应用车联网技术解决城市交通拥堵问题的研究

韩杰尧

(交通运输部管理干部学院，北京 101601)

1 前 言

随着城市化进程的加快，大量人口涌向城市，城市交通拥堵问题日益加重。车联网作为物联网的典型应用，成为城市交通拥堵治理的重要应用手段，传统汽车与移动互联网融为一体是治理城市交通拥堵的关键一步，也是实现智能交通的重要一招。

2 车联网技术解决城市交通拥堵的现状

日本城市交通治理一直走在世界前列，最具代表性的CACS(汽车综合控制系统)项目的开发和应用直接促成以建设省为主干的车路通信系统RACS，日本在车联网技术解决城市交通拥堵方面开展的项目从理论到研发、从技术突破到产品应用逐渐形成产业化[1]。

重庆通过产品和系统的应用示范，使重庆城区车辆管理及交通控制指挥水平位居世界前列。江西省与航天科技控股集团在北斗定位、汽车探感技术、行车记录等方面进行合作，推动江西智慧交通的大力发展。上海市主导并成立车联网与车载信息服务产业联盟，进一步将国内汽车产业资源进行整合并做大做强[2]。

3 车联网关键技术分析

3.1 汽车探感技术

人、车、物的感知是行车安全、避免碰撞和智能驾驶的基本要求，主要采用RFID技术。RFID技术与无线传感网络技术是物联网最基本的技术之一，用于感知周围物理环境和标识物体。全局标识是RFID技术首要解决的关键技术难题，现有的RFID标识并没有统一规范，假设要全部接入互联网就需要有统一的规范和标准。随着RFID感应技术逐渐趋向成熟，物联网大规模应用以及整合异构传感网所产生的问题将会得到妥善解决。

3.2 通信与网络技术

车路通信主要是通过DSRC协议实现路侧单元(RSU)和车载终端(OBU)的通信。车载设备能够有效接受路侧单元发出的信息并分析交通流量、道路安全状况及车辆紧急状况，交通指示信号等。车与车的通信基于车载AdHoc网络，此种模式可以让车辆数据在传输范围内进行自由交互，对于设定范围外的车辆通信，数据交互主要建立在互联网协议基础上。

3.3 数据处理技术

海量数据处理技术的开发和功能推广的重点主要集中在云计算技术、数据智能预处理技术、数据安全保障技术和大数据存储技术。云计算技术推广应用的主要突破方向在于车联网系统对海量数据预处理功能、交通信息交互和安全等方面。现有的云计算技术主要采用Hadoop团队开发的HDFS数据存储技术，交通云的数据存储技术的突破发展方向应倾向于海量数据存储、数据加密和安全性保证以及提高I/O速率等方面。

4 车联网技术解决城市交通拥堵问题的典型应用

4.1 车联网技术在汽车上的应用

奔驰在全新S级轿车实践了“避免事故，减小伤害”的理念，更新部分车辆功能和采用最新智能平台，主被动安全性得到极大提升，在一定条件下，车辆的燃油经济性也有所提升，奔驰事故研究部将其定义为“智能驾驶”[3]。奔驰将车联网先进技术率先运用在轿车上势必会在汽车研究领域造成不小的震动，其他汽车生产厂家未来迎合潮流将会做出战略调整，始终以汽车用户为中心。

沃尔沃始终将汽车安全放在战略首位，在自动驾驶的广阔前景下，其必须依靠车联网相关技术，自然而然在车联网方面的研究投入增多。沃尔沃新推出的Sensus是一种智能人机交互系统，在吸收传统沃尔沃人机交互系统优点后推陈出新，随后开发了Volvo oncall随车管家，能提供挽救生命的紧急救援和安保方面的服务，该系统还涵盖了灾难救援、紧急情况自救、导航与定位等方面。

车联网系统的快速发展离不开传感器、数据采集运算等技术。苏州金龙和杭州鸿泉数字设备有限公司签订合作协议，车辆将配备车载信息采集设备用于监控车辆行驶状况和周围交通数据，相关资料显示由杭州鸿泉公司研发，苏州金龙使用的G-BOS系统已经管理车辆60 000多台。当用户快速增长的同时，也暴露出售后服务迟滞、数据采集、存储、运算逐渐不能满足当前复杂交通环境等问题。

