隨著我國經(jīng)濟與社會的快速發(fā)展,交通進入了高速機動化的時代,由此產(chǎn)生的土地利用、資源消耗與環(huán)境污染、交通阻塞、事故等諸多城市與交通病也不斷加劇。交通擁擠、能源危機和環(huán)境污染等已經(jīng)成為備受關(guān)注的熱點問題,并帶來了巨大的損失。最近的研究表明,美國每年因交通擁擠造成的燃油和時間浪費就超過720億美元,而我國15座城市因交通擁堵每天損失近10億。為解決上述問題,我國交通建設(shè)正在經(jīng)歷從粗放型建設(shè)向精細化管控的轉(zhuǎn)型升級。然而,由于時變交通狀態(tài)感知困難以及對交通流控制手段的制約,現(xiàn)實中的交通管控效果尚難以達到期望的水平。

車路協(xié)同和自動駕駛技術(shù)的發(fā)展為交通管控帶來了新的機遇與挑戰(zhàn),為道路管控系統(tǒng)的全面升級提供了契機。一方面,車路協(xié)同技術(shù)可以實現(xiàn)車輛的軌跡級智能感知,使交通管理者更為全面、精細、準確地動態(tài)把握交通狀態(tài)、實時優(yōu)化管控策略成為可能。另一方面,自動駕駛技術(shù)可以進一步提升管控精度,提供個體級管控手段,彌補傳統(tǒng)單一的對交通流控制的短板。

然而,當(dāng)前智慧交通領(lǐng)域的建設(shè)熱點是“新一代的感知技術(shù)”,“新一代的通信技術(shù)”和“自動駕駛技術(shù)”,相當(dāng)于具備了狀態(tài)感知手段、指令下達手段以及指令執(zhí)行手段,但缺乏指令制定手段,無法產(chǎn)生實際效益,進而導(dǎo)致智慧交通推廣困難。在此背景下,如何借助車路協(xié)同技術(shù)和自動駕駛技術(shù)的優(yōu)勢,對道路交通管控系統(tǒng)實現(xiàn)低成本升級,提升現(xiàn)有管控產(chǎn)品效果,進而讓車路協(xié)同和自動駕駛技術(shù)產(chǎn)生實際效益,是當(dāng)前交通管控設(shè)備市場的主要痛點。

與此同時,隨著全國各地的智能汽車與智慧交通測試區(qū)、示范區(qū)和先導(dǎo)區(qū)的建成以及各地法律法規(guī)的探索,由網(wǎng)聯(lián)車、網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車、傳統(tǒng)交通參與者構(gòu)成的新型混合交通流已然成為現(xiàn)實。如何面向混合交通流,借助車路協(xié)同和自動駕駛技術(shù)帶來的管控改善契機,進行我國交通管控系統(tǒng)的升級,即是當(dāng)前交通管理者面臨的主要問題,也是進行智慧交通系統(tǒng)推廣、促進智慧交通產(chǎn)業(yè)成熟的關(guān)鍵推動力。

(1)混合交通流環(huán)境下智慧管控系統(tǒng)

近日,兆邊(上海)科技有限公司在2021上海國際交通工程、智能交通技術(shù)與設(shè)施展覽會以及20201年世界交通大會兩大交通領(lǐng)域國際性會議上同時發(fā)布了首個可以同時服務(wù)于所有類型車輛的混合交通流環(huán)境下智慧管控系統(tǒng)Mixed-traffic Intelligent Control System (MICS),利用精準的感知技術(shù)獲取全路段交通情況感知和車輛信息,再通過“云-邊-端”進行路徑調(diào)整、協(xié)同優(yōu)化以及微觀指令下達,為網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車輛指定最優(yōu)路徑和參考軌跡,為網(wǎng)聯(lián)車輛下發(fā)建議路徑、建議車速,與此同時通過優(yōu)化傳統(tǒng)管控設(shè)備對普通車輛進行管控。

