为什么要做车路协同？车路协同的最初起源其实就是交通，要解决交通的问题，什么样的问题？核心还是安全和效率。因为交通就要完成人和货物的运输，安全和效率是永远的追求。

  车辆安全技术起源是从车的角度来做的，最开始是被动安全，逐渐产生主动安全需求。有了车路协同以后，我们提出“协同安全”。被动安全和主动安全，核心都是靠车辆自身技术实现避撞。

  举两个例子，一个交通事故发生时天气不是很恶劣，但地面有薄冰。前方有一个事故造成道路堵塞，有人从车上下来查看事故，当场被撞飞。所以有事故绝对不可以上路去做诱导，出现事故赶紧往路边撤离，以防止后续不断有车因为刹车不及发生连续撞击。

  第二个是恶劣天气情况下发生的交通事故。一个大货车在行驶过程中因为大雾，看不清、看不远前方路况，可视距离内看到前方事故了，但仍然停不住，货车直接拍了上去，整个驾驶台都拍没了。

  两个事故，都是在不太好的天气条件下发生的。这种事故无论是车辆的主动安全和被动安全都很难解决，显然这样的事故还会在发生。

  还有一个典型事故，车辆在转弯时尤其是山区公路上转弯时，有视野盲区。在转弯时，因为看不清路况，一辆行驶中的汽车与骑自行车的人相撞。

  公路交通的安全问题很多，重点在哪里呢？连环追尾、重特大事故发生后的二次事故，以及恶劣天气下的事故。

  道路交通有很多管控方式，管控的难点在哪里呢？首先，道路的通行车辆数量远大于设计的通行能力。举个公路交通管控的典型案例：原本三个车道正常通行，但有一个车道发生了事故或维修，导致没办法通行，理论上通行能力只降低了三分之一。但实际上，当通行车辆远小于设计通行能力时，对通行的影响并没有显现，但车辆增多后，事故点前方位置由于换道加塞、速度变化，通行能力将急剧下降，如果车辆数量接近设计能力或者大于设计能力时，拥堵就不可避免，通行能力急剧下降。

  恶劣天气下的封路和限行。四川高速同行最近在探索全天候通行，能不能不封路，或者能不能少封路？

  可以通过车路协同掌握基础数据，然后交互基础数据，在基础数据的基础上再去做过程应用。现在交通部在推进交通基础设施数字化，就是往这个方向走。先把静态数据数字化了，作为交通数据交互的基础和平台，再把动态数据数字化了，再把交互数据实时化了。在这个基础上再去做应用，包括交通安全、交通效率、交通服务等应用都可以做。

  车路协同可以做什么？一是检测，二是交互，三是管控。检测有两个层面，一是道路本身的感知检验测试能力要补强，如流量、速度，因为在车路协同环境下一定是要检测每一台车辆的状态。如位置、速度、方向、状态等动态数据，不仅仅是统计数据而已。数据有两个来源，一是从车辆来，车辆报送给系统，再实时交互给其他的车和路侧设备，二是路侧设备把每辆车的状态检测出来。二是交互，这个交互和传统交互略有不同。传统智能交通是把数据送到中心，再通过处理后下发，比如刚才刚播放的视频中那个连续撞车事故，等送到中心再发下来，再做车辆控制，就没什么意义了，因为延时。车路协同的数据交互一定是实时的数据交互，毫秒时间内把道路交互与通行状态交互给周边车辆，即300～500米内跟安全相关的车辆，如果不交互，就和传统的后台数据处理是一模一样的，对预防二次事故发生就起不到作用。当然，实时要求可以低一点，有低延时高可靠的直联通讯，做全局大交互，比如LTE-V的PC5和5G的New radio。

  有数据了，有交互了，有共享了，下一步就要做管控。管控手段有很多，跟智慧公路有关的管控叫主动管控。传统的公路交通管控是用道路的基础设施来实现，如诱导、关闭车道等，这是被动管控。而主动管控中，车辆本身也是个控制变量，可参与到管控当中去，管控手段包括主动避撞，主动交通控制和全天候通行。主动避撞能轻松实现车车交互，车辆交换安全和状态信息，恶劣天气和密集交通环境预警，避免连环撞击。在特殊道路环境下，如匝道、弯道、隧道提供驾驶员盲区预警，避免碰撞。

