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智能网联汽车与智慧城市发展需要相辅相成

日期:2021-03-01    来源:电动汽车百人会

国际充换电网

2021
03/01
10:39
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关键词: 智能网联汽车 充换电设施 新能源汽车

2月24日,中共中央、国务院印发了《国家综合立体交通网规划纲要》, 纲要提出,推动智能网联汽车与智慧城市协同发展,建设城市道路、建筑、公共设施融合感知体系,打造基于城市信息模型平台、集城市动态静态数据于一体的智慧出行平台。

智能网联汽车与智慧城市协同发展是未来产业变革的重要趋势。2020年,中国新能源汽车由发展的初级阶段向中高级发展阶段转型,由着重解决“三电”问题,向促进电动化与可再生能源结合、与智能交通协同、与智慧城市结合方向转型。在加快既有设施智能化的基础上,推动智能网联汽车与智慧城市协同发展有利于汽车强国建设,更好地发挥新基建、新城建的经济效益与社会效益,探索产业转型、城市转型、社会转型的新路径。

1、智能网联汽车的发展需要智慧城市当基础底座

智能网联汽车需要城市基础设施提供感知体系。全球智能网联汽车的发展主要有两条技术路线:一条是以美国为代表的单车智能技术路线,另一条是车路协同融合的自动驾驶技术路线。目前,单车智能路线存在感知盲点、成本过高等问题,而且无法推进区域内交通智能化调度。新一代车路协同能够协调车、路、网均衡发展,通过感知路侧设施范围内全部交通参与方以提升驾驶安全,通过优化道路资源分配提高交通效率。在车路协同环境下,智能网联汽车需要城市道路路口和道路两侧智能化设备提供先进感知技术和信息支撑。

智能网联汽车需要新型基础设施提供网络服务。智能网联汽车在复杂的数字交通环境中实现可靠而高性能的自动驾驶,需要车与车、车与基础设施、车与人之间的网联化。智能网联汽车、智能交通需要低时延、大容量、高可靠的通讯能力,以实现与感知设备的信息交互;需要精准定位与实时动态地图等地理信息服务,以规划道路行径。城市5G通信基础设施、边缘计算设备、北斗差分基站等基础设施可有效满足智能网联汽车对城市通信和计算等技术的需求。

智能网联汽车需要城市提供应用场景和测试环境。目前,L2级别的智能驾驶已实现大规模量产,今年总销量达225.7万辆(截至2020年10月,见下图),渗透率达14.6%;L3、L4级别的智能驾驶实现特定场景下的商业应用,如封闭园区、港口、矿区等。2020年2月,国家发改委、中央网信办等11部委联合发布《智能网联汽车创新发展战略》,指出到2025年实现有条件自动驾驶汽车规模化量产,实现高度自动驾驶的智能网联汽车在特定环境下市场化应用。要实现此战略目标,智能网联汽车需要城市提供实际应用场景,例如通过智能网联公交、环卫、物流、智慧停车等示范或商业化运营,为智能网联汽车提供可落地、可试验、可展示的机会,在应用中不断促进技术迭代。在示范应用前,智能网联汽车需要进行封闭测试、开放道路测试等多样化测试环境,在城市真实道路上构建场景化的开放测试环境。国家政策层面鼓励支持,带动各地竞相布局自动驾驶产业。目前已有北京、上海、深圳、江苏、长沙等多个城市明确开展自动驾驶相关测试以及产业布局,为百度、上汽等企业颁发多张道路测试及示范应用牌照。

智能网联汽车需要城市提供多样化数据。为加快实现智能网联汽车向智能终端转化,需要汇聚城市道路、交通、汽车、公共设施、市政设施、地理信息等动态和静态数据,通过机器学习提升智能化水平。同时,智能网联汽车需要平台对收集的信息进行统一处理,提供丰富的网络化协同解决方案,支持智能网联汽车的运行,也要满足其他应用对于动态、实时、城市级多种类数据融合的需求。

2、智慧城市的发展需要智能网联汽车提供切入点

城市需要智能网联汽车减少交通引起的“城市病”。我国处于城市加速发展和社会经济的转型时期,2019年城镇常住人口增加到8.48亿人,城镇化率达到60.6%。一些城市迅猛增长的汽车保有量引发城市交通拥堵、商业区及居民区停车难等问题,影响正常的交通道路通行和城市建设。

