光伏路面 向未来智慧交通迈出的一步
Photovoltaic Pavement，A step toward Future Intelligent Transportation
光伏路面是一种先进的跨界技术，通过系统化、智能化改造，使普通路面既可进行太阳能光伏发电，又能正常行车，并提供行进间车辆无线充电、车路信息交互、自动引导等服务，是横跨交通工程、光电新能源、智能汽车领域的原创性新技术。
通过系统的理论计算和试验分析，同济大学张宏超课题组重点在光伏路面承载结构和透光磨耗层材料方面获得重大技术突破，形成了中国光伏路面自主知识产权，在山东省济南市南绕城高速公路G2001建成了世界第一条光伏路面高速公路试验段，这也是目前全世界承载能力最高和交通量最大光伏路面，在中美法德等先进国家的激烈竞争中取得了领先地位。
光伏路面的开发与实施，变普通道路为巨量的绿色能源收集平台，不仅为道路沿线提供清洁能源，使公路电气化成为可能，还可以通过车路信息交互和能量交互建立智能交通系统，为新型智能电动汽车提供行进间无线充电、驾驶引导等服务，从而改变电动汽车对电池储能的完全依赖，革命性的从供给侧突破了传统思维限制，由此开启了未来交通设施智能化的序幕。
一结合、两交互、三步走
光伏路面的创新性、特点及发展方向可以概括为“一结合、两交互、三步走”，即路面交通与发电功能的结合，光伏路面与车辆之间的能量交互和信息交互，道路电气化-车路协同-智慧交通三步走的发展战略。
1.路面与发电“一结合”
光伏路面技术创新性地将道路工程和光伏发电工程技术融为一体，研发了将普通路面变为巨量的光能收集平台的新型路面结构和材料，使得道路兼具交通和发电功能。 光伏路面发电峰值功率目前可达120瓦/平米，已实现为道路沿线路灯、电热除冰融雪、电子情报板、电子标志标线、自动喷淋设施、电动汽车充电桩、公路收费站提供电力供应。即将实施的功能试验包括电动汽车静态无线充电、动态无线充电等。随着技术的不断探索和成熟，以及技术经济性的提高，光伏路面作为水泥混凝土路面、沥青混凝土路面之外的第三种铺面材料，可能引发道路结构、规范标准、功能应用等一系列的技术演变。
2.能量与信息“两交互”
道路始终是为车辆服务的，光伏路面既要为车辆提供传统的载体服务，也要结合自身技术特性拓展新的服务功能。结合无人驾驶和智慧交通的发展趋势，光伏路面可在车路能量和信息交互方面有所突破。
能量交互
光伏路面所产生的电力通过智能电力管理系统的自动分配，一方面供应沿线电力需求，另一方面直接为电动汽车进行静态及动态无线充电，从而使光伏路面成为车辆的非接触式能量供应平台，革命性地改变了车辆的能量供应和设计。 当前，静态无线充电技术已经较为成熟，搭载无线充电设备的电动汽车也即将实现商用量产。动态无线充电技术目前仍处于试验阶段，国外厂商已在试验场实现100Km时速条件下20kw的无线充电功率，不过该技术的商用推广为时尚早，各项技术标准和产业配套也有许多工作要做。但是在学科交叉发展、技术融合创新的大环境下，动态无线充电技术将臻于完善，相信在可预见的未来，实现太阳能电力即发即用、电动汽车边走边充电的设想终将实现。
信息交互
光伏路面依靠自身电力支持和内建信息网络，可实现车路之间可视化信息、无线互联网和定位引导的多重信息交互。可视化信息包括动态显示于光伏路面上的标志、标线、图文，交通管理中心可实时发布管理信息改变通行规则，例如潮汐控制等。车辆通过与光伏路面的无线互联，实现车辆状态信息、行驶参数以及海量数据的上传下行，并通过光伏路面内建的定位点获取毫米级定位信息，实现全交通系统在统一指挥下的有序通行和无人驾驶。当前，国内外相关产业正在展开合作，形成跨专业、跨学科、跨平台式的多维度科研和应用模式，预期形成庞大的知识产权系统。
3.智慧交通“三步走”
光伏路面技术是交通基础设施产业朝着智慧交通的目标进行的一次技术创新。车离不开路和能源，智能化离不开信息，车、路、能源与信息的高度集成是智慧交通发展的必然方向。纵观目前国内外智能交通技术发展路线与实施情况，个人认为智慧交通的实现会经历如下三个战略步骤：
公路电气化
电气化铁路开启了中国铁路发展的新篇章，才有了后来举世瞩目的中国高铁奇迹。同理，智能电动车辆离不开公路的电气化。目前，中国的高速公路总里程世界第一，公路总里程仅次于美国，这是我国利用后发优势通过艰苦努力取得的巨大成就，在交通建设领域我国已经走在了世界的前列。依托光伏路面技术和其他绿色能源技术实现公路沿线的绿色能源供给，满足照明、融雪、交通监控、安全设施、无线通讯以及未来智能交通路端设备随时随地的用电需求，使电气化公路真正成为智慧交通的空间载体、能源和信息交互平台，这是智慧交通的基本需求。
车路协同
电气化公路与智能车辆的“车路协同”就像智慧交通的左右手。能源、信息、互联网等技术同时向道路和车辆拓展并分别集成，形成汽车产业的V2X（Vehicle to X）和道路产业的R2X（Road to X）技术路线，其中的X是指能源、信息、互联网等相关产业新技术。这两个技术路线将最终走向协同，形成既能独立运行、又能相互协作的智能车路体系V-X-R。 智能车辆在电气化公路行驶过程中，同步实现着信息与能量的“握手”，也就是车与路的能量和信息交互，完成车辆自我校核和车路双向校核，从而实现智慧交通核心目标——绿色、安全、高效。
智慧交通
智慧公路和城市道路共同构成了智慧交通体。智慧交通的实现必将深远地改变城市面貌、人类出行乃至生活方式，激发交通规划与控制、交通大数据及其深刻影响的相关技术进步，催生更多的技术创新和模式创新，演化出更多需要解决的新问题，例如陆路交通与其他交通系统的接驳问题等。当然，这些技术的实现尚待时日，但是我们坚信这一天并不遥远。
