中国智能交通的创新发展成就与未来展望


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智能交通系统(Intelligent Transportation System,简称ITS)作为现代交通运输系统的重要发展方向,在全球范围内受到普遍关注和重视。智能交通系统具有显著的国情相关、行业相关、地域相关等特征,新技术发展为智能交通系统不断注入发展活力,推动智能交通创新发展。我国自20世纪末开始推动智能交通系统的建设发展,面向交通运输高效、安全、便捷、低碳发展的战略需求,立足国情,通过创新驱动和引领,取得了显著成效。近年来,在交通强国战略、数字交通建设、综合立体交通网体系构建等政策背景下,中国智能交通正在进入新的发展阶段。

一、中国智能交通创新发展历程

智能交通在中国的发展主要经历了以下几个发展阶段:

1.培育阶段(1996~2000年)。主要是通过国际交流学习了解智能交通系统的理念及国际发展情况,与美国、日本、欧洲在智能交通领域建立了合作关系。2000年,在科技部设立了“全国智能运输系统协调指导小组及办公室”,科技部、建设部、交通部、公安部、工信部等参与,开展了智能交通系统发展战略和标准规范的相关研究,形成了《中国智能运输系统体系框架》《中国智能交通系统标准体系》,明确了中国智能交通系统建设发展的总体方向。

2.起步阶段(2001~2005年)。在北京、上海、广州、深圳、天津、青岛等12个城市进行了智能交通系统示范工程建设,国家“十五”科技攻关计划对ITS规划、ITS数据管理、车载信息装置、交通信息采集、专用短程通信、汽车安全辅助、交通共用信息平台等重点关键技术支持进行研究和示范应用,推动了全国城市推动智能交通系统的建设发展。

3.基础阶段(2006~2010年)。主要城市全面开展智能交通系统建设,在北京奥运会、上海世博会、广州亚运会等重大国际活动的交通保障中,大规模应用了智能交通技术。多个城市建设了智能化公交、快速公交等,为公众智能化出行提供了便利。交通运输智能化运营管理成效明显,京津冀、长三角等区域实现高速公路联网不停车电子收费,智能交通基础研究和示范应用取得多项创新成果。

4.创新阶段(2011~2015年)。智能交通系统建设在全国全面推动,面向应用需求,交通部、公安部等部署实施了一系列智能化项目工程,畅通工程、公交都市等带动了智能交通系统应用规模提升和产业发展。这一阶段,“大城市交通拥堵基础科学问题”“大城市区域交通协同联动控制关键技术”“智能车路协同关键技术”“交通状态感知与交互处理关键技术”“综合交通枢纽智能管控关键技术 ”“环境友好型智能交通控制技术”“多模式地面公交网络高效协同控制”“大城市交通主动防控关键技术及示范”“城市道路交通智能联网联控技术集成及示范”等国家科技计划项目的实施,推动了中国智能交通创新体系的形成。

5.提升阶段(2016~2020年)。新一代信息技术广泛应用,智能交通系统理念、技术内涵和应用发生变革,结合应用需求,在技术、应用和产业规模等方面提升。互联网+交通,综合运输协同服务,大数据、人工智能,车联网、自动驾驶,车路协同系统,成为这一时期智能交通研究与产业发展的热点。在“十三五”期间,国家重点研发计划设立了“综合运输与智能交通”专项,从交通基础设施智能化、载运工具智能协同、交通运行监管与协调、大型综合枢纽协同运行、多方式综合运输一体化、区域综合运输服务与安全风险防控等六个方面,立项30多个项目,其中多个项目聚焦智能交通相关的内容。

6.转型阶段(2021至今)。目前,智能交通系统的发展进入一个全新的时期。新技术推动交通运输行业转型,智能交通面临一系列新的挑战和发展机遇,转型提升成为大趋势。面对未来交通运输行业高质量发展的要求,智能交通也更加关注生态智能交通、智能化出行服务等领域。

二、中国智能交通创新发展成就

历经20多年,我国智能交通建设发展取得了显著成效,中国智能交通系统技术体系、标准体系基本建立,智能交通产业初具规模。科技创新突破了多项智能交通核心关键技术,部分自主创新成果和应用跻身世界先进水平。科技引领和推动了我国智能交通系统的建设和发展后来居上,成为世界智能交通系统发展格局中的重要构成,为世界瞩目。我国智能交通系统建设和发展紧密结合应用需求,在城市交通运行智能化监测、道路交通信息采集处理发布、重大活动交通运行组织保障、大容量快速公交、高速公路联网不停车收费等方面的应用形成了具有国际先进水平的创新成果。

