张杰｜C-V2X助力智慧高速高质量发展

2023年，党的二十大报告擘画了加快建设交通强国的明确目标，推动高质量发展是做好新时代经济工作的根本要求。我国传统高速公路的数字化升级和智慧化建设正在迈入加速阶段，车路协同已经成为智慧交通的重要使能技术。如何促进并实现智慧高速的高质量发展，成为了行业内讨论的热点。

3月30日，由中国公路学会主办，中国信科集团、中信科智联（原大唐高鸿智联）协办的 “车路协同赋能智慧高速高质量发展”主题论坛在福州圆满落下帷幕。在此次大会上，中信科智联科技有限公司总经理助理、移动通信及车联网国家工程研究中心车路协同首席专家张杰女士发表了主题为《C-V2X助力智慧高速高质量发展》的演讲，以下为演讲实录。

大家好。今天我的分享分三个部分，首先是车路协同高速建设的目标和主要建设的内容；其次，现在主流的车路协同高速的一些应用场景和未来潜在的一些大家比较感兴趣的场景有哪些。最后，关于中信科智联车路协同方面的实践。

车路协同高速建设的目标和主要建设的内容

既然要谈高质量发展，就要来看，高速公路的高质量发展，它主要需要在哪些方面得到提升。我们想讲一个非常具体的点，就是如何去实现它的运载能力革命性的提升。其实之前有过一些探讨，比如说是不是能够通过简单的提速，改善通行效率。但是又有一些研究表明，简单的提速，会造成交通事故的高发。从另外一个角度讲，有什么样的手段，可以在不提速的情况下，去提效。这个时候，其实可能V2V，或者V2X的通信技术就成为大家非常关注的点。美国学者的研究表明，使用网联智能，高速公路通行效率将提升273%。这个数字非常乐观，我们觉得在真实道路上，可能也很难达到。但是即使提升50%，对于中国也是非常有意义的。一方面，是这种高速公路的运输需求，每年都以2-3%的增速增长，这样的一个需求驱动。另外一方面，整个土地资源非常受限，高速公路整体造价在逐年上升，这样的一个供需矛盾的前提下，使用一些V2X和车路协同技术，有可能解决道路运输需求快速增长和道路资源有限这样一对矛盾。

智慧高速的运力提升有哪些潜在的提升方向，可以梳理成四个方面：

首先是怎样提高道路的运载。去年的论坛上，左总分享了一下他的思考，在现在的高速公路上，还是有大的空间上的冗余，比如说车道，远大于车身宽度，比如说我们要求车辆的行驶间距可能要在几十米，甚至是上百米，这都是因为现在是有人驾驶。在自动驾驶、辅助驾驶到来的时候，在车身感知，或者车路协同感知足够发达的时候，可以去充分的缩小这些冗余的道路空间，进而去提升道路的运载能力，这是从物理空间上。

其次，现在高速公路上还有哪些堵点。像今天大家去展厅去看，会发现有一个展览的热点，关于高速公路的收费。大家都在想，怎么样通过更高效、更迅捷的一些收费方式，使得收费站不再成为高速公路的堵点。车路协同可以通过一些信息的超前交互和快速交互，帮助堵点尽早的畅通。

第三个，也是高速公路运行非常关注的，就是二次事故的预防。这意味着，我们需要对已经发生的事故，有一个快速发现、快速处置和快速通知的机制，这也是车路协同主动安全非常擅长做的一个方面。

最后就是提升道路的运行时间。在低能见度情况下，会主动采取一些封路措施，这就意味着高速公路的运营时间在缩短。通过车路协同的一些感知，来使全天候通行成为一种可能，这样就会减少封路时间，间接提升高速公路的运力。

总之，从四个方面来看，车路协同都会是未来智慧高速公路发展的一个必然方向。

说到这块，必然要讲车是怎样发展的，路侧对应要怎样建设。这里是车端发展的一个总体规划，也是刚才公秘书长报告的，关于中国方案的智能网联汽车一个总体规划。大体划分三个阶段。

第一段，到2025年，就是PA（相当于L2），CA（相当于L3），这样级别的智能网联汽车销量，要达到当年销量的50%。根据刚刚公维洁秘书长分享的数据，在过去的2022年，这个数字已经达到了34.9%，接近35%的样子。也就是说，其实我们是很有希望在2025年达到这个预测的渗透率要求。

