訪國家智能交通系統(tǒng)工程技術研究中心主任王笑京
高速公路一處發(fā)生擁堵,司機能在駛入相關路段前提前得到路況信息并及時改變行車路線,避免發(fā)生更大規(guī)模擁堵,統(tǒng)一調度的紅綠燈井井有條地調度著城市交通,路旁的電子顯示屏報告著實時路況,監(jiān)控攝像讓每一個車牌、每個駕駛員的面部都清晰無疑地顯示在監(jiān)控屏幕上,人們乘坐公共交通只需一張卡就能行便全城,車載導航與電子地圖取代了紙質地圖,ETC設備讓人們可以走遍全國無需停車便可繳費?
相較于20年前指揮交通靠交警,10年前出行仍需排隊買票、認路全靠紙質地圖的狀況,這些悄然發(fā)生的變化正改變著城市的面貌,也改變著每個人生活的節(jié)奏。而這些改變的發(fā)生,得益于現(xiàn)在的智能化路網控制與管理。它就如同千里眼,每一條道路、每一個路口的實時景象盡收眼底;它也如指揮棒,及時、有效、科學的調度讓整個城市的交通演奏著和諧的篇章。
20年前,智能化路網控制與管理研究在中國起步。直至今天,智能路網在一點一滴的建設中逐漸成形,全國智能化公路網的建成讓交通運力成倍提高、成本大幅降低。在這可謂漫長的20年中,有一個人的堅守與智能化路網的發(fā)展成功密不可分。他曾用心體會過每一條路的變化,曾推動與見證了20年智能交通從無到有的每一次轉折點。這個人便是交通運輸部公路科學研究院(以下簡稱“公路院”)總工程師、國家智能交通系統(tǒng)工程技術研究中心主任王笑京。
從一次迷路說起
我國智能交通的起步與一次迷路不謀而合。
1995年,交通部召開交通科技大會,時任國務委員宋健應邀與會作報告。在報告中,宋健提到了一次因交通指示牌不完善讓他“迷路”的經歷。而與此對比的是他在歐洲考察時發(fā)現(xiàn)的便捷智能系統(tǒng)?!斑@個新的系統(tǒng)可以加載數(shù)字地圖、定位系統(tǒng),能夠清晰地顯示我的位置、我將去哪里?!边@個系統(tǒng)在當時社會的先進性與超前性讓宋健記憶深刻。
這段報告中的小插曲引起了坐在臺下的王笑京的極大興趣。會后,王笑京找到宋健,向他求教有關智能交通的更多問題。對話中,宋健向王笑京詳細講述了歐洲、美國的智能車路系統(tǒng)?!澳阋欢ㄒ獙Υ诉M行持續(xù)的跟蹤和關注?!痹谡勗挼淖詈?,宋健對王笑京提出了這樣的愿望。
事實上,早在此前,智能交通的概念對于王笑京而言已經不陌生。1994年,第一屆智能交通世界大會在法國巴黎召開,“智能交通”這一在發(fā)達國家已摸索起步多年的概念被正式提出。據(jù)此不多時,“嗅覺”敏銳的王笑京便關注到這一尚屬前沿的課題。同年,交通部公路科學研究所開始在其內部雜志上向國內介紹“智能車路系統(tǒng)”。發(fā)展智能交通的建議經由交通部開始一層層進入更多國家計劃高層設計者的視線。
“我國的智能交通起步并不晚于其他國家,可以說幾乎是同步的?!边@一點讓王笑京深感自豪。概念一經提出,交通部高度重視,并組織了多名專家出訪日本、美國、歐洲進行考察,而在當年的所有考察專家中,堅持下來并走到現(xiàn)在的只有王笑京。20年間,他對智能交通的發(fā)展投入了自己全部的心血。
如今,曾經獨自堅守的王笑京常被稱為智能交通的“教父”,但對此他卻不以為意。對于他來說,這不是一個人的戰(zhàn)爭,在他身后的是交通和信息行業(yè)專家以及各級領導的鼎力支持。交通部、科技部的歷任領導對于智能交通的支持是讓王笑京敢于放開手腳、大干一場的一大原因。1994年,當國內對于智能交通這個新概念尚處于觀望狀態(tài)時,王笑京和同事們便考慮要在我國建立一個國家級的智能交通研究中心。這一大膽提議得到了交通部領導的肯定,領導們決定這個研究中心就由公路院來牽頭建設。此后,交通部、科技部領導先后考察了智能交通建設,在“馬車、驢車、拖拉機”都在路上跑的年代,一個意義深遠的構想逐漸醞釀成形。
