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    智慧交通與汽車智能化構建“交通強國”

    智慧交通正在成為新基建的主力軍,伴隨著新能源汽車和汽車融入智能制造產業鏈的結構性深化,智慧交通產業構架成為中國經濟發展進入新常態下融入碳中和、碳達峰的綠色發展和以新基建為代表的的中國智能制造的產業布局。新能源汽車的動力電池技術的逐步優化帶來的脫碳優勢的嘗試和全方位硬件技術拳頭產品參與汽車生產制造環節的智能化,形成新時代中國道路智慧造車產業鏈的初步產業構架。智慧交通不僅可以助力新基建與傳統基建融合,還將推動智慧城市建設,推動我國實現“交通大國”向“交通強國”的升級。

    智慧交通、治理能力現代化、無人駕駛

    國務院印發“十四五”現代綜合交通運輸體系發展規劃。規劃提出,提升交通運輸領域信息傳輸覆蓋度、實時性和可靠性。加強智慧云供應鏈管理和智慧物流大數據應用,精準匹配供給需求。有序建設城市交通智慧管理平臺,加強城市交通精細化管理。在這個過程中,車企和消費者、政府等主體交通參與者以不同的角色進入汽車智慧交通的布局中,讓交通基建具備感知能力、實現智慧決策的管理方式、提高運營效率、提升服務體驗。加速傳統交通發展模式走向基于數據與科技的新型智慧交通,主要經由互聯性、電動化、無人駕駛、智能出行等四個方面實現,并伴隨汽車智能化探索逐步實現智慧交通的運行方案和應用場景設計。

    一、互聯性、電動化、無人駕駛、智能出行構成智慧交通發展路徑

    當前的智慧交通產業結構是以智慧出行系統的建立和完善為前提的。智能出行是指利益相關方借助數據和互聯技術建立的高效、可持續的客運和貨運生態系統。智慧出行的系統應用從乘車碼到城市公共交通,從自動駕駛、5G車路協同、交通大數據到城市交通管理,以及從智慧高速、智慧港口、智慧航空到城際交通運營等方面都有展現。

    智慧交通的互聯性。隨著數字服務日益多元化以及按需功能的涌現,汽車操作系統成為新車型的布局重點,智慧交通實現了汽車硬件設備和軟件端口的人機互動實現互聯,將車、路、云、網完美地融合在一起構建智能交通生命體。從互聯的角度來分析,現代車企經過較長實踐的人機技術方面的改進,緩解了芯片的壓力,在互聯服務內容和用戶體驗上進行了多番嘗試。

    首先,從汽車系統/電子電氣架構上進行底層端口設計,完善電器架構的操作便攜性。其次,網絡基礎設施的搭配是實現人機互動的關鍵。從消費者角度進行一些實用性和娛樂性內容嵌入成為改進當前駕駛平臺的智能體驗的關鍵要素。比如,中控大屏的硬件配置同步實現了車載導航和視頻音頻娛樂的消費場景探索。第三,從汽車載體的年輕化考慮進行年輕人口市場占有。通過“數字化消費者”的人口占比實現汽車企業的消費品現代化改造,使之適應年輕人的消費習慣并占有未來市場。第四,免費的基礎服務構成了智慧交通體系的客戶服務系統。當前很多電商平臺委托所謂人工智能系統實現自身客服托管,但其實降低了用戶體驗。通過車企平臺的線上或者線上的人機互動與真人溫情反饋,能夠改變互聯機制,更好搭配智慧交通管理。最后,智慧交通從法規方面來看還不是很完善。智慧交通需要依托互聯功能成為強制性標準的時間和應用范圍,所以必然存在一個數據共享和隱私法規范圍的界定訴求。后續相關監管機構需要對智慧交通方面的數據采集和用戶隱私進行法律層面的制度設計。

    智慧交通的電動化。智慧交通的電動化潮流,根源是隨著現代社會對于化石能源的有限性和碳排放的焦慮,實踐清潔能源的出行場景覆蓋的動力機制探索被鎖定在各種電力能源的電動車技術發展以及電池儲能相關革新成為主流社會普遍認同。