发挥智能网联汽车的优势,可改善城市交通水平、提升功能区域规划、完善基础设施建设。由于智能化的发展,汽车在城市中的角色也从城市顽疾的制造者转变为城市解决方案的提供者。《智能网联汽车创新发展战略》指出,智能网联汽车有利于减少事故损害、提高交通效率、促进节能减排。有研究指出,到2020年,实施智慧交通可以降低恶性交通事故30%、降低温室气体排放15%,节约平均通勤时间15%-20%。另一方面,智能网联汽车可提升道路设施的使用效率,部分自动驾驶车队可将高速路的通行能力提高10-25%,一支完全自动驾驶的汽车车队可将高速路的通行能力提高至原来的5倍,从而更好地解决城市交通拥堵的问题,有助于缓解大城市病,提升城市管理成效和改善市民生活质量。

城市基础设施建设需要结合智能网联汽车实现前瞻性布局。2020年政府工作报告指出要加强新型基础设施建设,发展新一代信息网络,拓展5G应用,建设充电桩,推广新能源汽车,激发新消费需求、助力产业升级。城市建设中,存在重建设、轻运营,重设备、轻软件的现象。而按照实际应用需求进行智能基础设施建设,可以匹配智能基础设施的建设与实际需求,从根本上解决基础设施建设资源浪费的问题。结合智能网联汽车部署基础设施,可以引导城市一方面满足高频使用场景,对公交专用、出租专用、环卫物流专用、城市公交等优先建设;另一方面,在重点区域先行建设,在使用频率最高、应用需求最迫切的地方优先布局。结合应用场景的实际需求推进新基建的建设,提高投资和建设效率。

智慧城市建设需要智能网联汽车打通数据孤岛。智慧城市是以数据为中心、由数据驱动的城市大数据生态系统。但是目前城市中存在数据孤岛的问题,城市的建筑、街道、交通数据互不相通,且不向外界开放;同时,城市存在动态数据缺失的问题,尤其在交通领域。智能网联汽车将成为打破数据孤岛的重要节点。在智慧交通网中,汽车成为连接人与交通以及其他城市设施的新型智能终端;在智慧能源网中,汽车成为储能节点;汽车可以收集车端、路侧集成的实时道路交通信息数据,把动态数据集中汇总起来,让城市的数据更丰富、更智慧。

智能网联汽车有望提升城市居民出行水平。伴随技术发展和交通工具的进步,城市居民的出行行为在发生变化。城市出行从简单出行向多目的、复杂出行链转变;出行需求向个性、灵活化转化;人们对于精准规划、无缝衔接及统一结算的要求更高。在智能网联汽车的赋能下,汽车的产品功能和应用场景正在发生深刻变化,满足城市的新兴出行需求。产品功能上,汽车由单纯的交通运输工具逐渐转变为智能移动空间,兼有移动办公、移动家居、娱乐休闲、数字消费、公共服务等功能;应用场景上,由智能网联汽车赋能的新兴出行模式不断涌现,如无人驾驶出租车、网约车。

3、智能网联汽车与智慧城市协同发展的重要价值

推动智能网联汽车与智慧城市协同发展有利于汽车强国建设。我国城镇化建设加快推进,为智能网联汽车发展释放了巨大市场需求。智慧城市基础设施建设对构建以车路协同为主要特色的中国标准智能网联汽车体系提供了重要保障。推动智能网联汽车与智慧城市协同发展,更有利于发挥我国集中力量办大事的制度优势和超大规模市场优势,将城市发展与汽车发展有机结合,助力实现智能网联汽车强国目标。

推动智能网联汽车与智慧城市协同发展有利于更好地发挥新基建新城建的经济效益与社会效益。汽车是5G、道路、数据中心、充换电设施等新基建新城建的重要应用方,以智能网联汽车需求为切入点和驱动力,有利于更合理地规划建设城市新型基础设施,创新基础设施投资模式和运营模式,催生新技术新产业新业态,避免重复投资和低效使用,助力实现扩内需、稳增长。

推动智能网联汽车与智慧城市协同发展有利于探索产业转型、城市转型、社会转型的新路径。智能网联汽车发展可有效解决传统汽车给城市带来的交通拥堵、安全事故、环境污染、停车难等问题,让汽车更好地融入城市,更好地服务人们出行与美好生活需要。智能网联汽车发展极大促进了城市数字化转型,促进了城市智能基础设施互联互通,促进了城市数据融合贯通,助力实现城市可持续发展。

4、智能网联汽车与智慧城市如何协同发展?

