国内外车路协同系统发展现状综述_陈超

1、国内外车路协同系统发展现状综述陈 超1, 2 吕植勇1, 2 付姗姗1, 2 彭 琪1, 2(武汉理工大学智能交通系统研究中 心 1 430063(水路公路交通安全控制与装备教育部工程研究中心 2 武汉 430063摘 要 车路协同系统 (CV IS 作为智能交 通运输 系统 (IT S 的 重要子 系统 , 近年来 备受国 内外科 研 人员关注 , 是世界交通发达国家 的研究 、 发展 与应用 热点 。 文 中介绍了 CV IS 的概 念以及 内涵 , 介 绍 了美国 IntelliDrive SM 、 欧洲 eSafety 、 日本 Smar tw ay 以及我国车路协同的发展情况 , 并

2、对我国 车路协同 未来的发展进行了展望 。关键词 智能交通运输系统 (I T S ; 车路协同系统 (CV IS ; IntelliDrive SM中图分类号 :U492. 25 文献标志码 :A D OI :10. 3963/j . ISSN 1674-4861. 2011. 01. 025收稿日期 :2010-07-22 修回日期 :2010-11-20作者简介 :陈 超 (1987 , 硕士生 . 研究方向 :智能交通系统 . E -mail :hb tm cc yahoo . com . cn 智能 交通运 输系统 (intelligent transporta -tion syste

3、m s , ITS 是目前世界交通运输领域的前 沿领域 , 已成为世界各国极力投注资源推动的重 点之一 , 在美国 、 日本及欧盟等众多先进国家尤其 受到重视 , 被认为是提高道路交通的可靠性 、 安全 性和减少环境污染的有效手段之一 。车路 协 同 系 统 (cooperative v ehicle -infra -structure sy stem , CVIS 是基于无线通信 、 传感探 测等技术获取车辆和道路信息 , 通过车车 、 车路通 信进行交互和共享 , 实现车辆和基础设施之间智 能协同与配合 , 达到优化利用系统资源 、 提高道路 交通安全 、 缓解交通拥堵的目标 1-2。近年

4、来 , 电子信息和无线通信技术的迅速发 展与应用 , 推动了 CVIS 的发展 。 其作为 ITS 的 重要子系统也备受国内外科研人员关注 , 是世界 交通发达国家的研究 、 发展与应用热点 。1 国内外车路协同1. 1 美国 IntellidriveSM美国 车 路 协 同 系 统 (vehicle infrastructure integration , VII 是由美 国联 邦公路 局 、 AASH -TO 、 各州 运输部 、 汽车工 业联盟 、 ITS American 等组成的特殊联合机构 , 通过信息与通信技术实 现汽车与道路设施的集成 , 并以道路设施为基础 , 计划于 200

5、5年推出可以实施的产品 。 各州将采 用统一的实施模式 , 采用 Probe Vehicle (试验车 获取实时交通数据信息 , 支持动态的路径规划与 诱导 , 提高安全和效率 3-4。VII 计划主要包括智能车辆先导 (IV I 计划 、 车辆安全通信 (VSC 计划 、 增强型数字地图 (ED -m ap 计划等 , 并且通过美国通信委员会 (FCC 为 车路通信还专门分配了 5. 9GH z 的专用短程通 信 (DSRC 频 段 5-6, 为驾 驶员 提供 安 全辅 助控 制7。最近美国交通部 (United States Departm entof Transpo rtation ,

6、USDO T 将 VII 更名为 Intel -liDrive SM , 更加强调了交通安全的重要性 , 以下提 到的 IntelliDrive SM 即是 VII 的后期 , VII 向 Intel -liDrive SM 过渡趋势见图 2。1. 1. 1 IntelliDrive SM 项目的特点1 安全 。 应用车 -车 , 车 -路 , 车 -X 无 线通信 技术 , 全面感知车辆周围 360度范围内的危险信 息 。2 交通机动性 。 应用多种信息技术 , 向出行 者和运输管理者提供多种实时交通信息 。3 环境 。 通过提供实时交通拥堵和其它信 息 , 辅助出行者选择合适路线 , 减少

7、环境污染 8-9。IntelliDrive SM为美国道路交通提供了更好的 安全和效率 , 它通过开发和集成各种车载和路侧 设备以及通信技术 , 使得驾驶者在驾驶中能够作 出更好和更安全的决策 。 当其与自动车辆安全系 统结合应用时 , 如果驾驶员不能或没有及时做出102交通信息与安全 2011年第 1期 第 29卷 总 159期响应 , 车辆则会自动响应并进行操作 , 这样可明显 增强安全预防 , 减轻碰撞损失 。 同时 , 运输系统管 理者 、 车辆运营商 、 出行者都能得到所需的信息 , 为机动性 、 效率 、 运输成本 、 安全做出动态决策 , 实现人员和货物的高效移动 10 。图 2

