高速公路的车路协同应用场景

赵伟

（河北交投智能交通技术有限责任公司，河北 石家庄 075000）

高速公路网络体系日益完善，同时互联网等前沿信息技术的应用，从根本上改变了传统的交通出行模式，但随之衍生的环境污染、交通拥堵等问题，成为交通发展进程中的阻碍因素。鉴于此，亟需提高道路运营水平，车路协同则是重要的发展方向。

一、工程背景

某智能汽车品牌在高速路段的车路协同与自动驾驶演示工作会议上演示了智能汽车的部分功能，展示了前方紧急制动、异常闯入物预警、自动减速、特殊路况等多类典型交通场景，为车路协同的发展提供了一定程度的参考。逐步成熟的车联网技术在高速公路领域的应用水平也在逐渐提高，但由于测试场地建设水平偏低等因素的限制，车路协同应用场景的验证工作尚处于小规模研究阶段，而此次演示则进一步营造出了良好的车路协同发展氛围。

二、车路协同应用场景

车路协同以传感探测等先进技术为支撑，创建车路信息的高效互通渠道，打破以往车辆和基础设施、车辆与车辆之间秩序混乱的发展瓶颈，深度发挥系统资源的应用优势，是缓解交通拥堵、提高道路通行服务水平的重要方式。现阶段，车路协同的应用场景常见于安全保证、效率提升及信息服务三个层面。纵观其发展趋势，基于自动驾驶的协同服务已经崭露头角，将成为全新的发展方向。

三、高速公路车路协同的应用场景

（一）高速公路的运营特点

1.相向行驶和同向行驶的独立性和秩序性

高速公路高度强调车辆在高速通行条件下的秩序性，对驶入车辆流向提出特定要求，以形成不同方向的车流，避免车辆混流的情况。

出于提高行车安全性的目的，高速公路采取的是分隔行驶的模式，即在路面中间增设分隔带，使相向的车流保持相对独立的关系，以免因相向行车而发生剐蹭等事故。对于同向行驶的车辆而言，为之配套两条或更多的车道，同时在路面清晰划线，准确标识快车道和慢车道，坡度及行驶时能见度，将相同车速区间的车辆归集至相同的车道上，避免因前后车速差而引发追尾等事故。

2.严格控制车辆出入

高速公路加强车辆出入控制，即全封闭、全立交等方式，增强高速公路的独立性，减小与周边环境的结合，从根本上规避动物闯入。非机动车、妨碍正常交通秩序的车辆等均不具备驶入高速公路的条件。

从车辆自身运行的角度来看，则需经由互通式立交匝道驶入或驶出，全程路径清晰明了。

3.高标准

相较于普通公路而言，高速公路在设计、施工等方面均提出了一套更高的标准。在线形选择方面，则追求长直线形的路段，应尽可能避免半径过小的方案，大半径曲线是较为合适的方式，且需视地形情况合理选择，较为可行的有圆曲线或缓和曲线，在保证车辆通行安全性和舒适性的同时，还可进一步美化高速公路。

4.配套完善的服务设施

高速公路的服务设施丰富，包含服务区、提示标志标识等，在高速公路的正常运营中发挥着服务司乘人员的作用，例如车辆驾驶者可在服务区休息，以饱满的精神面对后续的驾驶路程；提示标志标识则能够给驾驶者提供方向引导，避免朝错误方向行驶，也可引导驾驶者控制车速。

（二）高速公路的应用场景分析

1.物理区域划分

高速公路集多部分于一体，从物理区域的角度来看主要有三部分。

高速公路出入口。车辆驶入或驶出高速公路前，均要经过收费站，再于匝道上通行一段距离，但此处的车流走向尚未稳定，易发生碰撞和拥堵现象，因此需向匝道乃至主路提供实时与全面的车辆行驶信息。对于此区域的应用场景，安全类应用包含碰撞预警、便道辅助等，效率类应用包含前方拥堵提醒等，信息服务类应用包含信息公告等。关于高速公路入口示意图，如图1所示。

图1 高速公路出入口示意图

车辆通行路段。车辆通行过程中易发生追尾等交通事故，同时沿线还存在急弯、陡坡等特殊通行环境，为全面保证车辆通行的安全性，可应用车路协同的方案。应用场景方面，安全类应用包含碰撞预警、紧急制动预警、车辆失控预警等，效率类应用包含车辆让行、前方拥堵提醒等，信息服务类应用则体现在服务信息的公告等方面。关于车辆通行路段的示意图，如图2所示。

图2 车辆通行路段示意图

服务区。高速公路建设里程较长，车辆通行距离普遍较远，驾驶者在经过长距离的驾驶后疲劳感上升，因此可选择就近的服务区休息。根据功能需求，服务区常建设有停车、餐饮等场景。根据建设特点规划其应用场景，安全类应用包含安全驾驶辅助提示、碰撞预警等，效率类应用指的是自动泊车等，服务类应用则体现在服务信息公告等方面。

2.业务场景划分

高速公路的运营对象包含小轿车、客运车辆、货运车辆、危化品运输车辆等，需提供通行服务。各类业务场景均具有独特性，对应的应用场景也不尽相同。货运物流车辆的通行特点在于存在明确的目的地，且为满足货物的时效性需求具有连续行驶的特点，可采取编队等方法，达到提高交通效率、减少不必要成本投入的效果。在此业务场景下创设细分的应用场景，例如协作式自适应巡航、车辆远程诊断、远程遥控驾驶、限速行驶及交通管制等。

高速公路是交通事故的高发区域之一，在发生事故后，医务等领域的专业人员应及时赶至现场，以便快速组织救援工作，为保证救援的及时性和可靠性，应确保紧急救援车辆优先行驶。同时还需做好定期维护工作，期间对道路采取临时封闭措施或限行管理措施，为保证维护工作的安全性，如限行管理、施工预警等应用场景具有适用性。除此之外，收费站和服务区也是应用场景的重点考虑对象，根据收费和休息服务需求，在创建业务场景时应当考虑到自动泊车、服务信息公告等方面。

四、结语

综上所述，在现代信息技术的支持下，高速公路在安全类、效率类及信息服务类三个方面的应用场景创建工作已经取得成效，但也存在不足之处。例如，高定位精度、低系统延迟的自动泊车等相关场景，依然未在实际道路中得到验证，或是仅停留在小规模应用的阶段，还存在一定的问题；现阶段国内的智能汽车联网测试场建设水平偏低，难以高精度模拟高速公路场景；高速公路的车辆行驶速度相对较快，对定位精度、通信及时性等均提出较高的要求，现有技术水平依然无法起到支撑作用。

根据此类局限性，提出两点发展思路，即推动基础设施的智能化改造进程，组织大规模的测试验证；创建并完善跨行业协同标准体系。