车路协同在智慧高速领域的应用探索

2020-09-24褚宏靖杨扬

运输经理世界 2020年13期

文/褚宏靖、杨扬

1 前言

随着城市化进程的不断发展，现今城市建设的规模逐渐扩大，交通运输业作为基础性行业也受到了社会大众的普遍性重视，相关部门为了顺应时代的发展，在实际的建设过程中开始落实“智慧高速”“智慧交通”的要求，以支持自动驾驶、提供高效的管理和服务为目标，其主要是依托各类先进性技术为手段，通过自动驾驶、车路协同等技术来开展工程建设，这样不仅可以满足高级自动驾驶车辆的测试需求，同时还可以在一定程度上提高高速公路管理和服务水平，对交通运输行业的未来发展有着很大的促进作用[1]。

2 车路协同与智慧高速相融合

在我国科学技术水平快速发展的背景下，交通运输行业也出现了较大的变化，其中最为主要的变化即各项先进性技术的运用，这使得高速公路的发展步入到一个新的阶段，即智慧高速时代。其主要是得益于车路协同技术的应用，这一项技术综合了新一代的大数据、云计算、物联网、移动通信等内容，实现了车车交互、车路交互纳入整体的构想，同时也致力于实现交通安全、节能减排的目标。但相关部门要实现车路协同与智慧高速的融合，就需要在实际的建设过程中对车路协同技术的发展有充分的了解，结合实际高效应用相关技术，为人们提供便捷的出行服务。实际上，车路协同是一个覆盖面广的技术方向，它可以提供一般车载信息服务以及一些常见的交通运营管理系统，如实现了车车信息交互、车路信息交互的辅助安全驾驶系统，实现车辆编队自动运行的交通系统、有路侧信息支撑的自动驾驶，这些复杂性的功能不仅可以提升高速公路整体服务水平，同时还可以实现交通运输行业的未来发展目标，这对其可持续性发展有着很大的促进作用[2]。

3 车路协同智慧高速系统整体思路与内容

3.1 一个平台

为了进一步促进车路协同技术与智慧高速的融合，相关部门要重视对车路协同智慧高速系统的分析，掌握其整体思路与内容，在后续的运用过程中发挥其技术优势。实际上，车路协同智慧高速系统整体思路与内容可以总结为一个平台，即业务应用与大数据分析云控平台，通过该平台可以对道路、救援、路政等各方面的数据进行整合，同时还可以分析与研判这些数据，为后续高速公路的运行提供数据基础，进而支持智慧高速的发展，为其提供数字可视化、应急指挥、大数据分析等服务，最终实现智慧高速全面发展。

3.2 两套支撑体系

在车路协同智慧高速系统中，其整体思路和内容还可以总结为两套支撑体系，它主要是指互联感知体系和应用支撑体系，这两套支撑体系在实际的智慧高速系统中发挥了极大的作用。其中，互联感知体系主要是对智慧高速系统中的所有元素进行监控，其包括了道路、设备、电力等基础设施，互联感知体系对交通运行状态的监控可以为高速公路后续的运用提供全面的监控和维护，这保证了其运行的安全性，同时它所监控的方式也依靠了一系列互联网技术，因此具有较高的精准性。而应用支撑体系则主要是通过与交通行业已有地理信息系统的融合来提供服务，它可以与车路协同基础设施相结合，进而为营运车辆车道级的定位监控、隧道等监测提供支撑，保证车辆行驶的安全，同时也可以为智慧高速的发展提供技术保障[3]。

3.3 三类服务

在车路协同智慧高速系统中，整体思路和内容还涉及三类服务，这主要是指运营管理类服务、公众出行类服务以及车辆测试类服务。其中，运营管理类服务主要是指车辆协同路侧单元所获取区域内所有车辆的运行信息后对各车道车辆生成行驶策略，后续通过车路交互来下达行驶指令，确保车路按照道路引导策略来行驶，进而规避行驶过程中的一系列风险问题。而公众出行类服务则主要是通过V2X 技术、手机App 等方式来将智慧高速系统所采集的信息告知给车辆驾乘人员，为驾乘人员提供隧道、急弯、事故易发路段等提醒信息，这可以为驾乘人员的驾驶提供帮助，进而确保驾驶人员安全行驶车辆。车辆测试服务主要是在指高速公路上侧重于综合类的场景测试，例如ADAS 功能测试、V2X 车路协同自动驾驶测试等，通过测试获得准确的数据，进而为后续的工作奠定良好的数据基础[4]。

