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交通設(shè)施|全球運(yùn)輸工業(yè)的升級會帶來什么

郭敏/杭州交通工程師
2019-10-15 16:04
來源:澎湃新聞
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全球的運(yùn)輸工業(yè)正在升級。新技術(shù)層出不窮,從共享到無人駕駛,從車聯(lián)網(wǎng)到物流自動化。如同汽車走入家庭、航空業(yè)進(jìn)入民用領(lǐng)域一樣,這次升級有重要的歷史意義。從一些國家的立法來看,有些技術(shù)領(lǐng)域還在規(guī)劃驗(yàn)證階段,有些已經(jīng)進(jìn)入了測試、試用階段,也有的已經(jīng)成為被熟知的應(yīng)用。

車聯(lián)網(wǎng)(Connected Cars)和協(xié)同智能運(yùn)輸系統(tǒng)(Cooperative Intelligent Transport Systems ,C-ITS)就是已經(jīng)進(jìn)入試用和商用階段的一項(xiàng)技術(shù)。歐盟有立法,2022年后將大面積推廣車聯(lián)網(wǎng)。

媒體經(jīng)常會將這兩項(xiàng)技術(shù)混稱為車路協(xié)同。這個名詞曾在上世紀(jì)八九十年代的美國明確定義過,當(dāng)時(shí)最有名的是自動公路系統(tǒng)項(xiàng)目(The Automated Highway System ,AHS),有成果但也有無法克服的障礙,于是在新世紀(jì)終止了研究。當(dāng)時(shí)的車路協(xié)同技術(shù),主要是用路引導(dǎo)車輛行駛,促成車輛實(shí)現(xiàn)自動駕駛。在這個過程中,車路間有大量的信息交換,這與現(xiàn)在的車聯(lián)網(wǎng)和協(xié)同智能運(yùn)輸系統(tǒng)有一定程度相同,但由于通信和定位方式的根本性改變,兩者存在本質(zhì)區(qū)別。因此,車路協(xié)同并不能解釋現(xiàn)在這次升級,不過為了方便,不妨將現(xiàn)有技術(shù)稱為“新車路協(xié)同”。

這個“新”體現(xiàn)在哪里呢?

歐盟的C-ITS走廊計(jì)劃

2013年6月,荷蘭、德國和奧地利簽署了備忘錄,正式啟動了C-ITS走廊計(jì)劃。C-ITS走廊計(jì)劃打算在鹿特丹-法蘭克福-維也納的路網(wǎng)上提供兩項(xiàng)服務(wù),其一是道路障礙警告(Roadworks Warning,RWW),其二是偵測車輛信息搜集(Probe Vehicle Data,PVD)。2014年到2016年,這些服務(wù)進(jìn)行了系統(tǒng)規(guī)格定義、測試和安裝,并分為7個類別來定義各種設(shè)備和場景;2017年進(jìn)行了路試;2018年后,C-ITS走廊開始試運(yùn)行。

實(shí)施C-ITS走廊計(jì)劃鹿特丹-法蘭克福-維也納道路走廊示意。本文圖片均由作者提供

C-ITS走廊計(jì)劃,是歐盟推動C-ITS提升車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)計(jì)劃的一部分。其實(shí),歐盟在2014年11月就成立了一個聯(lián)合組織,命名為C-ITS平臺(C-ITS Platform,The Platform for the Deployment of Cooperative Intelligent Transport Systems,https://ec.europa.eu/transport/themes/its/c-its_en),內(nèi)設(shè)10個工作組討論技術(shù)、法律、隱私、商業(yè)、公眾態(tài)度、道路安全等議題,希望能在成員國里大力推動C-ITS。C-ITS和車聯(lián)網(wǎng)如果在全球鋪開,歐盟的知名汽車廠商很多,其汽車產(chǎn)業(yè)如果先發(fā)一步,在全球市場上形成產(chǎn)品、專利、標(biāo)準(zhǔn)的絕對優(yōu)勢,對歐盟經(jīng)濟(jì)會有很大好處。