“九五”計劃末期,出于對智能交通重要性以及王笑京等人對智能交通技術的大量技術調研與積累的考慮,國家智能交通體系框架研究在國家科技攻關項目中補充立項。王笑京說,這次立項意義非凡,它不僅代表著國家對于智能交通發(fā)展方向的認可,更為其在今后的建設打下了堅實的基礎。
沖鋒在前的王笑京,帶著“不再迷路”的樸素愿望和對未來更多的期許,鋪下了智能交通的一紙藍圖。
智能路網,理想走進現(xiàn)實
如果你驅車高速公路,從北京開往石家莊,這一路行程中你究竟會享受哪些智能交通系統(tǒng)帶來的便捷呢?首先,這一路上有詳細的路牌指示;同時道路處于良好的監(jiān)控與管理之中,你可以享受良好的駕駛環(huán)境;更令你能夠直觀感受到智能交通系統(tǒng)的是,如果你的車上裝有ETC設備,那么這一路你都不必再停車繳費,綠色高效、暢通無阻地抵達目的地。
1992年,王笑京第一次接觸到名為“FRID(射頻識別)”的先進技術。4年后,王笑京所在的團隊在“中日智能交通系統(tǒng)交流展示會”上第一次向國內介紹了ETC技術?;诖耍跣﹫F隊開始在高速公路網中勾勒智能交通的夢想。
事實上,建設智能化路網不僅是王笑京的夢想,更是我國的現(xiàn)實需要。我國近十幾年來的超常規(guī)發(fā)展使高速公路迅速成網,原有的以路段為主的運營模式已無法適應網絡化管理和一體化服務的要求。但在現(xiàn)有路段監(jiān)控和收費系統(tǒng)基礎上建成覆蓋全國路網的運行監(jiān)管與服務系統(tǒng),實現(xiàn)國家對大規(guī)模高速公路網高效監(jiān)管和一體化出行服務,卻遠非想象中那樣簡單。路網運行狀態(tài)評估指標和方法缺乏、各地分期建設的異構系統(tǒng)互聯(lián)和集成困難、路網大范圍服務手段不足?這些困難在建設初期便擺在了王笑京的面前。
8年,不長不短,卻幾乎占據(jù)了王笑京科研生涯三分之一的時間。他用8年時間架起了中國智能高速公路網,其中,公路與監(jiān)管、服務同步成網,兩級覆蓋實現(xiàn)跨區(qū)域聯(lián)動協(xié)調,建立智能路網標準,這三大“錦囊”讓智能路網的夢想逐一照進現(xiàn)實。
要建設智能路網先要摸清現(xiàn)有體系狀況。王笑京面對的第一個問題便是構建一個科學、合理、可行的框架體系。在國際交通信息化領域,王笑京團隊首次構建了交通信息提取計算理論框架和技術體系,提出了路網結構性質分析方法,建立了包括中斷率、通道運行指數(shù)和路網綜合運行指數(shù)等的路網狀態(tài)評估指標體系,實現(xiàn)了對國家和區(qū)域路網運行狀態(tài)的定量評估。
此后,隨之而來的是路網建設中最難的監(jiān)管與服務問題?!肮烦删W后,管理與服務也要成網,唯有如此才能實現(xiàn)從路段管理到路網管理的革命性提升?!蓖跣┻@樣介紹智能化路網監(jiān)管與服務體系的重要性。
與這場硬仗相對應的是,長期以來,我國高速公路管理呈現(xiàn)主體多元化、管理系統(tǒng)各自封閉且結構差異大等特點,在既有的路段監(jiān)控系統(tǒng)基礎上建設國家和省級路網運行監(jiān)管系統(tǒng),面臨大規(guī)模異構系統(tǒng)互聯(lián)、數(shù)據(jù)安全可靠交互以及低成本集成等技術難題。