整個系統(tǒng)以云平臺-邊緣計算設(shè)備(MEC)-終端設(shè)備為整體架構(gòu),串聯(lián)傳統(tǒng)管控系統(tǒng)、新建感知系統(tǒng)以及新建智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)。感知設(shè)備和車輛終端向MEC報告感知信息。MEC 進行全段交通狀況感知并將結(jié)果報告給云平臺。云平臺將制定宏觀層面的控制決策,并與 MEC 協(xié)同制定微觀場景下的控制指令,最終下發(fā)給管控設(shè)備和車載終端。

交通管控邊緣計算設(shè)備是系統(tǒng)的核心,連接三大系統(tǒng),分別是以信號燈和可變情報板為主的管理控制系統(tǒng),以路側(cè)通信模塊和車載通信模塊為主的智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng),以電警、攝像頭和雷達為主的數(shù)據(jù)賦能系統(tǒng)。邊緣計算設(shè)備的功能模塊支持110個以上的應(yīng)用,支持L4級自動駕駛,其中包括感知數(shù)據(jù)應(yīng)用(20+)、廣播類應(yīng)用(40+)、輔助單車智能應(yīng)用(15+)、路基管控類應(yīng)用(8+)、應(yīng)用救援類應(yīng)用(6+)。

系統(tǒng)可進行模塊化設(shè)計和插件化設(shè)計,重在應(yīng)用、方便拓展和易于遷移,立足管控,聯(lián)動各環(huán)節(jié),構(gòu)建面向高速和城市道路的混合交通流的實用的智慧交通系統(tǒng)�？梢詫Ω咚�、城市交通運行效果進行系統(tǒng)性改善。

(2)MICS賦能高速

當(dāng)前高速系統(tǒng)面臨著惡劣天氣、事故多發(fā)、特殊路段管控三大問題,然而車路協(xié)同應(yīng)用僅服務(wù)于網(wǎng)聯(lián)車輛,未考慮特殊需求,缺乏有效的管控應(yīng)用,難以解決以上三大問題。為此,MICS以全天候通行,全路段管控,全對象服務(wù)為目標(biāo),實現(xiàn)高速系統(tǒng)的優(yōu)化,其中具體包括六大亮點。

(1) 網(wǎng)聯(lián)車安全防護

主要功能是將普通車信息發(fā)送給網(wǎng)聯(lián)車,實時發(fā)送警示信息和策略,將智能網(wǎng)聯(lián)車之間的主動安全應(yīng)用拓展到智能網(wǎng)聯(lián)車和其他所有車之間。

(2) 全天候通行保障

利用可變信息板與智能道釘,通過道路輪廓強化以及車速、車道限制警示燈手段提升惡劣天氣駕駛安全性和道路封閉閾值。

(3) 橋隧區(qū)主動保護

為車輛提供隧道內(nèi)部擁堵信息,引導(dǎo)交通流平滑過渡,降低事故風(fēng)險;為車輛提供隧道內(nèi)事故信息,引導(dǎo)變道和交通流平滑過渡,降低二次事故風(fēng)險。

(4) 貨運車節(jié)油編隊

貨車車輛以車隊的形式行進,可降低后車燃油消耗20%,為此需要解決貨運編隊的路徑規(guī)劃問題,進行貨車編隊與常規(guī)車輛在不同場景下的混行處理。

(5) 混合流車道管控

主要功能是四個方面,一是保持穩(wěn)態(tài)交通流,對道路實時交通流狀態(tài)和事故風(fēng)險進行把控,在檢測到非穩(wěn)態(tài)風(fēng)險時,通過可變信息板及道釘控制車速和變道,“粒流協(xié)同”控制網(wǎng)聯(lián)車,引導(dǎo)混合流進行穩(wěn)態(tài)保持或恢復(fù);二是瓶頸點疏解,在瓶頸點通過可變信息板及道釘向上流溯源,引導(dǎo)交通流平穩(wěn)過渡,促使交通流平滑迅速通過瓶頸點。

(6) 分合流安全保護

在分流區(qū)向上游溯源進行分級限速管控,引導(dǎo)交通流平穩(wěn)過渡,促使交通流平滑迅速通過分流區(qū),降低事故風(fēng)險;此外,在合流區(qū)通過信號燈或智能網(wǎng)聯(lián)手段向車輛發(fā)送匯入引導(dǎo)。

