新一轮科技革命对公路交通运输发展的影响

刘三超，石良清

（交通运输部规划研究院，北京 100028）

0 引言

当前，全世界正掀起新一轮的科技革命，移动互联网、智能终端、大数据、云计算、高端芯片等新一代信息技术加速发展，带动多学科多领域技术相互渗透融合[1]。为此，一些国家出台了一系列科技战略，美国提出振兴制造业、发展清洁能源等，日本提出发展绿色经济，欧盟实施智慧增长战略，俄罗斯、印度推出创新发展战略[2]。我国是公路交通运输大国，截至2018年底，全国公路总里程达484.7 万km，其中高速公路里程达14.3 万km，公路基础设施总量规模位居世界前列，公路交通运输作为我国部分地区主要甚至是唯一的运输方式，在国家和区域经济社会发展中发挥着不可替代的作用。党的十九大作出了交通强国建设这一重大决策部署[3]，2019 年9 月，中共中央、国务院正式印发《交通强国建设纲要》[4]，将交通运输科技创新作为重要的建设内容。

交通运输是国民经济的先导性、基础性、战略性行业和重要的服务性产业，也是新科技应用最直接、最广泛、最深入的领域之一[5]。2016 年美国交通运输部指出，技术进步可以改变交通工具、基础设施、物流和配送服务，使运行效率和安全性能得到提升[6]。欧盟2011 年交通政策白皮书指出，新技术将是减少欧盟乃至世界交通排放量的关键因子，制定交通政策需要考虑科技创新影响[7]。国内有关学者也研究了科技对交通运输的影响：王先进等总结了我国道路运输科技创新成绩，分析了新一代信息技术对道路运输生产方式和发展模式的影响[8]；樊东方等研究了“互联网+”下交通科技创新模式的发展趋势[9]；伍朝辉等研究了信息新技术在智慧交通中的应用[10]；卞雪航等研究了制约我国交通科技创新的因素，提出了行业科技创新驱动的政策建议[11]。整体上看，对我国公路交通运输科技特点的系统性分析较少，对公路交通运输领域前沿科技趋势研究还不充分，关于技术进步对公路交通运输发展影响的场景分析较为缺乏。为此，本文分析了我国公路交通运输科技创新的特点，研究了自动驾驶汽车、智能网联交通、新能源汽车、共享汽车、交通大数据、空间信息技术等方向的现状、发展趋势和影响，并提出了针对性的政策建议。

1 公路交通运输科技发展的特点

在世界新一轮科技革命的推动下，物联网、大数据、人工智能、移动互联网、云计算、区块链等新一代信息技术迅猛发展，带动了交通运输领域新技术、新产品、新业态、新模式不断涌现，科技与交通运输逐步深度融合，公路交通运输科技创新呈现蓬勃发展的态势，整个公路交通运输体系更加智能、安全、绿色、高效、便捷，公路交通运输基础设施、运输装备、交通系统、公众出行等出现了新特点。

1.1 基础设施标准化、数字化和智能化

基础设施是公路交通运输的保障，不断完善的公路基础设施将成为国家综合立体交通网的重要组成部分：建筑信息化模型（Building Informa⁃tion Modeling,BIM）+地理信息系统（Geographic Information System,GIS）为公路规划设计提供多维仿真环境[12]，光伏路面具备可拆卸、易维护的优点，无线充电为长距离低碳型出行提供可能；公路设施运行监控数字化、信息化日益广泛，无线感知网可提供重要路段桥梁、隧道实时高精度形变数据，天地一体化监测网成为现代交通运输体系的重要支撑[13]；智慧基础设施成为公路交通现代化的重要方向，智能化系统使车路协同等成为可能。

1.2 运输装备电动化、清洁化和自动化

运输装备是公路交通运输的载体，是提高公路交通运输运行效率的关键：高性能复合材料减轻了运输车辆自重，可有效节约能源；汽车动力向燃料多元化、驱动电气化方向发展，新能源汽车对汽车产销格局产生重大影响，纯电动汽车、零排放技术将逐步成为主流；工业制造与自动化技术融合，自动驾驶汽车发展迅猛，飞行汽车、多栖装备等颠覆性产品正在孕育，海陆空一体化立体式交通正在兴起。