行政方面需要協(xié)調,技術領域需要攻關。面對難題,王笑京創(chuàng)造性地突破了分布式交通系統(tǒng)信息互操作技術和公路收費密鑰安全和可信技術,研制了數(shù)據(jù)前置接入設備,解決了異構分布式公路監(jiān)控系統(tǒng)的互聯(lián)、數(shù)據(jù)安全交互和收費系統(tǒng)交易安全的技術難題。
王笑京說,智能路網系統(tǒng)是國家宏觀層面對路網運行的管理與服務,而高速公路則隸屬于各個行政區(qū)域管轄。面對幾十個行政區(qū)域,如何統(tǒng)籌規(guī)劃、如何打破地域限制聯(lián)動調配,成為智能路網系統(tǒng)能否實現(xiàn)的關鍵。對此,王笑京的辦法是,通過部省兩級覆蓋,實現(xiàn)跨區(qū)域的聯(lián)動協(xié)調。
按照智能交通體系框架“自上而下”的頂層設計和分布式系統(tǒng)集成方法,王笑京團隊構建了“邏輯集中、物理分散”的多層級路網運行監(jiān)管系統(tǒng)集成框架和模式。應用智能代理以及數(shù)據(jù)推送和定位搜索等技術,在接入控制與交換設備端形成應用服務資源庫,實現(xiàn)了省級路網監(jiān)管系統(tǒng)與國家路網平臺的互聯(lián)和數(shù)據(jù)交互;解決了全國公路數(shù)據(jù)庫、路況信息報送系統(tǒng)、公路氣象預報預警系統(tǒng)和聯(lián)網不停車收費服務系統(tǒng)等異構業(yè)務系統(tǒng)的集成問題,創(chuàng)建了包括路網狀態(tài)獲取、運行狀態(tài)監(jiān)測、路網協(xié)調調度、公路氣象預報預警等全新的跨省域路網管理業(yè)務流程,建成了國家高速公路網運行監(jiān)管與服務體系。
跨區(qū)域聯(lián)動協(xié)調的實現(xiàn)為跨省域大范圍路網服務的提升提供了可能。惡劣氣象和收費站擁堵是影響路網整體運行效率和服務水平的兩大突出問題,大尺度氣象預報預警和不停車收費技術及裝備創(chuàng)新一直是提升高速公路服務呼聲最大的需求。對此,王笑京團隊突破了跨省域大范圍路網服務關鍵技術,攻克了公路大尺度氣象預報預警方法與技術、交通專用短程通信(DSRC)和車路數(shù)據(jù)交互技術,研制了公路氣象移動監(jiān)測設備和聯(lián)網不停車收費(ETC)關鍵裝備。
王笑京曾說:“實現(xiàn)跨區(qū)域聯(lián)動,標準是根本技術基礎。這是一切智能交通應用互聯(lián)互通的基礎?!比缃?,項目成果已形成了25項國家標準和行業(yè)規(guī)范,構成了路網運行監(jiān)管與服務標準體系,其中的每一項標準都讓智能路網離科學、高效、規(guī)范更近了一步:數(shù)據(jù)管理標準確保了公路基礎數(shù)據(jù)的一致性,支撐了國家/省兩級路網平臺數(shù)據(jù)共享、交換;系統(tǒng)集成標準指導和規(guī)范了國家/省兩級路網平臺建設和互聯(lián)互通;公路氣象服務標準支撐了大尺度公路氣象預報服務;專用短信通信標準支撐了不停車收費設備規(guī)模應用;不停車收費服務標準實現(xiàn)了高速公路人工收費向自動收費的轉變,推動了區(qū)域交通一體化。
此外,全國通過標準宣貫累計培訓了管理和專業(yè)技術人員3000人次以上。標準的制定更為《公路交通阻斷信息報送制度》、《全國公路網管理與應急處置平臺建設指導意見》和《關于促進高速公路應用聯(lián)網電子不停車收費技術的若干意見》等制度文件的出臺提供了技術支撐。