(3)MICS賦能城市

城市交通管控系統(tǒng)存在數(shù)據(jù)不完備、信控水平低和多方式競爭等問題,當(dāng)前的車路協(xié)同應(yīng)用僅服務(wù)網(wǎng)聯(lián)車、缺乏數(shù)據(jù)融合和缺乏個體管控,因此同樣難以解決城市系統(tǒng)面臨的三大現(xiàn)實問題。MICS以多層次覆蓋,多數(shù)據(jù)集成和多方式協(xié)同的方式賦能城市系統(tǒng),具體有五大亮點。

(1)基礎(chǔ)功能再升級

基礎(chǔ)功能再升級是將普通車、行人信息發(fā)送給網(wǎng)聯(lián)車,實時發(fā)送警示信息和策略,將僅能應(yīng)用于網(wǎng)聯(lián)車的應(yīng)用推廣至所有交通參與者。

(2)交叉口控制優(yōu)化

交通管控的發(fā)展史就是交通感知的發(fā)展史,無感知手段時代采用定時控制,感應(yīng)線圈感知手段時代采用自適應(yīng)控制,視頻感知時代采用IDPS系統(tǒng)控制。如今,智能網(wǎng)聯(lián)車提供的軌跡數(shù)據(jù)進一步豐富了感知手段,此外,網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車輛又提供了個體級管控手段,一次新的信號控制升級勢在必行。MICS系統(tǒng)可利用網(wǎng)聯(lián)車數(shù)據(jù)和網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車輛個體管控能力進行車-燈協(xié)同優(yōu)化,包括單點及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。

(3)交叉口信控評價

深度剖析信控層面根本問題,構(gòu)建問題導(dǎo)向型評價診斷體系,多源數(shù)據(jù)驅(qū)動,剖析問題致因,指明提升方向,與交叉口控制優(yōu)化功能形成優(yōu)化-評價閉環(huán)。

(4)多模式協(xié)同優(yōu)化

構(gòu)建了包括公交專用道動態(tài)管控、“多申請”公交信號優(yōu)化、公交駐站與信號協(xié)同優(yōu)化、“雙準則”公交信號優(yōu)先、動態(tài)出行服務(wù)在內(nèi)的公交優(yōu)先技術(shù)體系,在公交優(yōu)先的同時避免對社會車輛的影響,實現(xiàn)對需求的動態(tài)響應(yīng)。

(5)個體級控制優(yōu)化

將對“流”的控制轉(zhuǎn)化為對“個體”的控制,實現(xiàn)無信號控制;協(xié)同優(yōu)化交叉口時間與空間資源利用率。

(4)MICS的優(yōu)勢所在

在當(dāng)前市場中,MICS實現(xiàn)對現(xiàn)有交通管控路側(cè)設(shè)施的全面智能化、網(wǎng)聯(lián)化升級,具備兩大核心優(yōu)勢:

一是以多源融合的網(wǎng)聯(lián)車信息為基礎(chǔ),兼容已有的檢測器等其他交通感知信息,豐富現(xiàn)有管控產(chǎn)品功能,提升現(xiàn)有管控產(chǎn)品效果,道路交通管控系統(tǒng)實現(xiàn)低成本升級,使得智慧交通可以服務(wù)所有交通參與者,創(chuàng)造實際應(yīng)用價值;

二是適應(yīng)新型車輛的發(fā)展,可為網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車輛、網(wǎng)聯(lián)車輛和普通車輛提供服務(wù)。

(5)寫在最后

MICS系統(tǒng)融合了云平臺、邊緣計算設(shè)備和終端設(shè)備,聯(lián)動管理控制平臺、智能網(wǎng)聯(lián)平臺和數(shù)據(jù)賦能平臺,面向高速和城市道路為網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車輛、網(wǎng)聯(lián)車輛和普通車輛提供服務(wù),構(gòu)建了實用的新型混合交通流環(huán)境下智慧管控系統(tǒng),產(chǎn)生實際應(yīng)用價值,促進智慧交通推廣,進而為“新基建”和“交通強國”國家戰(zhàn)略做出貢獻。目前MICS已在上海安亭等地落地應(yīng)用,未來可期。

(新媒體責(zé)編：syhz0808)