1.3 交通系统网联化、协同化和安全化

公路交通运输与新技术快速融合，推动整个系统运行效率不断提升：车联网、智能网联汽车成为行业未来发展的制高点；人车协同、车路协同等技术有望取得突破，使以管控为重点的传统公路交通运输模式向以车车/人车/车路实时互联为特征的新一代智能网联公路交通运输系统发展；“安全第一”始终是公路交通运输的根本要求，降低公路交通运输事故发生率，实现“零死亡”愿景，将成为未来我国公路交通运输的最高追求。

1.4 公众出行个性化、共享化和便利化

人民日益增长的美好生活需要，要求公路交通运输提供更高品质的服务：为老年人、残疾人、儿童等弱势群体提供个性化、定制化服务，实现公共服务均等化；共享经济市场空间巨大，移动支付、无感支付、自由流收费使交通消费更加便利；在大数据等技术支持下，政府部门之间数据交换、信息共享更顺畅，政府和企业之间业务互动更通畅，公众获取服务更便捷，公路、铁路、民航、水运等运输方式协同服务丰富了群众出行选择。

2 公路交通运输前沿科技及影响

2.1 自动驾驶汽车

2.1.1 发展现状

自动驾驶汽车是融合现代通信与网络、人工智能、现代制造等技术，具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能，通过车与人、车、路、云端等对象间的智能信息交换、共享，实现安全、高效、舒适、节能行驶，最终可替代人工操作的新一代汽车[14]。

2013 年，美国国家公路交通安全管理局（National Highway Traffic Safety Administration,NHTSA）发布了自动驾驶汽车分级标准，将其分为5 个等级。2014 年，国际自动机工程师学会（Society of Automotive Engineers，SAE）发布《标准道路机动车驾驶自动化系统分类与定义》[15]，将自动驾驶分为LV0,LV1,LV2,LV3,LV4,LV5 等6个等级，如表1所示。

表1 SAE自动驾驶汽车分类

中国政府高度重视自动驾驶汽车发展。2015年，国务院发布《国务院关于印发<中国制造2025>的通知》（国发〔2015〕28号）[16]，将智能网联汽车列入未来十年国家智能制造发展的重点领域。2016年8 月，《智能网联汽车技术路线图》[17]对外发布，为汽车制造商的研发提供了引导。2017 年12 月，《工业和信息化部 国家标准化管理委员会关于印发<国家车联网产业标准体系建设指南（智能网联汽车）>的通知》（工信部联科〔2017〕332号）发布[18]，为我国车联网产业智能网联汽车标准化工作提供了依据。

以国际互联网巨头为代表的大型企业已成为自动驾驶的主要推动者，在保障自动驾驶安全的前提下，通过规范自动驾驶技术发展，引导自动驾驶汽车产业发展。目前，谷歌、Uber、特斯拉、百度等自动驾驶汽车基本达到了LV2～LV3级。国家公路交通安全管理局对不同等级的自动驾驶技术成熟度进行了分析，预测高度自动驾驶将于2020年左右开始加速发展，完全自动驾驶则大致起步于2025 年左右。国际咨询公司Gartner发布2019年技术成熟度曲线，认为无人驾驶汽车距离成熟和普及还需要10年以上时间。

2.1.2 影响分析

自动驾驶汽车市场需求强烈、应用前景广阔，抢抓自动驾驶汽车发展机遇，对于推动我国汽车产业跨越式发展、抢占世界先进制造前沿有重要意义，同时也对公路交通运输行业发展提出了新要求。

