國內(nèi)外車路協(xié)同系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀綜述

1、國內(nèi)外車路協(xié)同系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀綜述陳 超1, 2呂植勇1, 2付姍姍1, 2彭 琪1, 2(武漢理工大學(xué)智能交通系統(tǒng)研究中心1 430063(水路公路交通安全控制與裝備教育部工程研究中心2 武漢430063摘 要 車路協(xié)同系統(tǒng)(CV IS 作為智能交通運輸系統(tǒng)(IT S 的重要子系統(tǒng), 近年來備受國內(nèi)外科研人員關(guān)注, 是世界交通發(fā)達國家的研究、發(fā)展與應(yīng)用熱點。文中介紹了CV IS 的概念以及內(nèi)涵, 介紹了美國IntelliDrive SM 、歐洲eSafety 、日本Smartw ay 以及我國車路協(xié)同的發(fā)展情況, 并對我國車路協(xié)同未來的發(fā)展進行了展望。關(guān)鍵詞 智能交通運輸系統(tǒng)(I T S ; 車

2、路協(xié)同系統(tǒng)(CV IS ; Int elliDrive SM中圖分類號:U 492. 25 文獻標志碼:A DOI:10. 3963/j. ISSN 1674-4861. 2011. 01. 025收稿日期:2010-07-22 修回日期:2010-11-20作者簡介:陳 超(1987 , 碩士生. 研究方向:智能交通系統(tǒng). E -mail:hb tm ccyahoo. com. cn智能交通運輸系統(tǒng)(intellig ent transporta -tion system s, IT S 是目前世界交通運輸領(lǐng)域的前沿領(lǐng)域, 已成為世界各國極力投注資源推動的重點之一, 在美國、日本及歐盟等眾多

3、先進國家尤其受到重視, 被認為是提高道路交通的可靠性、安全性和減少環(huán)境污染的有效手段之一。車路協(xié)同系統(tǒng)(cooperative v ehicle -infra -structure system , CVIS 是基于無線通信、傳感探測等技術(shù)獲取車輛和道路信息, 通過車車、車路通信進行交互和共享, 實現(xiàn)車輛和基礎(chǔ)設(shè)施之間智能協(xié)同與配合, 達到優(yōu)化利用系統(tǒng)資源、提高道路交通安全、緩解交通擁堵的目標1-2。近年來, 電子信息和無線通信技術(shù)的迅速發(fā)展與應(yīng)用, 推動了CVIS 的發(fā)展。其作為ITS 的重要子系統(tǒng)也備受國內(nèi)外科研人員關(guān)注, 是世界交通發(fā)達國家的研究、發(fā)展與應(yīng)用熱點。1 國內(nèi)外車路協(xié)同1.

4、1 美國IntellidriveSM美國車路協(xié)同系統(tǒng)(vehicle infrastructure integration, VII 是由美國聯(lián)邦公路局、AASH -T O 、各州運輸部、汽車工業(yè)聯(lián)盟、ITS American 等組成的特殊聯(lián)合機構(gòu), 通過信息與通信技術(shù)實現(xiàn)汽車與道路設(shè)施的集成, 并以道路設(shè)施為基礎(chǔ), 計劃于2005年推出可以實施的產(chǎn)品。各州將采用統(tǒng)一的實施模式, 采用Probe Vehicle(試驗車獲取實時交通數(shù)據(jù)信息, 支持動態(tài)的路徑規(guī)劃與誘導(dǎo), 提高安全和效率3-4。VII 計劃主要包括智能車輛先導(dǎo)(IV I 計劃、車輛安全通信(VSC 計劃、增強型數(shù)字地圖(ED -m

5、 ap 計劃等, 并且通過美國通信委員會(FCC 為車路通信還專門分配了5. 9GH z 的專用短程通信(DSRC 頻段5-6, 為駕駛員提供安全輔助控制7。最近美國交通部(U nited States Depar tm ent of T ranspor tation, USDOT 將VII 更名為Inte-l liDrive SM , 更加強調(diào)了交通安全的重要性, 以下提到的IntelliDr iv e SM 即是VII 的后期, VII 向Inte-l liDrive SM 過渡趨勢見圖2。1. 1. 1 IntelliDrive SM 項目的特點1 安全。應(yīng)用車-車, 車-路, 車-X