如今,國家高速公路網運行監(jiān)管與服務系統(tǒng)已經覆蓋全國30個省市、10萬公里高速公路、40萬公里干線公路及2000多個路段,形成國家、省市、路段三級路網運行監(jiān)管與服務體系,實現(xiàn)了高速公路由路段管理向大規(guī)模路網管理與服務的革命性提升。覆蓋全國公路的大尺度氣象預警服務和公眾出行信息服務成為現(xiàn)實,全國統(tǒng)一頻段的高速公路交通廣播正式開通,公眾可通過廣播、短信、互聯(lián)網、電視、路側、電話等途徑了解實時氣象信息。
而曾經因技術難題備受爭議的ETC系統(tǒng),如今已在26個省市全面實現(xiàn),車道超過5800條,用戶超過600萬,客戶服務網點超過3500個,京津冀魯晉區(qū)域和長三角區(qū)域分別實現(xiàn)了跨省聯(lián)網運行,支持了全國30萬輛軍車利用不停車收費系統(tǒng)實現(xiàn)電子化運行管理。由于實現(xiàn)了不停車通過收費站,每年減少12億次停車,僅僅這個過程每年可以減少二氧化碳排放38萬噸以上;而且,ETC通道的通行效率是普通通道的4倍之多,大規(guī)模建設ETC通道,能夠集約利用土地,節(jié)省了建設資金。
全國高速公路網運行監(jiān)管與服務系統(tǒng)的建成不僅改善了人們的日常出行,在特殊突發(fā)事件中,它的力量更得到了完美的體現(xiàn)。在2008年冰凍雪災、汶川地震、玉樹地震以及舟曲特大泥石流等重大災害應急救援中,全國公路網運行監(jiān)管與應急處置系統(tǒng)都在救援中發(fā)揮了中樞神經的作用,使得救災效率成倍提高。
從日常服務到應急需求,全國公路網的智能化建設發(fā)揮著越來越大的作用,也逐漸在使用中為人們所熟知。每個人都在享受它帶來的便捷,每個人的生活也越來越離不開它。而這些身邊悄然發(fā)生的變化,若離開了王笑京當年高屋建瓴的構架以及幾十年如一日的堅持,如今也不過仍舊是個遙不可及的夢想。
一個標準與三個反問
在全國高速公路網的建設中,ETC標準是其中最重要也最艱難的一環(huán)。它起步于無休止的質疑,成長于不絕于耳的爭論;它的相關產品缺乏統(tǒng)一的國際標準,也因此成為眾多國外廠商爭奪的目標。
事關全局,ETC國家標準的制定迫在眉睫。是跟著發(fā)達國家的技術標準走,還是博采眾長、獨辟蹊徑,走一條自己的路?王笑京選擇了后者。從試驗場到工地,王笑京帶領他的團隊開展了ETC等相關智能交通應用需求和技術方案的考察和研究,最終確定了基于5.8GHz專用短程通信技術的ETC系列國家標準,創(chuàng)造性地提出了具有自主知識產權的“雙片組合式”技術標準體系。
就在我國頒布ETC國家標準的這一年,王笑京赴美參加美國智能交通年會。令他意想不到的是,美國的ETC企業(yè)界代表專門為他召開了一次“圓桌會議”?!爸袊鵀槭裁匆贫ㄗ约旱腅TC國家標準?為什么不采用美國或歐洲的標準?”面對美方咄咄逼人的質問,毫無準備的王笑京不卑不亢地提出了三個反問:“第一,美國的ETC有多種系統(tǒng),各自有專利,互不通用。但中國要求的是互通互連,美國企業(yè)是否愿意放棄專利?第二,如果進入中國市場,ETC必須與中國現(xiàn)有的公路收費系統(tǒng)融合,美國公司是否愿意公開系統(tǒng)后臺?第三,美國的ETC都是單片式系統(tǒng),如果在封閉式收費公路上應用必須同時在所有的收費站上開通ETC車道,這在中國不現(xiàn)實。請問美方如何解決中國高速公路選擇性安裝ETC設備的問題?”
三個反問擲地有聲,王笑京說:“中國的技術必須符合中國的需求。我國的路網建設都是按照現(xiàn)行的管理體制、現(xiàn)有的科技水平和技術裝備實現(xiàn)的。即便是最頂尖的技術,但若不符合我國的需求,用不了又有什么用呢?”
