智慧交通车路协同系统网络建设思路探讨

智慧交通车路协同系统网络建设思路探讨

曹西良

中国通信建设集团设计院有限公司第四分公司，河南 郑州 450002

摘要：智慧交通作为一种新的服务体系，是在交通领域充分运用物联网、空间感知、云计算、移动互联网等新一代信息技术，对交通管理、交通运输、公众出行等交通领域全方面以及交通建设管理全过程进行管控支撑，使交通系统在区域、城市甚至更大的空间范围具备感知、互联、分析、预测、控制等能力，以充分保障交通安全、发挥交通基础设施效能、提升交通系统运行效率和管理水平，为通畅的公众出行和可持续的经济发展服务。本文重点对智慧交通车路协同系统网络建设思路进行探讨分析，希望为智慧交通的网络建设提供参考。

关键词：智慧；交通；车路协同；建设思路；

引言：智慧交通是基于智慧城市的大框架下提出，强调如何将交通系统全面的融合到城市总体发展和建设中，发挥其对城市各个要素的连接、传导和交换功能，是智慧城市建设的重要组成部分。

1、智慧交通系统架构

智慧交通系统架构一般包括交通基础信息采集、传输网络、交通数据中心、基础支持平台、综合管理平台、信息发布和管理服务、信息服务体系等构成。

2、车路协同系统建设思路

车路协同是将道路、车辆以及技术进行有效融合，通过先进的无线通信和互联网技术实现车与车、车与路、车与人、车与网络的实时数据交互，帮助乘客和车辆选择更好的出行路径改善道路规划、建设和管理，提升交通效率。

（1）车路协同技术架构

车路协同系统主要由智能路侧系统、智能车载系统和云服务中心通讯平台三个部分组成。其中，车载系统负责采集自身车辆状态信息和感知周围行车环境；智能路侧系统负责采集交通流信息（车流量、平均车速等）和道路异常信息、道路路面状况、道路几何状况等；通讯平台主要是负责整个系统的通讯和实现路侧设备与车载设备之间的信息交互。

图1 车路协同技术架构示意图

目前车路协同技术发展具有如下趋势： 

1）车路协同系统体系框架的构建：车路协同系统的发展方向是由特例实验走向场景应用和制定通信协议标准。

2）车路通信平台的开放性：将从单一通信模式向多种通信手段的互补与融合方向发展。可用于车路通信的方式包括：DSRC、WiFi、DSR、GSM/GPRS、5G、RFID、WLAN、BlueTooth等，由于通信技术各有优缺点，单一通信的方式很难满足车路通信需求，需建立一种多方式兼容的通信平台。 

3）车载单元的多功能一体化集成：由单项服务向集成服务转变，从单目标控制向多目标控制集成转换。例如，把 ETC 和北斗导航系统集成到一个系统里，形成多功能一体化的车载单元，即集成的车载终端装置能够提供路桥收费、信息发布、信息采集等多种服务。

4）高速公路的安全管理信息服务走廊：通过车车、车路信息交互，在高速公路沿线构建一个安全信息服务走廊。例如，在高速公路汇流区，车辆进入主线以前，将主线交通运行状况和安全信息发布给驾驶员，从而避免在交汇区发生交通事故。 

5）多通道信息采集技术：单一传感器无法满足信息实时采集的需求，因此，必须结合多传感器信息采集技术，通过多种信息的融合，从而提高路网交通状态实时检测精度。  

6）大范围内实现交通协调控制：如交通信号协调控制、实时路径诱导、公交优先控制等。

（2）车路协同体系功能架构

车路协同体系架构基础场地提供了智慧路段各项研发内容的场地环境。通讯层主要由 5G 通信技术组成，并兼容传统蜂窝网络、有线通信等通信模式，实现人、车、路、云的多模式动态实时交互；感知层主要由感知体系组成，实现动态目标、道路状态、交通状态等交通要素的实时全时空感知；设备层提供整个智慧路网研究的硬件平台，主要由车载 OBU 终端设备、RSU 路侧设备及其它路侧设备和数据中心硬件环境，为辅助驾驶应用、自动驾驶测试应用、道路运营与管理应用提供硬件基础；应用层主要包含了V2X的应用和管理与服务中心的应用，满足交通出行者和交通管理者的出行及管理需求。