到2030年，L2和L3等级的车辆，就已经达到了70%，甚至更多。这个时候C-V2X终端的装配量，基本上就达到了一个普及。也就意味着，其实路上行驶的智能网联汽车是越来越多的。它对路侧的这种信息服务的要求是越来越强的，也就需要高速公路提前做好相关的一些储备。

这里想非常直观的给大家展示一下，为什么说L2自动驾驶汽车就需要有这个车路协同。这里选择了两辆车，现在大家普遍认为在L2安全性层面做的比较好的一辆车，上面是没有安装C-V2X设备。另一辆是搭载了C-V2X设备的一个车型。右上角的场景在高速公路非常典型。如果是采用ACC模式，当前前方有故障车，前车切出的时候，几乎所有的单车智能都是没有办法应对这种场景的，都会发生追尾的事故。增加C-V2X设备后，可以看到，尽管前车切出，后车仍然可以有效完成制动，减少追尾的风险。这是一个很典型的高速公路的场景。

左下角这个，是说在有车辆视线遮挡的前提下，同样还是这两款车型，能不能避免车车之间的碰撞。在城市，可能就是十字路口，在高速公路，就是大家非常熟悉的合流区。在这样的一些有视线遮挡的情况下，使用C-V2X技术，就可以帮助L2车型，在高速公路上，也可以很放心的去开启辅助驾驶功能。基于上述的一些测试结果，C-NCAP最新发布的路线图上，计划在2025年就引入基于C-V2X的一些相关功能的主动安全的测试。

在测试评价规程引导下，现在单车智能与C-V2X相结合，已经成为咱们国家包括欧美日等很多主流的主机厂的共识。目前为止，已经有十多款的车型把C-V2X作为量产的一个重点功能。

在这样的一个前提下，高速公路，要怎么样去匹配刚才说的2025-2030甚至未来的需求呢？我们要为他们提供怎样的需求呢？我们大体总结一下。

对于高速公路，比如说从现在到2025年，面向L2或者更低等级智能网联车辆，在服务上，就可以去提供协作式的ADAS，像合流区碰撞预警服务。可以通过车载后装OBU，给这些车辆做一个主动的安全预警，包括会有一些手机APP的推送等等。

除了车辆的服务上，其实对于高速公路的管理上，我们也是可以利用这样的一套系统去做赋能的。因为使用这样的一些感知的能力的建设，包括一些车辆信息的上报，可以帮助高速公路的管理者，快速的发现这些道路的异常状态，并且快速的处置，快速的把这些信息通知到车内。

2025-2030年，这个时候，随着C-V2X终端的渗透率的逐渐的提高，路上可以接收智能网联服务的车辆数量会增加，这个时候推荐的是在全路段进行车路协同的改造，同时全天候的通行就具备了这样的基础。管理上，最终达到一个“不出事（事故）”的效果。

在最终的未来，当所有的车辆都具备智能网联的功能的时候，高速公路的建管养运服将进入一个全新的阶段。那个时候，高速公路，就不再仅仅是一个道路通行权的提供方了，还是非常丰富多彩的路侧信息增值服务的提供商。由于网联功能高渗透率的存在，智能网联汽车也会更容易去遵循路方给出的一些管控和引导的指令，使得道路的运营方，真正的实现交通流的动态的组织和管理。

车路协同建设的内容，总体看包括三个方面：全路段的感知，全要素的感知以及高精度的感知。通信也是同样，要做全路段的覆盖，同时满足低时延和高可靠的要求。从平台上，更多是从整个业务的层面，希望有非常敏捷的处理能力，而且对于未来将要发生的一些交通趋势，也要有快速的推演能力，以及发现这些异常，能够自闭环的去触发一系列的控制和引导的决策能力。

这块不特别展开说，就借这个机会，阐述两个我被问到的比较多的跟通信有关的问题。第一个，很多人可能也想问，5G和C-V2X应该怎么选。这个事情先澄清一下，5G有广义5G和狭义5G的概念。什么是狭义的呢？就是为手机提供服务的网络，它解决的是终端高速率上网的问题，但是不解决高速移动以及低时延通信的问题。广义5G的角度，实际上是三大应用场景的一个集合，包括手机用到的eMBB，还有工业场景、车联网场景用到的uRLLC，还有面向海量的物联网场景的mMTC，这些都是广义5G的范围。包括咱们发改委的首个支持5G新基建的项目，也是支持的C-V2X网络的建设。在这样的前提下，我们就能够理解了，建设C-V2X网络，也是完全符合国家5G发展战略要求的。