1.交通信息感知和交通信息化水平发展成效显著。交通状态综合检测、网络化电子收费等核心关键技术取得突破并广泛应用。建成了全国机动车和驾驶员管理信息系统、全国铁路联网售票系统等多个重要的交通信息化系统。交通综合监测技术与设备广泛应用,基于海量移动终端的交通状态获取和集成应用居于国际先进水平,综合交通信息采集、处理及协同服务等技术在全国主要城市得到大范围应用。网络化电子收费(ETC)技术实现了跨越式发展,已在全国高速公路全面推广应用。

2.城市交通运行智能化管控与服务发展迅速。全国400多个城市建成了集接处警、信息采集、交通控制等功能于一体的智能化交通指挥控制中心,建设了交通信号控制、交通诱导、交通监控、电子警察等重点系统。北京、上海、广州、深圳等特大城市建成了综合交通运行协调指挥中心(TOCC),对综合交通运行状态进行智能化监测、运行协调和指挥调度,实现了城市道路交通、轨道、民航以及城市停车、公交等的综合协调管理与服务。智能交通在重大国际活动交通保障中发挥了突出作用,北京奥运会、上海世博会和广州亚运会交通保障都对智能交通技术进行了大范围集成应用。主要城市公交建设了智能化公交系统、快速公交(BRT)等。

3.公路运营与管理智能化水平大幅提升。全国13万公里高速公路实现了收费、通信、监控系统的全覆盖,为高速公路运营管理和车辆安全服务提供全面保障。2019年全国高速公路取消省界收费站,实现了全国范围的联网不停车收费系统(ETC),全国ETC用户2.26亿,基于ETC的全国高速公路联网收费系统已成规模,全国一张网运营、一体化服务的格局初步形成。全国400万公里公路主要节点、重点路段,安装了交通监控设备和系统,初步实现了全国主要道路运行状态的智能化监测、预警和应急处置。建成了全国“两客一危”重点运营车辆智能化监测平台,对重点车辆运行状态进行动态监测和管理。近期,在京雄高速、延崇高速、杭绍甬第二高速等项目中,智慧高速的理念和关键技术正在落地与实践,大数据驱动的智慧云控平台,人、车、路协同系统,自动驾驶,路面光伏发电,全天候安全快速通行等,成为智慧公路建设发展热点。

4.空中交通管理与民航智能化领域取得重要进展。在新一代空中交通管理技术领域取得重大技术突破,建立了我国新一代空中交通管理系统核心技术框架,突破了高精度航空导航、协同式航空综合监视、空管运行控制和民航空管信息服务平台等关键技术,达到国际同期先进水平。新一代空中交通服务平台已经在空管、航空公司等部门获得了成功应用,A-CDM(空地协同决策)在100多个机场应用。上海虹桥、北京大兴等机场全面推进智能化管理与服务,构建现代化立体交通体系,在机场实现公路、轨道交通、高速铁路、城际铁路等运输方式的立体换乘。新建的大兴机场,智能化技术全面覆盖了航站楼、飞行区,19个平台和68个系统为机场运营、旅客出行提供了全面的智能化服务保障。

5.智能网联汽车与车路协同技术受到广泛关注和重视。我国较早开始在自动驾驶、车路系统领域进行研究与应用,长安汽车公司的无人驾驶车进行了2000公里的实际道路测试试验。立足中国国情的智能车路协同技术体系得以建立和完善,基于车路协同的自动驾驶技术在大型矿区、物流园区等得到成功应用。工业和信息化部推动了6个“基于宽带移动互联网的智能汽车与智慧交通应用示范基地”,交通运输部建设了3个国家营运车辆自动驾驶和车路协同测试基地。目前,全国已经建设了60多个智能网联、自动驾驶测试基地。智能汽车与智能交通融合发展,产业、市场不断扩展。

6.智能交通支撑道路交通安全管理水平不断提升。智能交通支撑我国交通安全保障技术、安全执法科技能力和监管水平不断提升,形成了适合我国道路交通特点的交通安全技术体系。建立了覆盖全国公路的安全评价体系,建成了以交通事故快速救援为核心的一体化交通应急保障系统,在重点区域路网初步建立了交通、公安、气象应急通信、指挥和保障信息系统平台,形成了标准化和一体化的应急指挥系统。2008年,科技部、公安部和交通部联合开展了“国家道路交通安全科技行动计划”,跨部委联合、多单位协同攻关、研究与示范紧密结合,对公路安全保障、高速公路安全控制、营运车辆运行安全、全民交通行为安全提升、路网安全态势监测、交通安全执法等交通安全重点关键技术进行了攻关研究和示范应用,对提高道路交通安全水平产生了深远的影响。

