交通运输智能化转型升级研究

姜竣博

（长安大学、都柏林国际交通学院，陕西 西安 710000）

0 引言

交通运输是人类生活、生产最为依赖的社会系统之一，具有高度的复杂性、动态性和不确定性。到21世纪，传统交通运输方式难以满足生活生产需求，亟须转型升级，而人工智能的蓬勃发展，为交通运输的转型升级提供了明确的方向，即自动化与智能化。交通运输转型升级的终极目标是构建新型交通模式和运输组织形式，大数据和人工智能技术则是其根基，基于此，交通运输的转型升级呈现自动化、智能化的显著特点。文章从目前交通运输智能化转型升级背景、需要突破的难点和相应的措施，对交通运输自动化与智能化这一愿景进行研究。

1 交通运输智能化转型升级背景

1.1 运载车辆出现颠覆式创新

自21 世纪以来，运载车辆在自动化与智能化方向出现了颠覆式创新。其中，自动驾驶汽车和新能源汽车则是这一颠覆式创新过程的主角。下面将分别阐述自动驾驶技术和新能源车技术发展的现状。

1.1.1 自动驾驶技术快速破局

自动驾驶技术的最初切入点是安全问题。据统计，疲劳驾驶、注意力分散等人为因素占交通事故原因的94%，自动驾驶汽车的计算速度与决策能力都远超人类，能极大减少人为因素带来的事故。自动驾驶还带来降低劳动强度、节约能源成本等一系列优势，在未来几十年内，自动驾驶技术将成为智能交通发展的关键变量，能为解决目前交通运输的顽疾提供新思路和新方案。

2020 年，国家相关部委出台了《智能汽车创新发展战略》，明确战略目标为建成中国标准智能汽车体系和实现智能汽车强国[1]。目前自动驾驶技术正在全国20 多个城市试点，开放约3500km 测试道路。

按照《汽车驾驶自动化分级》（GB/T 40429—2021）标准，将自动驾驶按自动化程度从低到高分为L0-L5的六个等级[2]，目前国际国内均在L4 级上取得突破，作为完全自动无人驾驶的L5 级的还存在较大技术障碍。整个驾驶系统需要AI、通信技术和芯片等相互结合，感知道路变化、作出相应决策，无论是成本方面还是技术掌握方面，都是一项巨大的挑战。自动驾驶也因技术困难而不能很快普及人们日常生活中。

1.1.2 新能源车发展领先

在中国明确提出“双碳”目标后，汽车行业作为排放大户，也积极谋求实现转型升级。在新能源汽车发展上实施了以纯电动汽车为主要突破口，以插电式混合动力汽车为追赶目标，同时兼顾燃料电池汽车的路线。在技术路线上，世界主流趋势仍然是锂电池为主的纯电动汽车路线，我国在纯电动汽车发展上已经领先其他国家，纯电技术对燃油汽车模式的颠覆将深刻影响智能交通的发展。

1.2 大数据和空间技术发展迅猛

交通运输行业是大数据应用最广泛、程度最深的行业之一。现有的大数据应用分割于不同部门，为有效打通资源应用渠道，提升行业治理能力和推动行业转型升级，2019 年，交通运输部印发《推进综合交通运输大数据发展行动纲要（2020—2025 年）》，为交通大数据发展指明方向。在各地新成立的大数据局统筹下，交通大数据的技术发展和应用服务得到极大推动。

空间信息技术与交通行业息息相关，卫星导航定位、遥感、卫星通信广播等技术都广泛用于交通领域。目前，空间信息技术正在与GIS、BIM、虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等技术进行深度融合，将为交通运输智能化发展提供坚实的技术保障。

1.3 交通强国政策的大力支持

建设交通强国是党的十九大作出的重大战略决策，对引发交通产业变革的前瞻性、颠覆性技术加强研究，主要包括大数据、人工智能、智能制造、新能源等技术。交通运输智能化发展在国家的大力支持下已进入发展快车道。

2 交通运输智能化发展的难点

目前，公路交通运输自动化与智能化的转型升级虽然有不少时代机遇，但也同样面临着一些挑战。对自动驾驶和智能交通的期待与担忧同时存在，各方始终未能达成统一共识。文章将选取异构交通运输、运输企业、公共交通三个方面，从不同角度阐述交通运输智能化转型升级的难点。

