车路协同交通信号控制研究

车路协同交通信号控制研究摘要：伴随着大数据、人工智能、云计算、5G等新技术的融合应用及发展，车路协同、自动驾驶技术发展迅速。2021年3月，《“十四五”国家信息化规划》发布，框定了以智能交通为首的十大数字化应用场景,提出要“发展自动驾驶和车路协同的出行服务”。城市交通信号控制，作为智能交通领域的核心应用，也由传统的基于检测器的信号控制优化向车路协同方向发展。通过5G无线专网，实现车端、路端、信号机及检测器等实时精准数据传输，实现协同联控及信息服务，均衡城市路网交通流，使停车次数、延误时间最小，助力畅行交通及交通信号管控效益最大化。关键词：车路协同5G无线专网协同联控1引言立足于数据为核心生产要素的新时代,得益于近年智慧交通的快速发展,部分城市路侧智能感知设备的成熟应用,道路精准感知能力不断增强,算力提升突破,算法创新优化,“聪明的路”“智慧的车”“车路协同”逐步走进现实,自动驾驶呼之欲出,并开始重新定义城市治理与居民的生活方式。车路协同的整体建设发展，主要历经了三个阶段：技术概念探讨、应用场景探索、试点示范建设。技术概念探讨阶段，车路协同应用主要围绕无人驾驶、智慧城市、智慧停车、智能网联汽车、ETC推广等建设领域，如车载信息服务、ADAS系统（高级辅助驾驶系统）、交通管理与控制一体化等。应用场景探索阶段，行业对车路协同建设的认知快速加深，从最初的基础技术支持上升到车路协同是下一代智能交通非常关键的基础设施，基于V2X的车路协同是智能交通(ITS)的发展目标。试点示范建设阶段，政策方面，《智能汽车创新发展战略》《国家车联网产业标准体系建设指南》《交通运输部关于推动交通运输领域新型基础设施建设的指导意见》《交通运输部关于促进道路交通自动驾驶技术发展和应用的指导意见》等重要指导性文件接连发布；项目建设方面，如天津（西青）国家级车联网先导区揭牌、山西省阳泉自动驾驶车路协同示范区（道路城市）项目进行测试、广东省广州中山大道BRT实验线正式投入运营、重庆市G5021石渝高速涪丰段车路协同项目正式运行等等；2021年，车路协同行业延续了之前的发展态势，政策方面继续补足加强，如《智能网联汽车道路测试与示范应用管理规范（试行）》《工业和信息化部关于加强智能网联汽车生产企业及产品准入管理的意见》《交通运输领域新型基础设施建设行动方案（2021—2025年）》等；项目建设方面，16座试点示范城市名单公布，有关项目建设蓄势待发；企业继续深入布局，BATH持续加大在车路协同等项目建设投入，行业和市场也在进一步加快产业商业化的探索进程。2车路协同交通信号控制2.1目前存在的问题物联网、大数据、云计算、车联网、人工智能等新兴信息技术为智慧交通的发展注入了新的内涵。传统的智慧交通业务，由于感知信息不精准、信息传输时延高、车路信息交互少等问题，在城市拥堵治理、交叉口事故预警、高速匝道协作通行、特殊车辆优先通行等方面仍存在较大瓶颈，无法为交通管理者、出行者提供实时精准的智慧交通应用服务。2.2车路协同交通信号控制发展随着车路协同技术的发展，基于融合感知、云边一体、协同决策及控制等领域的技术优势，通过“人—车—路—云”等交通要素的有机耦合，智慧交通应用场景必将发生革命性的变化，为构建安全、便捷、高效、绿色、经济的现代化综合交通体系提供有力基础。目前常见车路协同交通信控控制应用，主要包括：通行引导、绿波通行、安全预警等方面。道路交叉口通行引导，主车向V2X服务器发送车辆行驶信息，V2X服务器根据车辆行驶信息、目标交叉路口的交通信息、其他车辆上报的行驶信息，为主车生成通过交叉路口的通行调度信息发送给主车，主车通过路侧RSU获取相关感知信息、其他车辆信息、V2X服务器的云端信息等，自身生成调度信息。绿波通行，“绿波带”是在指定的交通线路上，信号控制机根据路段距离，将车辆所经过的各路口绿灯起始时间作相应调整，以确保按一定车速要求行驶的车辆到达每个路口时，正好都遇到“绿灯”。道路危险状况提示，车辆在前方有施工、桥下有积水、路面有坑、道路湿滑、前方急转弯等场景路段行驶时，道路单元RSU将广播信息，车辆接收后将预警驾驶员，提醒减速或绕行。自动驾驶（智能网联汽车）商业化试运营，2021年年底，北京市智能驾驶汽车政策先行区对外发布《北京市智能网联汽车政策先行区自动驾驶出行服务商业化试点管理实施细则（试行）》，向部门企业颁发国内首批自动驾驶车辆收费通知书。2.3车路协同城市交通信号控制研究车路协同城市交通信号控制，主要是基于5G无线专网，实现车端、路端、信号机及检测器等实时精准数据传输，实现协同联控及信息服务，均衡城市路网交通流，提升出行效率。5G无线专网，搭载无线模块，实现5G实时精准信息服务、无线专网云控，联网更便捷。车路协同信号控制应用，主要包括四个方面：交通效率类、应急保障类、信息服务类、交通安全类。交通效率类，主要是将智能网联车辆位置坐标、速度等信息发送到路侧管控设备，综合流量、排队长度、平均速度等运行状态，制定并实现动态信号优化、特种车辆优先等方案，提升通行效率。信息服务类，将信号控制信息、绿波引导车速、交通运行状态、交通事件等信息发布到电子地图导航系统等，多渠道助力智慧出行。交通安全类，将信号控制信息、绿波引导车速、交通运行状态、交通事件等信息发布到电子地图导航系统等，多渠道助力智慧出行。图1交通效率及服务安全类应用应急保障类，当紧急情况出现时，路侧RSU接收数据，给予绿灯优先信号。如紧急救护、消防，应急安保等。图2应急保障信号控制应用3总结及展望车路协同技术作为新一轮科技革命的成果，与城市交通应用场景深度融合，赋能交通管理者精准感知、精确分析、精细管理、精心服务能力。必将促进交通信息化向数字化、智能化、网联化、协同化升级，支撑自动驾驶应用的产业化落地，助力交通企业安全高效运营，不断增强交通出行者的获得感、幸福感和安全感，为交通行业高质量发展奠定基础。4参考文献［1］市场观察“外热内冷”的车路