C-ITS和車聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合,會讓搭載車聯(lián)網(wǎng)功能的汽車能與外部世界溝通,相互理解。這就像連接了互聯(lián)網(wǎng)的電腦、連接網(wǎng)絡(luò)的智能手機(jī)一樣。搭載車聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的車輛,在C-ITS的支持下,清楚掌握路況、交通情況,可以為司機(jī)提供建議,減少司機(jī)觀察思考的時(shí)間,甚至可以直接告知輔助駕駛系統(tǒng)怎么做,避免司機(jī)犯錯。何況,車聯(lián)網(wǎng)的升級,花費(fèi)并不多,據(jù)2018年測算,大約只貴300-500歐元左右。

預(yù)知和塑造未來的市場,并提前部署,這是一些歐洲國家的傳統(tǒng)。C-ITS計(jì)劃里,推動汽車產(chǎn)業(yè)升級到車聯(lián)網(wǎng),并使之成為切實(shí)有用并可靠的應(yīng)用,是C-ITS計(jì)劃的目標(biāo)之一。車聯(lián)網(wǎng)采用低時(shí)延的通信技術(shù),滿足了行車中實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)的高需求。如果再搭載像移動通信模塊、wifi模塊等,雖然反應(yīng)慢,但對看視頻、點(diǎn)外賣這樣的應(yīng)用綽綽有余。

如果以移動互聯(lián)網(wǎng)的思維來想象,這樣的應(yīng)用從車延伸到手機(jī)、電腦和電視機(jī)。通過車聯(lián)網(wǎng)的強(qiáng)應(yīng)用,引導(dǎo)用戶習(xí)慣,相應(yīng)的軟件會自然而然進(jìn)入使用者的尋常生活,成為日常網(wǎng)購的應(yīng)用。商業(yè),也許才是車聯(lián)網(wǎng)想要的藍(lán)海。

各種通信技術(shù)做車聯(lián)網(wǎng)的測試結(jié)果。右表是車輛主動安全應(yīng)用的最大時(shí)延要求:交通信號違規(guī)警告(0.1秒)、彎道速度警告(1秒)、緊急電子制動燈(0.1秒)、預(yù)碰撞感應(yīng)(0.02秒)等。該圖來源于2011年前NHTSA整理的報(bào)告,當(dāng)時(shí)能夠滿足車聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)主動安全要求的通信方式只有DSRC,通信延遲在0.001秒以下。在2018年科羅拉多州的一次測試?yán)?,證明5G也能滿足低時(shí)延的要求。表格中文為作者翻譯。來源:Vehicle Safety Communications Project Final Report,NHTSA

C-ITS和車聯(lián)網(wǎng)的好處

歐盟的C-ITS計(jì)劃和立法,以及其在汽車、通信上的產(chǎn)業(yè)愿景,網(wǎng)上有許多資料。這里,只聚焦在道路交通安全領(lǐng)域。歐盟的C-ITS和車聯(lián)網(wǎng),對司機(jī)有什么好處,對道路安全又有什么好處呢?

從人因理論(Human Factors)了解,司機(jī)開車遇到事情,譬如看到標(biāo)志、障礙物,或者想要變換車道前,一般會經(jīng)過幾個階段:發(fā)現(xiàn)(Perception)、辨別(Identify)、決策(Emotion/Decides on action)、意志執(zhí)行(Volition)。這是我們通常說的思考過程,它需要時(shí)間,時(shí)間根據(jù)情況的復(fù)雜程度而定,一般需要2-5秒。對人來說,這個思考過程無法省略,即使發(fā)現(xiàn)時(shí)已經(jīng)來不及了,思考時(shí)間也不會縮短。這樣,就會出現(xiàn)還沒想明白就撞上了。這也是通常所說的“十次事故九次快”的原因,問題并不在快,而在于發(fā)現(xiàn)得太遲。