如今,得益于ETC國家標準,截至2013年年底,符合全國統(tǒng)一標準的ETC系統(tǒng)建設已經在全國26個省(自治區(qū)、直轄市)全面開展,用戶超過600萬。隨著ETC應用范圍的不斷擴大,ETC控制機、不停車收費感應器的研發(fā)和生產也隨之發(fā)展起來。在智能交通領域尤其是ETC領域,中國市場上的ETC產品有80%來自于中國本土企業(yè)。
中國的智能交通民族產業(yè)在跬步的積累中一點點地發(fā)展壯大起來?;蛟S,這才是王笑京最希望看到的結果。
遇見智能的未來
王笑京說,回首智能交通發(fā)展這20年,這是一個真正的“科技引領發(fā)展”的典型。一邊規(guī)劃,一邊試驗,一邊實現(xiàn),智能交通的發(fā)展從不是紙上談兵。在王笑京看來,智能交通的發(fā)展還存在著巨大的空間,未來才是智能交通大放異彩的舞臺。
2010年,世界智能交通大會在韓國召開。相對于我國當時剛剛起步的3G網絡技術,韓國的3G技術已得到普及應用。會上,韓國人提出,在韓國用戶的智能手機上,有50%以上的應用與交通有關,其中涉及導航、打車、換乘交通、吃飯預訂、飛機、火車等。如今,這種情況已經在我國得到驗證。王笑京說,打車軟件的大戰(zhàn)恰恰說明了智能交通是一塊潛能極大的市場。智能手機的普及再次革新了人機接口的方式,讓智能交通離我們的生活更近一步。
“以后,不停車收費還會延伸到商務領域,比如去麥當勞買東西,只要把車開到專用車道上便可以在專用窗口上購買,買完無需付款,因為不停車收費系統(tǒng)已經刷掉了你應付的金額。未來私家車會和公共交通實現(xiàn)無縫換乘,你在路上便可預訂停車位和車票,到達目的地后就可以坐上選定的車次。”王笑京興奮地描述著智能交通未來的情景。對于行業(yè)未來的發(fā)展,他充滿了憧憬。
“第一要花心思,第二要做產業(yè)聯(lián)盟,第三要抓標準化和知識產權,第四要加強信息整合和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)?!痹谌ツ甑哪硞€智能交通會議上,王笑京對行業(yè)的發(fā)展提出了這樣的建議。同時,他也指明了未來智能交通的去向。
王笑京說,我國未來智能交通的發(fā)展將更加注重車與車之間、車與路之間的信息交換,智能化車輛控制系統(tǒng)是主要發(fā)展方向之一。比如,如果離前車太近,控制系統(tǒng)會自動調節(jié)與前車的安全距離;前車緊急剎車時,會自動通知周邊的車輛,后車可以盡可能避免追尾;道路上出現(xiàn)交通事故時,事故車輛會發(fā)出警告,通過車與車或者車與路之間的高速通信,使其他車輛幾乎在發(fā)生事故的同時就得到信息,便于其他車輛及時采取措施或選擇另外的路線;當車輛處于非安全狀態(tài)時,即使駕駛員實施并線或超車操作,汽車也可以自動啟動安全保護功能,并線和加速不能實現(xiàn)。
以上內容的實現(xiàn)與信號控制系統(tǒng)、智能化車輛控制系統(tǒng)以及相關通信和傳感器技術研發(fā)水平密切相關,這些正是我國智能交通與一些發(fā)達國家的差距之所在,也正是我國智能交通領域未來的發(fā)展方向。
對于國外的發(fā)展成果,王笑京實時跟蹤、爛熟于心;對于我國與國外的差距,他也常常思量、時時放在心上。
據(jù)王笑京介紹,上世紀90年代,美國就開始研究無人自動駕駛技術,從一開始關注車輛本身的自動駕駛,再到引入車路集成系統(tǒng),關注車路通信,目前無人自動駕駛系統(tǒng)已趨向成熟。無人駕駛車輛可以根據(jù)路側系統(tǒng)感知紅綠燈,實現(xiàn)自行停車、起步;感知前車和對向車輛的行駛狀態(tài),并隨之調整自己的車速。
