摘要：現(xiàn)代交通面臨的兩大挑戰(zhàn)是交通安全和通行效率,。傳統(tǒng)的解決方法是采用車輛安全保障、控制誘導(dǎo)等方法,，但隨著近年來(lái)我國(guó)汽車總量不斷增長(zhǎng),，交通問(wèn)題日益嚴(yán)重,，傳統(tǒng)解決方法處理起來(lái)存在很大的局限性。近年自動(dòng)駕駛和車路協(xié)同技術(shù)的出現(xiàn),，為解決交通安全和通行效率問(wèn)題提供了根本性解決方案,。然而目前受制于技術(shù)和成本的限制，無(wú)法滿足多種復(fù)雜情況下無(wú)人駕駛,，而對(duì)于一些稍微簡(jiǎn)單,、結(jié)構(gòu)化的場(chǎng)景，借助車路協(xié)同技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛,。我國(guó)高速公路基本屬于封閉式道路,，人對(duì)交通不利影響得到大幅度遏制，相對(duì)環(huán)境簡(jiǎn)單,；其次是高速公路道路條件優(yōu)良,，相對(duì)具有平整的路面、簡(jiǎn)捷的線性,、簡(jiǎn)單的互通結(jié)構(gòu),；最后高速公路經(jīng)過(guò)三十多年的發(fā)展，包括收費(fèi),、監(jiān)控,、通信等機(jī)電設(shè)施比較齊全，這些條件更有利于車路協(xié)同自動(dòng)駕駛在智慧高速中的實(shí)現(xiàn),。2016年國(guó)家發(fā)展改革委,、交通運(yùn)輸部印發(fā)的《推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”便捷交通促進(jìn)智能交通發(fā)展的實(shí)施方案》《推進(jìn)智慧交通發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》等相關(guān)政策文件，與2019年9月國(guó)務(wù)院印發(fā)的《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》,，都明確提出了車路協(xié)同作為核心技術(shù)支撐,，到2035年基本建成交通強(qiáng)國(guó)，加強(qiáng)智能網(wǎng)聯(lián)汽車（智能汽車,、自動(dòng)駕駛,、車路協(xié)同）研發(fā)，形成自主可控完整的產(chǎn)業(yè)鏈,；在智慧交通創(chuàng)新方面,，推動(dòng)大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng),、人工智能,、區(qū)塊鏈、超級(jí)計(jì)算等新技術(shù)與交通行業(yè)深度融合,；推進(jìn)數(shù)據(jù)資源賦能交通發(fā)展,，加速交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)、運(yùn)輸服務(wù)網(wǎng)、能源網(wǎng)與信息網(wǎng)絡(luò)融合發(fā)展,，構(gòu)建泛在先進(jìn)的交通信息基礎(chǔ)設(shè)施,。車路協(xié)同技術(shù)應(yīng)用推廣開(kāi)始加速，與之相關(guān)配套政策出臺(tái),，刺激了交通基礎(chǔ)設(shè)施智能化市場(chǎng)需求和產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展,。隨著技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在無(wú)人駕駛探索過(guò)程中,，技術(shù),、產(chǎn)業(yè)鏈和法規(guī)成熟存在較長(zhǎng)的周期，但面向安全和交通效率的智慧公路,，自動(dòng)駕駛應(yīng)用,，車路協(xié)同的技術(shù)、產(chǎn)品和應(yīng)用已經(jīng)具備起步條件,。高速公路對(duì)車路協(xié)同自動(dòng)駕駛的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在車路協(xié)同的運(yùn)行環(huán)境較簡(jiǎn)單,、主體權(quán)責(zé)清晰、設(shè)施建設(shè)等較為齊全等方面[1],。然而,，高速道路單一的行駛環(huán)境、較長(zhǎng)的行駛里程,，使得疲勞駕駛成為高速事故的主要原因,，事故后的現(xiàn)場(chǎng)警示及救援力量的響應(yīng)速度也不盡如人意。車路協(xié)同技術(shù)的應(yīng)用,，可以極大減少高速道路交通事故發(fā)生率,，提高部分路段車輛行駛速度，提高車輛的通行效率,，強(qiáng)化高速道路的輸送能力,。當(dāng)高速公路突破每小時(shí)120公里時(shí)，也能提升運(yùn)行效率[2],。此外,，還能以車路協(xié)同道路條件要求，促進(jìn)前裝車載終端,、后裝車載設(shè)備,、道路實(shí)況APP的普及推廣，從而形成駕駛者的使用粘性,，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的良心循環(huán)和商業(yè)模式的衍生,。現(xiàn)階段的高速道路建設(shè),，主要以保證交通安全,、強(qiáng)化輸送能力,、提升服務(wù)水平為主,，以車路協(xié)同為建設(shè)方向,，開(kāi)展高速道路的高精度定位、智能視頻監(jiān)控,、交互式交通標(biāo)志,、高速道路云控平臺(tái)、公眾出行服務(wù)平臺(tái)等內(nèi)容的建設(shè)工作,。