6、無線通信技術(shù), 全面感知車輛周圍360度范圍內(nèi)的危險信息。2 交通機動性。應(yīng)用多種信息技術(shù), 向出行者和運輸管理者提供多種實時交通信息。3 環(huán)境。通過提供實時交通擁堵和其它信息, 輔助出行者選擇合適路線, 減少環(huán)境污染8-9。IntelliDrive SM為美國道路交通提供了更好的安全和效率, 它通過開發(fā)和集成各種車載和路側(cè)設(shè)備以及通信技術(shù), 使得駕駛者在駕駛中能夠作出更好和更安全的決策。當(dāng)其與自動車輛安全系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)用時, 如果駕駛員不能或沒有及時做出102交通信息與安全 2011年第1期 第29卷 總159期響應(yīng), 車輛則會自動響應(yīng)并進行操作, 這樣可明顯增強安全預(yù)防, 減輕碰撞損失。同時,

7、 運輸系統(tǒng)管理者、車輛運營商、出行者都能得到所需的信息, 為機動性、效率、運輸成本、安全做出動態(tài)決策, 實現(xiàn)人員和貨物的高效移動10 。圖2 車路協(xié)同系統(tǒng)發(fā)展趨勢F ig. 2 T rend o f co operative vehicle -inf rastructure(CV IS1. 1. 2 IntelliDrive SM 的未來研究目標111 目標1。通過連接車輛和基礎(chǔ)設(shè)施使交通安全轉(zhuǎn)型。(1 增強駕駛員主動和被動安全輔助應(yīng)用(例如:協(xié)助車輛駕駛員躲避緊急沖撞, 這需要低延時通信 。(2 提供不需要實時通信的車輛信息以提高車輛行駛安全。(3 提供測試來支持管理和咨詢決策, 對決策系統(tǒng)

8、性能的有效性進行評價以及開發(fā)和標準驗證。(4 提供技術(shù)支持以增強部分或全部車輛的控制性能。(5 增強車載端應(yīng)用以減少駕駛員分神。2 目標2。在所有的道路上, 捕獲完整的實時的交通流信息以支持系統(tǒng)運行。(1 從連接的車輛、移動設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施中捕獲實時數(shù)據(jù)。(2 在所有的交通流模式下, 捕獲實時信息。(3 開發(fā)能夠集成所有應(yīng)用于交通管理和績效考核實時數(shù)據(jù)的技術(shù)框架。3 目標3。通過車輛和基礎(chǔ)設(shè)施的通信, 實現(xiàn)交通管理系統(tǒng)性能的轉(zhuǎn)型。(1 開發(fā)對所有實時的數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序以供交通管理者使用, 確保人員和貨物安全、高效地移動。(2 利用實時流動性和成本化的數(shù)據(jù)來輔助道路使用者動態(tài)決策。4 目標4。實現(xiàn)/

9、下一代0的電子支付系統(tǒng)。費、公共交通等 。(2 定義技術(shù)框架以保證新興地區(qū)和國家為交通運輸提供財政支持政策。5 目標5:通過汽車和基礎(chǔ)設(shè)施的連接實現(xiàn)環(huán)境管理。(1 捕獲車輛周圍實時的環(huán)境數(shù)據(jù)。(2 整合實時環(huán)境數(shù)據(jù), 以運用在交通管理和性能改進。(3 為交通管理者和道路使用者提供使用實時數(shù)據(jù)在環(huán)境影響方面的應(yīng)用。6 目標6。為基于車路協(xié)同安全性、移動性等方面的應(yīng)用建立一個制度基礎(chǔ)。(1 確定和研究解決方案來解決國內(nèi)和國際上的體制基礎(chǔ)、治理、隱私問題、潛在法規(guī)和政策, 以落實運輸技術(shù)。(2 在所有目標領(lǐng)域解決社會公平, 以確保所有的用戶在運輸解決方案中受益。1. 2 日本Smartway12Sm

10、artw ay 計劃由政府與民間23家知名企業(yè)共同發(fā)起, 用于促進土地、基礎(chǔ)設(shè)施、運輸和旅游、先進安全汽車(advanced safety vehicle, ASV 的發(fā)展8。Smartw ay 發(fā)展重點在整合日本各項ITS 的功能及建立車上單元的共同平臺, 使道路與車輛能藉由IT S 咨詢的雙向傳輸而成為Sm ar -tw ay 與Smartcar, 以減少交通事故和緩解交通擁堵, 并希望在2010年普及全日本。2007年已初步完成在T okyo Metropolitan Ex pressw ay 部分公路的試驗計劃, 自2009年起將于日本3大都會區(qū)進行試驗13?；诮y(tǒng)一與協(xié)調(diào)行為方針的S

