隨著智能交通技術(shù)和車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，為車路協(xié)同技術(shù)帶來(lái)了很多發(fā)展機(jī)遇，例如云計(jì)算、5G、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)等技術(shù)，使我們?cè)?a target="_blank">高精度定位、精細(xì)化信息服務(wù)和新一代傳感網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建等方面，都有了更加可靠的技術(shù)保證。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外基本建立了車路協(xié)同的體系框架，定義了一系列應(yīng)用場(chǎng)景，也開展了相應(yīng)試驗(yàn)和應(yīng)用，但是仍處于研究和試驗(yàn)階段。雖然在各地建設(shè)上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了部分場(chǎng)景的車路協(xié)同，想要實(shí)現(xiàn)車路協(xié)同技術(shù)的普遍應(yīng)用仍需很長(zhǎng)的路要走。

什么是車路協(xié)同（V2X）？

車路協(xié)同（V2X）即采用無(wú)線通信和車聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，全方位實(shí)現(xiàn)車與車、車與路、車與人之間動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)信息交互，達(dá)到對(duì)車輛和道路的協(xié)同管理，進(jìn)一步促進(jìn)人、車和路的有效協(xié)同，保證交通安全并提高運(yùn)行效率。（V2X）其中V代表車輛，X代表任何與該車輛交互信息的對(duì)象。

車路協(xié)同在路口的應(yīng)用場(chǎng)景可以分為三類：安全保障類，效率提升類和信息服務(wù)類。針對(duì)這三類應(yīng)用場(chǎng)景可以分別定義基礎(chǔ)業(yè)務(wù)場(chǎng)景和增強(qiáng)業(yè)務(wù)場(chǎng)景。增強(qiáng)業(yè)務(wù)場(chǎng)景下，對(duì)于車輛信息交互的實(shí)時(shí)性，可靠性和安全性提出了更高的要求，這需要協(xié)同控制的方法和理論更加成熟。

面向機(jī)動(dòng)車的服務(wù)場(chǎng)景

1、信號(hào)燈狀態(tài)信息實(shí)時(shí)推送

在中國(guó)汽車技術(shù)研究中心有限公司，中國(guó)汽車工程研究院等多家單位聯(lián)合編制《智能網(wǎng)聯(lián)汽車自動(dòng)駕駛功能測(cè)試規(guī)程》中，交通信號(hào)燈識(shí)別及響應(yīng)是智能網(wǎng)聯(lián)汽車自動(dòng)駕駛功能必須的檢測(cè)項(xiàng)目和測(cè)試場(chǎng)景。

由于交叉口信號(hào)燈樣式不一，以及光照及遮擋等因素的影響，導(dǎo)致某些情況下自動(dòng)駕駛車輛無(wú)法對(duì)信號(hào)燈狀態(tài)準(zhǔn)確識(shí)別，通過(guò)信號(hào)機(jī)與車輛之間通過(guò)V2I設(shè)備進(jìn)行通訊，信號(hào)機(jī)能夠直接把信號(hào)燈狀態(tài)信息發(fā)送給自動(dòng)駕駛汽車，能夠代替視頻識(shí)別信號(hào)燈狀態(tài)的過(guò)程且能提高識(shí)別的準(zhǔn)確率。

車路協(xié)同能夠解決99.9%前向紅綠燈無(wú)法識(shí)別問(wèn)題，減少車載系統(tǒng)10%的計(jì)算量，提高車輛通過(guò)交叉口的通行效率以及安全性。

2、輔助車輛路徑規(guī)劃和提供建議車速

通過(guò)信號(hào)機(jī)以及路側(cè)設(shè)施將信號(hào)燈狀態(tài)、剩余時(shí)間、可變車道信息、車道級(jí)的道路交通流量和排隊(duì)長(zhǎng)度、交通事故情況、車輛限行、禁行等信息，通過(guò)RSU實(shí)時(shí)推送給車輛，輔助車輛針對(duì)當(dāng)前位置和狀態(tài)，結(jié)合途徑路段和交叉口的狀態(tài)信息，制定最優(yōu)的路徑規(guī)劃和建議行車速度，減少通行時(shí)間，提高通行效率。

以公交車路協(xié)同應(yīng)用示范為例，該應(yīng)用通過(guò)智能網(wǎng)聯(lián)車路協(xié)同公共服務(wù)平臺(tái)提供的低延時(shí)通信能力、終端-邊緣-區(qū)域-中心的多級(jí)分布式V2X計(jì)算能力和道路交通網(wǎng)聯(lián)數(shù)據(jù)，提升公交運(yùn)行效率和行車安全。公交車通過(guò)綠波車速智能引導(dǎo)能夠有效減少公交車輛的延誤以及停車次數(shù)，提升公交車輛運(yùn)行效率的同時(shí)還能達(dá)到節(jié)能減排的目的。