（1）完善相关法律法规。推进自动驾驶汽车立法，完善相关技术标准规范，及时对自动驾驶测试、上路行驶事故责任划分等做出详细规定。

（2）加强宏观政策引导。研究制定国家自动驾驶汽车发展战略，支持相关实验室、技术中心、测试场所建设，为自动驾驶汽车技术研究、产品推广等提供保证。

（3）引导核心技术研究。鼓励自动驾驶汽车产业链原始创新，加强关键技术攻关，建立具有自主知识产权的自动驾驶完整技术体系。

2.2 智能网联交通

2.2.1 发展现状

智能网联交通实现车与车、车与路、车与人、车与环境间的动态感知、泛在连接和智能管理，主要由智能网联汽车、智能网联道路和智能网联交通系统组成[19]。美国从20世纪90年代初开始发展智能网联交通系统。1997 年，加州政府与别克汽车公司合作在圣地亚哥测试一段约11km长的基于车路协同自动驾驶公路。2010 年，美国交通运输部提出智能交通系统（Intelligent Traffic System,ITS）战略计划。2014 年，美国提出将汽车网联化与自动控制智能化并举发展。图1 为美国建设的一个智能网联交通试验场。

图1 美国智能网联交通试验场

日本、欧盟、韩国也先后提出了智能网联交通项目或计划。中国智能网联交通系统起步于20世纪90年代，1995年成立了交通部智能运输系统工程研究中心，开展了智能交通系统顶层设计、标准规范和系统研发等工作。2018 年，交通运输部办公厅发布《关于加快推进新一代国家交通控制网和智慧公路试点的通知》（交办规划函〔2018〕265号）[20]，选取9个省市开展智能网联交通示范试点。

2.2.2 影响分析

智能网联交通是传统公路交通运输系统的升级，是一种全新的、智能的、可持续的交通运输系统，将对未来公路交通运输发展产生较大影响。

（1）引领公路交通运输发展方向。由于具备人、车、路信息集成互补的优点，智能网联交通系统在技术成熟度上，有望比完全自动驾驶技术更早推广，总投资上也具有一定优势。

（2）提升道路通行能力。根据粗略测算，在100km/h 平均行驶速度下，单个车道的智能网联道路通行能力可提高20%以上。

（3）推动基础设施建设的重大变革。车路协同是智能网联交通系统的核心，推进公路基础设施网与运输服务网、能源网、信息网的融合是智能网联交通系统的建设重点。

（4）实现交通基础设施数字化。通过应用三维可测实景技术、高精度导航定位、高精度实时电子地图等，实现公路设施的数字化采集、管理与应用，针对重点桥梁、隧道、边坡、路侧等，建设基础设施智能监测网，满足基础设施安全状态动态感知、分析及预警。

2.3 新能源汽车

2.3.1 发展现状

新能源汽车是指采用新型动力系统，完全或主要依靠新型能源驱动的汽车，包括纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车等，具有效率高、污染少、噪声低的特点。

美国、欧盟相继将新能源汽车上升为重大产业，出台了一系列政策扶持鼓励新能源汽车市场推广。2011 年是全球电动汽车行业商业化的元年，当年美国成为全球最大的电动汽车市场，2012—2014 年，美国电动汽车市场占全球首位，同期欧盟电动汽车市场亦呈现快速增长态势，稳居世界第二。

中国高度重视新能源汽车产业发展。2010年，国务院发布了《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》（国发〔2010〕32 号）[21]，将新能源汽车列入七大战略新兴产业之一。2012年，《国务院关于印发节能与新能源汽车产业发展规划（2012 2020 年）的通知》（国发〔2012〕22号）发布[22]，为加快培育和发展节能与新能源汽车产业提供了政策依据。2017 年，国家发布《汽车产业中长期发展规划》[23]，将新能源汽车列为汽车产业转型升级的重点领域。

2018 年底，我国机动车保有量达到3.27 亿辆[24]，与此同时，从2003 年开始，我国民用汽车保有量进入快速增长阶段，2018 年以后，我国将迎来机动车报废高峰，如图2 所示。作为石油消费的主体，降低汽车平均燃料消耗量、提高新能源汽车占机动车数量比例势在必行。

