基于交叉口车辆不停车通过车速诱导要点分析

赵斌 蒋佳锟 路林文

摘要：近年城市中交通拥堵现象日益严重，这些拥堵很多发生在交叉口附近，有学者指出通过车速诱导使车辆在交叉口不停车通过可有效降低延误。本文在现有交叉口不停车车速诱导系统的研究基础上对其应用范围和限制条件提出一些建议，包括信息交互、路段和速度限制，以便交叉口不停車技术在未来的发展中更好的实现和运用。

关键词：交叉口；车速诱导；信息交互

1车辆与交叉口信号间信息的实时交互问题

要使车辆在到达信号交叉口时能够不停车通过，其车速诱导系统必须准确采集将要通过的交叉口信号配时方案，实时掌握车辆行驶动态（行驶速度，地理位置信息），中心处理器根据配时方案和车辆行驶动态对当前行驶车辆做出合理的建议速度。

车—路之间的通信技术从上世纪末起就受到各国科研机构及其科研人员的注意。随着科学技术的进步，不同时段的学者提出了不同的方法，例如主要应用在不停车电子收费系统（Electronic Toll Collection，ETC）中的专用短程通信技术（Dedicated Short Range Communications，DSRC），由美国材料与试验协会负责开发，到现在各方面技术已相当成熟。由于其通信距离一般在数十米（10m～30m），在应用于较长距离的信息传输时受到很大的限制且无法为车辆提供连续的通信服务；蓝牙技术能够同时支持异步方式和同步方式通讯，现已发展到了5.0版本，具有低功耗，低延迟，但同时传输距离有限（一般<100m），不同设备间不兼容，在车路协同中的发展受到限制；Wife技术具有较高的传送速率，较广的覆盖范围，在区域办公中应用非常广泛。因为其网络延迟高（秒级），移动性差，不适用于较快速移动的情况，因此在车路信息的传送上也受到了极大的限制；

车—路间信息的传送系统与平常的无线传送系统相比，其车辆节点快速变化，道路上车辆基数大，道路系统复杂多样。因此对传送的稳定性，延误，速率，节点的加入和脱离都具有更高的要求。

面对5G（第五代移动通信技术）时代的到来，智能交通和车联网的时代也会随之而来，与前几代通信技术相比，5G网速快，延时低，高连密度下的稳定性更高。这些特点正是在当前交叉口车辆不停车速度诱导系统所遇到难题。目前国内大多数交叉口交通信号的控制方式为单个定时信号控制，每个交叉口信号机单独工作，通行车辆须与每个交叉口之间建立局域网络，面对城市中众多的交叉口，此方法不具有较好的可行性。在设计的过程中只有利用好5G的明显优势（理论延时为1ms，传送速率1Gbit/s～20Gbit/s），该系统的实现才具有现实意义。

2设计时速度应该满足的条件

根据所获得的到前面路口的距离以及所获得的到达下个交叉口的时间，路段车辆大致有两种不同的行驶方式驶过交叉口。

这两种车速的区分条件为：若以当前运行的速度加速到最大速度并以该速度行驶至交叉口，所到达交叉口信号灯的显示有两种状态，所到时刻在绿灯时间区间内，在路段道路容许的情况下，以最大速度行驶。若所到时刻为红灯时间区间。在采取加速或减速建议，以保证不在前面路口停车等待，降低启停油耗和路口时间损耗。

行驶方式一：先判断路段是否容许加速至最大车速，若 ，则容许，再判断到达时刻 ，若二者同时满足，则以方式一行驶。

式中： ——最大车速

——初始车速

S——路段长度

——车辆加速时的平均加速度，

t——起始时刻

——到达时刻

行驶方式二：

（1）加速行驶：

（2）减速行驶：

式中：v——建议速度

——车辆减速的平均加速度。，

若v>s/t，则减速行驶；若v

车辆加速度的大小还受到天气，路面情况和车辆性能等的综合影响，且车辆间的相互影响也不可忽视，智能车速控制系统最好以车辆编队的方式实现，以减少同向车辆行驶过程中的随机性。

3对于适用路段的考虑

交叉口车辆不停车车速诱导系统的实际应用，同时还受到车辆行驶路段的制约。

城市车辆行驶路段的长度和交叉口之间的间距是实现交叉口不停车车速诱导系统的影响因素之一。行驶中的车辆接收到当前信号交叉口的实时交通信号之后，需要相应的调整车辆的行驶速度，而达到车辆到达交叉口正好为绿灯的目的。路段必须为需要加速通过的车辆提供足够的加速空间。

根据我国现有的城市道路要求，设计时建议的指标为：主干路间距为700～1200米，次干路为350～500米，支路为150～250米，城市中道路一公里范围内与2～4条道路平交，甚至更多。因此，交叉口不停车车速诱导系统适用于城市主干路或交叉口间距较大的次干路，不建议使用于城市支路中，支路不能为车辆提供适宜的加速或减速路段长度。其次，在拥堵路段由于车辆之间的相互制约影响也导致车辆不能拥有合理的加速空间。

4结语：

通过对以上几个方面的讨论，指出了要使车辆能够不停车等待通过路口，从而消除车辆在红绿灯前等待的时间，就要解决好交叉口信号和车辆间信息实时交互问题，并且考虑到不停车诱导系统的适用路段以及车辆加速度的限制。通过无线通信实现车与车、车与路之间的信息共享，并在此基础上实现运行状态参数的协同互动优化，实现了车与车、车与交通控制系统之间的信息与决策交互。最终使得路段上的车辆以最大的通行率在路口不停车通过。

同时本文的论述还不够全面，交叉口不停车车速诱导系统的大规模运用和实施仍有很多方面去考虑，如何减少车—车之间的相互影响仍是该系统需要解决的技术难点。

参考文献

[1]白小二. 面向车路协同应用的无线蓝牙组网技术研发[D].哈尔滨工业大学硕士论文，2016

[2]赵光辉. 智能交通梦想要成现实需5G助力、各方协同[J].通信世界，2018，（28）：20-21

[3]郭欣，城市道路交叉口不停车技术研究[D].山东理工大学硕士论文，2012

作者简介：赵斌，生于1998年1月，汉族，甘肃定西人，江苏大学，交通工程专业

蒋佳锟，生于1998年5月，汉族，江西景德镇人，江苏大学，交通工程专业

路林文，生于1997年8月，汉族，河南辉县人，江苏大学，交通工程专业

【项目信息】江苏大学科研立项项目，项目编号，17A375

（作者单位：江苏大学）