7.铁路智能化运营管理与服务发展进入新阶段。全国铁路网营业里程12.4万公里,其中高速铁路2.2万公里。建成了全国铁路运营调度指挥系统,每日指挥4900多对旅客列车运行。建成的全国铁路联网售票系统(12306),为广大旅客出行带来了极大便利。铁路管理信息系统(TMIS)、全国铁路电务管理信息系统(DMIS)、自动驾驶等智能化技术,支撑铁路行车安全保障水平的提升和面向旅客智能化的服务改善。2022年北京冬奥会的配套工程——京张高铁,全面践行智能高铁理念,彰显铁路智能化发展的未来。

8.智能船舶、智能港口、船岸协同等取得良好进展。我国内河航道通航里程12.71万公里,港口拥有生产用码头泊位24000个,全国拥有水上运输船舶近14万艘,水路运输智能化是中国智能交通发展的重要组成部分。内河船舶绿色智能技术研究和工程示范应用、内河高等级航道通航运行系统关键技术及应用、洋山港全自动化码头等,都是我国水路运输智能化领域取得的创新成就。近期,智能航道、智能港口建设受到重视,岸基监管和保障设施能力提升、基于岸基协同的船舶智能航行与控制等成为建设发展的重点。

9.公众出行智能化服务发展成效突出。智能交通服务公众出行效果明显。全国100多个城市的公交一卡通实现了跨区域、城市间联网使用,省级长途客票联网售票系统在各个省市投入使用。移动终端规模化发展,手机导航、车辆导航得到普及,用户总数在7亿以上,各类交通信息、票务服务等App得到大范围应用。共享出行、预约出行等出行服务新模式发展迅速,全国60个城市拥有共享新能源汽车运营企业400家,车辆超过7万台,共享单车注册用户超过4亿人。“出行即服务”(Mobility as a Service,简称MaaS)受到普遍关注,通过服务模式、出行信息、统一支付等的整合,为公众提供一体化便捷高效出行服务。

10.智能交通产业发展初具规模。我国智能交通产业从无到有,实现创新发展,规模不断提升。目前,我国智能交通系统建设项目的主要技术和设备多数为我国企业的自主创新产品。全国智能交通市场总量上千亿元,多个智能交通领域的企业成功走向资本市场。通过自主创新、产学研结合,智能交通产业已成为我国高新技术产业的重要内容和新的增长点。智能交通产业的发展,与智能汽车、智慧城市等深度融合,带动信息、通信、传感等高技术领域新技术成果的应用,促进信息服务、现代物流等现代服务业的提升和发展。

三、可持续发展的挑战与我国智能交通的未来发展

一方面,交通拥堵、交通安全、交通污染、综合交通协同服务等“交通问题”,仍然是智能交通可持续发展长期面对的挑战;另一方面,国家战略和交通运输行业发展的要求,对智能交通又提出许多新的挑战。

基于技术推动智能交通变革和发展,以应对可持续发展的挑战的趋势之下,以下几个方面将成为智能交通系统未来发展的重要内容:

1.智能化出行服务行业受到更多关注,并带来巨大的市场和产业。共享出行、绿色出行、智能出行是未来出行的重要特征,满足公众出行的个性化、精细化和智能化出行服务,预约出行、计算交通等技术将迅速发展。网约车、定制公交等昭示未来交通一站式出行服务的趋势,也预示着颠覆性产业的出现。出行服务提供商,不仅是交通运输运营企业的角色,也将成为汽车制造企业未来的发展方向之一。

2.智能化交通运营和管控技术发展方兴未艾。交通运行态势精确感知与智能化调控、人车路协同控制、综合交通智能化与协同服务、交通系统全局最优化与协同联动控制、智能运输与便捷高效物流系统、交通安全保障与交通应急联动等都是重要的发展方向。车辆电子标识、高清视频、智能控制终端、移动电子支付、新型公交等产业发展前景巨大。能源管理与智能交通融合发展,协同式智能交通系统、生态驾驶、生态智能交通系统等,推动交通系统安全、便捷、舒适、环保,成为智能交通系统发展的重要内容。

3.智能车路协同是未来交通系统的重要特征。随着载运工具智能化和基础设施智能化发展以及移动互联的发展,基于车路协同的新一代智能交通系统将实现车车、车路信息的实时交互,使出行更安全、驾驶体验更舒适。V2X(车联网)将使人与车、车与路、路与环境和用户体验成为一个系统工程,构建新的出行模式。自动驾驶技术、车载智能终端等将使出行更加便捷,智能驾驶、路径优化、低碳高效出行多目标统一实现。基于车路协同的主动式安全保障将实现交通的零事故。

4.未来智能交通产业发展的多元化。更加精细、准确、完善和智能的交通出行服务需求,正在加速交通产业生态圈跨界融合。汽车制造业、交通运营服务、互联网、信息服务、智能交通等行业融合发展将是大趋势。未来智能交通系统的发展,在缓解交通拥堵、提高安全保障的同时,需要同时关注效率、生态、服务、主动安全、体验、交互、环保、基础设施智能化等多目标的协同。