隨著智能交通技術和車聯網的發展，為車路協同技術帶來了很多發展機遇，例如云計算、5G、大數據、移動互聯等技術，使我們在高精度定位、精細化信息服務和新一代傳感網絡構建等方面，都有了更加可靠的技術保證。近年來，國內外基本建立了車路協同的體系框架，定義了一系列應用場景，也開展了相應試驗和應用，但是仍處于研究和試驗階段。雖然在各地建設上已經實現了部分場景的車路協同，想要實現車路協同技術的普遍應用仍需很長的路要走。

什么是車路協同（V2X）？

車路協同（V2X）即采用無線通信和車聯網等技術，全方位實現車與車、車與路、車與人之間動態實時信息交互，達到對車輛和道路的協同管理，進一步促進人、車和路的有效協同，保證交通安全并提高運行效率。（V2X）其中V代表車輛，X代表任何與該車輛交互信息的對象。

車路協同在路口的應用場景可以分為三類：安全保障類，效率提升類和信息服務類。針對這三類應用場景可以分別定義基礎業務場景和增強業務場景。增強業務場景下，對于車輛信息交互的實時性，可靠性和安全性提出了更高的要求，這需要協同控制的方法和理論更加成熟。

面向機動車的服務場景

1、信號燈狀態信息實時推送

在中國汽車技術研究中心有限公司，中國汽車工程研究院等多家單位聯合編制《智能網聯汽車自動駕駛功能測試規程》中，交通信號燈識別及響應是智能網聯汽車自動駕駛功能必須的檢測項目和測試場景。

由于交叉口信號燈樣式不一，以及光照及遮擋等因素的影響，導致某些情況下自動駕駛車輛無法對信號燈狀態準確識別，通過信號機與車輛之間通過V2I設備進行通訊，信號機能夠直接把信號燈狀態信息發送給自動駕駛汽車，能夠代替視頻識別信號燈狀態的過程且能提高識別的準確率。

車路協同能夠解決99.9%前向紅綠燈無法識別問題，減少車載系統10%的計算量，提高車輛通過交叉口的通行效率以及安全性。

2、輔助車輛路徑規劃和提供建議車速

通過信號機以及路側設施將信號燈狀態、剩余時間、可變車道信息、車道級的道路交通流量和排隊長度、交通事故情況、車輛限行、禁行等信息，通過RSU實時推送給車輛，輔助車輛針對當前位置和狀態，結合途徑路段和交叉口的狀態信息，制定最優的路徑規劃和建議行車速度，減少通行時間，提高通行效率。

以公交車路協同應用示范為例，該應用通過智能網聯車路協同公共服務平臺提供的低延時通信能力、終端-邊緣-區域-中心的多級分布式V2X計算能力和道路交通網聯數據，提升公交運行效率和行車安全。公交車通過綠波車速智能引導能夠有效減少公交車輛的延誤以及停車次數，提升公交車輛運行效率的同時還能達到節能減排的目的。

車輛接收到路測設備發來的紅綠燈燈態信息，在不改變當前交通信號控制方案的前提下，根據當前車輛的位置，速度，信號相位剩余時間，依托平臺端-邊-云的協同計算得出建議行駛速度，不影響道路其他社會車輛正常運行，實現公交進站停靠，完成上下客并啟動“綠波”通過交叉口。

當特殊車輛通過交叉口時，通過V2I與交通信號燈互動，根據交通流狀況與車輛通行優先級動態調整交通信號燈，同時通過V2X實現對道路其他車輛的讓路提醒，確保特種車輛能夠以最短時間通過。

對于車路協同提供的服務，信息服務和安全服務可以提供給消費者車輛終端，交通效率提升類服務可以提供給城市交通管理部門，協同服務則是車輛編隊行駛，主要針對大型物流運輸企業。

在目前的車路協同項目中，大部分信號機只是作為車的一種信號源，是車輛的讀取場景之一。在車路協同背景下，信號機的定位不僅是車路協同信號控制的一個信號源，而是定位成一個集感知，信號控制，網絡通信和數據交換于一體的智慧終端，對現有功能進行升級，支持車路協同不同發展階段的相關應用場景測試，既立足于當下，也著眼于未來。

3、交叉口車輛輔助駕駛

對于無信號交叉口，由于存在視覺盲區，車輛通過交叉口時，普通車輛無法感知到其他方向駛來的車輛，通過車車通信和車路通信，兩個方向的車輛都能夠感知到對方的位置和速度信息，進而制定合理的速度和軌跡規劃，在確保安全的前提下，快速的通過交叉口。