車輛接收到路測(cè)設(shè)備發(fā)來(lái)的紅綠燈燈態(tài)信息，在不改變當(dāng)前交通信號(hào)控制方案的前提下，根據(jù)當(dāng)前車輛的位置，速度，信號(hào)相位剩余時(shí)間，依托平臺(tái)端-邊-云的協(xié)同計(jì)算得出建議行駛速度，不影響道路其他社會(huì)車輛正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)公交進(jìn)站停靠，完成上下客并啟動(dòng)“綠波”通過(guò)交叉口。

當(dāng)特殊車輛通過(guò)交叉口時(shí)，通過(guò)V2I與交通信號(hào)燈互動(dòng)，根據(jù)交通流狀況與車輛通行優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整交通信號(hào)燈，同時(shí)通過(guò)V2X實(shí)現(xiàn)對(duì)道路其他車輛的讓路提醒，確保特種車輛能夠以最短時(shí)間通過(guò)。

對(duì)于車路協(xié)同提供的服務(wù)，信息服務(wù)和安全服務(wù)可以提供給消費(fèi)者車輛終端，交通效率提升類服務(wù)可以提供給城市交通管理部門，協(xié)同服務(wù)則是車輛編隊(duì)行駛，主要針對(duì)大型物流運(yùn)輸企業(yè)。

在目前的車路協(xié)同項(xiàng)目中，大部分信號(hào)機(jī)只是作為車的一種信號(hào)源，是車輛的讀取場(chǎng)景之一。在車路協(xié)同背景下，信號(hào)機(jī)的定位不僅是車路協(xié)同信號(hào)控制的一個(gè)信號(hào)源，而是定位成一個(gè)集感知，信號(hào)控制，網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)據(jù)交換于一體的智慧終端，對(duì)現(xiàn)有功能進(jìn)行升級(jí)，支持車路協(xié)同不同發(fā)展階段的相關(guān)應(yīng)用場(chǎng)景測(cè)試，既立足于當(dāng)下，也著眼于未來(lái)。

3、交叉口車輛輔助駕駛

對(duì)于無(wú)信號(hào)交叉口，由于存在視覺(jué)盲區(qū)，車輛通過(guò)交叉口時(shí)，普通車輛無(wú)法感知到其他方向駛來(lái)的車輛，通過(guò)車車通信和車路通信，兩個(gè)方向的車輛都能夠感知到對(duì)方的位置和速度信息，進(jìn)而制定合理的速度和軌跡規(guī)劃，在確保安全的前提下，快速的通過(guò)交叉口。

4、車輛闖紅燈預(yù)警

當(dāng)自動(dòng)駕駛車輛通過(guò)交叉口獲取當(dāng)前交叉口的信號(hào)燈狀態(tài)以及剩余時(shí)間時(shí)，到目前關(guān)于車路協(xié)同在交叉口方面的主要測(cè)試場(chǎng)景都集中在主動(dòng)安全和輔助駕駛的場(chǎng)景。

5、綠燈時(shí)車輛起步提醒

當(dāng)車輛在交叉口排隊(duì)等候通行時(shí)，車輛通過(guò)V2X檢測(cè)到前車啟動(dòng)時(shí)，能夠在保證安全車距的前提下，提示車輛啟動(dòng)，確保自身能夠快速通過(guò)交叉口，提高整個(gè)信號(hào)周期內(nèi)通過(guò)交叉口的車輛數(shù)以及通行效率。

6、后車跟馳實(shí)時(shí)主動(dòng)安全預(yù)警

當(dāng)自動(dòng)駕駛車輛在道路上行駛時(shí)，會(huì)通過(guò)車輛自身安裝的各類感知設(shè)備對(duì)周圍進(jìn)行實(shí)時(shí)感知，形成感知對(duì)象列表，當(dāng)車輛檢測(cè)到距離前車距離小于安全距離時(shí)，會(huì)進(jìn)行碰撞預(yù)警以及根據(jù)前后車的狀態(tài)采取適當(dāng)?shù)鸟{駛策略行為。

7、智能潮汐車道

潮汐車道對(duì)于解決路段雙向交通流量失衡，提高交通運(yùn)行效率具有重要意義。目前廣泛采用的是人工或是定時(shí)控制的方式，對(duì)交通環(huán)境適應(yīng)性較差。此外，在潮汐車道方向切換過(guò)程中，清空時(shí)間設(shè)置不合理。基于車路協(xié)同技術(shù)，通過(guò)車車，車路動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)信息交互，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)全時(shí)空動(dòng)態(tài)交通信息采集與融合，在此基礎(chǔ)上能夠?qū)Τ毕嚨篱_啟前后的交通流狀態(tài)演化規(guī)律進(jìn)行精準(zhǔn)挖掘，為潮汐車道的智能控制策略提供理論依據(jù)。

