车联网应用于哈尔滨市智能交通的前景

孔繁宇

（哈尔滨市信息化建设项目管理中心，黑龙江 哈尔滨150010）

交通是城市经济发展的命脉，在2015年全国交通运输会议上，加快智慧交通建设再一次被提上了日程。作为智慧交通主要构成的智能交通系统（Intelligent Traffic Systems，简称ITS），是将先进的信息技术、数据通信技术、传感器技术、电子控制技术以及计算机技术等有效地综合运用于整个交通运输管理体系，从而建立起一种能够在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合运输和管理系统。境外例如东京、柏林、伦敦、新加坡、香港等城市在智能交通系统建设中都取得了不错的应用成果。其中以日本的UTMS'21（Universal Traffic Managemengt System）为代表的ITS，将交通控制推向了智能化的高点。我国智能交通起步较晚，但也取得了显著发展。北京智能交通管理系统，集成了视频监控、GPS警车定位、信号控制等171个应用子系统，同时还建立了现代化交通指挥控制中心。杭州市建成了“杭州市道路和交通管理应用浮动车技术示范工程”，能实时显示路网的交通状况。上海、宁波、绍兴、兰州等城市的公交“一卡通”实现了城市间的公交互联互通。

随着智能交通发展的不断推进，车联网系统在汽车厂商产品的推动下，获得了快速发展。车联网一词在我国最早出现于中国国际物联网博览会暨中国物联网大会的开幕式，在2013年测绘地理信息蓝皮书中显示，车联网有关项目已经被列为中国重大专项中第三专项的重要项目。车联网（Internet of Vehicles，简称IOV）是以车内网、车际网和车载移动互联网为基础，按照约定的通信协议和数据交互标准，在车－X（X:车、路、行人及互联网等）之间，进行无线通讯和信息交换的大系统网络，是能够实现智能化交通管理、智能动态信息服务和车辆智能化控制的一体化网络。具有代表性的应用有日本的 VICS、Smartway，美国的IVHS，瑞典的 SCANIA等。国内的车联网主要应用于车载信息服务，如丰田G－Book以及通用OnStar等。

1 车联网与智能交通

1.1 车联网特点

车联网是物联网在智能交通领域中应用的产物，智能交通是智慧交通的重要构成，可以说智慧交通是智能交通与车联网的结合。智能交通在我国主要应用于公路交通信息化、城市道路交通信息化以及城市公交信息化三大领域，所以智能交通与信息化服务是密不可分的。

而车联网作为实现交通信息化的一种技术手段，其网络节点以车辆为主。车辆一般处于快速移动状态，车辆节点间的通讯时间和网络连通性需要长时间的保障，并且网络拓扑结构会在时空上发生频繁变化。因此，对车联网的实现提出了具体要求:

1）车辆中应装备高性能的车载计算机以及GPS、GIS等外部辅助设备和软件，并提供稳定的电源供电，避免网络工作受到能量方面的限制。

2）车联网的应用需要利用稳定、安全的信息网络展开。若通讯信号不稳定，会影响车辆的定位和信息共享，而信息的节点也会因网络的不连续导致信息堆积以及信息孤岛的情况出现。

3）由于频繁变化的拓扑结构带来大量的数据，因而车联网的应用系统需要具有海量、复杂的数据处理能力。

4）车联网将设备如视频监测获取的外部信息传送至车辆，将车辆的运行情况通过电子LED屏幕等显示，并通过无线设备进行发布与分享，这些都要求道路周边配套设施的不断完善。

1.2 车联网技术在智能交通中的应用

车联网环境下的车辆，不仅参与交通运行，而且在智能交通系统中起到信息提供的作用。车联网的车载终端采集车辆实时运行数据，实现对车辆所有工作信息和静、动态信息的采集、存储及发送。车载终端由传感器、数据采集器、无线发送模块组成，车辆实时运行数据包括驾驶员的操作行为、动力系统工作参数数据等；由云计算处理平台和信息中心处理海量车辆信息，对数据进行筛选和转换，通过数据分析对数据进行报表式处理，供管理人员查看及调度；应用平台通过网络，将信息实时发布，反馈给公众及驾驶人员，如图1所示。

图1 车联网结构分析（根据互联网资料）

目前车联网在智能交通中的应用有很多，主要的应用有:

