基于车路协同打造乘用车产品的路径研究

朱安明

广州汽车集团股份有限公司 广东省广州市 510623

1 引言

车路协同是V2X系统范畴中针对车辆与道路交互的重要分支领域，与自动驾驶解放人类双手实现车辆高效运行的目标相似，车路协同不仅能将交通运行的重要组成部分——人与车纳入系统，也将促进以智慧道路为载体的高效交通生态发展，以达成提升交通效率、降低交通事故发生率、实现整体交通系统节能减排的远景。

车路协同作为国家重点建设项目，目前已规划多个试点城市开展车路协同新模式推广应用，2021年工业和信息化部发布的《智能网联汽车额道路测试与示范应用管理规范（试行）》自9月起施行，规范内容涉及积极推动高精摄像头、车载极光雷达等辅助驾驶设备向国际前沿水平发展。在道路协同方面，推动部署5G信息技术、智能路侧感知设备等关键环节开展数字化改造与试点工作。2022年5月，《北京市“十四五”时期交通发展建设规划》，围绕“优化供给”，提升地面公交等道路系统供给能力；围绕“调控需求”，从时间、空间等维度调控交通需求；围绕“强化治理”，推进治理体系和治理能力现代化，体现“综合、绿色、安全、智能”的智慧协同系统。

在企业与研发机构中，针对车路协同领域的技术与原理、软硬件部署、基础设施建设与政策法规研究开展积极探索。国内通讯企业如中国移动等基于5G技术车路协同技术开展软硬件研究；国内汽车企业也根据实际对车路协同及相关自主泊车业务开展技术架构设计；国内高校与实验室也在积极开展车路协同与V2X研究，将车联网安全融入车路协同关键技术。

基于车路协同快速发展的背景下，作为车辆协同相关技术的重要承载体——车辆，不仅是交通中的参与者，也是数据信息的产生者，接受数据的对象，甚至是分析数据的运算中枢承载体。对于车路协同的研究，在关注道路与车辆交互技术与软硬件发展的同时，也应关注车辆本身的设计与架构的进步，以便及时快速响应智慧城市规划发展要求。

2 乘用车交互系统现状

在常规的乘用车产品规划企划业务中，车企主机厂往往对车辆的卖点、定位、人群、配置开展相关研究，但对于车路协同技术相关的技术趋势、软硬件布局、搭载必要性、用户认可度等方面较少关注。

当前市场上在售车型的乘用车车机系统多通过无线通信连接网络，通过车内语音、导航、远程控制等操作实现对车机的控制，主要服务于客户控制车机的需求。近年来高速发展的车辆辅助驾驶系统，对车辆内部主要服务于车内驾驶员与车机系统的交互与响应，对于车外部的关注，多数功能是为了更好服务于驾驶员的判断，从而使驾驶员控制或车辆自主作出相应的操控动作。

结合了驾驶员主观判断与车辆自主反应的系统，存在一些人员操作车机系统冲突与事故权责不清的隐患。为了更好厘清相关交互系统的运行情况，2022年1月1日起，国内所有新生产的乘用车都强制要求配备EDR（Event Data Recorder）汽车事件数据记录等相关系统。EDR系统被视为“车辆黑匣子”，类似于飞机上的黑匣子，可以对车辆在运行过程中的事件进行记录，包括车辆加速、刹车状态、速度信息、驾驶员指令与安全状态的信息。

EDR目前因国家强制标准已经被搭载在新生产的车辆上，虽然还仅是单向输入的封闭系统，但已经具备了数据采集与记录的功能，在必要时期调取的数据将对车辆运行状态进行全面评判，事后数据的分析为事故责任判定、车辆安全性提供客观数据，为进一步优化乘用车产品设计与改进道路交通运行状态提供初步思路。

EDR搭载率的提升将为车路协同技术的发展奠定良好基础，未来车路协同的方向也将更加侧重于车辆与道路的信息交互，道路与交通信息将不仅是车辆的单向获取，也将把车辆相关信息同步输出到共有数据云端，可供道路交管部门分析数据、及时调度使用，并同时将信息分发到相关系统中的车辆与驾驶员用户，实现车路协同数据资源池的系统价值。

3 道路端车路协同试点情况

道路的设计会极大影响车辆运行与交通效率，例如目前在国内一些试点城市搭建使用 的HOV（High Occupancy Vehicle）高乘载车道，目的在于为载客人数较多的高占有率乘用车提供专用车道，以提高交通系统运行效率。该类道路设计与技术作为车路协同运行系统的一种物理化尝试，由国外引入国内，对于缓解城市交通拥堵起到了良好效果[4]。我国也已经在深圳、大连、无锡、成都等城市开展HOV试点工作。2021年底，福州引入福建省首条HOV多乘员车辆专用车道、随后厦门、泉州等城市也将开展试点工作。HOV的逐渐推广将惠及交通民生。HOV道路的规则保障，多使用电子抓拍并结合民警现场执法的方式开展执行，实现道路运行的畅通和合规性。

在道路的软硬件配置方面，目前中国道路交通系统多布设有电子摄像头等“天网”系统，承担电子警察、流量检测、违停抓拍、天网监控等职责，能准确拍摄车辆驾驶员状态、车标、车牌号等信息，高速上架设的ETC识别系统，更能充分采集车辆信息，包含时间、速度、轨迹等信息。实现道路端对行驶车辆的信息收集，无需车辆主动上传信息，即可实现实时监控与管理。

