基于综合杆场景的智能网联路侧基础设施建设技术研究

基于综合杆场景的智能网联路侧基础设施建设技术研究

孙朋

苏州新建元和融科技有限公司，江苏 苏州 215000

摘要：本文主要阐述了综合杆系统和智能网联路侧基础设施建设的主要技术，分析智能网联路侧基础设置的布置情况，设计基于综合杆场景下的智能网联路侧基础设施的建设方案，为智能网联路侧基础设施大规模建设提供了思路。

关键词：综合杆系统；智能网联；路侧设施；感知系统；智能交通

引言

为迎接全球新一轮产业革命，我国智能网联基础设施建设已提升至国家战略高度，国务院和工业信息化部、交通运输部、公安部等部委出台《智能汽车创新发展战略》《国家车联网产业标准体系建设指南（智能交通相关）》《物联网新型基础设施建设三年行动计划（2021—2023 年）》《车联网网络安全和数据安全标准体系建设指南》等一系列规划、政策、行业标准，推动我国智能网联产业快速发展。近年来中央经济工作会议提出了“科技新基建”，各地政府积极响应，全国智网联基础建设已经大规模提上日程[1]。

同时，部分城市（如上海、深圳、南京、雄安等）在路侧基础设施领域进行了创新尝试[2]，通过大规模建设综合杆将城市道路上的各类型杆件进行统筹，并且成立新的管理部门，实现了道路各类设施的统一规划、建设和管养。

因此，本文针对智能网联基础设施建设需求与综合杆设施进行技术探索，提出解决综合杆场景下的智能网联路侧基础设施建设关键问题的思路[3]。

1 综合杆系统关键技术

综合杆系统[4]是一种城市道路上的路侧基础设施系统，可搭载照明、交通、监控、通信等多类设施，并且对各类杆件、机箱、管线进行集约化建设和管理。现有综合杆系统多由综合杆、综合箱、管线手井、线缆接地基础等附属设施组成。

1.1 综合杆方案

1.1.1 综合杆组成

综合杆由主杆、副杆、横臂、灯臂和外置卡槽、装饰件等部件装配而成，实施合杆整治的道路沿线需搭载的设施主要有机动车信号灯、交通标志牌、交通监控设备、机动车执法设备等。

1.1.2 平面布置

综合杆设施的平面布置设计可分为路口区域、路段区域和特殊区域设计三类[5]。

路口综合杆的设置位置原则：

1）当道路无机非分隔带时，路口综合杆一般设置在人行横道两端外沿线的延长线。

2）当道路有机非分隔带时，综合杆优先布置在机非分隔带内，搭载行人信号灯的杆件需布置在人行横道两端外沿线的延长线。

T形路口垂直方向的综合杆一般设置在该方向进口到的正对面，综合考虑其他相关需求。

路段综合杆的设置位置原则：

1）在满足道路照明和搭建设施需求的情况下，主（次）干路综合杆一般双侧布置；

2）对于道路宽度比较窄的，例如支路或者部分次干路，综合杆一般采用单侧布置，可根据需要在对向增设综合杆。

1.2 综合箱方案

当前主流的综合箱方案主要由综合电源箱和综合设备箱组成。

综合电源箱主要实现了用电计量，为整个综合杆系统中的照明、综合设备箱等设备提供电源及控制，服务半径宜不大于500m。

综合设备箱主要为综合杆系统里的各类杆上搭载设施对应的配套设备提供安装空间，主要包括供电、通信等。服务范围应结合综合杆布置位置和杆上搭载设施需求确定，服务半径宜不大于60m（含）。

2 智能网联路侧基础设施系统关键技术

智能网联路侧基础设施系统主要由路侧感知系统、信号灯信息采集系统、C-V2X通信系统、边缘计算系统、高精度定位系统和高精度地图服务组成。

2.1 路侧感知系统技术

通过路侧高清摄像机、激光雷达和毫米波雷达等，实现对区域内原始视频和点云数据的采集，实时传输至边缘计算单元，也同时传输到车路协同云控平台，为路口和后台的计算提供数据支撑。