2.1 异构交通运输参与难度大

异构交通运输是指不同类型交通工具（如汽车、公交车、自行车等）在道路网络中的交通流动，形成参与方众多、变量异常复杂的体系。自动驾驶的渗透，更是增加了异构交通运输的不确定性。在智能化转型升级中，主要表现出以下难点：一是乘用车还无法安全地参与到全面交通组织中。随着硬件平台和软件算法逐步成熟，完全自动驾驶的L5 级还存在较大技术瓶颈，当前的自动驾驶技术不足以全面参与到交通组织中。二是自动驾驶商用车市场还局限于特定场景。自动驾驶在港口、矿山等场景已经落地，高速公路运输难以推广的瓶颈更多是成本问题，如线控底盘将使卡车成本增加近80%，但卡车的时速和载重并未发生改变，反而使投资回收期加倍。三是配套政策亟待完善。自动驾驶汽车大规模上路后，与其相关的交通事故责任划分、保险理赔及隐私保护、信息安全等方面的制度规定均需落实。

2.2 现有交通运输企业转型困难

运输企业作为交通运输的主要参与者，本应成为智能交通技术的先驱者。然而，运输企业面对智能交通时代的来临却无所适从。现有运输企业普遍规模不大，部分实力较强的运输企业因为从事传统运输方式，其利润点在收取线路费、管理费等传统模式，城市公交企业属于民生行业，更多的是依靠政府补贴勉强维持。大部分企业还没有意识到智能交通时代对现有产业的冲击，甘守于现有市场，加之普遍存在缺资金、缺人才、缺意识等现状，在智能交通时代缺乏转型升级的实力和动力，没能将大数据和自动化作为核心要素来驱动产业发展。

2.3 现有公共交通运输体系升级困难

城市公共交通体系作为交通体系最重要的板块，智能化发展对其带来的冲击是巨大的，其面临的困境有：一是运输组织难。自动驾驶公交在路况复杂区域实现有效运转、高效排班充电等课题需要得到突破。二是政策统一难。自动驾驶公交车辆在乘车规则、公交用地、公交补贴及保险等各种政策上与传统公交尚未实现有效的衔接和统一。三是安全运行难。尚未实现在城市交通密集区合理避让，保障乘客安全的目标。

3 交通运输智能化转型升级的建议

从政府、技术、体系等方面，提出交通运输智能化转型升级的相应建议措施，引导交通运输向自动化与智能化方向发展。

3.1 成立智能交通运营商，有效整合和利用交通大数据

智能交通发展的基础在于交通数据资源，这些数据分布在各个部门或运营商手中。如果不能统一整合，就难以实现整个城市智能交通数据的有效利用。交通数据还涉及公共隐私和国家安全，应由政府和国有资本主导成立智能交通运营商。因此，应在各地大数据层面的支持下，成立当地智能交通运营商。其定位是城市交通数据的采集、连通和运营主体。它的功能在于：一是整合及利用交通大数据。将目前散落于各部门、各采集点的交通数据统一进行汇总梳理，形成智能交通的基础数据。二是提供统一平台。智能交通运营商作为智能交通技术的提供者，统一提供平台和技术，通过大数据+人工智能+传统产业进行迭代升级。三是统一制定智能交通运行及运输规则。智能交通的实现需要基于大数据制定和执行统一的运输规定，在特定复杂线路或区域中将所有参与交通组织的要素纳入运输规则，使整个城市运输组织井然有序。目前国内一些城市已经开始探索，如广州市政府主导成立的“车城网科技”，是国内智能交通运营商的雏形。在政府大力支持下，智能交通运营商可以有良好的发展环境，在一定程度上减少了投资与回报不成正比、挖掘人才和攻克技术困难等问题，更好地发挥智能交通核心的作用。

3.2 发展车路协同技术，为自动驾驶技术增添安全保障

目前在自动驾驶方面，有两条主要的技术路线：一是单车智能，二是车路协同。车路协同是指通过智能化手段，在人、车、路、环境等要素之间，实现实时动态的交互联动[2]。相比单车智能，车路协同在智能交通中能具有三个较大的优势。