司機(jī)開車遇到事情,一般會經(jīng)過幾個階段:發(fā)現(xiàn)(Perception)、辨別(Identify)、決策(Emotion/Decides on action)、意志執(zhí)行(Volition)。

C-ITS和車聯(lián)網(wǎng)的好處在于,能提前告知司機(jī)前方的情況,讓司機(jī)應(yīng)對得當(dāng)。當(dāng)然,這個提前會有人因理論上的約束,過早告知,對司機(jī)來講并沒什么用處,大部分司機(jī)會忘記車聯(lián)網(wǎng)給出的提醒,仍然會手忙腳亂。

C-ITS和車聯(lián)網(wǎng)還有一些其他安全的好處,譬如簡化駕駛?cè)蝿?wù)(Driving Tasks)。對司機(jī)而言,簡單即為安全,要變道又要看標(biāo)志,往往容易出錯,即便只是看標(biāo)志,標(biāo)志信息多或內(nèi)容復(fù)雜,也會導(dǎo)致司機(jī)出錯,甚至傻在那里。

C-ITS和車聯(lián)網(wǎng)可以簡化這些任務(wù)。不過,如果缺乏人因知識,會不小心增加駕駛?cè)蝿?wù)。譬如在高速公路上,往前是上海方向,出口也是上海方向,兩個方向都是上海,有些標(biāo)志告訴你分別距離多少,裝有ITS模塊的標(biāo)志還可以告訴你分別需要多長時(shí)間到達(dá)。

這種情況下,司機(jī)就不得不去做復(fù)雜的題目。這兩個方向分別是到哪個互通立交,到底哪條路離家更近一點(diǎn)?先做計(jì)算題再做選擇題,這個過程無疑會分心,很危險(xiǎn)。

因而,合理的告知方式是,ITS計(jì)算好時(shí)間,通過車聯(lián)網(wǎng)計(jì)算你的個性化需求,通過車內(nèi)設(shè)備直接告訴你從哪里走。C-ITS的含義在于協(xié)同(Cooperative)。多個ITS分支系統(tǒng)信息,經(jīng)過整合、個性化之后提供給用戶,這是協(xié)同(Cooperative)的意義。

類似的服務(wù),在歐盟C-ITS平臺組織里,被梳理出來,總結(jié)為基礎(chǔ)服務(wù)表,并根據(jù)實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級、商業(yè)屬性、個人利益等區(qū)別,分成兩類,Day1服務(wù)和Day1.5服務(wù)。Day1服務(wù)側(cè)重個體安全,Day1.5服務(wù)側(cè)重商業(yè)服務(wù)。產(chǎn)業(yè)和商業(yè),是C-ITS和車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的主要動力源,而技術(shù)儲備也足夠了。

歐盟C-ITS平臺制定的Day1 與Day1.5 服務(wù)項(xiàng)目,作者整理。

Day1和Day1.5服務(wù)是C-ITS和車聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)服務(wù),它們可以聯(lián)合起來,提供完整的服務(wù)。如果連接上運(yùn)輸工業(yè)的其他升級技術(shù),可以想象的空間非常大。

譬如,從廣州到上海的深夜航班,因天氣暴雨誤點(diǎn)15分鐘,如果恰好是最后一班地鐵和公交車,這些乘客會面臨回不了家的問題。而利用Day1和Day1.5的服務(wù),預(yù)知誤點(diǎn)之后,可推算公交在暴雨天需要延長行駛的時(shí)間,通過了解路網(wǎng)流量和信號燈的配時(shí)情況,幾個不同的交通系統(tǒng)可以分頭根據(jù)目標(biāo)調(diào)整,及時(shí)調(diào)度,協(xié)同(Cooperative)運(yùn)作,讓乘客能趕上末班車,遇到一路綠燈,快速而便宜地回到家。

這里的便宜是指意外情況發(fā)生時(shí),個人承擔(dān)的費(fèi)用增加很少,社會承擔(dān)的費(fèi)用增加也很少。如果只是個體的便宜,這樣的系統(tǒng)并無意義。

