基于車路協(xié)同技術(shù)暢想未來(lái)智慧交通

信 文｜陸瓊山 林臣琪

隨著車路協(xié)同技術(shù)的發(fā)展，基于融合感知、云邊一體、協(xié)同決策及控制等領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，智慧交通應(yīng)用場(chǎng)景必將發(fā)生革命性的變化，為我國(guó)構(gòu)建安全、便捷、高效、綠色、經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)代化綜合交通體系提供有力基礎(chǔ)

近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、車聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興信息技術(shù)為智慧交通的發(fā)展注入了新的內(nèi)涵。傳統(tǒng)的智慧交通業(yè)務(wù)，由于感知信息不精準(zhǔn)、信息傳輸時(shí)延高、車路信息交互少等問(wèn)題，在城市擁堵治理、交叉口事故預(yù)警、高速匝道協(xié)作通行、特殊車輛優(yōu)先通行等方面仍存在較大瓶頸，無(wú)法為交通管理者、出行者提供實(shí)時(shí)精準(zhǔn)的智慧交通應(yīng)用服務(wù)。

隨著車路協(xié)同技術(shù)的發(fā)展，基于融合感知、云邊一體、協(xié)同決策及控制等領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，智慧交通將朝著“數(shù)字化”“智能化”“網(wǎng)聯(lián)化”“協(xié)同化”四大目標(biāo)縱深發(fā)展。通過(guò)“人—車—路—云”等交通要素的有機(jī)耦合，智慧交通應(yīng)用場(chǎng)景必將發(fā)生革命性的變化，為我國(guó)構(gòu)建安全、便捷、高效、綠色、經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)代化綜合交通體系提供有力基礎(chǔ)。

車路協(xié)同技術(shù)概述

車路協(xié)同是指基于車聯(lián)網(wǎng)直連通信技術(shù)（Vehicle to Everything，V2X）， 實(shí)現(xiàn) 車 與 車（Vehicle to Vehicle，V2V）、車 與 路（Vehicle to Infrastructure，V2I）、車 與 人（Vehicle to Pedestrian，V2P）之間智能協(xié)同的一種智能運(yùn)輸體系。當(dāng)前，業(yè)內(nèi)主流的車路協(xié)同技術(shù)為蜂窩車聯(lián)網(wǎng)（Cellular—V2X，C—V2X）直 連 通 信技術(shù)，該技術(shù)是基于3GPP全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的車聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)，包含LTE—V2X和5G—V2X，并 支 持LTE—V2X向5G—V2X平滑演進(jìn)。

基于車路協(xié)同技術(shù)，在全時(shí)空動(dòng)態(tài)交通信息采集與融合的基礎(chǔ)上，開(kāi)展車輛主動(dòng)安全控制和道路協(xié)同管理，充分實(shí)現(xiàn)人車路的有效協(xié)同，從而形成安全、高效、綠色的智能交通系統(tǒng)。此外，車路協(xié)同技術(shù)可通過(guò)超視距精準(zhǔn)感知、高可靠低時(shí)延通信、全局交通流控制等方式，助力自動(dòng)駕駛車輛在環(huán)境感知、計(jì)算決策和控制執(zhí)行等方面的能力升級(jí)，加速自動(dòng)駕駛應(yīng)用規(guī)模商業(yè)化落地。

因此，車路協(xié)同技術(shù)與交通管理、運(yùn)營(yíng)及出行等需求深度融合，可以為交通治理、交通服務(wù)提供全新的應(yīng)用場(chǎng)景，主要體現(xiàn)在城市交通、高速公路、特定場(chǎng)景等三大領(lǐng)域。

車路協(xié)同技術(shù)示意圖

城市交通領(lǐng)域七大應(yīng)用場(chǎng)景

智慧斑馬線。針對(duì)無(wú)信號(hào)燈、事故多發(fā)的人行道口，將路口行人、非機(jī)動(dòng)車的位置和方向信息，通過(guò)車路協(xié)同及時(shí)向過(guò)往車輛發(fā)出預(yù)警，并實(shí)時(shí)控制斑馬線上的LED燈，進(jìn)一步提醒過(guò)往車輛注意禮讓。

車速引導(dǎo)/信號(hào)透視。針對(duì)惡劣天氣信號(hào)燈模糊或前方有大型車輛遮擋造成緊急剎車、堵車的情況，可將路口紅綠燈數(shù)據(jù)通過(guò)車路協(xié)同及時(shí)推送到過(guò)往車輛，為駕駛員提供視距之外的交通信號(hào)信息，并結(jié)合紅綠燈倒計(jì)時(shí)與當(dāng)前車輛情況，提供合理的行駛速度建議，減少頻繁剎車情況，降低碳排放。