我们其实比较倡导，使用C-V2X和eMBB（也叫Uu）联合提供车联网服务。它们有各自的技术特征以及服务特点。像车路协同的时延敏感业务，就是我们今天在这个会场上，大家聊到的很多的应用场景，其实是要靠C-V2X技术去承载的。但是也有一些，像车载系统的OTA升级呀，或者是说进入自动驾驶了，车内希望有更丰富的娱乐设施，在里面有一些沉浸式的视频或者游戏体验，这个时候需要的就是eMBB，或者是公众移动通信网的服务。所以实际上来说，未来在车联网的所有的服务，一定是一个双技术共同服务的一个情况。

作为智慧高速公路的建设者，应该怎么去选呢？还是要看，智慧高速升级的本质初心到底是什么？我们毕竟不是去为车内的用户提供打游戏或者是看电影方便的，还是希望说能够去提升车辆的通行的效率和安全，从这个角度讲，我们去建设一张交投集团专有的、低成本、而且专注于提升通行安全和效率的C-V2X通信网络，是一个相对而言，既符合国家5G战略又是比较具有经济性的一个选择。

第二个问题，ETC2.0和C-V2X怎么选。先说ETC2.0这个概念，因为在1.0的阶段，我们国家已经建设了大量的ETC的基础设施，发行了大量的ETC的车载终端，自然的就想，在这个基础上，升级到2.0，能不能也让它承载一些车路协同的信息服务呢？

第一个，1.0的基础设施，有多大程度可以被复用。ETC1.0的基础设施可以分两块，第一块是基础设施，也是投资的大头，包括门架、供电的资源、回传的资源、计算的资源等等。第二块才是ETC1.0的天线。刚才讲到的大量的基础设施投资，那些资源都是可以被C-V2X网络所复用的。所以在这个角度上来讲，其实你是把它升级成C-V2X还是升级成ETC2.0其实没有特别大的本质的区别。因为2.0同时也是需要去更换硬件设备的。所以投资上差不太多。

第二个，从它的服务的能力上来讲，二者是不是能完全等价。我们知道，ETC本质上是一种电子标签技术，它的传输带宽是非常有限的，只能提供在有限区域内的、非常短字节的信息服务提示。因此，用于支持智能网联的应用还是比较有困难的。如果给司机做一个告警，似乎也能发生一些作用，但是更多的可能是一个过渡型的技术。

我们建议，如果是现在，考虑两个网络如何选择的话，一步到位去建设一张C-V2X的路侧网络，车端使用ETC+C-V2X逐渐过渡，是一个性价比和可行性都比较高的技术路线。

车路协同高速典型应用场景

简单分享一些车路协同的应用。这三个（合流区预警、分流区预警、隧道预警），今天说得比较多，也是几乎所有的车路协同智慧高速都会用到的，高风险区域的主动安全预警，都是非常常见的。

更想说的是新出现的增强导航应用。这个视频，就是车路协同和导航去进行融合的一个非常有效的应用。它的一个整体的建设思路是，在路侧建设全息感知设备，识别路上所有车辆的位置和状态，然后通过C-V2X低时延高可靠性的通信的手段，把信息推送到车内，车内再通过wifi的方式推送到导航上，在导航界面叠加周围车辆的状态和信息。这个就是车速100公里，夜间雨雾状态下的行驶状态。这种情况下，人类驾驶员可能都不能准确的判断车间距和相对车速，在这样的技术辅助下，可以使得一些低能见度的情况下，驾驶安全得到提升，减少封路，提高我们高速公路的运行时长。

为什么说这种技术还是强依赖这种C-V2X技术呢？还是要回归刚才说的公众移动通信网技术和C-V2X技术的区别。因为eMBB不太强调低时延这个特点，所以当用户数增加，时延抖动会增加；另外一个就是在一些边缘覆盖的区域，它的时延也是相对比较大的。这个时延等于什么呢？就是在这个位置，发现的目标，可能需要经过几百毫秒，甚至上秒，才能传输到车内，就产生了十米以上的偏差，相对的位置关系就乱掉了。而使用C-V2X可以控制时延在20毫秒以内，使得我们的位置偏差在一米内，这样就使得整个看到的所有的车内还原的信息和车外的真实世界是完全一致的。