图2 2011—2020年我国机动车报废量及预测

中国正走出一条“以纯电动汽车为主要突破口，以插电混合动力汽车为追赶目标，同时兼顾燃料电池汽车”的新能源汽车发展路线[25]。根据《<中国制造2025>重点领域技术路线图》[26]，2017年，我国新能源汽车的销量已经达到77.7 万辆，保有量为160 万辆，2018 年上半年，我国新能源汽车产销量分别为41.3 万辆、41.2 万辆，销量比上年同期增长111.5%，同期燃油车销量仅新增30.8万辆。

2.3.2 影响分析

作为我国绿色交通发展的重要领域，新能源汽车将对公路交通运输产生深远影响，主要表现在以下方面。

（1）新能源汽车产业链条长，其规模化推广将有效带动新产业、新能源、新材料等发展，同时，也有利于促进我国公路交通运输结构调整，缓解资源环境压力，对于保障国家能源安全、改善大气环境质量都有重要意义。

（2）目前国家暂时对新能源汽车采取免征车辆购置税的优惠政策，未来国家新能源汽车补贴政策的导向和变化，将对车辆购置税、燃油税征收和我国汽车工业发展方向产生较大影响。

（3）推动有关部门加强政策引导，比如制定标准规范推动新能源汽车与智慧交通融合，及时出台新能源汽车高速公路通行费用优惠指导意见等。

2.4 共享汽车

2.4.1 发展现状

在移动互联网、云计算、大数据、人工智能等信息化技术推动下，共享经济已经成为全球经济模式创新的重要方向。共享汽车最早出现于瑞士，后陆续进入日本、英国、美国、德国、澳大利亚等国。

近年来，共享汽车成为我国交通运输行业创新发展的热点。2014 年，北京、深圳、上海等陆续出现了共享汽车公司，一般运营100～400 辆汽车。2017 年开始，TOGO,GoFun,PonyCar 进入一线城市，立刻出行、烽鸟出行、芒果出行主打省会城市或二三线城市，摩拜在贵安新区打造车、桩、网一体化的绿色智慧交通立体模式。2017 年8 月，交通运输部发布《关于促进汽车租赁业健康发展的指导意见（征求意见稿）》[27]，2018 年6月，上海市交通委员会发布《上海市小微型客车分时租赁管理实施细则》[28]，这些文件为规范引导共享汽车发展提供了法律保障。

2.4.2 影响分析

共享汽车推动了现代信息技术与交通运输行业的融合，对于我国公路交通运输发展将产生一定影响。

（1）提升运输车辆的使用效率。2017年6月，南方日报和普华永道联合发布了《共享出行正当时——中国共享汽车现状与趋势报告》[29]。该报告显示，2017 年我国投入运营的电动共享汽车数量在3 万辆左右，按照1∶8 的私家车替代率计算，相当于减少了35 万辆私家车上路，并预计后5 年市场将以超过50%的增幅发展，2020年共享汽车总规模有望达到15万辆以上。按照年复合增长率10%保守估计，到2035年，我国共享汽车规模有望超过160 万辆，按照1∶3 的私家车替代率，相当于可以减少300万辆以上私家车。

（2）共享汽车可提高公路交通运输系统运行效率，将成为预测未来我国机动车保有量、确定公路基础设施规模的影响因素之一。

（3）共享汽车作为新业态新模式的代表，有利于推动我国公路交通运输转型升级发展，也有利于迅速普及“共享经济”理念。

2.5 交通大数据

2.5.1 发展现状

大数据是产业信息化、智能化的重要支撑。美国、日本、德国、英国等国都把大数据作为重要发展战略，IBM、甲骨文、微软、亚马逊、谷歌等互联网巨头纷纷投入大量资金抢占大数据产业高地，未来大数据技术及产业对世界经济发展、社会治理、国家管理、人民生活都将产生重大影响。

我国大数据产业发展迅猛。2015 年8 月，国务院印发《促进大数据发展行动纲要》[30]。2015年11月，十八届五中全会正式提出实施“国家大数据战略”。2017 年，党的十九大提出“推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合”。习近平总书记也曾多次就大数据发展作出深刻阐释。

