還是先有雞的問題上。也就是說，車廠認(rèn)為在沒有路側(cè)裝置時，我的車裝了車載裝置很難發(fā)揮作用，而政府認(rèn)為沒有車載裝置，路側(cè)設(shè)備的建設(shè)沒有意義，所以美國擬通過立法來解決應(yīng)用問題。"

　　中國項目的學(xué)術(shù)帶頭人、清華大學(xué)自動化系教授張毅認(rèn)為，相對而言，中國的"車路協(xié)同"系統(tǒng)則更加智能化。VICS需要道路交通中心搜集和處理交通信息再發(fā)布，而中國的"車路協(xié)同"則是通過實(shí)現(xiàn)車與車、車與路之間的"對話"，實(shí)現(xiàn)交通的安全、高效和環(huán)保。

　　例如，"車路協(xié)同"關(guān)鍵技術(shù)的15個典型應(yīng)用場景中有一個叫作"基于車速引導(dǎo)的交通協(xié)調(diào)控制"，即不同方向車輛到達(dá)路口前通過車速引導(dǎo)形成車隊分時到達(dá)交叉口，信號控制系統(tǒng)對信號配時進(jìn)行優(yōu)化，使不同方向車隊都能不停車通過路口，增加通行效率，避免擁堵同時也減少了停車帶來的尾氣排放。

　　張毅稱，如今中國已推出第一個體系研究成果，但在產(chǎn)業(yè)化道路上與發(fā)達(dá)國家差距較大。

　　標(biāo)準(zhǔn)規(guī)模掣肘

　　"我原先設(shè)想的是能夠有1億到2億元（人民幣），結(jié)果立項批下來只有1600萬元。"張毅向記者回憶。"所以我們就只能縮小了項目的任務(wù)內(nèi)容，第一是必須保證基本概念要得到驗(yàn)證。第二要解決關(guān)鍵技術(shù)。第三是要做出一些應(yīng)用場景，讓政府、企業(yè)、應(yīng)用者看到這個項目的前途在什么地方。"

　　目前已經(jīng)有15個典型場景（如本文開頭提到的超車、變道、自動剎車等）得到驗(yàn)證。與美、日、歐相比，"中國的技術(shù)并不落后，有些研究比他們做得深入。"姚丹亞告訴記者，"但有兩點(diǎn)不如他們，第一，到現(xiàn)在為止，我們的通信標(biāo)準(zhǔn)還在制定中，沒有中國的‘車路協(xié)同’專用通信設(shè)備。第二，我們示范應(yīng)用的規(guī)模不夠大。"

　　國外通用"車路協(xié)同"采用802.11p協(xié)議（一種車載電子無線通信協(xié)議）。中國希望獨(dú)立制定自己的協(xié)議，國家層面的通信標(biāo)準(zhǔn)仍在制訂中。

　　另一個難題是開展大規(guī)模示范測試。"現(xiàn)在規(guī)模小到什么程度呢？我們有十家單位，包括七所大學(xué)，兩所研究院，一所汽車企業(yè)。現(xiàn)在的規(guī)模就是在10輛汽車、兩個路段、一個路口進(jìn)行實(shí)際道路測試和演示，要真正進(jìn)行實(shí)用性測試，這么小的規(guī)模是不夠的。美國底特律有個CAMP（CrashAvoidanceMetricsPartnership）項目，是在3000輛汽車上做測試實(shí)驗(yàn)。"張毅告訴記者。

　　張毅估計項目的大規(guī)模測試至少需要數(shù)千輛到1萬輛汽車。"車太少了，體現(xiàn)不出效果，而且車輛足夠多才可以體現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)雜性，才能驗(yàn)證系統(tǒng)能否很好地工作。所以我們想要建成一個大范圍的測試系統(tǒng)，如果政府、企業(yè)愿意投入，我們選擇一個小城市，給1萬輛車裝上車載裝置，那么我們就可以進(jìn)行較為理想的測試，為推廣做好準(zhǔn)備。"

　　除此之外，產(chǎn)業(yè)化前景還受到汽車企業(yè)的掣肘。"美國的CAMP項目有世界知名的八大汽車廠商參與，他們的技術(shù)儲備已經(jīng)完成，什么時候國家立法通過，立刻就產(chǎn)業(yè)化。"

　　美國交通部已啟動立法程序，預(yù)計2017年完成立法，要求新車必須安裝車-車通信的車載安全裝置。美國交通部負(fù)責(zé)人稱，車-車通信安全裝置是繼安全帶、安全氣囊后的新一代安全技術(shù)。

　　姚丹亞告訴記者，"國內(nèi)車企，特別是自主品牌的車企，仍處于觀望態(tài)度，不想前期投入太多。如果沒有車企大力支持，市場推廣方面會面臨一定的問題。"

　　張毅估計，如果資金、場地問題能解決，政府和車企提供足夠支持，大規(guī)模測試體系能在兩年內(nèi)建成。

　　路側(cè)設(shè)備難題

　　智能汽車之外，智能交通的另一重要組成部分是路側(cè)設(shè)備。從程序上看，路側(cè)設(shè)備似乎只能等到國家立法強(qiáng)制安裝和項目大規(guī)模測試完成后，才能真正實(shí)現(xiàn)。

