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阡陌交通“智”在必得

2016年04月05日    来源:光明日报     
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[导读] 芬兰全国共540多万人口,散落居住在大小不一的57座城市和广大乡村地区,国土面积在欧洲虽只位列第七,但其形状狭长,从南部海滨到北部苔原的最长距离竟然有1157千米,正因这些特点,便捷的交通运输和高效的物流管理一直都受到了国家的高度重视。

  引言

  芬兰全国共540多万人口,散落居住在大小不一的57座城市和广大乡村地区,国土面积在欧洲虽只位列第七,但其形状狭长,从南部海滨到北部苔原的最长距离竟然有1157千米,正因这些特点,便捷的交通运输和高效的物流管理一直都受到了国家的高度重视。不过,随着贸易全球化和社会信息化的迅猛发展,传统的交通方式、技术和理念已越来越难以适应当今经济的发展要求,智能交通逐渐成为芬兰交通运输行业升级换代的必然选择。

  ■交通工具即将进入新阶段

  根据国际汽车工程师学会的定义,地面智能交通工具可分为0至5六个不同的发展阶段:在阶段0,车辆行驶过程中的所有功能,包括前进、后退、转向、加速和减速等完全靠人力完成,车辆时刻都由驾驶人控制;在阶段1,车辆拥有辅助驾驶功能,转向或加速和减速功能在辅助驾驶模式下可由车辆自行完成,但驾驶人随时都可重新控制车辆;在阶段2,车辆拥有辅助驾驶系统,在辅助驾驶模式下可实现车辆的自行转向、加速和减速,但驾驶人仍需监控路况,必要时重新控制车辆;在阶段3,车辆的行驶已交付自动驾驶系统,驾驶人只需监控车辆的状态,在紧急情况出现时控制车辆;而在阶段4和阶段5,车辆已完全实现了全自动行驶,阶段5为最高级别的无人驾驶智能车辆。

  现如今,尽管芬兰不同的地区之间还存在一些差异,但大部分路段上行驶的车辆已进入了阶段2。专家们预测,芬兰最早将会在今后2至3年内出现属于阶段3的智能交通工具,最迟也不会晚于2020年。芬兰交通部的评估认为,配备了自动驾驶系统的车辆,即阶段3的智能交通工具将会提高整个芬兰公路网的交通流量,短暂拥堵现象的消散速度将会加快,超速行驶的行为将大大减少,车流秩序将得到显著改观,而这些有益的因素将极大地改善交通运输的预见性、安全性和舒适性,并减少整个行业对环境的污染和破坏。另外,有了自动驾驶系统,开车上下班或开车旅行的人群将可以利用这段时间处理其他事情,有效地降低了全社会的运行成本。根据最新的研究数据,欧洲人每年花在开车上的时间平均为235个小时。

  ■芬兰经济新的增长点

  所谓智能交通,就是将先进的信息、通信、控制、传感、计算、信号采集、人工智能等技术进行有效集成,并应用于交通系统中的各个环节,使人、交通工具、交通通道之间的相互作用关系以崭新的方式呈现出来,从而实现快速、实时、准确、高效、安全、节能和环保的运行目标。智能交通的突出特点是,在充分、有效利用现有交通设施的基础上,以信息的收集、处理、发布、交换、分析和利用为主线,为整个交通的参与者提供多样性的选择和服务。

  就陆路智能交通而言,目前有两种开发自动驾驶技术的思路。第一种专注于提升车辆自身的智能水准,依靠汽车配备的传感器和探测器去感知和判断周边状况,进而实现车辆的全自动驾驶。第二种则强调路况信息对自动驾驶的重要性,车辆主要依靠公共数据系统提供的诸如交通信号、周边车辆、道路情况等实时信息进行判断,再辅以车辆间的信息互动和车载探测装置的进一步修正,最后完成全自动驾驶。

  第一种思路需要通过短距离数据交换技术使自动驾驶的车辆能够准确明晰周边的实时情况,不但车辆需要装备信号收发设备,整个道路网也需要拥有信号的收发功能,这无疑将会大大增加智能交通的运行成本,且道路维护的费用也会相应提高。第二种思路以现有的移动通信网为基础,着重发展公共数据的完整性、准确性、实时性和可靠性,运行成本相对低廉,受到芬兰和其他北欧国家的推崇。

  早在2009年,芬兰政府就颁布了世界上首个国家智能交通发展战略,大力发展智能交通及相关产业并将其作为芬兰经济的一个新的增长点,目前已获得了社会各界的共识。芬兰拥有世界上最先进的信息基础设施,在移动通信、数据处理、信息安全、软件编程、云技术、探测器和自动化等领域处于国际领先,其交通方面的公共数据系统整合了气象预报、卫星定位、移动互动终端、路况监测、地理位置和商业注册等多方面的信息,不仅内容丰富,更新速度快,且开放程度也居欧洲最前沿。这些优势为芬兰发展建立在完备的移动通信网基础之上的智能交通奠定了坚实的基础。