11、martw ay 示范系統(tǒng)還向用戶提供以下幾個方面的信息服務(wù)。1 輔助安全駕駛信息服務(wù):通過路側(cè)架設(shè)的一系列傳感器檢測前方道路轉(zhuǎn)彎處或視線死角區(qū)域是否發(fā)生交通阻塞或存在路面障礙物等, 并通過車路通信系統(tǒng)向駕駛者提供實時道路信息。2 靜止圖像信息服務(wù):通過閉路電視(C C T V 攝像機采集的道路環(huán)境狀況信息, 將以靜止圖像的形式提供給駕駛者, 例如在隧道入口處可以清楚地了解到出口處的車流情況等。3 浮動車信息采集服務(wù):基于浮動車技術(shù)實現(xiàn)實時交通信息的獲取, 并通過車路通信系統(tǒng), 連同天氣、路面情況以及高危地段等信息迅速提供給臨近的車輛。103國內(nèi)外車路協(xié)同系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀綜述 陳 超 呂植勇 付姍

12、姍 彭 琪(DSRC 天線檢測行駛于主干道上的車輛, 當(dāng)車輛接近道路匯集處時, 將通過車路通信系統(tǒng)向有關(guān)駕駛者發(fā)出警示信息。5 停車場電子付費服務(wù):通過車路通信系統(tǒng)實現(xiàn)停車場電子付費服務(wù)。6 寬帶互聯(lián)網(wǎng)連接服務(wù):通過車路通信系統(tǒng)實現(xiàn)寬帶互聯(lián)網(wǎng)連接服務(wù)。構(gòu)建包括智能車輛、智能公路、緊急救援系統(tǒng)的Smartw ay , 實現(xiàn)安全、高效、便利、舒適、低環(huán)境負荷的交通環(huán)境14-15。1. 3 歐盟eSafety 16eSafety 由ERT ICO 最先提出, 2003年9月得到歐盟委員會的認可并列入歐盟計劃。主要內(nèi)容是:充分利用先進的信息與通信技術(shù)(infor ma -tion and com mu

13、n-i cation technolog y, ICT , 加快安全系統(tǒng)的研發(fā)與集成應(yīng)用, 為道路交通提供全面的安全解決方案。除自主式的車載安全裝置外, 還需考慮車-路協(xié)調(diào)合作方式, 即通過車-車以及車-路通信技術(shù)獲取道路環(huán)境信息, 從而更有效地評估潛在危險并優(yōu)化車載安全系統(tǒng)的功能。歐盟在其第6框架計劃(FP6 中, 準備啟動77項與eSafety 相關(guān)的研究開發(fā)項目, 與之相配套, 歐盟委員會還推薦了28項行動計劃, 可歸納為3類:社會公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)(包括道路交通基礎(chǔ)設(shè)施及體系架構(gòu)、電信基礎(chǔ)設(shè)施等 ; 車輛預(yù)防與保護系統(tǒng)(包括車載智能終端系統(tǒng)、事故前安全輔助駕駛系統(tǒng)、事故中車內(nèi)人員保護系統(tǒng)

14、、事故后緊急救援系統(tǒng)等 ; 以及事故原因分析、人為因素(hu -m an factor 研究、成本效益分析等17。eSafety 重點研究安全問題, 更加重視體系框架和標準、交通通信標準化、綜合運輸協(xié)同等技術(shù)的研究, 并推動綜合交通運輸系統(tǒng)與安全技術(shù)的實用化。以下介紹eSafety 項目的幾個重點子項目。1 PreVENT 項目。利用先進的信息、通信和定位技術(shù), 開發(fā)自主式和協(xié)調(diào)式主動安全系統(tǒng), 降低事故發(fā)生率和減小事故嚴重性。2 I -w ay 項目(intellig ent coo perativ e sys -tem in cars fo r ro ad 。通過提供實時的周圍車輛信息和路