交通运输是大数据应用最广泛、最直接的行业之一。2013 年，交通运输部办公厅印发《交通运输部办公厅关于推进交通运输信息化智能化发展的指导意见》（厅科技字〔2013〕257 号）[31]，要求加快大数据管理等在交通运输领域的集成应用创新。2016 年4 月，交通运输部印发《交通运输信息化“十三五”发展规划》[32]，将促进大数据发展和应用作为“十三五”主要任务之一。2016 年12 月，工业和信息化部印发《大数据产业发展规划（2016—2020 年）》[33]，将交通作为国家开展大数据应用的优先领域。2019年12月，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）》[34]，为加强交通运输大数据技术发展和应用服务提供了保障。

2.5.2 影响分析

交通大数据可有效提升管理水平和应用服务能力，对于实现交通运输行业治理能力和治理体系现代化有较大正向影响。

（1）建立交通大数据采集体系。完善交通运输数据信息采集、传输、交换、共享等标准规范，将采集设备、传输网络等信息基础设施纳入铁路、公路、港口、航道、机场、综合交通枢纽等基础设施同步建设内容，构建人员、车辆、船舶、航空器、管道等自动化数据采集系统。

（2）加强行业数据资源开放共享。《中华人民共和国政府信息公开条例》[35]将推进数据资源共享列为政府信息化建设的重要方向，在国家政务信息化工程建设规划部署下，完善交通运输与公安交管、自然资源、住房建设、环境保护、应急管理、气象水利等部门数据资源共享机制，制定交通运输行业数据交换共享标准，推动公路、铁路、水路、民航、管道等不同运输方式间数据共享和业务协同。

（3）支持交通大数据科技研究。通过多种渠道，支持交通大数据应用技术、模型方法和政策研究，重点加强交通大数据快速处理、高效管理、分析应用、决策支持和多维可视化等技术攻关，发挥企业、高校、科研院所的资源优势，加快交通大数据重点实验室、工程研究中心、试验基地建设。

（4）推广交通大数据应用服务。探索政府与企业合作机制，吸引社会优质资源，基于交通调查、视频监测、手机信令、ETC 门架、实时位置等数据信息，开展出行信息推送、交通诱导、物流组织等增值服务，定期对外发布交通大数据服务报告，推动交通与旅游、文化、农业、气象等领域融合。

2.6 空间信息技术

2.6.1 发展现状

空间信息技术主要包括遥感技术、卫星通信广播技术、卫星导航定位技术等。2015 年，国家发展改革委、财政部、国防科工局联合发布《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015 年—2025 年）》[36]，提出建设包含卫星遥感、卫星通信广播、卫星导航定位的国家民用空间基础设施。

目前，我国正在实施高分辨率对地观测系统重大专项[37]，该系统将形成全天候、全天时、全球覆盖的对地观测能力，为现代农业、防灾减灾、资源环境、交通运输、公共安全等提供服务和决策支持。北斗卫星导航系统是我国自主建设和独立运行，为中国、周边区域及全球用户提供全天候、全天时、高精度定位、导航和授时服务的重要设施。

在高分、北斗等推动下，我国卫星应用产业链基本形成，在行业部门、大众消费等领域得到了广泛应用。我国非常重视空间信息技术应用的引导和管理，印发了《交通运输部办公厅关于高分交通数据中心提供高分遥感数据服务的通知》[38]，发布了《北斗卫星导航系统交通运输行业应用专项规划（公开版）》[39]，修改了《水上移动卫星通信管理规则》[40]。

2.6.2 影响分析

交通运输是与人民群众生产生活关系最密切的行业之一，也是空间信息技术发展的重点领域，未来可以推进空间信息技术在交通运输行业的集成应用和示范应用。

（1）加强技术集成应用。空间信息技术与GIS、BIM、虚拟现实（Virtual Reality,VR）、增强现实（Augmented Reality,AR）等技术综合集成，将为公路交通运输行业管理和应用服务的数字化、信息化及智能化提供保障。