　　姚丹亞覺得，或許還可以快點(diǎn)。

　　他認(rèn)為，項目團(tuán)隊當(dāng)前可以將一部分研究成果直接推向市場。如，在特殊的路段和路口先建設(shè)路側(cè)設(shè)備，發(fā)布安全和誘導(dǎo)信息，提升安裝了車載裝置車輛的安全性，這類應(yīng)用在車輛的后裝市場上也很大。"一旦后裝市場壯大了，就會有相應(yīng)的汽車企業(yè)想做前裝了。"

　　"這種推廣方式一定要依托于關(guān)鍵路側(cè)設(shè)備。"姚丹亞說。未來的理想情況是每輛車都裝有車載設(shè)備，但根據(jù)汽車的更新?lián)Q代速率，這至少需要20年。在當(dāng)下"裸車時代"，需要前期的路側(cè)設(shè)備將路況、來車等信息收集、反饋給車輛。

　　"如果政府主導(dǎo)建設(shè)路側(cè)設(shè)備，一旦有一定規(guī)模的路側(cè)系統(tǒng)建設(shè)完成后，推動系統(tǒng)使用的就是市場了，不需要政府主導(dǎo)。這項技術(shù)的應(yīng)用和推廣涉及到交通和汽車兩大產(chǎn)業(yè)鏈，只要企業(yè)看到獲利前景，就會主動去推廣。樂觀的話，兩三年，長遠(yuǎn)的話，五年。如果五年內(nèi)我們還不能大規(guī)模推廣，會大大落后于發(fā)達(dá)國家。因?yàn)槊绹灰⒎ㄍㄟ^，發(fā)展起來會很快。但我覺得五年中國肯定能做起來。"姚丹亞分析。

　　建在路口、彎道、收費(fèi)站、事故多發(fā)帶的路側(cè)設(shè)備，目前已經(jīng)成為課題組將"車路協(xié)同"系統(tǒng)投入實(shí)用的重要棋子。那么上哪兒去找"實(shí)驗(yàn)田"？姚丹亞告訴記者，一是小區(qū)，二是"兩客一危"。

　　第一個小區(qū)試驗(yàn)因地制宜選在了清華大學(xué)校園。2014年年底，清華大學(xué)將啟用30輛電動校園公交車，課題組計劃將車載設(shè)備裝到這30輛車上，并在校園內(nèi)選了八個點(diǎn)安裝路側(cè)設(shè)備。

　　如此一來，便建起了車、路的網(wǎng)絡(luò)，那么"人"呢——課題組已開發(fā)了一款手持設(shè)備的應(yīng)用（APP），供學(xué)生下載使用。"這樣校園就會是很典型的一個應(yīng)用場景，學(xué)生除了可以查詢到公交車幾點(diǎn)到站，還能感知路口的危險，當(dāng)然校園公交車駕駛員通過車載裝置能收到碰撞預(yù)警提示。"

　　"兩客一危"的靈感來自交通部總工程師周海濤，他建議"車路協(xié)同"系統(tǒng)在"兩客一危"工程中進(jìn)行試點(diǎn)。"兩客"分別指從事旅游等包車、三類以上班線客車，"一危"指運(yùn)輸危險化學(xué)品、煙花爆竹、民用爆炸物品的道路專用車輛。按照相關(guān)辦法，"兩客一危"車輛必須強(qiáng)制安裝衛(wèi)星定位裝置，納入企業(yè)和政府的監(jiān)控平臺。

　　但監(jiān)控并不能阻止交通事故發(fā)生。姚丹亞告訴記者，今年發(fā)生在湖南邵陽境內(nèi)的"7·19"交通事故，盡管監(jiān)控系統(tǒng)時時記錄著大客車的位置，但這種"事后監(jiān)管"往往難以直接避免車禍的發(fā)生。而"車路協(xié)同"能提供主動避撞，司機(jī)可以提前獲知500米內(nèi)的車輛信息，危險發(fā)生前駕駛員可以收到系統(tǒng)預(yù)警提示。

　　如果"兩客一危"工程引入"車路協(xié)同"系統(tǒng)，政府將會在隧道、高速公路出入口、休息區(qū)等處安裝路側(cè)設(shè)備。"一旦路側(cè)設(shè)備裝得多了，一般的私家車也會自愿安裝車載設(shè)備，就像GPS導(dǎo)航一樣，裝上就會提供服務(wù)。"姚丹亞告訴記者，"如果‘兩客一危’的示范能推廣，整個國家的系統(tǒng)很快會推廣起來。"

　　姚丹亞希望整個系統(tǒng)如改變世界的互聯(lián)網(wǎng)一樣，按完全開放的模式推廣。"我們希望國家、企業(yè)都按標(biāo)準(zhǔn)提供數(shù)據(jù)，任何感興趣者都可以開發(fā)自己的應(yīng)用，‘車路協(xié)同’技術(shù)的蛋糕很大，要很多人一起做，才可能推廣。"

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