  ■发展面临多重挑战

  发展智能交通对芬兰的交通管理、技术创新和道路建设等方面都提出了新的挑战。首先,芬兰车辆的平均使用年限为11年,现今路上行驶的大部分车辆在2020年以后仍将使用,这将导致由人驾驶的车辆和由电脑驾驶的车辆同时在公路上行驶,且这种混行的局面还会维持一段时间,交通管理的难度无疑加大,对政府管理部门也提出了更高的要求。为了鼓励和加快国人更新车辆的速度,芬兰现已开始推行新车减税计划,减税幅度可达20%。

  其次,车辆的全自动驾驶取决于其对周边状况的感知能力,车辆必须能准确觉察车外正在发生的一切,并及时采取可靠的应对措施。但是目前,大雾和恶劣的雨雪天气都会严重干扰自动驾驶系统的有效运行,车辆探测道路状况的能力尚有待提高。为解决这些难题,芬兰已加大了在图像识别、超声波感应、激光雷达和光学探测等关键领域的研究开发力度,并继续完善其数字化三维地图信息系统和精确定位系统。

  再次,随着车辆智能化程度的提升,传统的道路设计方案需要进一步调整修正,在不同智能阶段的车辆混行时期,还得为可自动行驶的车辆设立专用的车道。然而,因全自动驾驶的车辆常常会沿着完全相同的路径行驶,专用车道上的一些路面很容易由于多次重复碾轧而破损,芬兰的道路维护部门已准备进行新的材料测试,探究铺设路面的新技术,从而确保专用车道安全、耐用、易于维护,同时还可在不利的天气状况下易于被探测。另外,原有的交通数据系统也需进一步补充更为详细的路况信息,例如路面划分、路段标志和交通标识等,并提升整个系统的数据处理能力和数据更新速度,同时还要为现有复杂路段增添嵌入式传感器,进一步强化车辆自动驾驶时的安全性和可靠性。

  ■行动计划稳步实施

  尽管芬兰现有的交通数据系统和移动通信网已是欧洲最先进的,但性能还未能达到智能交通发展的苛刻要求。为尽快找出解决问题的办法,芬兰与瑞典、挪威和丹麦一起于2015年启动了一项名为NordicWay的试验项目,共计将有四个国家的2000辆汽车参加这一为期三年的项目。试验分两个阶段,第一阶段目前已接近尾声,主要测试网络的运行可靠性,参与试验的车辆利用现有的手机移动通信网就道路上的障碍、路面湿滑状况、交通事故和危险状况等信息进行交流互动,并与交通管理部门分享。第二阶段将着重试验车载探测器、道路传感器、交通监控装置和交通管理部门之间在移动通信网络内进行数据交换的能力,测试将在首都赫尔辛基到西南部大城市图尔库的交通干线上实施。

  另一项重要决策是加快网络的建设步伐,一方面继续扩展超高速光纤网的覆盖范围,另一方面大力发展第五代移动通信网。芬兰国家技术创新局主导下的第五代移动通信网五年计划始于2014年第四季度,预算为1亿欧元,目前仍处于研发测试阶段,预计将于2018年开始推出各项技术标准,2020年前进入市场。一旦第五代移动通信网建立起来,其延迟时间短、安全可靠性高、图像传输能力强、能耗低等特性将能满足芬兰智能交通对实时数据交换和分析上的使用需求。

  可自动行驶的车辆尽管在技术上已逐渐成熟,但在实际使用中,特别是在恶劣天气或在道路状况复杂的情况下,仍会出现各种意想不到的问题,因此,智能交通推广应用前的各类实地测试便成为一个非常重要的环节。芬兰现正在重新审议交通管理法规,为新技术、新装备和新方法的试验创造有利的政策环境,努力将芬兰打造成世界上最具吸引力的智能交通技术测试基地。

  目前,位于芬兰北部拉普兰地区的智能交通试验基地SnowBox已经开始运作,该基地不仅拥有完全封闭的测试场,而且还包括一段挪威至芬兰间的高速公路E8。测试场的面积达500公顷,供试验用的路段最长为20千米,E8公路上的测试路段长达40千米,配有先进的雷达探测设备,交通管理部门可对路面积雪状况和雪下路面磨损实施监控,沿路先进的通信、定位和传感设施可方便试验车辆彼此间、与测试管理方以及与交通管理部门间的信息分享。该基地是迄今世界上唯一的北极环境和冬季条件下的大型多功能智能交通试验基地。

  此外,芬兰还积极参加了欧盟资助的其他智能交通研究计划,例如CityMobil2无人驾驶公交车城区试验和European Truck Platooning Challenge自动驾驶卡车车队公路试验。前者于2015年7月10日在芬兰的万塔市进行,历时一个月顺利完成,后者将于今年春季举行,届时参与测试的卡车将从欧洲其他城市组队开往荷兰。

  交通安全、交通堵塞和环境污染是困扰当今国际交通领域的三大难题,芬兰政府希望发展智能交通并提高道路管理水平后,全国每年死于交通事故的人数将大大减少,交通拥堵现象将不再出现,现有公路和城市公共交通的使用效率将能得到极大提升,汽车燃料消耗量以及汽车尾气对环境的损害将明显减少。这些目标能否如愿实现,芬兰人正在热切地期待着……

[责任编辑:wj]
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关键词: 智能交通

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