4、車輛闖紅燈預警

當自動駕駛車輛通過交叉口獲取當前交叉口的信號燈狀態以及剩余時間時，到目前關于車路協同在交叉口方面的主要測試場景都集中在主動安全和輔助駕駛的場景。

5、綠燈時車輛起步提醒

當車輛在交叉口排隊等候通行時，車輛通過V2X檢測到前車啟動時，能夠在保證安全車距的前提下，提示車輛啟動，確保自身能夠快速通過交叉口，提高整個信號周期內通過交叉口的車輛數以及通行效率。

6、后車跟馳實時主動安全預警

當自動駕駛車輛在道路上行駛時，會通過車輛自身安裝的各類感知設備對周圍進行實時感知，形成感知對象列表，當車輛檢測到距離前車距離小于安全距離時，會進行碰撞預警以及根據前后車的狀態采取適當的駕駛策略行為。

7、智能潮汐車道

潮汐車道對于解決路段雙向交通流量失衡，提高交通運行效率具有重要意義。目前廣泛采用的是人工或是定時控制的方式，對交通環境適應性較差。此外，在潮汐車道方向切換過程中，清空時間設置不合理。基于車路協同技術，通過車車，車路動態實時信息交互，能夠實現對全時空動態交通信息采集與融合，在此基礎上能夠對潮汐車道開啟前后的交通流狀態演化規律進行精準挖掘，為潮汐車道的智能控制策略提供理論依據。

面向非機動車、行人的服務場景

基于自動駕駛車輛自身和路側檢測設備的強大感知能力，能夠實現對信號交叉口人車路全要素的實時精確感知。通過行人過街需求響應以及信號控制算法優化的同步實施，當主干道無人過街時，行人信號燈自動調整為紅燈常亮狀態，將相應綠燈時間增加到主干道上。

此外，通過視頻數據對過街行人進行特殊人群識別，如果分析出過街人群中存在行動不便的，會適當增加行人通行綠燈時間，此外在行人過街時，通過語音提示功能對路人進行提醒，一方面能夠提醒“低頭族”，同時也能夠幫助存在視覺障礙的人更安全的通過交叉口。

面向信號燈配時優化場景

在當前車路協同技術快速發展和推廣應用的同時，從交通控制層面形成一套與之相適應和匹配的交通控制理論和技術，是目前車路協同技術發展過程中面對的主要問題。目前車路協同技術的發展，為交通控制帶來了全時空動態交通信息，提供了更加靈活和精細的控制措施，為整個交通信號控制技術升級提供了可能。

1、融合自動駕駛數據的信號配時優化

從目前自動駕駛車輛的發展進度來看，未來的五到十年之間，道路上會是不同級別自動駕駛車輛與人工駕駛車輛共存的狀態。這種情況下，通過自動駕駛車輛自身的軌跡數據結合路側設備感知的車輛信息，利用交通波理論對整個交叉口車輛的軌跡進行重構，通過重構后的軌跡對整個信號交叉口的狀態進行完整刻畫，如獲取排隊長度、控制延誤、停車次數等參數、匯入車輛干擾、排隊溢出、空放、協調流向錯誤，通過這些對交叉口運行機理進行分析以及問題診斷。根據診斷出的原因對交叉口進行針對性的方案優化。

2、車路協同成熟狀態下的信號優化控制

首先，在車路協同的技術框架體系下，車輛會將自身的速度，位置，以及加速度信息通過V2X方式實時傳遞給路側和云控平臺，車輛和云端的信息交互使得云端能夠發送指令給自動駕駛車輛，控制車輛的軌跡，從而以一種更加精細化的控制策略來對交叉口信號配時方案進行優化設計。

通過自動駕駛車輛和路側設備，對交叉口各進口到方向的車輛進行識別，通過RSU傳送給交通信號機，信號機通過對交叉口各進口道即將到達的車輛進行多維度的分析，生成交通信號配時方案，同時根據生成的交通信號配時方案對自動駕駛車輛的軌跡進行優化，利用動態規劃的方法，循環迭代，生成最終的信號配時方案。上述方案適用于車流中自動駕駛車輛滲透率較高的條件下，滲透率越高，信號配時優化方案的效果越好。

審核編輯 ：李倩