    從汽車驅動能源的電動化的角度來分析。首先,以電力技術方面來說,電池和動力系統性能成為限制電動汽車發展的主要因素。無論是鉛鋅電池、碳酸鋰電池、鎳鈷錳電池還是氫能源水解電池,都是電力機制在電池上的不同探索方向。能源供給方面更多的視角主要在電力支撐的小型化和儲能效率的最大化方面進行核心技術開發。在動力供給總成上,依托當前機械設計改革和發動機設計理念的創新,實現電力動力和發動機動力總成仍然是當前需要克服的重難點。第二,汽車電動化的普及面臨電動汽車的可制造性和產能的雙向限制。電動車的生產零件相對多樣,即使特斯拉已將相關電力技術和充電樁技術開源,生產環節的系統化和電力系統的模塊化仍然需要較長時間的整合,無法實現較快速度的大規模工業化生產,在市場供給不足和手工裝配的既定條件下產能不足導致市場覆蓋不夠,進而無法形成規模效應降低采購成本。第三,充電基礎設施不完善。電動汽車的使用體驗中,用戶最關心的就是電力續航的部分。如果無法實現充電樁的硬件配套,就難以形成鏈式交通場景,電動汽車的駕駛范圍也就受限制,變身“老頭樂”的買菜車。第四,消費者角度并未形成電動車的高端化認知。高端/早期消費群體規模效應不明顯,雖然寶馬、奔馳、瑪莎拉蒂等車企陸續推出電動款高端汽車,依托原有汽車底盤進行車輛動力系統置換,但“理性綠色”消費群體規模并沒有較大規模的增長,即使經濟性在部分級別中,純電動的總擁車成本低于燃油車。第五,從法規和獎勵機制方面來分析。電動汽車的推廣有利于政府實現目標排放水平,基于碳中和和談達標的需要不同地市推動純電動/插混激勵措施,北京、上海等城市也有燃油車相關禁令限制,并完善充電樁建設借助V2G/V2X充電帶來的額外收入/成本節約來推動電動汽車的市場覆蓋。

    智慧交通無人駕駛和智慧出行探索。使用私人交通工具出行的偏好阻礙了智能出行增長,但各城市都在鼓勵開展新的運輸模式試點,并形成自身的公共領域無人駕駛和智慧出行的設計。

    從智慧交通的無人駕駛汽車的探索的角度來分析。首先,技術方面需要按用戶比例劃分的ADAS能力并在終端設備商增強數據處理能力。其次,從駕駛員交互上需要匹配網絡和交通基礎設施實現終端的定位與駕駛員真實坐標相吻合,并且智能判斷路況進行備選道路支持。第三,消費者角度的無人駕駛體驗,L4級客運系統和機器人出租車全面進入試點階段。特斯拉等高速定速巡航和跟車模式也是無人駕駛技術的新突破。在自動駕駛和車路協同領域,騰訊基于邊緣計算搭建的5G車路協同平臺、交通云控平臺以及V2X數據服務引擎,打通人、車、路、云數字閉環。目前,在北京首鋼冬奧園區已經做了5G邊緣計算的車路協同場景驗證。同時在自動駕駛領域深度合作,利用虛擬仿真技術加速長沙開展智能網聯汽車仿真實驗項目,助力建設國家智能網聯汽車(長沙)測試區。

    從智慧交通智能出行實踐來分析。首先,技術方面的智慧終端普及。智能手機滲透率和汽車的加載終端的GPS、倒車雷達等終端設備的匹配,使得汽車的整體智能化提升,綜合運用數據判斷形成車輛導航和自動倒車入庫已經成為趨勢。其次,智能服務獲取便利度和車隊可用車輛數量也在逐步完善。蔚來電動車的線下電力站免費更換電池等服務改良了電力不足的服務場景支持,以消費者角度出行模式間的銜接水平。第三,智慧交通出行產品靈活定價,以最大化車輛利用率和可用車輛數量,經濟性總擁車成本優于私家車。滴滴、嘀嗒等出行平臺或者快車拼車業務,本質上也是通過算法匹配出行需要,實現司乘雙方出行的便利性。 第四,政府激勵措施和日益豐富的車型選擇提振了電動車需求,行業爆發點近在眼前。

    二、汽車智能化與新能源造車產業結構重組

    當前中國汽車智能化的發展有著較強的驅動力,目前來看受三方面因素影響。第一個是整車缺芯緩解所帶來的整車銷量的提升,第二是智能化包括網聯化帶來的增量。另外一個是汽車電動化帶來的增量。

    國產芯片替代開始論述智能駕駛。智慧交通需要芯片加高精度定位感知,算是一個細分的賽道,精度定位加慣導組合導航的硬件,涉及到天線、芯⽚、模組、板卡和融合算法并考慮智能駕駛還有ADAS需求。無人駕駛配送是自動駕駛技術目前正在落地的一個場景,但是一個硬件總有壞的時候,軟件也有可能有BUG,如何在這種情況下保障安全,智能駕駛的安全邏輯主要還是聚焦到終端硬件上。國外的像高通、國通,國內的像聯發科、紫光,都有先天性的優勢或者機會。第一條是增量的邏輯,汽車智能化帶來的需求增量,導致產品的價格逐漸在降低,使原來專業級的傳感器能夠作為普通的傳感器應用。第二個是國產化替代邏輯,其實這幾年國內廠商在芯片模組、板卡相關領域開始出現技術突破,并形成了產品的代際追趕,具備一定的國產芯片替代邏輯。依托于傳統測繪業務的高精度位置服務商,涵蓋北斗星旗下核⼼星通,以及華特導航、中海達這些企業具備硬件技術儲備。

