国内外车路协同系统发展现状(综述)

102

交通信息与安全 2011年第1期 第29卷 总159期

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Smartw ay 以及我国车路协同的发展情况, 并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) ; Int elliDrive SM

中图分类号:U 492. 25 文献标志码:A DOI:10. 3963/j. ISSN 1674-4861. 2011. 01. 025

智能交通运输系统(intellig ent transporta -tion system s, IT S) 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 system , 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。

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。

最近美国交通部(U nited States Depar tm ent of T ranspor tation, USDOT ) 将VII 更名为Inte-l liDrive SM , 更加强调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 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, 减少环境污染[8-9]。

IntelliDrive 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

SM

[7]

1 国内外车路协同

1. 1 美国Intellidrive

美国车路协同系统(vehicle infrastructure integration, VII) 是由美国联邦公路局、AASH -T O 、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2005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)

收稿日期:2010-07-22 修回日期:2010-11-20

SM

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

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

103

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

[10]

现人员和货物的高效移动。

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。

图2 车路协同系统发展趋势

F ig. 2 T rend o f co operative vehicle -inf rastructure(CV IS)

(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受益。

1. 2 日本Smartway

Smartw 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]。Smartw 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IT S 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T okyo Metropolitan 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。

[12]

1. 1. 2 IntelliDrive SM 的未来研究目标[11]

1) 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) 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。

104

(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、低环境负荷的交通环境[14-15]。1. 3 欧盟eSafety [16]

eSafety 由ERT ICO 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(infor ma -tion and com mun-i cation technolog y, ICT ) , 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 factor ) 研究、成本效益分析等。

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, 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(intellig ent coo perativ e 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, 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

[17]

交通信息与安全 2011年第1期 第29卷 总159期

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, 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

F ig. 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

关注, 部分发达国家更为其制定长期发展路线。

表1 车路协同 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

[7] 王笑京. 智能交通与道路交通安全-发展动态及建设

[C] 第四届中国智能交通年会, 青岛:全国智能交通系统协调指导小组, 2008.

[8] M ichael Chapman. U sing V ehicle Pr obe D at a to D-i

ag no se Ro ad Weather Co nditions -R esult s fro m the Detro it IntelliDr iveSM [C] Washingt on, D. C , Stat e T ranspo rtation Departments, T RB 2010An -

nual M eeting. 2010:1-16.

[9] Br ain Smith. IntelliD riv eSM T raffic Sig nal Co ntr ol

Algo rithms[R ].V irg inia :U niver sity o f V irg inia, 2010.

[10] H yung jun P ark, Brain L. Smith. Investig ating Ben -efits of IntelliDr iveSM in F reew ay O peratio n -L ane Chang ing A dv isor y Case Study [R ].T RB 2010A nnual M eeting , Washingt on D. C :State T r ans -po rtation Depar tments. 2010.

[11] V aler ie Brigg s. USDOT IT S Strateg ic Planning[R].

Washingto n D. C:IT S Jo int Pr og ram Off ice. 2009.

[12] H iroshi M AKIN O, Smartway Project [R].12th IT S

Wo rld Cong ress. San Fr ancisco:Intellig ent T r ans -po rtation So ciety o f A merica. 2005.

[13] 淘治中. 智慧型运输系统(IT S) 整体发展趋势之比

较与评析[J]. 中华技术, 2009, 7(1) :112-123.

[14] 张芳旭, 日本先進式輔助駕駛公路系統(A H S) 之

發展[R]. 台北: 交通部 运输研究所.

[15] 李清泉, 熊 炜, 李宇光. 智能道路系统的体系框

架及其关键技术研究[J]. 交通运输系统工程与信息. 2008, 8(1) :40-48.

[16] 欧洲智能交通信息服务平台. [EB/OL ](2008-03-11) [2010-9-20]. http://ww w. ert ico. com/about -ertico -mission, 2010.