要發(fā)揮C-ITS和車聯(lián)網(wǎng)的用處,必須了解交通工程和人因理論。這些雖然不是C-ITS和車聯(lián)網(wǎng)范圍內(nèi)的技術(shù),也不是產(chǎn)業(yè)感興趣的話題。但沒有這樣專業(yè)的需求分析,無法引導(dǎo)汽車和通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

中國需要更新這方面的知識。因?yàn)樵S多知識在國內(nèi)可能還是空白,尚未看到有切實(shí)有效的人因及交通方面書籍的出版。這些專業(yè)間的連接,需要去學(xué)習(xí)和摸索。比如,要提前多少秒告知司機(jī)才有效;什么方式能讓司機(jī)清晰明了,不做選擇題,這也算是產(chǎn)業(yè)的核心競爭力。

如果光負(fù)責(zé)提醒,不負(fù)責(zé)有效,與其說是車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用,還不如稱其為,新技術(shù)對司機(jī)的騷擾。

美國Beyond Traffic 2045智慧城市挑戰(zhàn)賽

在歐洲發(fā)展C-ITS走廊和平臺的同時(shí),美國運(yùn)輸部也做了好多與C-ITS有關(guān)的項(xiàng)目,有走廊通道的計(jì)劃,也有都市區(qū)的計(jì)劃,最有意思的是2016年開始的Beyond Traffic 2045智慧城市挑戰(zhàn)賽。

Beyond Traffic 2045智慧城市挑戰(zhàn)賽設(shè)定了12個發(fā)展目標(biāo),鼓勵中型城市因應(yīng)所面臨的挑戰(zhàn),提出創(chuàng)意構(gòu)想。這些構(gòu)想利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)、運(yùn)輸科技,在減少擁堵、維護(hù)道路使用者安全、保護(hù)環(huán)境等方面應(yīng)用;同時(shí)也要應(yīng)對氣候變化、連結(jié)社區(qū),并支持商業(yè)和經(jīng)濟(jì)活力。

這些目標(biāo)看上去更像是城市永續(xù)發(fā)展的議題,和C-ITS和車聯(lián)網(wǎng)沒有直接關(guān)系。不過,C-ITS和車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的目標(biāo)和意義不正在于此嗎?讓百姓安全、舒適,讓運(yùn)輸系統(tǒng)便宜、便捷、可靠,讓社會能低成本、低能耗運(yùn)轉(zhuǎn),這才是技術(shù)發(fā)展的意義,也是這一波運(yùn)輸工業(yè)升級的目標(biāo)。

Beyond Traffic 2045智慧城市挑戰(zhàn)賽設(shè)定了12個發(fā)展目標(biāo)。來源:Beyond Traffic 2045: Final Report,US DOT,2017

這次挑戰(zhàn)賽里,出現(xiàn)了許多結(jié)合使用者需求的C-ITS和車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)想,以發(fā)揮這些技術(shù)的潛力。

譬如,在城市的主要運(yùn)輸走廊上,安裝各類感應(yīng)設(shè)備,了解車速和流量,最大化地?cái)U(kuò)大走廊的通行能力。在公交車、執(zhí)法車、垃圾車、施工車上安裝車載終端,將各類作業(yè)信息及時(shí)搜集整理,告知需要的使用者。

其實(shí),這幾年國內(nèi)提出的一些城市交通設(shè)想里,也看到了類似內(nèi)容。譬如城市大腦里對不同部門數(shù)據(jù)的整合,對交通管理中心、運(yùn)輸管理平臺的更新。在丹佛、匹茲堡的挑戰(zhàn)賽方案里同樣也有。

