車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通擁堵治理中的應(yīng)用文獻綜述

高愛

[摘 要]車聯(lián)網(wǎng)可以對車輛及其周圍相關(guān)環(huán)境的各種信息進行采集，利用計算機對這些信息數(shù)據(jù)經(jīng)過處理，可以實現(xiàn)各種應(yīng)用。文章通過對國內(nèi)外學者關(guān)于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在道路交通擁堵治理中應(yīng)用的文獻進行分析，對比分析了國內(nèi)外學者對車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的研究現(xiàn)狀，為將來車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在道路交通擁堵治理中的應(yīng)用提供了新的思路。

[關(guān)鍵詞]車聯(lián)網(wǎng)；交通擁堵；交通信息服務(wù)；車聯(lián)網(wǎng)商業(yè)運作模式

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2018.30.185

1 引 言

車聯(lián)網(wǎng)通過GPS、傳感器、攝像頭等裝置，可以實現(xiàn)對車輛自身狀態(tài)和環(huán)境信息的采集，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，所有的信息均能匯集保存在統(tǒng)一的中央處理器中，通過各種計算機技術(shù)，海量的車輛信息可以被分析處理，從而產(chǎn)生出各種應(yīng)用[1]，如流量預測、行車路線推薦、路況播報等。近年來，有關(guān)部門和人員致力于應(yīng)用車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決交通擁堵問題，希望借助車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對道路交通車輛的路況實時監(jiān)控，為解決交通擁堵問題提供一個嶄新的思路，研究出切實可行的解決交通擁堵的治理方案。

2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

隨著車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在全球范圍內(nèi)的大力發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)智慧交通的重要組成部分受到了各行各業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的重視。但是，在如何應(yīng)用車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來解決交通擁堵的問題上，研究的學者較少。

姜書漢（2011）認為，車聯(lián)網(wǎng)是治療交通擁堵的良藥，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以應(yīng)用在治理城市交通擁堵問題上，章如峰（2013）認識到車聯(lián)網(wǎng)在交通擁擠問題解決中的重要性，并對杭州市交通狀況及車聯(lián)網(wǎng)市場的前景進行了調(diào)研與分析；FY Kong（2015）的《哈爾濱智能交通應(yīng)用前景》結(jié)合哈爾濱市的特點，論述了哈爾濱智能交通網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景。吳澤駒（2016）研究廣州交通擁堵綜合治理對策時提出實施智能化和精細化交通管理提高道路利用水平。目前，學術(shù)界對于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通擁堵治理問題上的綜合性應(yīng)用已達成共識，也結(jié)合城市案例分析了車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的簡單應(yīng)用情況。

近幾年，很多學者紛紛研究車聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系，不同專業(yè)領(lǐng)域?qū)W者從各項技術(shù)的具體應(yīng)用進行分析，并論證各項技術(shù)的應(yīng)用效果。

2.1 車聯(lián)網(wǎng)專項技術(shù)的研究

洪曉（2015）通過借助車聯(lián)網(wǎng)和實時交通信息對路線規(guī)劃系統(tǒng)進行了研究，為以后車聯(lián)網(wǎng)在交通擁擠解決問題中的應(yīng)用提供了保障條件。許茜（2017）闡明了通信渠道關(guān)鍵技術(shù)將會在智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的影響，提出所選取的車聯(lián)網(wǎng)通信渠道必須能夠滿足低時延、高速率、高頻譜利用率、高可靠性等優(yōu)勢。韓宏峰（2017）提出車聯(lián)網(wǎng)體系新型構(gòu)想——基于命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的新理念，將車聯(lián)網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相結(jié)合，形成人車路的一體化網(wǎng)絡(luò)，將車聯(lián)網(wǎng)與NDN相結(jié)合從而達到車聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的設(shè)計目的。

2.2 交通信息服務(wù)研究

楊小麗（2017）對交通服務(wù)信息的處理及發(fā)布方式進行研究，從系統(tǒng)分析設(shè)計的角度對大數(shù)據(jù)環(huán)境下車聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺的總體結(jié)構(gòu)、技術(shù)架構(gòu)和大數(shù)據(jù)應(yīng)用框架等問題進行研究。[2]王曉斌（2017）提出綜合交通信息服務(wù)技術(shù)集成應(yīng)用公路工程項目的實施將促進互聯(lián)網(wǎng)在高速公路領(lǐng)域的快速發(fā)展[3]，提出在以后的工作當中要對高速公路綜合交通信息服務(wù)技術(shù)集成應(yīng)用的技術(shù)方案、信息構(gòu)成、服務(wù)提供方式等方面進行更深入的研究。