    此外,隨著智能駕駛性能的提高,解放了⼈的駕駛體驗中的雙眼駕駛操作,把更多的時間用在體現⼈車交互。目前來看,從l1到l2到l3的駕駛,未來還有l4、l5,目前主要集中在l2到l3⾃動駕駛或者輔助駕駛的環節。第二,整個座艙屬于⼈和車之間的交互進行了智能化,包括以軟件為導向的,比如操作系統,更多的可能電子行業關注的硬件創新,比如以特斯拉為代表的更大的屏幕,也包括像HUD抬頭顯⽰,這個是從戰斗機IE引進來的,再⽐如各種更加一體化的儀表盤,智能化的電子化的儀表盤等等。都是圍繞著智能化條件進⾏的開展,分為不同的條線進⾏展開。車就相當于第三空間,而智能駕駛的前提就是整個駕駛的環節的數據化。從傳感層來看,基本上是以特斯拉為代表的純光學算法方向。另外一種就是混合方向需要激光雷達,超聲波雷達再加上光學,這種混合起來取得更高的安全性。

    目前來看光學算法派的優勢明確。成本比較低且能夠通過OTA升級來改進的算法。首先,軟件的升級相對來講是⽐較容易,硬件的升級可能往往需要更高的費用,所以相對難度大。而且依托較高算力也會消耗更多的電,所以對于續航有一定程度的影響。第二種方式就是激光雷達,激光雷達造價較高,但逐漸形成規;。從機械式的到固態的激光雷達成本從幾萬塊下降到以千為級別的單位。這兩種是各有優勢,但長期來看,隨著技術的成熟和規模的擴大,硬件的成本下降的空間會更大,所以激光雷達未來的成本就不會像現在這么高,⽽且算法也逐漸成熟。激光雷達大概率是未來發展的趨勢,長期是看好激光雷達毫米波雷達、超聲波加上光學的綜合方案。

    公司方面,亞聯發展的智慧專網領域主要為能源、交通等行業提供信息通信技術解決方案,公司客戶遍布全國20余個省、市、自治區,服務范圍覆蓋全國,2021年上半年交通行業的營收占比達到20%;設計總院的智能與信息化系統工程業務主要是智慧交通方面的工程,已設立數智化事業部,負責智慧交通、智慧城市、BIM等數字化、智能化方向的技術研發和業務拓展;深城交聚焦于城市交通領域,以交通大數據分析為基礎,為客戶提供城市交通整體解決方案,包括規劃咨詢、工程設計和檢測、大數據軟件及智慧交通等。

    汽車電動化的造車新勢力重構新能源智能汽車產業集群,建設重點已經形成新能源汽車、智能網聯汽車、傳統燃油車改造三個路徑并行布局,并通過基礎設施-建設和運行-零部件供應-整車設計和生產-汽車零售-汽車金融-車隊運營-出行和服務銷售等業務新能源化拆分實現汽車造車的全產業鏈重構。

    新能源汽車的產業建設,以純電動汽車和氫燃料電池汽車為方向。重點加快電池、電機、電控及氫燃料電池系統、核心部件和電池再回收的技術攻關,實現關鍵核心技術的自主化和產業化。加強新能源和清潔能源車輛、船舶等推廣應用,推動船舶LNG加注站加快建設運營,深入開展城市綠色貨運配送示范工程。開展綠色出行創建行動。推動在重點區域高速公路服務區、客運樞紐等建設充電樁、充電站。發布交通運輸行業重點節能低碳技術推廣目錄。積極做好行業公共機構節能工作。比如一些地方政府也在嘗試通過新能源汽車產業園引進,提高本地的新能源汽車發展進度。廣州就通過中新國際科技創新合作示范區加大整車企業引進力度,重點加快小鵬汽車智造基地、寶能新能源汽車產業園建設,鼓勵廣汽本田等傳統車企導入純電動汽車,加快氫燃料電池車型研發和產業化,推動新能源車型快速產業化。