[17] 严新平, 吴超仲. 智能交通运输系统-原理、方法及

应用[M ]. 武汉:武汉理工大学出版社, 2006:2-8.

[18] 李克强. 基于IT S 的智能汽车项目[R]. 2009年中

国智能交通年会, 深圳:中国智能交通协会, 2009.

[19] 吴忠泽. 迎接中国智能交通的新时代[J].科学,

2010, 62(1) :3-6.

[20] 王云鹏. 车路智能协同技术发展现状与展望[R ].

2009年中国智能交通年会, 深圳:中国智能交通协会, 2009.

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、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 Integr atio n(V II ) Ver sion1.

3. 1[R]. W ashing ton, DC:IT S Joint Pr og ram Of -fice U S Department of T ransportat ion, A pril, 2008. [5] 柯亮宇. 无线行动通讯明日之星-车载无线通讯发

烧. [EB/OL ]. (2009-6-10) [2010-8-30]. ht tp://w w w. artc. org. t w/chinese/03_service/03_02detail.aspx ? pid=39. 2010.

[6] A shw in Amanna . Ov erview of Int elliDr ive /V ehicle

I nfr astructur e Int eg r at ion (VII ) [R ].V ir ginia:Vir -g inia T ech transpo rtat ion institute, 2009.

(下转第109页)

法[J]. 城市交通, 2009(6) :53-58.

[2] 黄 娟, 陆 建. 城市步行交通系统规划研究[J]. 现

代城市研究, 2007(2) :48-53.

[3] 魏晓云. 厦门市步行系统规划研究[J].城市交通,

2008(6) :21-26.

[4] 刘庆楠. 城市步行交通系统规划设计研究[D ].北

京:清华大学, 2009.

[5] 袁文平. 上海市中心城步行交通系统规划研究[J].

中国市政工程, 2009(6) :70-71.

[6] 朱兴彤. 现代城市步行空间及其体系规划设计初探

[D]. 南京:东南大学, 2000.

Pedestrian Traffic System Planning in Central City of Chongqing

GAO Jianjie 1 WU Xiangkang 1 HU Yiliang 1, 2 YU Lianghui 3

(School of Tr af f ic and Transportation , Chongqing J iaotong Univer sity , Chongqing 400074, China)

(Chongqing T ransp or t Planning I nstitute, Chongqing 400074, China)

(S chool of T raf f ic and Vehicle Engineer ing , Shandong Univer sity of

T echnology , Zibo 255049, S handong, China) 3

Abstract:N ow aday s w alk and bicycle have become a " gr een traffic mode" of development. T he quality of walking is

becoming 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 the 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.

2

1

Key words:t raffic planning; pedest rian tr affic system; pedestr ian tho ro ug hfare; pedestr ian unit

(上接105页)

Overview of the Development in Cooperative Vehicle -Infrastructure System Home and Abroad

C HEN Chao

1, 2

LU Zhiyong

1, 2

FU Shanshan

1, 2

PENG Qi

1, 2

12

(Intelligent Tr ansport Sy stems Research Center, Wuhan University of Technology , Wuhan 430063, China ) (EngineeringResearch Center f or Transportation Saf ety (Ministry of Education) , Wuhan 430063, China)

Abstract:As a major IT S subsystem, Coo per ative Vehicle -I nfr ast ruct ur e System (CVI S) has been g reatly con -cerned home and abro ad in r ecent years, w hich is t he ho t spot of the dev elo ped countries in r esear ch, development and a p -plication. T his paper int roduces the concept and co nno tation o f CV IS, int roduces the U nited Stat es' IntelliDr iveSM , the

Eur opean U nion' s eSafety , Japan' s Smar tw ay and China' s dev elo pment of collabor ative v ehicle -infrastr ucture system. Fur -ther more, the future development o f CV IS in China is pr esented.

Key words:int elligent transpo rtat ion sy stems(IT S) ; coo per ativ e v ehicle inf rastructure system(CV IS) ; IntelliD -r ive SM