2.3 車聯(lián)網(wǎng)商業(yè)運作模式研究

吳晉武（2012）以深圳市為例，研究了該市智能交通系統(tǒng)運行維護及商業(yè)化運營模式。[4]重點推薦了一種拓展的、新型的融資方式BDOJ（建設(shè)—開發(fā)—運營—移交，Build-Develop-Operate-Jransfer），許紅敬（2014）提出，現(xiàn)在車聯(lián)網(wǎng)及智能交通的條件己經(jīng)相對比較成熟了[5]，在技術(shù)上不存在很多壁壘和限制，而在商業(yè)模式、信息共享等方面則需要進一步的探索。

國內(nèi)目前對車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通治理中應(yīng)用的研究更多的是描述性的，或者只是小規(guī)模的車聯(lián)網(wǎng)功能，完整高效的車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品或服務(wù)還沒有。總體來說，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)仍處于探討、研究、測試階段，尚無成熟的車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品或服務(wù)用于推廣使用。

3 國外研究現(xiàn)狀

國際上車聯(lián)網(wǎng)在智能交通應(yīng)用的發(fā)展方面，相比于國內(nèi)，其起步較早，發(fā)展速度較快。美國采用“智能車輛公路系統(tǒng)”技術(shù)，實現(xiàn)公路運輸和交通的現(xiàn)代化，其思想是在公路安裝智能交通傳感器的基礎(chǔ)上，減少車輛被迫停車次數(shù)，系統(tǒng)自動識別車輛，收費設(shè)備自動從司機的賬戶中扣除相應(yīng)的費用；歐洲提出的eSafety概念[6]，號召在道路安全系統(tǒng)加大研究，提供行車安全方面的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)產(chǎn)品；日本的智能道路計劃的目的也是實現(xiàn)車路聯(lián)網(wǎng)，在道路安裝先進的通信設(shè)備，用于與經(jīng)過的車輛進行通信，從而使道路環(huán)境和車輛高度協(xié)調(diào)，給車輛提供各種路況交通信息，緩解交通擁堵狀況。

國外關(guān)于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究較多，有綜合性研究，也有專項研究。D Wentao（2015）對車輛互聯(lián)網(wǎng)的若干關(guān)鍵技術(shù)、研究進展和應(yīng)用現(xiàn)狀進行了介紹，并展望了其發(fā)展趨勢。M Gerla（2016）的討論了從智能車輛網(wǎng)格到自主、聯(lián)網(wǎng)車輛和車輛霧的演變。關(guān)于專項技術(shù)方面的研究，有如下幾點。

3.1 車聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的研究

L Xu（2016）對車聯(lián)網(wǎng)的交通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行了分析，對通信技術(shù)進行了詳細的比較和討論。NR moloisane（2017）介紹了機器對機器（M2M）通信技術(shù)可以用在智能交通系統(tǒng)（ITS）來改善道路的安全性和效率，Ligo（2017）研究了車聯(lián)網(wǎng)使用專用短程通信在城市地區(qū)提供互聯(lián)網(wǎng)接入的一個重要的新途徑（DSRC），A Guchhait（2018）指出車輛間通信可以避免事故發(fā)生，研究了智能交通系統(tǒng)中的無碰撞高速互聯(lián)網(wǎng)接入的混合V2V系統(tǒng)，提出了一種調(diào)度算法。Zhou，Zhenyu（2018）基于效用函數(shù)的平均網(wǎng)絡(luò)延遲最小化模型，研究了車聯(lián)網(wǎng)D2D通信技術(shù)的可靠性信息傳遞。Aliyu（2018）提出了一種適用于車載網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下視頻流分類的分類方法，推導了車載物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下視頻流的度量指標，并對它們的使用和評估能力進行了比較分析。

3.2 車輛交通信號控制技術(shù)

CM Vong（2014）提出了一種新的機動車排放檢測和通知系統(tǒng)，提出了一個創(chuàng)新的方法來選擇合適的交通燈上的RFID監(jiān)控設(shè)備安裝。LW Chen（2016）[7]提出了一種基于車聯(lián)網(wǎng)的用于多路口優(yōu)化全局吞吐量和出行時間的協(xié)同交通控制框架，在分析其聯(lián)合通過率和試圖最大限度地通過路網(wǎng)的車輛數(shù)量時，考慮相鄰的交叉口，該框架為各路段提供公平性，實現(xiàn)了干道的綠波概念。S Shin（2017）提出了一個基于Pub/Sub的霧計算體系結(jié)構(gòu)，描述了一個使用智能交通燈系統(tǒng)的交通擁擠控制方案。B Chen（2017）提出了一種基于自主車輛內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)（CPS）傳感器的交通流建模方法，從而幫助鄰近的自治車輛，準確地對附近交通信號的影響進行離線估計。