8、 车路协同系统发展趋势Fig . 2 T rend o f co operative vehicle -inf rastructure (CV IS 1. 1. 2 IntelliDrive SM 的未来研究目标 111 目标 1。 通过连接车辆和基础设施使交通 安全转型 。(1 增 强驾驶员 主动和被 动安全辅 助应用 (例如 :协助车辆驾驶员躲避紧急冲撞 , 这需要低 延时通信 。(2 提供不需要实时通信的车辆信息以提高 车辆行驶安全 。(3 提供测试来支持管理和咨询决策 , 对决策 系统性能的有效性进行评价以及开发和标准验证 。(4 提供技术支持以增强部分或全部车辆的 控制性能 。(5

9、增强车载端应用以减少驾驶员分神 。 2 目标 2。 在所有的道路上 , 捕获完整的实 时的交通流信息以支持系统运行 。 (1 从连接的车辆 、 移动设备和基础设施中 捕获实时数据 。(2 在所有的交通流模式下 , 捕获实时信息 。 (3 开发能够集成所有应用于交通管理和绩 效考核实时数据的技术框架 。3 目标 3。 通过车辆和基础设施的通信 , 实 现交通管理系统性能的转型 。(1 开发对所有实时的数据的应用程序以供 交通管理者使用 , 确保人员和货物安全 、 高效地移 动 。(2 利用实时流动性和成本化的数据来辅助 道路使用者动态决策 。4 目标 4。 实现 “ 下一代 ” 的电子支付系统

10、。 费 、 公共交通等 。(2 定义技术框架以保证新兴地区和国家为 交通运输提供财政支持政策 。5 目标 5:通过汽车和基础设施的连接实现 环境管理 。(1 捕获车辆周围实时的环境数据 。 (2 整合实时环境数据 , 以运用在交通管理 和性能改进 。 (3 为交通管理者和道路使用者提供使用实 时数据在环境影响方面的应用 。6 目标 6。 为基于车路协同安全性 、 移动性 等方面的应用建立一个制度基础 。(1 确定和研究解决方案来解决国内和国际 上的体制基础 、 治理 、 隐私问题 、 潜在法规和政策 , 以落实运输技术 。(2 在所有目标领域解决社会公平 , 以确保 所有的用户在运输解决方案中

11、受益 。1. 2 日本 Smartway12S martw ay 计划由政府与民间 23家知名企业 共同发起 , 用于促进土地 、 基础设施 、 运输和旅游 、 先进安全汽车 (advanced safety vehicle , ASV 的 发展 8。 Smar tw ay 发 展 重点 在 整 合 日 本各 项 ITS 的功能及建立车上单元的共同平台 , 使道路 与车辆能藉由 ITS 咨询的双向传输而成为 Sm ar -tw ay 与 Smartcar , 以减少交通事故和缓解交通拥 堵 , 并希望在 2010年普及全日本 。 2007年已初 步完成 在 Tokyo Metropolitan

12、 Ex pressw ay 部分 公路的试验计划 , 自 2009年起将于日本 3大都会 区进行试验 13。基于统一与协调行为方针的 Smartw ay 示范 系统还向用户提供以下几个方面的信息服务 。 1 辅助安全驾驶信息服务 :通过路侧架设的 一系列传感器检测前方道路转弯处或视线死角区 域是否发生交通阻塞或存在路面障碍物等 , 并通 过车路通信系统向驾驶者提供实时道路信息 。2 静止图像信息服务 :通过闭路电视 (C C T V 摄像机采集的道路环境状况信息 , 将以静止 图像的形式提供给驾驶者 , 例如在隧道入口处可 以清楚地了解到出口处的车流情况等 。 3 浮动车信息采集服务 :基于浮

13、动车技术实 现实时交通信息的获取 , 并通过车路通信系统 , 连 同天气 、 路面情况以及高危地段等信息迅速提供 给临近的车辆 。4103国内外车路协同系统发展现状综述 陈 超 吕植勇 付姗姗 彭 琪(DSRC 天线检测行驶 于主干道上的车辆 , 当车 辆接近道路汇集处时 , 将通过车路通信系统向有 关驾驶者发出警示信息 。5 停车场电子付费服务 :通过车路通信系统 实现停车场电子付费服务 。6 宽带互联网连接服务 :通过车路通信系统 实现宽带互联网连接服务 。 构建包括智能车辆 、 智能公路 、 紧急救援系统的 Smartw ay , 实现安全 、 高效 、 便利 、 舒适 、 低环境负荷的

14、交通环境 14-15。 1. 3 欧盟 eSafety 16eSafety 由 ERTICO 最先提出 , 2003年 9月 得到欧盟委员会的认可并列入欧盟计划 。 主要内 容是 :充分利用先进的信息与通信技术 (info rma -tion and com muni -cation technology , IC T , 加快 安全系统的研发与集成应用 , 为道路交通提供全 面的安全解决方案 。 除自主式的车 载安全装置 外 , 还需考虑车 -路协调合作方式 , 即通过车 -车以 及车 -路通信技术获取道路环境信息 , 从而更有效 地评估潜在危险并优化车载安全系统的功能 。 欧 盟在其第 6