1）安全应用。利用车载和路侧传感设备，车联网为驾驶员提供包括碰撞预警、刹车提醒、红绿灯警告、车况监测、车辆在线诊断、道路湿滑检测等主动安全服务。保障车辆、非机动车、行人等交通参与者的出行安全。

2）效率应用。在保证安全的情况下，借助网络和无线通信技术全面感知道路系统中交通流状态信息，驾驶员可以使用出行信息服务，优化出行线路和驾驶行为，提高交通管理和控制效率，从而做出科学的出行决策；交通管理者可以进行大面积的综合交通管控，提高管理水平。二者相互配合，能增加交通系统的运行效率，建立生态友好型交通系统，达到节能环保的目的。

3）信息化应用。依靠智能车载终端设备提供的车内服务，驾驶员和乘客可以获得多种服务信息，包括附近的饭店、宾馆、商店、加油站等商业和生活信息，还包括音乐、视频、新闻、社交等娱乐信息。市场经济环境下，信息化服务的增值潜能很大，商业模式清晰成熟，已成为各汽车厂商和信息服务商争夺的重要领域。

2 车联网技术在哈尔滨市智能交通发展现状

哈尔滨市2013年总人口约为993.5万人，市辖区人口约为522万人。哈尔滨冬季较长、春夏季较短，最冷月平均为－19.4°，最热月平均零上22.8°，最大冻土深度520cm。作为省会城市和北方重要的交通枢纽城市，车联网为哈尔滨市智能交通发展带来机遇，也因高寒气候条件和发展制约因素的影响带来了挑战。下面以三个行业为例介绍哈尔滨市智能交通的发展情况。

2.1 出租车行业

2010年初哈尔滨市出租汽车服务管理信息系统（见图2）启动建设，现已完成了监控指挥平台，有将近9 000套出租汽车的车载系统安装到位。该系统具有监控指挥、信息发布、企业在线、综合运营分析、电召服务、服务质量监督考评、动态监管稽查等七大功能。出租车车载系统基于GPS系统，具有车辆定位、轨迹回放、车内监听、图像上传、反劫报警等功能。

图2 哈尔滨市出租汽车服务管理信息系统框架

2.2 交管行业

2013年哈尔滨市以交通违法采集、路况实时监控为主体的“智能交通管控平台”系统开始建设。2014年哈尔滨市财政拨款1.5亿元用于建设公安交通智能化管控系统建设项目。计划建设400处点位的路口电子眼、510处高清视频监控系统、101处高清智能“卡口”、55处机动车测速点以及交通事件检测设备。上述平台和系统不仅能采集信息，还能将各类数据和信息在平台中进行加工、整理，并为指挥者进行分析、研判，为科学决策提供帮助，从而对相关事件进行预判和预防。

2.3 公交运营行业

2005年哈尔滨市开始着手公交智能化建设，由于车载设备上线率低，只能起到监管作用，不能调度成为了当时的首要问题。2014年哈尔滨市自筹资金启动高寒城市智能公交系统建设，系统包括公交智能管理中心平台、公交智能指挥系统、调度系统，数据及图像显示系统、处理系统、收集系统、传输系统、车载设备等。

2014年5月，黑龙江大学与哈尔滨市交通集团有限公司合作，在手机电子支付应用、IC卡读写终端研发、网络电子商务建设等多个项目开展了有效对接与合作。

上述三个行业在哈尔滨市道路交通运行中占据了主导地位。而通过对哈尔滨市智能交通三个行业发展现状以及私家车情况的阐述和了解，主要有以下三个方面的问题。

1）哈尔滨市的出租车定位系统趋于完善。哈尔滨出租汽车管理中心接收／发布出租车移动终端、路况监测等信息，借助交管行业的固定监控设备，可作为车联网示范点在哈尔滨市推广。

2）哈尔滨市交通管理设施正在逐步的增加和完善，现有的管控设备不足以支撑车联网系统的顺畅运行，可以先覆盖并完善哈尔滨市主干线路段的设施建设，再逐渐延伸至城市的各个次干道和支路。