3.3 路徑導航與路口通行效率

Z Li（2015）提出了一種基于流量預測的快速重路由算法，該算法利用小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（WNN）模型來預測車輛的交通網(wǎng)絡(luò)。J Wan（2016）提出了基于車聯(lián)網(wǎng)車輛交通預測技術(shù)中的一種移動人群感知技術(shù)，以支持為避免擁塞的駕駛員創(chuàng)建動態(tài)路由選擇，并討論了可靠流量預測的前景。TT Thakur（2016）提出利用物聯(lián)網(wǎng)管理交通流，有助于交通優(yōu)化切換、控制交通流量，防止擁堵，查看網(wǎng)站顯示的交通狀況，人們可以提前更新路徑選擇，避免交通堵塞。MK Shi（2016）提出了一種基于交通流的實時車輛調(diào)度算法，以提高交叉口車輛調(diào)度能力，降低交通壓力。L Li（2017）結(jié)合操作系統(tǒng)進程調(diào)度與票務(wù)機制的思想，提出了一種適用于車輛交叉口的交通流控制系統(tǒng)。

3.4 車聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)處理分析

XU He（2016）提出了一種新的云計算應(yīng)用框架，能夠及時處理道路交通安全問題，解決車載終端上的實時多媒體業(yè)務(wù)和安全認證服務(wù)問題，使車載互聯(lián)網(wǎng)用戶隨時隨地享受網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。I Ahmad（2017）介紹了現(xiàn)有的交通管理系統(tǒng)，分析了車載云計算在道路交通管理中的作用和意義，Jiang，Zhiyuan（2017）研究如何在車輛云計算VCC系統(tǒng)中提供及時的計算服務(wù)，Zhu，Hongzi（2017）研究了基于城市環(huán)境感知軌跡的車輛前方后方距離的估計，這些信息可以用來提高駕駛安全性。X Wang（2018）分析了霧計算在實時交通管理系統(tǒng)中的應(yīng)用，構(gòu)建了一個分布式的城市交通管理系統(tǒng)，根據(jù)排隊論的原理對停車場和移動車輛的霧節(jié)點進行建模，得出移動車輛霧節(jié)點可以建模為m/M/1隊列的結(jié)論。

3.5 車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)

X Liu（2017）從管理層面和技術(shù)層面分析了互聯(lián)網(wǎng)車輛的安全標準、政策和安全威脅，并對發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)車輛安全提出了一些建議。[8]J Joy（2017）研究了車聯(lián)網(wǎng)與自主連接汽車——隱私與安全問題，HT Wu（2017）分析了在車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)安全機制智能交通系統(tǒng)的建立，Y Qian（2018）指出，由于缺乏對汽車傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)安全策略部署全球認知控制，以實現(xiàn)全局優(yōu)化部署安全策略方案以滿足不同交通條件下的安全要求是很困難的，通過對傳輸時延限制的考慮，提出了核心網(wǎng)絡(luò)交換機的安全策略部署，使得安全傳輸規(guī)則得到滿足，傳輸延遲也達到最低。

3.6 車聯(lián)網(wǎng)商業(yè)運作模式及方案建設(shè)

TH Chang（2016）對智能交通系統(tǒng)（ITS）的構(gòu)建提出了一些想法和建議，TT Dandala（2017）針對在我們的日常生活中普遍存在的問題提供了車聯(lián)網(wǎng)的交通管理解決方案，W Zhang（2016）分析了車聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵應(yīng)用、關(guān)鍵的支持和商業(yè)模式，提出了一些保障措施。R Carli（2017）分析了利用探測車監(jiān)測城市交通擁堵，LI Hui（2017）討論了在城市交通網(wǎng)絡(luò)的車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與車聯(lián)網(wǎng)方案的建設(shè)，為加強車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在城市交通網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用提供了參考。