除了导航，还有一种是车内数字孪生。从显示的效果看，车端渲染要求的算力更高，就需要一个算力更高的终端，对整个道路的结构化信息、路侧所有的信息提示、包括周围的车辆做一个非常真实的还原，会更精细，当然也需要更高成本。右上角黑色的，就是我们现在主推的面向乘用车后装的C-V2X终端，大体上跟我们现在的ETC标签尺寸差不多，而且所有天线内置，已经具备较好的安装友好性。

第三个新场景是货车的编队行驶。它给干线无人物流带来了几个应用：一个是后车自动跟随头车避障，这个意味着，在整个车队中，可能只要保证头车的感知能力配置较完备，后车可以相对低廉。此外，在行驶过程当中，会遇到其他车辆的切入切出，需要保证合理的车距，包括拆分组合，做一些动态调度，都少不了C-V2X技术的支撑。

还有一个新场景，端到端的路运一体化，我把它称之为货运MaaS。高速公路业主未来不只做一个单纯的道路通行权的提供商，而是可以演进为提供货物的点对点运输能力。比如说和物流集团合作，物流集团不再需要养干线物流车队，高速业主负责把货物从高速入口搬运到高速出口。通过一些自动驾驶、车路协同的技术的引入，通过充分的利用夜间或者是其他的低流量情况下的道路通行资源，来实现物流的运输，实现干线物流成本的最优化。同时，我们也改变了交投集团的业务模式，进行了业务拓展。山高济青高速项目、招商公路通港达园项目、中交酒明自动驾驶专用公路项目都是这种应用场景的典型案例。

还有智慧物流园区场景。很多高速公路集团有些配套用地，现在政策有一些放开，可以允许去做一些商业化的运营，可以把这些用地打造成物流园区，出租给三通一达这样的物流企业，让他们把这个地方作为一个货物的中转站和集散地。我们整个物流园区的方案包括1个集团运营中心、3大模块、N个应用场景。其中车路协同部分主要是做了这些内容，帮助作业效率提升，保证驾驶安全，以及为整个园区管理提供监控预警。从各个维度，都可以对这个物流园区去进行赋能。

以上就是现在能看到的一些用的比较多的，和未来关注度比较多的应用场景。

中信科智联车路协同实践

中国信科集团是C-V2X车联网原创技术策源地，中信科智联是集团旗下专注于做C-V2X车联网的骨干载体单位。中信科智联提供从最底层的车规级模组到路侧通信设备、车载终端，以及路侧计算单元等硬件产品。在软件层面，可提供车路云协同平台，车载APP软件以及信息安全管理平台等。通过软件和硬件的集成针对不同应用场景，比如说智慧高速、智慧园区等，去打造一整套针对性的解决方案，面向不同的客户提供差异化的场景服务。

中信科智联在全国一共交付了接近60个车路协同项目，积累了全环节的交付经验，包括从早期的面向场景的方案设计和设备部署的深化设计，非常标准化并且一致性强，低成本高效率的交付验收方案和流程，以及在整个网络建成后，提供自动化运维和持续交付的能力和工具。

中信科智联的智慧高速方案已经完成了三次迭代升级：

1.0阶段的典型案例，就是2020年发布的G5021石渝高速涪陵至丰都段，在已建成高速上，依托既有机电能力，做了重点区域的车路协同改造。目前这个项目运行超过31个月，累计为路上的运营车辆提供车路协同服务超过33万公里，应该是目前整个车路协同系统当中运行最久的网络。这个项目核心成果得到了公路学会和通信学会的科学技术奖。

2.0阶段的典型案例，就是京台高速车路协同示范。这个阶段，感知能力有所升级，能够提供事件+目标双检测。那个时期，感知技术水平有限，感知设备的部署间距是200米，可以想象整个道路的建设成本还是比较高的。而路侧感知的准确率还是相对低的，我们也做了一些平台层面的补偿。这个项目的相关成果荣获了中国公路学会科学技术特等奖。

3.0阶段的典型案例是成宜高速车路协同示范。相对2.0，最主要的进步是三个：一个是整个感知能力大幅提升，使建设成本大幅下降。感知设备的部署间距扩大到800米，很明显可以看到成本的下降。第二个就是定位服务上的升级。我们推出了定位和通信双网融合设备，一台路侧设备不仅能提供车路协同服务，还能车道级定位服务，而且不需要额外的成本。第三个升级，也是在这个项目上，我们实现了和导航地图的深度的合作。

以上是我今天想给大家汇报的所有内容，十分期待与业界同仁进一步合作。

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