图2 车路协同体系功能架构

（3）车路协同系统各场景建设思路：主要包括车速引导预警、行人避让预警、盲区预警、闯红灯预警、前方道路拥堵提示、基于 V2I 的交叉口碰撞预警等。

1）车速引导预警

基于信号灯车速引导是指，当装备车载单元 OBU 的主车驶向信号灯控制交叉路口， 收到由路侧单元 RSU 发送的道路数据及信号灯实时状态数据时，车速引导预警应用将给予驾驶员一个建议车速区间，以使车辆能够经济地舒适地（不需要停车等待） 通过信号路口。本应用适用于城市及郊区普通道路信号灯控制路口。车速引导预警应用能辅助驾驶应用，提高车辆通过交叉路口的经济性和舒适性，提升交通系统效率。

2）行人避让预警

行人避让场景-弱势交通参与者碰撞预警是指，主车在行驶中，与周边行人（含义拓展为广义上的弱势交通参与者，包括行人、自行车、电动自行车等，以下描述以行人为例）存在碰撞危险时，行人避让预警应用将对车辆驾驶员进行预警，也可对行人进行预警。本应用适用于城市及郊区普通道路及公路的碰撞危险预警。行人避让预警应用辅助驾驶员避免或减轻与侧向行人碰撞危险，提高车辆及行人通行安全。

3）盲区预警

当主车准备实施变道操作时（例如开启转向灯等），若此时目标车道上有车辆（与主车同向行驶）进入或即将进入主车盲区，盲区预警车载应用对主车驾驶员进行预警。

4）闯红灯预警

主车在经过有信号控制的交叉口（车道）时，车辆存在不按信号灯规定或指示行驶时，闯红灯预警应用对驾驶员进行预警。本应用适用于城市及郊区道路及公路的交叉路口、环道的出入口和可控车道、高速路入口和隧道等有信号控制的车道。闯红灯预警应用可辅助驾驶员安全通过信号灯路口，提高信号灯路口的通行安全。

5）前方道路拥堵提示

主车行驶前方发生交通拥堵状况，路侧单元（RSU）将拥堵路段信息发送给主车，前方道路拥堵提示应用将对主车驾驶员进行提醒。本应用适用于城市及郊区普通道路及高速公路的拥堵路段的预警。前方拥堵提醒应用可提醒驾驶员前方路段拥堵，有助于驾驶员合理制定行车路线，提高道路通行效率。

6）基于 V2I 的交叉口碰撞预警

主车（HV）装有V2X车载终端，远端机动车（RV）无V2X车载终端、主车及远车沿相互垂直方向通过无信号灯控交叉口；路侧检测器感知特定区域内机动车位置及运行状态信息，V2X路侧终端通过V2I通信将检测器感知信息发送至周边机动车，主车V2X车载终端接收路侧终端信息并计算自车与周边机动车的运行轨迹，主车与远车存在碰撞风险时V2X车载终端向主车发出交叉口碰撞预警，驾驶员自主调整速度以避免碰撞。

总之，车路协同系统网络建设研究，需要以场景做驱动，测试在不同场景下，车路之间、车车之间协同管理效果，目前，智能交通技术正在从交通要素的单一智能化向交通要素的一体化方向发展，车路协同系统作为智能交通的重要子系统，车路协同技术正成为各国智能交通系统研发的热点，其效果不但可以提升道路交通系统的安全性和通行效率，还可以缓解交通拥堵、优化利用系统资源，为人们的出行提供便捷和安全。

参考文献：

[1] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局与中国国家标准化管理协会联合发布GB/T 33577-2017《智能运输系统 车辆前向碰撞预警系统 性能要求和测试规程》

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