3.7 相關(guān)應(yīng)用分析

JQ Wang（2014）的《基于車聯(lián)網(wǎng)的駕駛員特征分析》對駕駛員的特征進行了分析，對影響駕駛員意愿的因素進行了分析，包括速度滿意值和空間滿意度值，分析了變道的車輛數(shù)目和車輛身份之間的關(guān)系，建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行訓練和分類，用來比較準確地預測駕駛員的意圖。RV Keshava的《緊急交通的自動交通控制和路線輔助系統(tǒng)研究》研究建立了一個有效的自動交通控制系統(tǒng)防止救護車/急救服務(wù)車輛卷入交通，從而減少在常規(guī)和重要的緊急情況的障礙物。A Chowdhury（2016）的《基于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)急車輛優(yōu)先安全交通管理系統(tǒng)》提出了一種基于突發(fā)事件類型的應(yīng)急車輛優(yōu)先檢測系統(tǒng)和一種檢測和應(yīng)對交通信號干擾的方法。J Bao（2018）基于車聯(lián)網(wǎng)CA模型對公路廢棄物預警效果進行了分析，認為高速公路上對廢棄物的一個早期預警將有效減少交通事故的發(fā)生。Zuo，Wenwei（2018）基于高精度北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)（BDS）/全球定位系統(tǒng)（GPS）的定位，對處理交通事故的警察和保險聯(lián)合管理系統(tǒng)進行了開發(fā)。PY Lai（2018）提出了一種基于防御性駕駛風險評估值的框架，利用車輛技術(shù)互聯(lián)網(wǎng)快速向駕駛員或車輛發(fā)送高事故可能性區(qū)的信息，使司機或自駕車車輛預測風險和運營車輛安全，設(shè)計了五種服務(wù)，包括原始數(shù)據(jù)接收器、告警區(qū)域決策、事故模式識別、消息生成器和用戶配置文件，使用分布式系統(tǒng)架構(gòu)分析驅(qū)動程序信息，及時發(fā)送警報消息，幫助克服在駕駛過程中處理實時數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)。

綜上所述，從國內(nèi)外研究的情況來看，國內(nèi)外對應(yīng)車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通治理中的綜合性應(yīng)用已達成共識，且國外在城市治理方面的研究比國內(nèi)的研究要早些，積累了豐富的研究經(jīng)驗，且技術(shù)方法較先進。國內(nèi)外關(guān)于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通治理中應(yīng)用的研究領(lǐng)域相似，都包括各項車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、車聯(lián)網(wǎng)商業(yè)運作模式等，但國內(nèi)技術(shù)方面的研究集中性不強，各項技術(shù)研究都有涉及，比較散亂，在如何應(yīng)用及普及實施上沒有做太多的介紹。國外在車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)上某些方面的研究比較深入，形成了各大派系，如車間通信技術(shù)、交通信號控制技術(shù)、路徑導航與路口通行效率、車聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)處理分析等，也能從新穎的視角領(lǐng)域如駕駛員特征分析、公路廢棄物預警效果分析等方面去綜合分析問題，幫助解決城市交通擁堵問題。

4 結(jié) 論

經(jīng)過近年來的發(fā)展，關(guān)于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通擁堵治理上的應(yīng)用取得了不少研究成果，但是仍然處在初級的發(fā)展階段，有許多技術(shù)問題有待解決，在車聯(lián)網(wǎng)商業(yè)運作模式及方案建設(shè)方面的研究也較缺乏，且較少考慮到客戶使用的成本、便利性和安全性。國內(nèi)外關(guān)于完整高效的車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品或服務(wù)還沒有，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)仍處于探討、研究、測試階段，尚無成熟的車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品或服務(wù)用于推廣使用，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在交通擁堵治理上的效果也欠理想。當然，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)仍是交通擁堵治理中不可或缺的重要部分，國內(nèi)外需要持續(xù)加大對它的研究及支持力度，幫助產(chǎn)出更多的車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品或服務(wù)。

參考文獻：

[1]朱仁棟.車聯(lián)網(wǎng)保險與商業(yè)車險改革[J].中國金融，2015（4）：16.

[2]楊小麗.車聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)下的交通信息服務(wù)研究[J].無線互聯(lián)科技，2017（8）：25.

[3]王曉斌.高速公路綜合交通信息服務(wù)技術(shù)集成應(yīng)用[J].信息技術(shù)，2017（46）：8.

[4]吳晉武.深圳市智能交通系統(tǒng)運行維護及商業(yè)化運營模式研究[D].天津：天津大學，2012.

[5]許紅敬.技術(shù)不是問題，關(guān)鍵是商業(yè)模式[J].消費電子，2014（7）：5.

[6]中國百科網(wǎng).歐、美、日國家道路交通安全關(guān)鍵技術(shù)——道路技術(shù)[EB/OL].http：//www.chinabaike.com/z/keji/jixie/2011/0519/943074.html

[7]CHEN L W.Cooperative traffic control with green wave coordination for multiple intersections based on the internet of vehicles[J].Transactions on systems man & cybernetics systems，2016（99）：1-15.

[8]LIU X.The research of the network security management and technology of internet of vehicles[J].Telecommunications network technology，2018.