第一，成本优势。如果将部分自动驾驶功能转移到路端，既可以补齐单车智能的短板，又可以大规模降低成本，将极大地加快智能交通建设的进程。

第二，安全优势。当前的单车智能遇到极端天气等情况，仍然很容易发生事故。车路协同可以充当自动驾驶汽车的“眼睛”，帮助车辆感知视野盲区的信息，通过车路协同的方案可以让自动驾驶事故率降低99%。

第三，推动自动驾驶商业化落地。我国每年在交通基础设施上的投入达到万亿元的规模，在车路协同的行业标准、核心技术、全产业链布局方面具备优势，有望在全球率先实现L4 到L5 级自动驾驶的大规模商业化落地。

3.3 升级数据采集方式，助力即时组织交通运输

交通网是交通运输组织的重要部分，地图则是交通网最直接的呈现方式。地图技术的迭代升级，是推动智能交通发展的重要渠道，即时数据与地图的结合则是智能交通的充分体现。随着数据链和物联网技术的成熟，文章提出有效进行智能交通全数据收集的方式：将目前机动车车牌全面升级为智能车牌，智能车牌将车辆卫星定位、驾驶数据收集和周边环境交通要素收集等功能芯片合为一体。机动车车牌作为车辆强制性配套设备，是目前最为普及的车辆设备，也是最可能实施智能化应用的环节。如果全面实施智能车牌，交通大数据收集的广度和深度将出现本质性的提升。通过路上行驶汽车的智能车牌收集的即时数据，同步应用到大地图上，使“智慧地图”为智能交通发展提供坚实保障。

3.4 构建新型城市公共交通体系

城市公共交通体系作为智能交通中最复杂的板块，城市干线公交被视为交通改革的重心。自动驾驶技术落地公交领域后，乘客的VOTT（Value of travel time）、出行时间、出行成本都会进一步降低[3]，可以更快到达目的地，乘客的出行服务质量会大幅度改善。未来的城市前期公交体系将形成“轨道公交+AV干线公交+AV 支线公交+AV 共享出租车”的格局。以大容量的轨道交通作为城市公交的骨架，承担贯穿城市的客流量；AV 干线公交将打破现有公交线网格局，以主要街道走向为线路走向，构建起交叉网状干线公交骨架，成为公交运行主力；以干线封闭式引导式公交车站为节点，辐射若干条AV 支线公交，覆盖周边区域，实现干支线的方便换乘；对于公交线路没有覆盖的区域，以及个性化出行需求，由AV 共享出租车进行承担。对于极少部分途径复杂、路况复杂区域，传统公交车和出租车不具备可替代性，其将长期作为异构交通的组成部分。

3.5 打破业态壁垒，逐步形成MaaS 一站式出行

MaaS（Mobility as a service）又称出行即服务，其由乘客、交通运营商、交通管理部门、信息服务方等多位一体构成服务体系，整合各种出行资源，提供从出发地到目的地的全过程“一站式”服务[4]。在有限资源时空下，如何分配各种复杂状况的交通资源，来适应乘客对高质量出行服务的需求，已经成为迫切需要解决的难题[5]。为此，更加智能化的出行服务产物——主动智能化交通管理及服务（AI-T MaaS）诞生了。与一般的MaaS 相比，AI-T MaaS 与大数据和人工智能相结合，为个体提供个性化、品质化的出行保障服务。目前，不少地图软件已经实现了MaaS 的初步渗透，但因样本和数据不足导致无法对复杂情况和特殊情况作出预判，从而使出行质量大打折扣。因此，AI 技术要进一步突破各种难关，使其与用户高度绑定，实现更快速度的数据迭代与处理，再将其应用于交通出行中；有关部门也应根据自身实际情况，合理逐步推进MaaS 以及AI-T MaaS 技术，结合自动驾驶技术，逐步实现由干线到支线，由枢纽到各个出行点的一站式出行服务。

4 结语

综上所述，公路交通运输的自动化与智能化发展中，我国应把握时代机遇，打造智能数字交通。政府、研究人员、企业需共同努力，接受、学习、普及与应用交通自动化与智能化技术。在全自动驾驶技术突破的过程中，同时布局智能交通运营主体，发展车路协同技术，应用好交通大数据，构建新型运输方式，形成MaaS 高质量出行，共同打造智慧交通，使交通环境更加和谐有序，真正实现交通运输自动化与智能化的转型升级。