可變車道。針對(duì)特殊車輛專用車道資源浪費(fèi)及其他車道堵車的矛盾，可基于人工智能算法，將車端、路側(cè)及交警信息進(jìn)行融合計(jì)算，形成專用車道的切換決策，同時(shí)將決策結(jié)果下發(fā)至車端與道路數(shù)字標(biāo)志牌，如在第一道標(biāo)志牌處提醒社會(huì)車輛，前方距離多遠(yuǎn)需要變道，在第二道標(biāo)志牌處再次提醒社會(huì)車輛，此處必須變道。

特殊車輛優(yōu)先。針對(duì)有優(yōu)先通行剛需的警車、消防車、救護(hù)車、工程搶險(xiǎn)車、事故勘查車等特殊車輛，通過(guò)車路協(xié)同實(shí)時(shí)上傳優(yōu)先通行需求，系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)道路情況，選擇提前預(yù)留車道、封閉道路或切換信號(hào)燈等方式，為優(yōu)先車輛提供安全高效的綠色通道。

的性質(zhì)很大程度上依賴于sR(a,b)=(a→Rb)∧(b→Ra)的性質(zhì),其中,a,[0,1],→R是[0,1]剩余格中的蘊(yùn)涵。[0,1]剩余格是應(yīng)用最為廣泛的剩余格,例如[0,1]MV代數(shù)、[0,1]R0代數(shù)等,它們均可作為邏輯系統(tǒng)的語(yǔ)義代數(shù)。在[0,1]剩余格中, ρ(a,b)=1-s(a,b)由蘊(yùn)涵算子誘導(dǎo)并且在一定條件下[6-7], ρ可以作為[0,1]剩余格上的度量。

交叉口沖突預(yù)警。針對(duì)無(wú)信號(hào)燈、事故多發(fā)的交叉路口，通過(guò)車路協(xié)同，及時(shí)共享交匯車輛的實(shí)時(shí)位置和方向信息，判斷車—車沖突隱患，提醒駕駛員注意會(huì)車安全。

區(qū)域通行優(yōu)化。將道路事件、交通擁堵、信號(hào)燈等信息實(shí)時(shí)推送到交警平臺(tái)，得到區(qū)域通行優(yōu)化決策，包括信號(hào)燈智能控制、交叉口渠化調(diào)整、專用車道時(shí)段合理設(shè)置、彈性車道調(diào)整等，再將決策結(jié)果實(shí)時(shí)推送到車輛、數(shù)字誘導(dǎo)標(biāo)志牌、交警、信號(hào)燈，實(shí)現(xiàn)區(qū)域通行動(dòng)態(tài)協(xié)同優(yōu)化。

AVP自主代客泊車。

AVP自主代客泊車。面向L2級(jí)別以上具備輔助駕駛功能的社會(huì)高端車輛，結(jié)合停車場(chǎng)空余車位與高精地圖，在停車全過(guò)程中實(shí)時(shí)向車輛推送車位誘導(dǎo)信息以及來(lái)往車輛、行人的位置和方向信息，實(shí)現(xiàn)無(wú)人化、精準(zhǔn)、安全的代客停車。車輛到達(dá)機(jī)場(chǎng)、商場(chǎng)等區(qū)域的AVP停車場(chǎng)后可直接托管，無(wú)需尋找車位與排隊(duì)等車位。

高速公路領(lǐng)域六大應(yīng)用場(chǎng)景

合流區(qū)預(yù)警。通過(guò)發(fā)送車輛引導(dǎo)信息，協(xié)調(diào)匝道和主路匯入車道車輛。匯入車輛在確保安全的前提下，選擇合理的匯入時(shí)間、位置及車速，減少匯入車輛對(duì)主路車流的影響，提升入口匝道處通行安全及通行效率。

分流區(qū)預(yù)警。通過(guò)感知設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分流區(qū)車輛的行駛情況，對(duì)分流區(qū)連續(xù)變道、鼻端違停及逆行的車輛進(jìn)行重點(diǎn)布控，并將預(yù)警信息發(fā)布至上游車輛處，確保駛出車輛安全進(jìn)入匝道，提升主路車輛行駛效率，規(guī)避分流區(qū)因車輛交織導(dǎo)致的擁堵風(fēng)險(xiǎn)。

隧道預(yù)警。通過(guò)對(duì)隧道出入口及內(nèi)部路段的事故、行人、拋灑物等異常交通事件的全天候?qū)崟r(shí)感知，并基于車路協(xié)同技術(shù)實(shí)時(shí)發(fā)送至車輛，輔助車輛進(jìn)行車速及變道調(diào)整，規(guī)避因隧道黑洞、白洞效應(yīng)及導(dǎo)航盲區(qū)造成的行車風(fēng)險(xiǎn)。

基于車路協(xié)同技術(shù)，在全時(shí)空動(dòng)態(tài)交通信息采集與融合的基礎(chǔ)上，開(kāi)展車輛主動(dòng)安全控制和道路協(xié)同管理，充分實(shí)現(xiàn)人車路的有效協(xié)同，從而形成安全、高效、綠色的智能交通系統(tǒng)。

