车路协同技术在智慧高速领域的应用

张亮兵

（广东新粤交通投资有限公司）

1 引言

在交通工程领域，智慧高速的建设一直是我国重点推行的项目之一。而将车路协同技术应用在智慧高速的建设过程中，能够大大提高信息数据收集的效率和水平，同时还能够保障车辆行驶的安全性，避免在复杂交通环境下出现交通事故。因此，就需要明确车路协同技术在智慧高速领域中的应用要点，促进二者的有效融合。

2 车路协同技术与智慧高速相融合的意义

车路协同技术是以互联网等技术为基础的全新技术，主要服务于交通工程，能够将行驶中的车辆与智慧高速交通系统进行有效连接，实现车与车、车与路之间的交流与沟通，进而帮助车辆在行驶过程中高效决策，避免可能存在的运行风险。车路协同技术可以实现在汽车编队内自主行驶的交通运输、有路侧信号支持的自主行车，而这种高复杂性的服务功能不但有助于改善道路整体服务质量，同时还有助于实现道路交通产业的未来蓬勃发展目标。如图1-2所示，为车路协同技术架构以及基于车路协同的智慧交通系统层次结构图。

图1 车路协同技术架构

图2 基于车路协同的智慧交通系统层次结构图

3 车路协同技术的主要构成

3.1 专用短程通信技术

专用短程通信技术即DSRC，以无线通信网络为基础，能够在高速通行过程中提供有效的数据传输通道，并降低对通信质量的干扰。专用短程通信系统中主要包含车载装置和路侧装置，能够在一定范围之内的运动物体进行有效识别，并建立起相应的通信通道，从而提升数据信息、语音、图像的传输效果，实现车与车、车与设施之间的双向联系。专用短程通信技术本身的技术构成较为成熟，因而也成为了智慧交通系统中的重要组成部分，能够实现多重功能，包括智能收费、出入管理、信息服务等。例如，现阶段常用的ETC就是在此技术之上形成的智能收费系统。除此之外，车载装置和路侧装置之间也能够实现大量数据信息的交流互换，使驾驶员能够及时了解路况信息，提高通行的安全性。

3.2 LTE-V2X

LTE-V2X技术是现阶段发展起来的全新技术类型，它以LTE蜂窝移动通信网络为主要通信基础，能够提高交通主体之间的共享传感效果。在该技术的应用之下，能够大大扩展探测的范围，从数十米延长至数百米及以上，并有效优化车载AI系统的实际使用效果。LTE-V2X技术主要分为两种方式：

1）蜂窝方式

蜂窝方式依托于通信控制中心和数据信息中心，能够实现集中统一调度、堵塞疏通控制等功能。同时，还能够大大提升数据信息接入的效率和效果，确保系统能够连续准确工作。

2）直通方式

在直通方式之下，车辆之间能够实现直接有效的通信，减少通信过程中消耗的时间，同时也能够提高整体传输的效率。直通方式能够与蜂窝网络相互独立，车辆和实际运行环境之间的通信将会减少延时，充分满足车辆通行要求。

4 车路协同技术在智慧高速领域的应用思路

4.1 平台应用

车路协同智慧高速系统总体思想和内涵都可总结为一个平台，即业务应用与大数据分析云控平台[1]。利用该平台能够对交通、救援、路政管理等各方面的大数据加以集成，同时还能够分析和研究这些数据，为未来高速的运营提供数据基石，从而有效支撑着智能高速公路的蓬勃发展，并为其带来了数字可视化、紧急指令、大数据分析等新业务，最后将促进智慧公路的全面提升。如图3所示，为某平台的示意图。

图3 平台示意图

4.2 体系应用

在车路协同智慧高速系统中，其总体思想与内涵主要可概括为2套基础架构，包括互联感知体系和应用支撑体系[2]。将其应用在智慧高速的建设过程中能够充分发挥自身作用，提高整体建设的效果。其中，前者能够实现对智慧高速的全面监测，明确每个要素的当前状态，及时排查其中存在的问题，主要涵盖交通、供电等相关设施。通过不断监测设施状态，能够为智慧高速系统的运行提供必要的数据参考，进而做出合理决策，有效减少通行过程中出现的问题，保障通行效率和安全。