日本現(xiàn)在推行的smartway(智能公路系統(tǒng))則是人、車、路系統(tǒng)集成的典型。在smatway中,有VICS(車載導航系統(tǒng))、ASV(安全駕駛系統(tǒng))和ITS-spots(在高速公路熱點區(qū)域安裝監(jiān)控和傳感器),人、車、路高度合作和協(xié)調,可以為出行者提供安全路況、擁堵以及高速公路和停車場的收費等信息。實施這項試驗以后,日本的交通事故發(fā)生率大幅度降低。
與發(fā)達國家的差距讓我們看到了發(fā)展的目標,認識不足正是追趕的動力。如果從王笑京踏入公路院大門那一刻算起,王笑京已為智能交通籌謀了30年,如今,他還在關注著更長遠的未來。
2012年,在第19屆ITS世界大會上,王笑京被授予“世界智能交通杰出成就獎”,成為中國獲此殊榮的第一人。然而獲得“成就獎”的王笑京并沒有就此“功成名就”。如今,站在技術積累的高塔之上,王笑京對未來充滿了信心:他認為,智能交通的發(fā)展一靠科技、二靠產業(yè),按照黨的十八大指明的方向以及信息技術應用的特點,ITS的市場將會有更大的發(fā)展。一是不依賴道路基礎設施的應用會越來越多,這將給信息產業(yè)界帶來更多的投資積極性和獲取利潤的可能性;二是隨著無線互聯(lián)網和超高速無線局域網的發(fā)展,依托智能終端(如智能手機)的交通服務會越來越多,這給個人和中小投資者提供了機遇;三是國家和公共服務單位在ITS領域的投資會加大,這給設備供應商和集成商提供了更大規(guī)模的市場。
“十二五”交通規(guī)劃頒布以來,政府也從政策、資金、項目等多方面對智能交通行業(yè)給予了更多的支持,企業(yè)應爭取抓住這一發(fā)展機遇獲得更廣闊的市場空間。
這些利好信號讓王笑京興奮不已,未來的智能夢似乎離中國人越來越近了。
夢想,每個人都可以擁有,然而實現(xiàn)夢想最難的卻往往是那邁出去的第一步和看上去永無止盡的堅持。王笑京邁出了這艱難的第一步,也堅持了30年,在青絲變白發(fā)的同時,他在與智能交通的夢想貼近,我們的生活也在因他的夢想而改變。
人物檔案
王笑京:出生于1957年,現(xiàn)任交通運輸部公路科學研究院總工程師,交通運輸部專家委員會委員,國家智能交通系統(tǒng)工程技術研究中心(ITSC)主任。博士生導師,國家有突出貢獻的中青年專家,享受政府特殊津貼,交通科技英才,國家“百千萬人才工程”第一層次人選,交通運輸部“新世紀十百千人才工程”第一層次人選。
王笑京是中國智能交通領域的著名學者,長期在科技一線工作,為智能交通系統(tǒng)的理論和應用奠定了基礎。他領導建設了中國智能交通領域第一個國家工程中心和工程實驗室,主持完成“中國智能運輸系統(tǒng)體系框架”“中國智能交通系統(tǒng)標準體系”“中國智能交通系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略”等,推動了中國交通控制與管理、電子不停車收費、交通信息服務等方面的技術進步和產業(yè)化進程。
作為中國ITS先鋒和創(chuàng)始人,牽頭承擔了20多個項目,指導了多個大型城市智能交通管理系統(tǒng)和多條高速公路交通監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)和建設。在王笑京研究團隊的不懈努力下,他們先后完成了中國ITS體系框架、中國ITS標準框架、全國ETC電子收費系統(tǒng)的研究和開發(fā)任務。
作為全國智能交通系統(tǒng)專家咨詢委員會的帶頭人,指導了2001—2005年間國家智能交通系統(tǒng)10個示范城市試點和2條高速公路項目,指導了2008年北京奧運會、2010年上海世博會和廣州亞運會等大型社會活動的ITS應用及智能交通規(guī)劃組織。
2012年10月,在奧地利舉辦的第19屆世界智能交通大會上,王笑京榮獲大會最高獎項——世界智能交通杰出成就獎,并進入大會名人堂,成為發(fā)展中國家獲此殊榮第一人。