15、側(cè)設(shè)備信息, 來增強駕駛員的感知能力和對危險狀況的反應(yīng)能力。3 Car2car 項目。推動車-車、車-路通訊技術(shù)及其接口的標準化; 發(fā)展戰(zhàn)略和商業(yè)模式, 推進車-車通訊技術(shù)市場化。在歐洲, 將從2010年起用1a 的時間對智能 以上安裝了各種智能化車載設(shè)備的各種品牌汽車測試8種不同的高新技術(shù), 通過大量的采集數(shù)據(jù)來檢驗安全、效能和舒適的程度, 進而研究智能車輛對安全、能源與效率以及社會的影響18。2 我國車路協(xié)同發(fā)展根據(jù)交通運輸發(fā)展戰(zhàn)略需求, 以改善道路安全與提高交通效率為重點, 兼顧節(jié)能、環(huán)保。通過一系列關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān), 建立車路智能協(xié)同系統(tǒng), 實現(xiàn)車路協(xié)同控制, 改善交通安全, 提高通行效率

16、。通過提高通行效率, 提高單位能耗的運輸效率, 在滿足交通運輸需求的條件下, 達到節(jié)能、環(huán)保的目的19-20。見圖3、4。圖3 智能協(xié)同發(fā)展需求F ig. 3 CV IS develo pment demand in China圖4 車路協(xié)同技術(shù)集成圖F ig. 4 T echnolog y integ ration framew ork o f CV IS表1是對我國/十二五0計劃車路協(xié)同部分的發(fā)展展望。3 結(jié)束語車路協(xié)同技術(shù)在國內(nèi)外都是近幾年才發(fā)展起來的新型技術(shù), 其對緩解交通擁堵以及改善交通104交通信息與安全 2011年第1期 第29卷 總159期關(guān)注, 部分發(fā)達國家更為其制定長期發(fā)展

17、路線。表1 車路協(xié)同/十二五0發(fā)展Tab. 1 Development of CVIS in 12th 5-year Plan第1年第2年第3年第4年第5年車路協(xié)同系統(tǒng)安全及商業(yè)服務(wù)相關(guān)的應(yīng)用示例標準K車路協(xié)同相關(guān)信息的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)和接口, 通訊協(xié)議標準及數(shù)據(jù)安全技術(shù)K 車路協(xié)同信息采集技術(shù)及軟硬件系統(tǒng)K基于車路協(xié)同的交通優(yōu)化控制, 交通系統(tǒng)仿真技術(shù)K基于車路協(xié)同的只能車路技術(shù)K 基于車路協(xié)同的城市公交運行控制技術(shù)K我國車路協(xié)同實施起步較晚, 但隨著我國交通流量的迅速增加, 交通擁堵、交通事故等現(xiàn)象相應(yīng)出現(xiàn), 推行車路協(xié)同技術(shù)勢在必行。我國在引進、開放車路協(xié)同學(xué)習(xí)的同時, 也要結(jié)合我國城市發(fā)展需

18、求結(jié)合國內(nèi)車路協(xié)同系統(tǒng), 發(fā)展符合我國國情的車路協(xié)同系統(tǒng)。參考文獻1 羅亮紅. 基于ZIG BEE 的車路協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)研究D. 廣州:華南理工大學(xué), 12-15.2 王云鵬. 智能車路協(xié)調(diào)系統(tǒng)CM 第三屆智能交通科技論壇. 湖北, 武漢:武漢理工大學(xué), 2010. 3 熊 煒, 李清泉, 李宇光. 智能道路系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢J.研究報告, 2007, 9(2 :83-88.4 V ehicle Infrastructure Integr atio n(V II Ver sion1.3. 1R. W ashing ton, DC:IT S Joint Pr og ram Of -fice U

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27、, China 3Abstract:N ow aday s w alk and bicycle have become a gr een traffic mode of development. T he quality of walking isbecoming an impo rtant indicat or r ef lecting the liv ing quality of urban r esidents. It is no t only an impor tant mode for shor t distance transport but also the mo de at t

28、he beg inning and ending par ts o f a long tr avel. In v iew of pro blems in the central city o f Chong qing , the planning principles that co mbine the special geo gr aphical enviro nment and t he necessity o f building pedest rian w alking system ar e intr oduced. T he pedest rian traffic sy stem planning in the central city of Chongqing is com -pleted.Key words:t raffic planning; pedest rian tr affic system; pedestr ian tho ro ug hfare; pedestr ian unit(上接105頁Overview of the Development in Cooperative Vehicle -Infrastructure System Home and AbroadC