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)帶來了很多發(fā)展機(jī)遇，例如云計算、5G、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)等技術(shù)，使我們在高精度定位、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，國內(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)用場景，也開展了相應(yīng)試驗和應(yīng)用，但是仍處于研究和試驗階段。雖然在各地建設(shè)上已經(jīng)實現(xiàn)了部分場景的車路協(xié)同，想要實現(xiàn)車路協(xié)同技術(shù)的普遍應(yīng)用仍需很長的路要走。

什么是車路協(xié)同（V2X）？

車路協(xié)同（V2X）即采用無線通信和車聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，全方位實現(xiàn)車與車、車與路、車與人之間動態(tài)實時信息交互，達(dá)到對車輛和道路的協(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象。

車路協(xié)同在路口的應(yīng)用場景可以分為三類：安全保障類，效率提升類和信息服務(wù)類。針對這三類應(yīng)用場景可以分別定義基礎(chǔ)業(yè)務(wù)場景和增強(qiáng)業(yè)務(wù)場景。增強(qiáng)業(yè)務(wù)場景下，對于車輛信息交互的實時性，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)動車的服務(wù)場景

1、信號燈狀態(tài)信息實時推送

在中國汽車技術(shù)研究中心有限公司，中國汽車工程研究院等多家單位聯(lián)合編制《智能網(wǎng)聯(lián)汽車自動駕駛功能測試規(guī)程》中，交通信號燈識別及響應(yīng)是智能網(wǎng)聯(lián)汽車自動駕駛功能必須的檢測項目和測試場景。

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

車路協(xié)同能夠解決99.9%前向紅綠燈無法識別問題，減少車載系統(tǒng)10%的計算量，提高車輛通過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

通過信號機(jī)以及路側(cè)設(shè)施將信號燈狀態(tài)、剩余時間、可變車道信息、車道級的道路交通流量和排隊長度、交通事故情況、車輛限行、禁行等信息，通過RSU實時推送給車輛，輔助車輛針對當(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)用通過智能網(wǎng)聯(lián)車路協(xié)同公共服務(wù)平臺提供的低延時通信能力、終端-邊緣-區(qū)域-中心的多級分布式V2X計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)行效率的同時還能達(dá)到節(jié)能減排的目的。

車輛接收到路測設(shè)備發(fā)來的紅綠燈燈態(tài)信息，在不改變當(dāng)前交通信號控制方案的前提下，根據(jù)當(dāng)前車輛的位置，速度，信號相位剩余時間，依托平臺端-邊-云的協(xié)同計算得出建議行駛速度，不影響道路其他社會車輛正常運(yùn)行，實現(xiàn)公交進(jìn)站停靠，完成上下客并啟動“綠波”通過交叉口。

當(dāng)特殊車輛通過交叉口時，通過V2I與交通信號燈互動，根據(jù)交通流狀況與車輛通行優(yōu)先級動態(tài)調(diào)整交通信號燈，同時通過V2X實現(xiàn)對道路其他車輛的讓路提醒，確保特種車輛能夠以最短時間通過。

對于車路協(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)則是車輛編隊行駛，主要針對大型物流運(yùn)輸企業(yè)。

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

3、交叉口車輛輔助駕駛

對于無信號交叉口，由于存在視覺盲區(qū)，車輛通過交叉口時，普通車輛無法感知到其他方向駛來的車輛，通過車車通信和車路通信，兩個方向的車輛都能夠感知到對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，快速的通過交叉口。

4、車輛闖紅燈預(yù)警

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

5、綠燈時車輛起步提醒

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

6、后車跟馳實時主動安全預(yù)警

當(dāng)自動駕駛車輛在道路上行駛時，會通過車輛自身安裝的各類感知設(shè)備對周圍進(jìn)行實時感知，形成感知對象列表，當(dāng)車輛檢測到距離前車距離小于安全距離時，會進(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控制的方式，對交通環(huán)境適應(yīng)性較差。此外，在潮汐車道方向切換過程中，清空時間設(shè)置不合理。基于車路協(xié)同技術(shù)，通過車車，車路動態(tài)實時信息交互，能夠?qū)崿F(xiàn)對全時空動態(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)動車、行人的服務(wù)場景

基于自動駕駛車輛自身和路側(cè)檢測設(shè)備的強(qiáng)大感知能力，能夠?qū)崿F(xiàn)對信號交叉口人車路全要素的實時精確感知。通過行人過街需求響應(yīng)以及信號控制算法優(yōu)化的同步實施，當(dāng)主干道無人過街時，行人信號燈自動調(diào)整為紅燈常亮狀態(tài)，將相應(yīng)綠燈時間增加到主干道上。

此外，通過視頻數(shù)據(jù)對過街行人進(jìn)行特殊人群識別，如果分析出過街人群中存在行動不便的，會適當(dāng)增加行人通行綠燈時間，此外在行人過街時，通過語音提示功能對路人進(jìn)行提醒，一方面能夠提醒“低頭族”，同時也能夠幫助存在視覺障礙的人更安全的通過交叉口。

面向信號燈配時優(yōu)化場景

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，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)展過程中面對的主要問題。目前車路協(xié)同技術(shù)的發(fā)展，為交通控制帶來了全時空動態(tài)交通信息，提供了更加靈活和精細(xì)的控制措施，為整個交通信號控制技術(shù)升級提供了可能。

1、融合自動駕駛數(shù)據(jù)的信號配時優(yōu)化

從目前自動駕駛車輛的發(fā)展進(jìn)度來看，未來的五到十年之間，道路上會是不同級別自動駕駛車輛與人工駕駛車輛共存的狀態(tài)。這種情況下，通過自動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，利用交通波理論對整個交叉口車輛的軌跡進(jìn)行重構(gòu)，通過重構(gòu)后的軌跡對整個信號交叉口的狀態(tài)進(jìn)行完整刻畫，如獲取排隊長度、控制延誤、停車次數(shù)等參數(shù)、匯入車輛干擾、排隊溢出、空放、協(xié)調(diào)流向錯誤，通過這些對交叉口運(yùn)行機(jī)理進(jìn)行分析以及問題診斷。根據(jù)診斷出的原因?qū)徊婵谶M(jìn)行針對性的方案優(yōu)化。

2、車路協(xié)同成熟狀態(tài)下的信號優(yōu)化控制

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

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

審核編輯 ：李倩