丹佛設(shè)想城市建立一個資料管理平臺,為公私機(jī)構(gòu)提供快速搜集、管理、分享、分析的服務(wù),避免分頭搭建平臺帶來的共享障礙。城市數(shù)據(jù)往往分布在各部門和企業(yè)里,如何形成協(xié)同的力量,是每個城市遇到的難題。來源:Beyond Traffic: Denver’s Vision of Our Smart City,2016

這次挑戰(zhàn)賽的意義在于,城市的豐富場景和不同城市的特點(diǎn),為C-ITS和車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供了極大的應(yīng)用空間。如果從車聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)誕生的1999年算起,到2016年,這17年來車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用仍然貧乏,也無法引起商業(yè)的充分關(guān)注。無論對通信行業(yè)還是汽車產(chǎn)業(yè)來講,這樣的等待有點(diǎn)漫長,而漫長必然是有原因的。因此,業(yè)界對它的未來仍然缺乏信心,存在許多擔(dān)心,擔(dān)心這些技術(shù)并沒有想象的受歡迎。無疑,通過城市挑戰(zhàn)賽可以把這樣的技術(shù)拉出來,深度觀察,這真的是一項(xiàng)具有商業(yè)前景的技術(shù)嗎?

美國的城市挑戰(zhàn)賽,投資并不大。哥倫布市在競賽中獲得第一名,并拿到美國運(yùn)輸部4000萬美元補(bǔ)助。哥倫布市的智慧城市項(xiàng)目仍然在繼續(xù),募集的資金也在增加。

哥倫布市已經(jīng)完成的項(xiàng)目,有的集中在公共運(yùn)輸上,譬如改善了主干道的快速公交,使公交信息即時(shí)透明,司機(jī)狀態(tài)可知,確保大眾運(yùn)輸?shù)陌踩?;又如改進(jìn)物流效率,實(shí)時(shí)跟蹤貨車,促進(jìn)安全運(yùn)行并改善供應(yīng)鏈;還有觀光運(yùn)輸信息的即時(shí)發(fā)布等。

這些項(xiàng)目都利用車聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)形成即時(shí)可靠的數(shù)據(jù)交換。城市挑戰(zhàn)賽的應(yīng)用也說明,C-ITS和車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用,可以成為城市居民出行的一個組成部分,但主要目標(biāo)仍然在道路交通安全上。這樣的思路,在美國的其他一些C-ITS應(yīng)用中體現(xiàn)出來。

譬如2014年紐約市的車聯(lián)網(wǎng)試驗(yàn)計(jì)劃(NYC CV Pilot Deployment)里,明確提出利用車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來進(jìn)行速度管理和信號燈改善;在懷俄明州的I-80公路上,提出了對貨車管理和災(zāi)害天氣的及時(shí)告知服務(wù)。

道路交通安全,是C-ITS和車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的出發(fā)點(diǎn),但會不會只限于道路交通安全的市場呢?這樣的疑問在許多人心里。固然,減少事故足以成為發(fā)展這項(xiàng)技術(shù)的理由,但對汽車和通信產(chǎn)業(yè)來講,這能成為大家換車的理由嗎?汽車、通信行業(yè)仍然惴惴不安。也許,偷笑的只有車險(xiǎn)行業(yè)。

雖然還沒有出現(xiàn)萬億級市場,不過C-ITS和車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的競爭卻非常激烈,主要聚集在通信技術(shù)的競爭,而另一群主要受益者——汽車行業(yè),仍然還是那些老面孔。中國通信行業(yè)雖然起步晚,但也利用了自身優(yōu)勢,擠進(jìn)了這個行業(yè),掌握了一定話語權(quán)。這給我國發(fā)展C-ITS和車聯(lián)網(wǎng)帶來了一定利好。這些利好如何面向全球市場,這也許是業(yè)內(nèi)需要認(rèn)真思考的問題。

即便從業(yè)者很憧憬這些技術(shù)和這次運(yùn)輸工業(yè)的升級,但未來會怎么樣,其實(shí)從業(yè)者和普通人也差不多,心里并沒有譜。

    責(zé)任編輯:馮婧
    校對:張艷
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