  这就是针对前文所举问题里面的场景，给驾驶员提供实时预警服务，交互方式多种，信息可以推到智能网联车上，若不是智能车，可以用可变情报板/诱导屏，或者交通广播、行车记录仪等，想办法推到车上，让驾驶员知道相关信息。

  典型应用：交通主动控制。如何正确地处理？例如长沙市福元路大桥，往南一点是湘江二桥。要从长望路上桥，从西往东是6条车道汇聚到路口，如果不做控制，就会成为一个“死塘”。6条车道的车要挤到两条车道里面去，交警怎么做？装了6个车道红绿灯，每次放两个车道，目的让桥上保持两条车道的通行能力。这就是它的控制目的。有车路协同后怎么办？交通主动控制、预警，分段车速引导、换道提示，把这三个内容加进去以后让车辆有序的进入，不超过两条车道的正常通行能力。分段车速引导是很有效的方法。

  全天候通行。川高特别想做这件事情，要是效果好的话，很有几率会成为下一阶段智慧高速一个突破性的应用，既能解决路侧系统的基础设施建设，也能增加车路协同设备的装车率。只要有足够的装车率，有足够的路侧系统，除了解决全天候通行的问题之外，还能把其他应用全部叠加上去，那就是一个非常快速的方式了，希望可以快速成功。

  一是系统继承关系不清楚。传统智能交通管控和协同智能是一个继承关系。车路协同是能够支撑和提升传统智能交通很多能力，也能增加一些新的能力。现在业界经常把两个分开，建设的时候，传统的交通管控（信号、诱导、监控等）和和车路协同分开建设，车路协同就几个场景模拟模拟，这是很大的问题。

  二是应用效果不明显。车路协同讲了十年，做了十年了，投了那么多钱，有用吗？没看到用。问题在哪里？因为只是局部道路建设。车路协同要应用，做一条路，做几个路口，做一个小区域，没有用，一定要在一个地方试点做全域。现在住建部试点“双智城市”，选了16个城市来突破。我一直强调，做车路协同就要做全域，哪怕做一个细致划分领域的全域都可以。其次，路端设施要同步车端，路侧系统建好了，但没有车进行匹配。智能驾驶的车何时普及？车企说已确定进入了量产计划了，但量产计划是三年以后才有车。三年？三年以后路侧系统、设备都坏了，没了。

  构建道路基础设施，获得信息体系，实现全时空信息实时获取和交互，实现所有道路参与者实时共享。

  面向需求逐步提供各类应用。首先要提升现有交通管控能力，如数据收集能力，应急管理反应能力。增加现有交通管控系统还不能提供的一些应用，比方车道级控制、避撞、诱导，这是一个整体思路。

  高速公路场景并不复杂。有主线收收费站、服务区、隧道区，有匝道出入口，施工区，救援区，事故拥堵区等。

  全域一定不是全道路覆盖，300年没拥堵、没事故的地方真没有必要做。为了节省本金，只在有事的地方做，这叫全域。

  那做什么？要有路侧、中心、车端，在没有车端设备的时候要有过渡方案来处理。远端，决策级引导，分流引导，收费限流等应用；近端，引导级控制，异常路段上游可变限速控制，车道选择引导；本地做引导及预警，合流区预警，车辆超速预警，以及速度引导等。

  （图）这是一个路网模型，把所有点全部做清楚了以后，我觉得高速公路通行能力能有非常好的提升。

  车路协同能轻松实现现有交通安全提升，包括车辆被动安全，主动安全。我们叫做协同智能，这可能是交通安全方面的革命，当然也是无人驾驶的一条实现路径。将来无人驾驶真的实现了，肯定少不了车路协同技术。车路协同是新一代智能交通系统的基础，能更细致地获取每个交通独立对象的数据，并共享起来，把交通从被动控制变成主动控制，车辆本身运行也参与到这个控制中间，也是一个大的交通技术革命。

  注：本文为清华大学自动化系教授姚丹亚在第十六届中国智能交通年会——智慧公路论坛上发布的演讲摘要，未经本人审定。

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