3）哈尔滨市公交车车载设备基本上建立，但调度指挥方面仍存在不足。哈尔滨市仅部分街道可以通过电子公交站牌了解公交车的运行情况，包括到站时间和距离。

3 车联网技术的应用前景

2014年哈尔滨市机动车数量达到了110万左右，如今，汽车厂商正逐步的将车联网辅助设备扩展到各种级别的车型中去。与此同时，4G等移动通信基站的设置带来了更加快捷、稳定的通信网络。哈尔滨市通过交通管控平台、智能公交系统的建立，实现各类信息实时交互，让车联网技术在市民生活中不断的渗透、普及，直至完全的依赖。

1）从车辆自身角度来看，车联网车载装置可以智能分析车辆的使用情况，例如智能排障、车辆零部件损耗、胎压监测、车速、油温等功能，让驾驶人员轻松掌握车辆使用情况，增加零部件的使用寿命，降低能耗及原材料浪费。而在不同的行车状况时，车联网能够给驾驶人员提供应急对策，主要包括以下几个方面:第一，变道辅助功能是指车辆在变道时，车载终端通过车辆周边传感器和车辆间的实时通信对前后车辆的信息进行采集，计算变道的危险程度，判断是否可以执行安全变道；第二，目前的百度地图、高德地图等都能实现最优路径查询，在分析拥堵、交通灯通行量等状况后，给出最优路线；第三，停车诱导功能，停车场内的传感器在车辆出入时获取车辆信息，并将停车场内停车位的实时信息反馈，提供精准的停车导航服务；第四，紧急救援，当车辆发生故障或紧急情况时，车载装置会提供呼叫机制，联系救援机构，降低人身财产的损失。

2）从其他车辆角度，车辆信息的共享，便于其他车辆对本身车辆行车意图的明确理解，在双向或对向行驶中，通过数据的互通以及车载终端的拓扑分析，减少隐患，实现安全行驶。

3）从交通管理角度，当车辆终端通过网络传输，将信息传到交管部门，交管部门在接收信息的同时，可根据当时的交通管控状态，反馈给车辆终端。利用车辆动态适应交通灯信息，车载终端通过车联网信息中心接收信号灯的当前信号状态及变化趋势，并适时调整车辆的行驶速度，确保车辆能够无停留的通过路口，或者停留较短时间即可离开路口。使能够提前预知通行路段信号灯情况和拥堵状况，并建议如何正确行驶可以避免交通违章。反之，交通管控可以通过接受车辆信息，对重点地段交通信号等进行综合管控，提高管理水平。

4）从行人及其他交通单元角度，通过车联网在手机终端的信息传输，市民在出行中，可以在手机软件获取公交车、出租车等周边车辆行驶状态，流行的打车软件，如快的、滴滴等可以实时获取周边出租车的运行情况。智能公交系统建成后，可利用手机软件及时了解车辆动态在减少等待时间的情况下，坐上公交车，到达目的地。

5）从社会价值方面，车联网的应用可以规范驾驶员操作习惯，增强安全意识。在执行违反交通规则的情况时，车联网的网络互通性，可将违规操作行为上传至交管信息中心，同时交管部门通过视频监控获取，并将其作为对违规车辆的行为进行处罚的依据，对驾驶员今后的操作给予警示。

6）从环保方面，车联网在提高车辆通行率时，能够有效降低车辆的滞留时间，降低汽车尾气对环境造成的污染。

车联网在未来的交通出行中，除上述应用前景外，还可以在社会大环境下，带动上下游的产业链，带来经济效益。例如可为汽车厂商、通讯运营商、终端设备制造商、远程服务提供商等，提供广阔的市场前景。哈尔滨市可以广泛接纳车联网新技术、新产品的使用，整合服务资源，推进实体经济建设，在吸引车联网企业入驻的同时，增加就业需求，从而带动行业的经济发展。

4 车联网技术应用于哈尔滨市智能交通的建议

2015年第一季度，哈尔滨市拥堵指数居全国第6位，仅次于北京、上海、济南、杭州、重庆。造成拥堵的因素有很多，哈尔滨市大多以地面道路为主，缺少快速路，红绿灯路口较多，加上近期的地铁工程封路，这些都给哈尔滨市交通形成较大压力。

车联网技术应用于哈尔滨市智能交通，应从高寒气候特点和经济要素方面考虑，进行合理规划和规范管理。具体可从合理规划公共交通、完善城市交通基础设施和管控调度设施、实现交通信息动态发布、提升驾驶员素质、提高市场监管力度（如规范打车软件运用）等方面入手。随着技术的发展，车联网将引领哈尔滨市智能交通不断前行。

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