4.2 车联网在道路货运车辆公共监管与服务方面的应用

车联网系统在客车市场相对成熟，南京依维柯率先研究应用第一套车联网平台，该平台将车辆监控、路线规划、安全行车等融为一体，同时在导航与定位方面兼容GPS和北斗系统，其工作原理是车载设备在后台接入公共平台，车厂在比对自主客车数据库的前提下，平台能够实时汇总所有车载平台的上传数据，将其应用服务范围拓展，以整体的方式展示给驾驶员，当前的企业推广还局限于传统服务流动车，在积累相关经验和数据的前提下，能够通过再找大客户进行专项开发研究[4]。

4.3 车联网技术在城市交通的应用

兰州在全国城市应用车联网领域走在前列，已立体开启“车联网”城市智能交通系统。届时，兰州市行政区域内注册登记、转入和年检的机动车将统一免费安装车辆电子信息卡。车联网系统进一步拓展应用后，用户可以24 h通过通讯手段获取实时道路交通信息[5]。

5 车联网技术解决城市交通拥堵的主要措施

5.1 道路环境感知与定位导航

在交通堵塞治理方面，车辆位置探感最核心的技术就是卫星系统定位，以周围车辆位置信息为参考，能够达到城市交通拥堵治理的目的，同时也将有助于无人驾驶、智能交通等技术的发展。

车载导航系统的地图数据库，接入趋向自由化，核心是官方提供的街区数据库，并参考其他地图数据库将错误之处予以修正优化。在此基础上，车载设备还将附带其他诸如影音播放、立体移动导航、实时路况显示、路线自动优化等附加功能，驾驶员在参考立体交通信息的前提下，借助车载设备智能控制车辆，高度智能化的汽车甚至可以自主处理交通问题和自动行驶，减轻驾驶员的劳动强度直至最终解放驾驶员。

5.2 无线通信

当前，DSRC通信技术在车载环境下的应用主要有车路协同避撞控制和车队跟踪。当交通流量比较大时，车队跟踪是车辆和调度中心通过信息交互，考虑到信息延迟进行车辆速度动态调整，车辆速度都受前车速度的影响。DSRC通信技术从整体来讲，应用最广泛的主要在于车辆与车辆、车辆与路侧单元之间的实时信息交互，能将车辆和道路两者整体结合起来，采集充分的实时道路信息和路侧单元信息，基于车联网技术实现智能控制车辆的功能，并从根本解决城市交通拥堵的问题。

5.3 智能控制与全辅助驾驶

在城市交通方面，智能控制被认为是传统控制理论在近年来的进一步发展。当用传统技术面对新问题收效甚微甚至束手无策时，智能控制技术往往突破常规思路，运用神经网络控制、专家系统、模糊逻辑控制、分层递阶控制、学习控制、遗传算法等在控制领域取得了重要的成果。智能控制系统在软件的编程下，按照相应的算法，自己就会具备完成某种特定目的智力，特别是在监控、报错、自适应和自学习方面将控制系统与车载网络智能化融合，在解决城市道路交通拥堵问题方面会有广泛的前景。

全辅助驾驶技术能够在遇到危险情况时自动刹车且与前后车辆保持安全车距、控制车辆偏离安全线的距离、检测驾驶员的危险行为等。全辅助驾驶其运作基于不同的传感器技术，车载设备探测传感器主要有雷达传感器、电磁传感器、电容传感器等，值得一提的是激光雷达开始在小汽车领域推广，其工作原理是利用高精度定位激光束投影在目标物体上来获取数字信息，经过软件编译自动生成数字模型代码，测量结果精确至厘米，该技术凭借其快速精准、高效的特性将在传感技术领域内独树一帜。

6 展 望

车联网技术解决城市交通拥堵虽起步较晚，但已全面发展。车联网关键技术有汽车探感、通信与数据处理，但当前车联网存在传感器及数据处理整合、无线网络通信的对接语音识别技术、个人信息安全隐患和APP与车载智能平台等方面技术难点。

虽然车联网技术前景广阔，但要冷静认识到车联网用于解决城市交通拥堵存在的问题，诸如法律法规、人才引进、技术规范和产品开发等方面依然存在漏洞，还需要政府牵头将汽车产业和科研院等力量相互渗透，贯彻中央文件的产学研一体化精神，有效缓解城市交通拥堵问题。