15、框架计划 (FP6 中 , 准备启动 77项与 eSafety 相关的研究开发项目 , 与之相配套 , 欧盟 委员会还推荐了 28项行动计划 , 可归纳为 3类 :社会公共基础设施建设 (包括道路交通基础设施 及体系架构 、 电信基础设施等 ; 车辆预防与保护 系统 (包括车载智能终端系统 、 事故前安全辅助 驾驶系统 、 事故中车内人员保护系统 、 事故后紧急 救援系统等 ; 以及事故原因分析 、 人为因素 (hu -m an facto r 研究 、 成本效益分析等 17。eSafety 重点研究安全问题 , 更加重视体系框 架和标准 、 交通通信标准化 、 综合运输协同等技术 的研究 ,

16、 并推动综合交通运输系统与安全技术的实 用化 。 以下介绍 eSafety 项目的几个重点子项目 。 1 PreVENT 项目 。 利用先 进的信息 、 通信 和定位技术 , 开发自主式和协调式主动安全系统 , 降低事故发生率和减小事故严重性 。2 I -w ay 项 目 (intelligent coo perative sys -tem in cars fo r ro ad 。 通过提供实时的周围车辆 信息和路侧设备信息 , 来增强驾驶员的感知能力 和对危险状况的反应能力 。3 Car2car 项目 。 推动车 -车 、 车 -路通讯技术 及其接口的 标准化 ; 发展战略和商 业模式 ,

17、推进 车 -车通讯技术市场化 。在欧洲 , 将从 2010年起用 1a 的时间对智能 , 1 以上安装了各种智能化车载设备的各种品牌汽车 测试 8种不同的高新技术 , 通过大量的采集数据 来检验安全 、 效能和舒适的程度 , 进而研究智能车 辆对安全 、 能源与效率以及社会的影响 18。 2 我国车路协同发展根据交通运输发展战略需求 , 以改善道路安 全与提高交通效率为重点 , 兼顾节能 、 环保 。 通过 一系列关键技术攻关 , 建立车路智能协同系统 , 实 现车路协同控制 , 改善交通安全 , 提高通行效率 。 通过提高通行效率 , 提高单位能耗的运输效率 , 在 满足交通运输需求的条件下

18、 , 达到节能 、 环保的目 的 19-20。 见图 3、 4。图 3 智能协同发展需求F ig . 3 CV IS develo pment demand in China图 4 车路协 同技术集成图Fig . 4 T echnolog y integ ration framew ork o f CV IS 表 1是对我国 “ 十二五 ” 计划车路协同部分的 发展展望 。3 结束语车路协同技术在国内外都是近几年才发展起 来的新型技术 , 其对缓解交通拥堵以及改善交通104交通信息与安全 2011年第 1期 第 29卷 总 159期关注 , 部分发达国家更为其制定长期发展路线 。 表 1 车路

19、协同 “ 十 二五 ” 发展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 车路协同系统安全及商业服务相关的应用示例标准 车路协同相关信息的数据 库结 构和 接口 , 通讯协议标准及数据安全技术 车路协同信息采集技术及软硬件系统 基于车路协同的交通优化 控制 , 交通 系统 仿真技术 基于车路协同的只能车路技术 基于车路协同的城市公交运行控制技术 我国车路协同实施起步较晚 , 但随着我国交 通流量的迅速增加 , 交通拥堵 、 交通事故等现象相 应出现 , 推行车路协同技术势在必行 。 我国在引 进

20、 、 开放车路协同学习的同时 , 也要结合我国城市 发展需求结合国内车路协同系统 , 发展符合我国 国情的车路协同系统 。参考文献1 罗 亮 红 . 基 于 ZIG BEE 的车 路 协 同 关键 技 术 研 究 D . 广州 :华南理工大学 , 12-15.2 王云鹏 . 智能车 路协 调系统 C 第 三届智 能交 通 科 技论坛 . 湖北 , 武汉 :武汉理工大学 , 2010.3 熊 炜 , 李清泉 , 李宇 光 . 智 能道路 系统的 发展现 状 与 趋势 J . 研究报告 , 2007, 9(2 :83-88.4 V ehicle Infrastructure Integ ratio

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29、ie 1 WU Xiangkang 1 HU Yiliang 1, 2 YU Lianghui 3(School of Traf f ic and Transportation , Chongqing J iaotong University , Chongqing 400074, China 1 (Chongqing Transport P lanning Institute , Chongqing 400074, China 2(S chool o f Tra f f ic and Vehicle Engineering , Shandong University o fTechnolog

30、 y , Zibo 255049, S handong , China 3A bstract :N ow aday s w alk and bicycle have become a gr ee n traffic mode of development . T he quality of walking is becoming an impo rtant indica tor ref lecting the liv ing quality of urban residents . It is no t only an impor tant mode for shor t distance t

31、ra nspor t but also the mo de at the beginning a nd ending pa rts o f a long tr avel . In view of pro blems in the central city o f Cho ng qing , the planning principles that co mbine the special geo g raphical enviro nment and the necessity o f building pedestrian w alking sy stem are introduced . T he pedestrian traffic sy stem planning in the central city of Chongqing is com -ple ted .Key words :traffic planning ; pedestrian tr affic sy stem ; pedestrian tho ro ug hfare ; pede st rian unit(上接 105页 Overview of the Deve