團(tuán)霧預(yù)警。設(shè)置微型氣象站及路面狀態(tài)檢測(cè)等感知設(shè)備，對(duì)雨、雪、霧等多種異常天氣以及結(jié)冰、積水等異常道路環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)檢測(cè)到異常狀態(tài)后，通過(guò)車路協(xié)同技術(shù)，實(shí)時(shí)對(duì)行駛車輛發(fā)送前方路況安全提醒。

邊坡預(yù)警。通過(guò)對(duì)邊坡隱患點(diǎn)的地表位移、深部位移、地表傾斜、降雨信息進(jìn)行全方位的實(shí)時(shí)監(jiān)控，如在高速沿線發(fā)生災(zāi)變信息，通過(guò)車路協(xié)同技術(shù)實(shí)時(shí)發(fā)布至上游車輛，大幅降低因滑坡導(dǎo)致的生命財(cái)產(chǎn)損失。

編隊(duì)行駛。頭車處于人工駕駛或自動(dòng)駕駛模式，并帶領(lǐng)后方若干自動(dòng)駕駛車輛組成編隊(duì)，實(shí)現(xiàn)隊(duì)列定速巡航行駛。編隊(duì)行駛可減少車輛對(duì)于司機(jī)的需求，降低駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提升安全性、舒適性、運(yùn)輸效率及燃油效率。

四大特定領(lǐng)域應(yīng)用場(chǎng)景

景區(qū)/園區(qū)/社區(qū)應(yīng)用場(chǎng)景。基于車路協(xié)同技術(shù)，部署智能接駁、智能環(huán)衛(wèi)、智能安防、智能售賣等無(wú)人駕駛車輛，可自主執(zhí)行物流、接駁、巡邏、配送、清掃、零售等功能型任務(wù)，全面服務(wù)景區(qū)/園區(qū)/社區(qū)內(nèi)的交通、生產(chǎn)及生活，有效降低人力成本，提升管理智能化水。

港口應(yīng)用場(chǎng)景。建設(shè)基于車路協(xié)同技術(shù)的自動(dòng)駕駛集卡，可有效降低傳統(tǒng)自動(dòng)化碼頭改造成本及單車成本，實(shí)現(xiàn)后臺(tái)統(tǒng)一調(diào)度、路線規(guī)劃，車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控及智能化管理等功能，大幅提高港區(qū)的運(yùn)輸作業(yè)效率。

礦山應(yīng)用場(chǎng)景。打造基于車路協(xié)同的自動(dòng)駕駛礦卡，實(shí)現(xiàn)作業(yè)協(xié)同、碰撞預(yù)警、道路狀況預(yù)警等礦卡自動(dòng)駕駛典型業(yè)務(wù)應(yīng)用，降低司機(jī)用工及車輛維護(hù)成本，減少因人為因素導(dǎo)致的安全生產(chǎn)事故，有效提升裝載、運(yùn)輸及卸載等工序的露天礦作業(yè)效。

機(jī)場(chǎng)應(yīng)用場(chǎng)景。引入基于車路協(xié)同的智能安防、智能物流等無(wú)人駕駛車輛，為機(jī)場(chǎng)禁區(qū)全天候巡邏、旅客行李全過(guò)程無(wú)人化運(yùn)輸提供科技手段，提升機(jī)坪飛行區(qū)及周邊區(qū)域各類作業(yè)車輛的安全與效率。

車路協(xié)同技術(shù)打造數(shù)字交通新體系

目前，基于車路協(xié)同技術(shù)的智慧交通應(yīng)用場(chǎng)景已在桐鄉(xiāng)、上海、德清、天津、北京、無(wú)錫、嘉興等城市實(shí)現(xiàn)試點(diǎn)落地，逐步形成自動(dòng)駕駛服務(wù)運(yùn)營(yíng)、城市交通精準(zhǔn)治理、高速公路精細(xì)管控等規(guī)模化示范應(yīng)用格局。通過(guò)以“數(shù)字道路”為核心的新型交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及運(yùn)營(yíng)服務(wù)，打造“人暢其行、車暢其道、物暢其流”的數(shù)字交通新體系。

車路協(xié)同技術(shù)作為新一輪科技革命的成果，與城市交通、高速公路及特定場(chǎng)景等智慧交通應(yīng)用場(chǎng)景深度融合，賦能交通管理者精準(zhǔn)感知、精確分析、精細(xì)管理、精心服務(wù)能力，促進(jìn)交通信息化向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、協(xié)同化升級(jí)，支撐自動(dòng)駕駛應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化落地，助力交通企業(yè)安全高效運(yùn)營(yíng)，不斷增強(qiáng)交通出行者的獲得感、幸福感和安全感，為交通行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展奠定基礎(chǔ)。