根據(jù)初步建成的路側(cè)感知設(shè)備,，搭建管控、調(diào)度,、服務(wù)平臺(tái),，為道路使用者提供車道級(jí)導(dǎo)航、無(wú)停留收費(fèi),、前方事故預(yù)警,、拋灑物預(yù)警、特殊車輛避讓,、匝道口預(yù)警,、氣象環(huán)境推送、標(biāo)志標(biāo)牌信息數(shù)字化發(fā)布等車路協(xié)同功能,。車路協(xié)同基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)如圖1所示,。自定義路側(cè)設(shè)備類型：定義各種路側(cè)設(shè)備的能力，包括路側(cè)單元,、視頻檢測(cè)器,、雷達(dá)檢測(cè)器、交通電子標(biāo)志,、交通信號(hào)機(jī)等的設(shè)備屬性,，為路側(cè)設(shè)備提供統(tǒng)一的設(shè)備模型、發(fā)放,、認(rèn)證,、注冊(cè)鑒權(quán)、設(shè)備升級(jí),、配置,、數(shù)據(jù)訂閱、命令,、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)歸檔服務(wù)等,，確保合法設(shè)備的相互通信及信息安全。
支持多種路側(cè)設(shè)備的管理：支持智能路側(cè)單元,、視頻檢測(cè)器,、雷達(dá)檢測(cè)器,、交通電子標(biāo)志、交通信號(hào)機(jī)等路側(cè)設(shè)備的接入,，接收到路側(cè)設(shè)備上報(bào)的數(shù)據(jù)后,，平臺(tái)計(jì)算可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，并向車輛下發(fā)預(yù)警信息或調(diào)度指令,。實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施的智能化管控：提供大容量多類別的設(shè)備認(rèn)證,、接入、管理,、狀態(tài)監(jiān)控功能,；管控車路協(xié)同傳感系統(tǒng)、路側(cè)設(shè)備,，服務(wù)智能網(wǎng)聯(lián)汽車運(yùn)行,。提供開(kāi)放的開(kāi)發(fā)接口服務(wù)：與交通和交管部門(mén)的平臺(tái)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，開(kāi)放數(shù)據(jù)接口,，接入道路管理系統(tǒng),、交通信號(hào)管理系統(tǒng)、實(shí)時(shí)路況,、視頻監(jiān)控,、高精度地圖等交通信息，并提供API訪問(wèn)接口,。支持V2X應(yīng)用信息交互：闖紅燈預(yù)警,、基于信號(hào)燈的車速引導(dǎo)、道路危險(xiǎn)狀況提示,、超速告警,、限速預(yù)警、交叉路口碰撞預(yù)警,、行人盲區(qū)預(yù)警/電單車出沒(méi)預(yù)警,、匝道車輛匯入預(yù)警、車內(nèi)標(biāo)牌等,。傳統(tǒng)智能交通系統(tǒng)是依托中心云平臺(tái),，在前端實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，通過(guò)有線/無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上傳至云端,，在云端上進(jìn)行計(jì)算,、分析，并將結(jié)果發(fā)布至智能路側(cè)單元和移動(dòng)終端上,，實(shí)現(xiàn)云端和終端設(shè)備的協(xié)調(diào)控制,。但隨著車路協(xié)同技術(shù)的發(fā)展，智能終端產(chǎn)生海量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)需要處理,，車輛行駛安全服務(wù)需要毫秒級(jí)延時(shí),，以便通知駕駛員或控制車輛采取措施,。基于車路協(xié)同的智慧交通系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)如圖2所示,。然而中心云平臺(tái)計(jì)算方式無(wú)法滿足低延遲的要求,，保證車路協(xié)同的時(shí)效性。于是出現(xiàn)了邊緣計(jì)算,，它可以將云端的計(jì)算能力移動(dòng)到邊緣層,，在邊緣設(shè)備上完成絕大部分的計(jì)算,，并通過(guò)智能路側(cè)單元等傳輸手段,，實(shí)時(shí)將結(jié)果發(fā)送給裝置車載單元的車輛，滿足車路協(xié)同的低延遲需要,。邊緣計(jì)算架構(gòu)如圖3所示,。二、V2X應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì) （一）交通標(biāo)志數(shù)字化發(fā)布