面向非機(jī)動(dòng)車、行人的服務(wù)場(chǎng)景

基于自動(dòng)駕駛車輛自身和路側(cè)檢測(cè)設(shè)備的強(qiáng)大感知能力，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信號(hào)交叉口人車路全要素的實(shí)時(shí)精確感知。通過(guò)行人過(guò)街需求響應(yīng)以及信號(hào)控制算法優(yōu)化的同步實(shí)施，當(dāng)主干道無(wú)人過(guò)街時(shí)，行人信號(hào)燈自動(dòng)調(diào)整為紅燈常亮狀態(tài)，將相應(yīng)綠燈時(shí)間增加到主干道上。

此外，通過(guò)視頻數(shù)據(jù)對(duì)過(guò)街行人進(jìn)行特殊人群識(shí)別，如果分析出過(guò)街人群中存在行動(dòng)不便的，會(huì)適當(dāng)增加行人通行綠燈時(shí)間，此外在行人過(guò)街時(shí)，通過(guò)語(yǔ)音提示功能對(duì)路人進(jìn)行提醒，一方面能夠提醒“低頭族”，同時(shí)也能夠幫助存在視覺(jué)障礙的人更安全的通過(guò)交叉口。

面向信號(hào)燈配時(shí)優(yōu)化場(chǎng)景

在當(dāng)前車路協(xié)同技術(shù)快速發(fā)展和推廣應(yīng)用的同時(shí)，從交通控制層面形成一套與之相適應(yīng)和匹配的交通控制理論和技術(shù)，是目前車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展過(guò)程中面對(duì)的主要問(wèn)題。目前車路協(xié)同技術(shù)的發(fā)展，為交通控制帶來(lái)了全時(shí)空動(dòng)態(tài)交通信息，提供了更加靈活和精細(xì)的控制措施，為整個(gè)交通信號(hào)控制技術(shù)升級(jí)提供了可能。

1、融合自動(dòng)駕駛數(shù)據(jù)的信號(hào)配時(shí)優(yōu)化

從目前自動(dòng)駕駛車輛的發(fā)展進(jìn)度來(lái)看，未來(lái)的五到十年之間，道路上會(huì)是不同級(jí)別自動(dòng)駕駛車輛與人工駕駛車輛共存的狀態(tài)。這種情況下，通過(guò)自動(dòng)駕駛車輛自身的軌跡數(shù)據(jù)結(jié)合路側(cè)設(shè)備感知的車輛信息，利用交通波理論對(duì)整個(gè)交叉口車輛的軌跡進(jìn)行重構(gòu)，通過(guò)重構(gòu)后的軌跡對(duì)整個(gè)信號(hào)交叉口的狀態(tài)進(jìn)行完整刻畫，如獲取排隊(duì)長(zhǎng)度、控制延誤、停車次數(shù)等參數(shù)、匯入車輛干擾、排隊(duì)溢出、空放、協(xié)調(diào)流向錯(cuò)誤，通過(guò)這些對(duì)交叉口運(yùn)行機(jī)理進(jìn)行分析以及問(wèn)題診斷。根據(jù)診斷出的原因?qū)徊婵谶M(jìn)行針對(duì)性的方案優(yōu)化。

2、車路協(xié)同成熟狀態(tài)下的信號(hào)優(yōu)化控制

首先，在車路協(xié)同的技術(shù)框架體系下，車輛會(huì)將自身的速度，位置，以及加速度信息通過(guò)V2X方式實(shí)時(shí)傳遞給路側(cè)和云控平臺(tái)，車輛和云端的信息交互使得云端能夠發(fā)送指令給自動(dòng)駕駛車輛，控制車輛的軌跡，從而以一種更加精細(xì)化的控制策略來(lái)對(duì)交叉口信號(hào)配時(shí)方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

通過(guò)自動(dòng)駕駛車輛和路側(cè)設(shè)備，對(duì)交叉口各進(jìn)口到方向的車輛進(jìn)行識(shí)別，通過(guò)RSU傳送給交通信號(hào)機(jī)，信號(hào)機(jī)通過(guò)對(duì)交叉口各進(jìn)口道即將到達(dá)的車輛進(jìn)行多維度的分析，生成交通信號(hào)配時(shí)方案，同時(shí)根據(jù)生成的交通信號(hào)配時(shí)方案對(duì)自動(dòng)駕駛車輛的軌跡進(jìn)行優(yōu)化，利用動(dòng)態(tài)規(guī)劃的方法，循環(huán)迭代，生成最終的信號(hào)配時(shí)方案。上述方案適用于車流中自動(dòng)駕駛車輛滲透率較高的條件下，滲透率越高，信號(hào)配時(shí)優(yōu)化方案的效果越好。

審核編輯 ：李倩