    隨著社會汽車保有量的增加,能源、環境、交通安全等問題突出,智能網聯汽車的基礎建設,緊抓智能化、網聯化發展趨勢明顯,面向車規級芯片、電子集成系統、車載智能終端、信息安全等關鍵領域,引進一批技術領先的重點企業。依托5G車聯網(智能網聯汽車)先導區建設,加快發展智能網聯汽車產業生態體系,分階段、分區域推進現有道路基礎設施的適應性改造和智能化基礎設施建設。2021年全國有10余個省市出臺了車聯網相關的工作安排,20余個城市和多條高速公路已經開展了車聯網的改造升級。智能網聯汽車是自動駕駛技術與互聯網通信技術相互促進、共同解決交通出行問題的融合解決方案。在電動車充電樁等匹配上的公司層面,億嘉和為電力系統提供以數據采集處理為核心的智能巡檢機器人產品和智能化服務,實現輸電+變電+配電各環節、天上+地面+地下全范圍運檢覆蓋,維護電力設備、設施的安全穩定運行,提升供電效率;許繼電氣主營電力系統設備的研制、生產,核心產品覆蓋電力系統各個環節,產品分為智能變配電系統、直流輸電系統、智能中壓供用電設備、智能電表、電動汽車智能充換電系統等。

    推動傳統燃油車輕量化發展,提升傳統汽車生產形成機械化智能化產業鏈,提高汽車工業現代化水平,F有汽車產業改造和傳統產能革新方面,吉林長春一汽重啟紅旗品牌新活力,推出年輕化紅旗H5等熱銷單品并推出電動款,一改品牌老氣形象。廣東則依托廣汽本田加大智能化改造力度,積極向個性化定制、整體解決方案等高端服務發展;推進先進燃油汽車和混合動力汽車研發生產,重點發展動力總成、變速器、電子控制系統、輕量化部件等高端零部件。

    智慧交通平臺設計與智慧交通場景應用

    智慧交通是新型基礎設施建設在交通行業的反映。加速發展的新型基礎設施是新技術、新生產要素在全社會廣泛普及的必要物質基礎,智慧交通的新產業也是新產品、新業態、新經濟部門快速成長的關鍵支撐。與內燃機車等流水線生產的汽車工業經過百十年的演化發展而逐漸成熟不同,智慧交通和其交通載體的新能源汽車設施是近些年隨著傳感器和地圖工具等產業成熟化才出現的,其主導技術、產品形態、市場需求、配套產業、商業模式等都處于培育階段,尚未穩定成型。

    從概念界定上,智慧交通是在智能交通的基礎上的產業整合。在未來交通的智慧交通體系中交通領域中,充分運用物聯網、互聯網、云計算、人工智能、自動控制、移動互聯網等技術,對交通管理、交通運輸、公眾出行等交通領域全方面以及交通建設管理全過程進行管控支撐,并從創新交通建設、數字交通管理、城市交通營運和交通出行服務等四個具體場景中綜合掌握交通綜合監控和指揮、交通安全管理與應急、綜合智能緩堵整治等智慧決策方案,讓用戶出行更安全、更便捷;讓貨物運輸更高效、更經濟。

    智慧交通通常包括:智慧交通基礎設施、智慧化交通出行、智慧化交通調度和指揮、智慧化道路交通管理、智慧化港航管理和智慧化路政管理等方面。

    智慧交通的基礎設施建設伴隨著交通技術的整體積累。“公共交通出行大數據平臺”的構架需要大數據、AI、騰訊云、5G和GIS等在內的5大基礎設施。相應硬件設備和軟件技術的整體升級過程,需要有一個自動駕駛技術的綜合儲備并以融合通信、互聯網+和物聯網技術為基礎。將交通運輸科研平臺納入國家科技創新基地布局建設并基于物聯網頂層架構設計,集語音、視頻、GIS、數據、集群業務為一體。經過智慧交通的管理系統信息決策,使交通系統在區域、城市甚至更大的時空范圍具備感知、互聯、分析、預測、控制等能力,以充分保障交通安全、發揮交通基礎設施效能、提升交通系統運輸能力。深化國家綜合交通運輸信息平臺建設,推動綜合交通大數據中心體系建設,深入推進大數據共享和開放。在城市交通營運方面:在智慧園區,城市交通樞紐,公交、地鐵等城市公共交通,航空、港口等城際交通,智慧停車等重要場景,進行智能化數據分享和智慧交通方案匹配,助力交通運營企業降本增效。