交通標(biāo)志擺脫實(shí)體的束縛,，以數(shù)字化的形態(tài)存在于道路交通環(huán)境中,。每一塊標(biāo)志都會(huì)有一個(gè)唯一的身份識(shí)別碼（類似人的身份證號(hào)碼），通過(guò)無(wú)線廣播的方式向道路上行駛的車輛發(fā)送識(shí)別碼,，車載設(shè)備通過(guò)解碼獲取標(biāo)志的內(nèi)容,，從而采取相應(yīng)的措施。同時(shí)可以拓展標(biāo)線數(shù)字化,、信號(hào)數(shù)字化,、護(hù)欄數(shù)字化等，從而構(gòu)建一個(gè)數(shù)字化的道路交通環(huán)境,，基于此來(lái)實(shí)現(xiàn)車路協(xié)同,。（二）氣象環(huán)境監(jiān)測(cè)與車速引導(dǎo)依托高速部分路段的氣象監(jiān)測(cè)站，將檢測(cè)到的環(huán)境條件（如雨,、團(tuán)霧,、沙塵）氣象信息上報(bào)V2X平臺(tái)，按照事先設(shè)定的原則變換限速值,，同時(shí)將變化的限速值通過(guò)APP或者OBU發(fā)送給車輛,，結(jié)合已有的視頻監(jiān)控分析部分路段車流量情況，通過(guò)可變限速標(biāo)牌,、信息提示屏等,，對(duì)車輛進(jìn)行車速引導(dǎo)。交通管理部門(mén)對(duì)特定路段進(jìn)行道路危險(xiǎn)狀況事件下發(fā),，包括：道路施工,、大霧、雨雪,、滑坡等,。當(dāng)車輛行駛至事件推送范圍內(nèi)路段,，智能路側(cè)單元對(duì)車輛進(jìn)行預(yù)警，提醒駕駛員謹(jǐn)慎駕駛,。限速提醒/超速告警：交通管理部門(mén)對(duì)特定路段進(jìn)行限速下發(fā),，當(dāng)車輛行駛過(guò)程中，超出該路段限定速度,，智能路側(cè)單元對(duì)車輛進(jìn)行預(yù)警,，提醒駕駛員減速行駛，適用于普通道路及高速公路等有限速的道路,。車輛在高架或高速道路上正常行駛并接近匝道時(shí),，智能路側(cè)單元將閘道匯入的車輛信息發(fā)送給直行車輛終端，對(duì)直行車輛駕駛員進(jìn)行提醒,，避免碰撞事故的發(fā)生,。當(dāng)事故發(fā)生后，由事故車輛,、經(jīng)過(guò)車輛的車載設(shè)備,、臨時(shí)警示交通標(biāo)志、高速安全監(jiān)控等多種數(shù)據(jù)來(lái)源向V2X車路協(xié)同平臺(tái)上報(bào)事故精確地點(diǎn),、占用車道等事故信息,，聯(lián)系救援中心，并通過(guò)路側(cè)設(shè)備（RSU）向后方來(lái)車廣播推送事故信息,，避免損失的擴(kuò)大,。結(jié)合車載設(shè)備，在故障發(fā)生時(shí)自動(dòng)上報(bào)車輛故障信息和位置信息等,，為故障車輛提供汽車維修和拖車服務(wù),，通過(guò)V2X車路協(xié)同平臺(tái)傳輸至智能路側(cè)單元，同步向周圍車輛廣播前方車輛故障,，避免二次險(xiǎn)情,。結(jié)合高精度定位、一鍵事件上報(bào),、警示安全錐桶,、警示三角牌等，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)的交通安全設(shè)施進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)化改造,，并與APP數(shù)據(jù)平臺(tái)無(wú)縫對(duì)接,，實(shí)現(xiàn)道路施工和封閉管制信息的實(shí)時(shí)精準(zhǔn)采集和發(fā)布，提升用戶出行效率和安全水平,。車路協(xié)同系統(tǒng)是當(dāng)前解決自動(dòng)駕駛短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛和交通擁堵問(wèn)題的主要解決方法之一，通過(guò)采用低延遲高帶寬的無(wú)線通信和新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),，可以全方位實(shí)施車車,、車路動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)信息交互,，擴(kuò)展交通信息的時(shí)空范圍，豐富其獲取手段,，提供感知的超視距信息,，能夠大范圍開(kāi)展車輛主動(dòng)安全控制和道路協(xié)同控制。車路協(xié)同是人工智能,、大數(shù)據(jù),、云平臺(tái)、無(wú)線通信,、高性能計(jì)算等新一代信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物,，是當(dāng)前全球汽車與交通出行領(lǐng)域智能化和網(wǎng)聯(lián)化深度結(jié)合發(fā)展的產(chǎn)物，已成為各國(guó)科技爭(zhēng)搶的戰(zhàn)略制高點(diǎn),。車路協(xié)同將發(fā)展成未來(lái)智能交通核心技術(shù),，將實(shí)現(xiàn)交通信息時(shí)空的采集和融合,，完成汽車安全控制從自主模式向協(xié)同模式的轉(zhuǎn)變,。這種基于車車、車路,、車人信息交互,，建立人、車,、路一體的車路協(xié)同系統(tǒng),，對(duì)提高交通運(yùn)輸系統(tǒng)的效率和安全性、實(shí)現(xiàn)交通系統(tǒng)的可持續(xù)性發(fā)展具有十分重要的意義,。同時(shí)車路協(xié)同技術(shù)的發(fā)展將帶來(lái)全面的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)影響,，重塑如今的城市和公眾出行，能夠大大提高交通領(lǐng)域的安全性和效率,。[1] 楊曉寒.高速公路車路協(xié)同自動(dòng)駕駛條件及技術(shù)研究[J].交通工程,2019(2)：262-266.[2] 陳曉玲.基于模糊理論的高速公路智能控制系統(tǒng)探討[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2016(7)：132-137.（原文刊載于2020年第4期《中國(guó)交通信息化》）
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