4.3 服务应用

车路协同技术在智慧高速中的应用主要有三种服务类型，所面临的服务主体有一定的区别[3]。

4.3.1 运营管理类服务

该种类的服务主要以汽车协同路测单元为主要载体，对目标范围内的车辆情况进行收集汇总，包括驾驶状态、时间以及车辆的基本信息，在此基础上合理管理各车道的车辆，及时给出相应的指示，确保车辆能够按照相应的顺序通行，避免出现通行问题。

4.3.2 公众出行类服务

该种服务类型以V2X技术和移动终端为载体，一方面收集当前高速公路上的信息数据，另一方面将这些信息通过移动终端进行展示，使驾驶员能够明确前方路况，如是否存在隧道、转弯、事故易发区等。该种服务不仅能够提升驾驶的便捷性，也能够保障安全行驶，有效降低通行风险[4]。

4.3.3 车辆测试类服务

该种服务的主要功能为场景检测，如车路协调自主行驶检测等，通过检测来获取相应的道路信息，为车辆通行提供指导。

5 车路协同技术在智慧高速领域的具体应用

5.1 外场感知设备

在车路协同智慧高速系统之中，外场感知设备是重要的组成部分，该设备能够通过发射连续的信号来检测高速公路的通行状态，通过接收反馈信号来判断当前路段的情况，进而有效保障汽车的安全通行，在最大程度上减少安全事故的发生。

5.2 通信网络

通信网络建设是为智能高速系统提供信号收集、发送等的基本要求，它一般由物理信息资源网络平台和云管理服务网络平台所组成，物理信息资源网络平台能够实现企业运营、信息管理等行业应用管理系统和大数据运用服务平台的工作需要，并供应服务器、内存等基础建设资源，为其今后的管理工作提供了保证。而云管理服务平台则一般是承担虚拟化管理工作，其所负责管理的工作内容涵盖了对计算机、网络系统等物理资源的管理工作，并能够对物理网络资源进行分发、利用与管控等，从而减少了IT基础建设的功耗，并增强了智能高速管理系统的工作效能，从而达到了网络资源最佳利用。

5.3 应用支撑平台

应用支撑平台同样也是车路协同智慧高速整体框架中的一项关键组成部分，它涵盖了汽车应用领域的创新、研发和检测等行业应用体系，而且还包括对这些行业的强大数据挖掘等能力[5]。在整个应用开发的工具链中必须包括支持桌面编程、移动应用开发、网页编程等集成开发工具环境，并且还必须对软件测试的相关开发工具环境做好配置，以确保整个业务应用体系能够达到代码层的一致性和兼容，保证在开发流程中的效率，同样也给后期应用系统集成的更新和维修带来了方便，从而更好地实现智慧高速的自动化和智能化。

5.4 业务应用和大数据分析云控平台

将车路协同技术应用在智慧高速的建设过程中，为确保各项业务模块能够顺利运行，保障通行效果，就需要充分重视业务应用和大数据分析云控平台的重要性。在该平台之中具有多种功能，不仅能够根据当前收集的信息进行视频图像分析工作，还能够及时预测前方路段可能存在的风险并做出预警，用户也可以通过平台进行咨询。与此同时，该平台还能够将通行中的信息进行一定时间内的储存，便于平台在后期进行处理，充分提高数据管理的效果。在业务应用和大数据分析云控平台中还包括访问和资讯展示功能，用户能够根据自身需要搜索获取需要的信息，也能够在该平台上完成数据上传、交换和共享，以更好地明确路段情况。除此之外，业务应用和大数据分析云控平台还与智慧高速路网监测系统相连接，能够实现数据信息的实时共享，一方面能够帮助路网监测系统更好的决策，另一方面也能够配合系统进行调配，全面保障通行效果。

6 结语

通过文章的分析和研究可以得知，为了进一步提高高速公路的建设效果，就需要重视智慧高速与车路协同技术的有效结合，进而强化交通运行水平，实现更高质量的发展。基于此，本文主要从外场感知设备、通信网络、应用支撑平台和业务应用和大数据分析云控平台几方面分析车路协同技术在智慧高速领域的应用，对于提高智慧公路建设效果具有重要意义。