2.2 信号灯信息采集技术

采用与信号机直连或者信号采集器的方式获取信号信息，同时传输到车端和路侧边缘计算系统，为车路协同方案提供信号配时支撑。

2.3  C-V2X通信系统技术

通过C-V2X技术，实现信息车路双向的快速传递，并实现时钟校准等相关功能。

2.4 边缘计算系统

边缘计算系统是整个智能网联路侧系统的计算核心，实现环境数据解析、融合及V2X报文编辑等功能，主要模块包含采集传感、安全认证、状态检测、通信汇聚、计算决策等。

2.5 高精度定位系统和高精地图服务

路侧感知系统和自动驾驶提供高精度定位导航支撑。

3 智能网联路侧基础设施布置方案

3.1 十字路口部署方案

结合标准十字型交叉路口（杆件到对向停止线<90m）的特性和周围路段交通参与者行为全息感知的需求，利用路口杆件进行感知设备安装，根据路口环境选取合适点位，在杆件上布设16台超低时延定向摄像机（5<车道数≤8）/8台超低时延定向摄像机（车道数≤5）、4台超低时延全景鱼眼摄像机、采用落地方式安装2台车路协同AI边缘计算单元（5<车道数≤8）/1台车路协同AI边缘计算单元（车道数≤5），在红绿灯杆件上布设1套RSU设备、4台毫米波雷达，在路口交通信号机内安装1个信号采集器。

图1 标准十字路口设备部署图

每个十字路口采用室外单模光缆(不低于4芯)组建光纤网络，每个路口需要装设备的杆件上配置工业交换机（8电4光）各1台，汇聚杆件上的边缘计算单元、RSU、摄像机、雷达等感知设备；每个十字路口配置1台汇聚交换机（8电4光），将路口网络光纤引入汇聚交换机上。

3.2  T字路口部署方案

结合中型T字型交叉路口（且杆件到对向停止线<90m）的特性和周围路段交通参与者行为全息感知的需求，利用路口杆件进行感知设备安装，根据路口环境选取合适点位，在杆件上布设12台超低时延定向摄像机（5<车道数≤8）/6台超低时延定向摄像机、3台超低时延全景鱼眼摄像机，采用落地方式安装1台车路协同AI边缘计算单元，在红绿灯杆件上布设1套 RSU 设备，在路口交通信号机内安装1个信号采集器。

每个丁字路口采用室外单模光缆组建光纤环网，每个路口灯杆上配置工业交换机各1台，汇聚灯杆上的边缘计算单元、RSU、摄像机、雷达等感知设备；每个丁字路口配置1台汇聚交换机，将路口环网光纤引入汇聚交换机上。

3.3 路段部署方案

结合重点路段的特性和周围路段交通参与者行为全息感知的需求，利用路段已有或新建杆件进行感知设备安装，根据路口环境选取合适点位，在杆件上布设4台超低时延定向摄像机、2台超低时延全景鱼眼摄像机，采用落地方式安装1台车路协同AI边缘计算单元，在杆件上布设1套 RSU设备，在路口交通信号机内安装1个信号采集器。路段路侧设备部署方案如图3所示。

每个路段采用室外单模光缆组建光纤环网，每个灯杆上配置工业交换机各1台，汇聚灯杆上的边缘计算单元、RSU、摄像机、雷达等感知设备；每组路段点位配置1台汇聚交换机，将路口环网光纤引入汇聚交换机上。

4 基于综合杆的智能网联设施布置方案

4.1 设施安装位置

综合杆根据不同的高度可大致分为4层，根据不同类型智能网联设备的搭载需求，在综合杆上的具体搭载位置可参照下表。

表1 综合杆上智能网联设备搭载位置

边缘计算单元、工业交换机以及电源灯放置于综合设备箱内，综合设备箱的尺寸及安全防护等级等需适合边缘计算的相关要求。

4.2 平面布设位置

按照前文综合杆布置原则，通常以路口作为主要节点，路段智能网联设备主要安装于两侧综合杆上，具体位置按需设置。

5 结语

本文首先对综合杆系统和智能网联路侧基础设施的关键技术进行了阐述，其次对各类道路情况下的智能网联基础设施建设进行了分析，并且考虑在道路实施综合杆建设的基础上，如何对智能网联路侧基础设施建设进行了论证，为日后的智能网联路侧基础设施大规模建设提供了思路。

参考文献：

[1]李富松,张华鑫,刘志忠.自动驾驶技术简析[J].汽车维修,2022(02):12-15.

[2]葛雨明,翁亚红.车联网先导性应用进展研究[J].信息通信技术与政策.2020,(8).

[3]陈润超.车路协同下基于冲突规避的匝道合流优化控制方法[J].交通科技.2021,(1):023.

[4]郝建维,李国云.智慧路灯是新型智慧城市建设传感集成的最佳载体[J].电子世界.2021,(7).148-149.

[5]刘洪纪,孙磊,杨继厅.基于智慧城市建设的综合杆设施设计难点剖析[J].智能建筑与智慧城市.2022,(6):050.