4 车路协同智慧高速的整体架构

4.1 外场感知设备

车路协同技术在智慧高速中的应用有助于提升智慧高速系统整体水平，相关部门要实现车路协同技术作用的最大化发挥，就需要对车路协同技术在智慧高速中的实际应用有一个全面性了解，掌握其整体架构，以此才可以在后续的应用过程中掌握其技术要点，发挥出其技术价值。实际上，车路协同智慧高速的整体架构中设计到外场感知设备，包括了车路协同路侧设备、车载设备，其中车路协同路侧设备主要是基于连续环境信息等，来对路网交通状态、车辆信息等进行采集，后续再对所采集的信息进行预处理和分析，由此对自动驾驶车辆等进行安全辅助和效率引导，降低车辆在行驶过程中的风险率。

4.2 通信网络

在车路协同智慧高速中，其整体架构中还涉及通信网络和IT 基础设施平台，它们作为整体结构中的重要部分，对智慧高速的建立有着非常大的促进作用。实际上，通信网络主要是为智慧高速系统提供信息采集、发布等基础条件，一般情况下通信网络建设主要涉及有线光纤网络和无线网络两种，其中有线光纤网络可以实现多方式、可靠性强的数据传输，而无线网络则是实现远距离、大接入信息的传输，在极大程度上满足智慧高速系统的需求。而IT 基础设施平台主要是为了提升智慧高速的管理水平，其由物理资源平台和云管理服务平台（IaaS）构成，物理资源平台可以满足运行、管理业务应用系统和大数据应用平台的运行需求，即提供主机、存储等设备资源，为其后续的工作提供保障；而云管理服务平台（IaaS）则主要是负责虚拟化管理，所管理的内容包括了主机、网络等物理资源的管理，其可以对物理资源进行分配、回收和管理等，进而降低IT 基础设施的能耗，提升智慧高速系统的运行效率，进而实现资源最大化利用。

4.3 应用支撑平台（PaaS）

应用支撑平台也是车路协同智慧高速整体架构中的一个重要部分，其包括了用户的创建、开发和测试等业务应用系统，同时还涉及这些业务的大数据分析等，在实际的应用过程中它可以为后续业务应用系统的开发提供一定支持，进而保证开发的效率。应用支撑平台在实际使用过程中所涉及的内容较多，因此在实际开发过程中的难度也较大，相关部门一般会安排专业性人员来开展相关工作。在具体的实践过程中，相关的工作人员需要对项目开发情况有一个全面性掌握才可以开展后续工作，例如在应用开发工具链中需要涉及支持桌面程序、移动应用（Mobile App）开发、网页程序（Web App）等集成开发环境，同时还要对软件测试的配套工具进行配备，保证业务应用系统可以实现代码级的一致性和兼容性，确保开发过程中的有效性，同时为后续应用系统集成的升级和维护提供便利，更好地实现智慧高速的自动化和智能化。

4.4 业务应用和大数据分析云控平台（SaaS）

车路协同智慧高速整体架构中不可缺少的一个部分就是业务应用和大数据分析运控平台，其中业务应用平台凭借着自身的优势，在实际应用过程中可以为各类用户提供较多的服务，进而提升用户的满意度。在对其所提供的服务进行分析的过程中可以发现，它不仅可以为用户提供自动驾驶测试，还可以满足用户的网络车辆测试、公众出行等需求，为用户的出行提供极大的便利，进而确保其出行的安全性。而大数据应用平台则包括了视频图像分析、预测预警、公众信息服务等大数据应用系统开发，后续对相关信息还会进行处理和储存，以此为后续平台的应用提供数据支撑。统一信息门户可以为运控平台用户提供访问入口，实现用户信息的发布展现，进而帮助用户更便捷的获得信息和应用。在大数据分析运控平台中，各个用户都可以通过平台获得自己所需的信息，同时还可以在平台上与其他用户之间进行数据、信息的互换和共享，保证信息的及时性和准确性，避免出现信息不对称的现象，而且其所采用的路网监控视频的接入，可以保证用户的信息安全，为平台的使用提供安全保障，同时还可以提升智慧高速系统整体的运行效率，更好地推动交通运输行业发展。