    智慧化交通出行方面,基于MaaS等綜合出行服務組織交通。通過車流數據服務、交通大數據及城市級仿真等實現車路協同、自動駕駛、以及交通云控構造智慧交通出行模式。數字化軌道交通、無人化運營管理、智能化運維控制、場景化應用服務等多個方面智慧升級,北京、上海等地軌道交通開始出現無人駕駛列車線路,自動駕駛在軌道交通領域的率先應用。路政管理上,深圳市主動優化信號配時,信號燈“隨機應變”,年內共完成35萬余次配時優化調整,啟亮627個新改建路口,設計并實施安全綠波41條。騰訊聯合交通部路網中心發布交通行業首個“高速公路數字化運營云平臺”,助推高速公路智慧化運營。

    智慧交通平臺致力于提高行業用戶日常指揮調度效率和應急處置能力。智慧交通平臺是國家重要安全項目,該系統基于國家新基建戰略指引,從從技術和應用方面培育技術和市場儲備。藉此完善人員調度延伸到資源和人員的協同指揮,實現物聯系統與通信系統的多維度、跨界調度,為出行者提供全方位的交通信息服務和便利、高效、快捷、經濟、安全、人性、智能的交通運輸服務,建成"髙效、安全、環保、舒適、文明"的智慧交通與運輸體系,大幅度提高城市交通運輸系統的管理水平和運行效率,為交通管理部門和相關企業提高及時、準確、全面和充分的信息支持和信息化決策支持進而達到“精細管理、精準預警、精確應急”的指揮調度新高度。

    智慧化道路交通管理。智慧化道路交通管理主要通過建設基于政務外網的交通數據共享交換平臺和集開發、配置、部署、管理、監控、安全于一體的數據交換全生命周期管理平臺,實現視頻數據匯聚。在數字交通管理方面:交通運輸部也在推動交通運輸數字化轉型。推進“云網融合”的公路網運行監測體系建設。通過視頻結構化算法、智能化識別和發現車輛路側停車、交通事故、占道施工等行為,提高交通事件處置效率。并聚焦智能交通大數據管理和應用,通過大數據、區塊鏈、人工智能等技術,深入開展自動發現占道施工、路口死鎖、貨車禁行、交通事故等交通事件和交通違法行為并進行預警。在城市公共交通領域,一卡通和交通NFC卡等形式已覆蓋29個省份直轄市、包括北上廣深等240多個城市,支持BRT、公交、地鐵、索道、輪渡等交通出行移動支付場景,用戶數已超過3.5億;5G的應用場景和產業生態試點示范的智慧化道路交通管理越來越多。

    智慧化港航管理和智慧化路政管理。智能港航與路政體系由智慧高速、智慧停車、智慧航空、智慧港口等組成,交通領域是新基建的主力軍也在落實項目。完善綜合交通運輸信息平臺監管服務功能,尤其是推進智慧公路、智慧港口、智慧航道、智慧樞紐等新型基礎設施建設試點,推動智能鐵路、智慧民航、智慧郵政等示范應用。加快推動5G、人工智能等前沿技術與交通運輸深度融合,深化北斗系統行業應用。持續健全自動駕駛技術和測試體系,組織開展自動駕駛、智能航運等先導應用示范。深化基于區塊鏈的全球航運服務網絡建設。實施進口電商貨物港航“暢行工程”。加強船舶遠程檢驗能力建設。優化調整運輸結構,創新運輸組織模式,持續推進大宗貨物“公轉鐵”“公轉水”等重點任務,深化運輸結構調整示范區建設。推進貨車車型標準化,全力推動完成京津冀及周邊地區國三及以下排放標準中重型柴油貨車淘汰任務。積極推進港口船舶岸電使用。深入開展港區污水、粉塵綜合治理工作。研究開展船舶污染監視監測能力建設。繼續實施“碧海行動”,建設基于區塊鏈技術的全球航運服務網絡。

    當前,第四次工業革命蓬勃興起,數字經濟加速與實體經濟深度融合。智慧交通就是將交通數據成為關鍵生產要素,推動車聯網部署和應用,構建“車—路—交通管理”一體化協作的智能管理系統。整合進日常出行和公共服務的諸多場景中,通過駕駛技術的智能化演進升級,促進系統布局新型基礎設施夯實現代化強國先進物質基礎。

    隨著社會主義市場經濟的不斷發展,城市變得越來越智慧,交通出行作為城市運轉的‘神經網絡’,推動我國實現“交通大國”向“交通強國”的升級。利用數字化技術、新基建的手段,在智能交通領域提升信息平臺運力整合能力,對傳統交通基礎設施和汽車制造產業進行進行智慧化升級,以管理能力現代化提升管理精度、運行效率和服務質量,真正做到人民交通為人民服務,可以讓交通、出行產業釋放出更大價值。(中經數字經濟研究中心研究員/逄錦華)

    (新媒體責編:caizhuo)

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