在道路的软硬件条件逐渐提升、交通规则逐渐细化、电子监控系统逐步完善的发展环境下，实现道路对车辆的监管控制已经具备初步基础。在处理好数据安全的前提下，丰富的道路感知系统可以充分发挥交通信息的收集、获取等功能。虽然此类数据仍未对企业或个人级别开放访问与使用权限，但长期的道路交通信息收集，将为车路协同技术的发展研究提供数据样本与分析参考。

4 车载终端数据信息系统配置

乘用车作为耐用性商品，具备复杂的机械结构，在企划设计时不仅要兼顾动力、安全、耐用性等移动承载工具基本性能，也要考虑驾驶员与乘客的乘坐舒适性、便利性与交互性，如果是新能源车辆则要增加对续航里程、耗电水平的设计考量。

在车辆运行过程中，复杂多变的环境与瞬息万变的道路情况都可能存在风险，以往乘用车的企划与设计也基于此类考虑，通过车辆本身的硬件设计、软件配置等途径解决。硬件如高刚性车身、透明A柱、激光雷达探测障碍物等，软件如车辆安全变道预警功能、前碰撞预警系统、倒车车侧预警系统等。同时，车辆的设计也综合考虑人性化因素，对驾驶员端也进行监测与辅助判断，如驾驶员疲劳监测系统、HUD抬头显示系统等功能。

在设计车辆辅助驾驶系统时，与车路协同系统相关的车辆配置功能多为对道路信息的单向采集，如交通标志识别系统、行人识别系统、道路偏离预警等，由车机硬件采集，经过软件处理呈现后，单向输入至乘用车与驾驶员端，从车辆主动调度的角度提升车辆行驶的安全性。

随着国家道路交通安全逐渐进步、车路协同技术全面加速发展，乘用车如何与道路开展双向交互也将成为重要的课题。在万物互联的社会，独立个体的信息汇聚，将成为巨大的信息资源库，如何挖掘信息资源并应用于实际道路交通中，将也是未来车辆将发展思考的方向。

首先，信息从哪里来。乘用车在数十年的发展进步中已初步具备信息采集能力，EDR采集车辆的速度与运行信息，车内驾驶员监测系统、部分车辆自带的行车记录仪、车内麦克风等采集音频信息，车内ETC设备可实现车辆付费与定位信息等，车辆自身与加装设备都将成为车辆个体信息的宝贵来源。

其次，信息如何存储。车辆搭载的车机系统会有事件记录，但仍未具备集中的数据存储设计。如图像、音频、视频数据等由于文件大小问题，经常会存在覆盖重新存储的情况，如何合理设计车辆信息存储结构单元预计将成为车路协同系统的重点课题。

而且，数据信息的上传与下载需要车联网的环境，虽然目前车联网技术应用还没有普及到所有车型，仅有部分乘用车产品的中高配车型配备该项功能，但预计随着电子信息技术的普及与成本演化，后续车联网功能的搭载率逐渐提升将为普及车路协同功能奠定良好基础。

目前手机终端较为发达的前提下，使用第三方信息收集也可作为补充信息，如地图软件可以通过GPS授权获得用户位置与速度信息，从而判断道路拥堵情况，作出导航自适应变化。

基于车辆自身软硬件配置发展与车载终端的发展变化，未来的车辆将不仅是移动出行工具，更将是智能移动终端服务系统，作为道路上交通的重要构成体，肩负着安全、高效出行的重要使命。

5 基于车路协同的乘用车产品企划

作为现代交通的重要参与者，道路与乘用车分别具有各自的数据系统和运行机制，若能将两类终端的数据信息进行交互与互联，实现车路协同，将对提升交通效率，降低交通风险，减少拥堵与提升节能减排多有裨益。

车路协同技术发展将为打造智慧交通与智慧城市奠定基础，为了把握趋势、提前布局市场、获得市场先机与用户认可，应在规划企划乘用车产品时，考虑未来几年甚至十年的车路协同技术发展趋势，方能在未来激烈的市场竞争中获得先发优势，构筑产品差异化壁垒。

（1）车辆的硬件方面，要求车辆在前期功能设计和配置企划中考虑预留相关硬件的布局位置、技术接口与拓展空间。基于车路协同系统功能规划，功能多元的数据信息采集传感器、空间足够的数据信息存储器、高速上传下载的流量传输器、高效分析数据并及时预警的安全辅助终端等硬件的设置与布局都将纳入乘用车产品的设计之中。

（2）软件方面，目前国内外企业均已开发多种车载智能终端与智能互联系统，如市面上广泛使用的阿里斑马智行系统、上汽安吉星系统、比亚迪DiLink系统、吉利银河OS系统、广汽ADiGO系统等，均集成多样化智能网联服务，可实现卫星定位、语音对话、远程启动、移动支付、OTA等功能。在车机系统的基础上，布局数据信息的交互与分析功能，将为车与车之间、车与道路之间的交互提供必要条件。

（3）积极拥抱新技术变革，基于车路协同打造差异化产品。监测车路协同、5G等相关技术发展，评估技术搭载成本与普及率，提前布局车机网络的技术规划，构建自身技术壁垒，同时综合评估竞争对手的技术路线与规划，为乘用车产品提供领先于其他竞品的核心竞争力与市场卖点。

（4）在乘用车产品前期企划时，也应充分调研用户需求，从用户端视角进行产品配置考量，明确车辆与道路数据信息对驾驶员与乘客的使用参考意义，合理设计车机端信息呈现与交互方式，并采纳听取用户对于驾驶路径规划、数据信息呈现、信息安全等方面的意见。

（5）在车企与交通管理部门之间，开展数据信息沟通与信息共享机制研判，充分沟通双方数据信息需求与技术规划路径，评估车辆与道路数据交互网络构建的可行性，在局部地区开展车路协同试点与产品试运行工作，为大规模推广进行测试。