智能网联汽车与智慧城市协同发展主要由“一平台、两基础、多应用”三大部分组成。其中车城网平台是发展核心,感知和网络两大基础设施建设是发展基础,多层次、多场景应用是发展引擎(见下图)。

“一平台”指的是车城网平台。车城网平台以城市信息模型(CIM)平台为基础,汇聚城市道路、交通、汽车、公共设施、市政设施、地理信息等动态和静态数据,建设开源开放、支撑多类应用。

数据与应用在车城网平台架构中十分重要,包括静态数据与动态数据两部分。其中静态数据涵盖了地理信息数据、资源调查数据、规划管控数据、工程建设数据、公共专题数据、物联感知数据等,而动态数据则由路端动态数据和车端动态数据组成。车城协同发展中,路侧设施通过传感器感知交通信息、道路状态、障碍物等,并与车端上传的车辆行驶信息相融合,利用边缘云计算分析,生成实时局部动态地图,通过5G通信网络下发给车端(见下图)。

“两基础”指的是感知基础设施和网络基础设施,是搜集数据的触角。感知基础设施又细分为市政感知基础设施和交通感知基础设施。市政感知基础设施包括城镇供水、排水、燃气、热力等市政基础设施;交通感知基础设施涵盖道路路口及道路两侧的雷达、摄像头等感知设备,数字化的车道线、交通标识、护栏等。

以智慧灯杆为例,以灯杆作为数据传输的载体,将灯杆与数据采集组件、云服务器、终端等搭建成感知系统,具有易部署、成本低的优势。灯杆是城市中原本就存在且有现成的供电线路,智慧灯杆只需要对原有的灯杆进行简单的改造即可。经过测算,其建设成本可在三年内以节省能源成本和维修费用的方式抵消。配合路侧设施、环境感知设备,智慧灯杆可采集交通、环境、人群等数据信息,是重要的数据入口,有望成为车城协同发展中部署路侧单元的最佳载体之一。

网络基础设施包括通信网、车联网、位置网和能源网。其中,5G通信网络为汽车、交通、城市提供智能化发展所需要的低时延、大容量、高可靠的通讯能力;车联网通过结合通信网与感知基础设施,同步安装路侧通讯单元、边缘计算等设备,将交通参与要素有机地联系在一起;位置网基于北斗系统,建设城市位置网络,为智能汽车和居民出行提供精准定位与实时动态地图服务;能源网覆盖公共场所和社区的能源服务体系,实现能源设施联网和智能优化。网络基础设施有效满足智能网联汽车对城市通信和计算等技术的需求,让智能网联汽车在复杂的数字交通环境中实现可靠而高性能的自动驾驶。

在平台与基础设施之上,针对城市管理、交通管理和自动驾驶等可开展多层次、多场景的应用。城市管理方面,主要致力于市政设施监测、生态监测治理、城市安防布控、城市设计仿真等;交通管理方面,主要致力于动态交通管理和静态交通管理,解决出行时间增长与效率下降、公交出行、共享电单车与停车等当前城市出行体系存在的问题,在城市层面进行资源的协调与调度;自动驾驶商业化则从出行、物流、环卫等角度,利用车城协同平台,帮助其更快落地。

不过,智能网联汽车和智慧城市协同发展是一个复杂系统,且尚属于新生事物,没有可靠的经验可以借鉴。目前,智能网联汽车与智慧城市协同中存在政府部门间缺乏协同、既有基础设施和数据缺乏连通、行业缺乏跨界合作、部分建设内容缺乏标准和法律法规支撑等方面的问题,还需要从建立健全跨部门协同管理机制、强化试点示范工作、完善标准法规体系、构建新型投融资体制、建立跨界融合的技术创新体系、加强人才队伍保障等方面形成协同发展的合力,为两者的协同发展构建基础。


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