（2）强化试点示范应用。空间信息技术可应用于公路交通规划设计、施工建设、运营监测、养护管理、应急救援等领域，将为交通运输的规划设计、数据管理、空间分析、成果展示等提供强大技术支持，可在“一带一路”倡议、京津冀协同发展、长江经济带、粤港澳大湾区、黄河流域生态保护和高质量发展等重点方面开展试点示范。

3 政策建议

《交通强国建设纲要》[4]提出分两个阶段建设交通强国，将科技创新作为推进交通运输高质量发展的强大动力，要求瞄准新一代信息技术、人工智能、智能制造、新材料、新能源等科技前沿，加强对可能引发交通产业变革的前瞻性、颠覆性技术研究。未来公路交通运输要坚持创新驱动发展，抓住发展机遇，近期做好“十四五”规划编制和重大科技项目研究，中远期加强战略研究和技术储备，建议重点做好以下四方面工作。

（1）开展公路交通运输“十四五”规划科技创新专题研究

“十四五”是全面推进交通强国建设的第一个五年，也是公路交通运输基础设施网络完善、运输服务水平提升和行业转型升级发展的关键时期，建议加强与“十四五”综合交通运输规划衔接，在公路交通运输专项规划中设立科技创新专题，提出“十四五”公路交通运输科技发展目标，支持智慧公路示范建设、大数据应用、共享交通、卫星互联网应用等重大科技项目研发。

（2）推进公路交通运输重大科技项目研究

建议在“十四五”及未来一段时间，针对公路交通运输发展的战略性、前瞻性、方向性问题，选取自动驾驶、智能网联交通、新能源汽车、共享交通、大数据应用、天地一体化监测服务、综合交通应急体系建设等领域，通过国家重点研发计划、交通运输政策研究项目、行业基本建设项目等渠道，加大对重大科技项目研究的资金支持力度，支持建设若干重点实验室、工程研究中心。

（3）加强公路交通运输中长期战略研究

建议强化公路交通运输领域的战略规划，积极对接国家综合立体网规划编制工作，聚焦公路交通领域前沿关键技术，加强新科技革命对公路交通运输的总体规模、空间布局和政策导向等影响的定量分析研究，为更好把握公路交通运输发展的战略理念、趋势判断、规划愿景、发展方向等提供依据。

（4）支持公路交通运输颠覆性技术研究储备

建议针对可能影响公路交通运输领域长远发展的颠覆性、原创性、引领性的新技术，如飞行汽车、多栖装备、超级高速公路、光伏路面、无线充电等，提供专项资金支持，持续跟踪和研究，加强技术力量储备，做好政策预研和措施应对工作。

4 结语

党的十九大开启了交通强国建设新征程，科技创新成为交通运输发展的核心。本文分析了新一轮科技革命背景下我国公路交通运输在基础设施、运输装备、交通系统和公众需求等方面的特点，分析了影响公路行业的自动驾驶汽车、智能网联交通、新能源汽车、共享汽车、交通大数据、空间信息技术的发展现状和趋势，详细描述了未来公路交通运输发展场景，并从开展“十四五”专项研究、支持重大科技项目、研究中长期战略、加强颠覆性技术研究储备等方面提出了针对性的政策建议。研究表明，科技进步将对公路交通运输产生重大而深远的影响，需要提前做好技术攻关和政策储备，及时出台政策措施支撑公路交通运输高质量发展。

本文对公路交通运输领域相关前沿科技成熟度的研究还不够深入，未来可进一步跟踪世界科技革命的发展趋势和演变规律，采用定量分析的方法研究科技进步对公路交通行业发展特别是公路基础设施规划建设、系统运营的影响，还可进一步研究科技发展在公路、铁路、民航、管道等多种运输方式资源配置中的作用，并根据科技动态变化分阶段提出有针对性的政策建议，更好地发挥公路交通运输对国家战略、经济发展、社会管理和民生改善的支撑保障作用。