基于V2V和V2X技術(shù)的智能交通系統

　　隨著(zhù)城市人口的增長(cháng)，交通堵塞、污染、道路傷亡等問(wèn)題將隨之增長(cháng)。目前，世界上超過(guò)一半的人口都生活在城市里(54%)，并且在未來(lái)幾年中增長(cháng)有望加速1。交通堵塞給全球經(jīng)濟造成的代價(jià)也在增長(cháng)，據估計，2013年至2030年之間，歐洲和美國將為之付出4.4萬(wàn)億美元2?；ヂ?lián)程度更高的車(chē)輛和基礎設施(即智能交通系統 – ITS)為這些問(wèn)題提供了一種可行的解決方案，可以打造出一個(gè)更安全、更環(huán)保、更高效的智能道路網(wǎng)絡(luò )。

　　車(chē)輛對車(chē)輛(V2V)和車(chē)輛對基礎設施(V2I)——統稱(chēng)為V2X——是為ITS奠定基礎的關(guān)鍵技術(shù)之一。V2X通過(guò)無(wú)線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)，可在車(chē)輛與環(huán)境之間實(shí)現臨時(shí)數據交換——換言之，該技術(shù)使車(chē)輛可以相互之間實(shí)現互動(dòng)，還可與2000米范圍內的交通燈、路標等周?chē)A設施進(jìn)行互動(dòng)。在此基礎上，車(chē)輛就可以提醒駕駛員注意可能的交通問(wèn)題，甚至可以做到超視距;如此，駕駛員就可以相應地調整，以避開(kāi)事故或擁堵區域。提醒內容可能包括十字路口盲區碰撞、道路狀況危險、道路施工、存在救急車(chē)輛、靜態(tài)或緩慢移動(dòng)的車(chē)輛、交通堵塞、事故警告，以及交通信號或標志指示。

　　這聽(tīng)起來(lái)很像是未來(lái)的場(chǎng)景，但是，V2X芯片組已于去年實(shí)現量產(chǎn)(恩智浦半導體)，并且汽車(chē)制造商已經(jīng)開(kāi)始部署這種芯片組，通常要配合高級駕駛員輔助系統(ADAS)(即雷達)等輔助技術(shù)使用。因此，裝有V2X技術(shù)的車(chē)輛最快可能在2016年實(shí)現商用。此項技術(shù)的巨大潛力已經(jīng)受到世界各地政府的重視，許多政府高調地實(shí)施了大量V2X試驗。

　　ITS走廊——奧地利、德國和荷蘭

　　2013年，奧地利、德國和荷蘭政府簽署了一項《諒解備忘錄》，要打造歐洲第一個(gè)ITS走廊。該項目定于2016年竣工，將在鹿特丹、法蘭克福和維也納之間建成裝有智能交通系統、長(cháng)1300公里的道路。

　　該跨境項目側重于利用可通過(guò)車(chē)載裝置警告駕駛員的技術(shù)，使駕駛員獲知正在接近施工路段。這樣，駕駛員就可以改變路線(xiàn)或減速，既有利于提高道路安全，又有助于改善交通流。在走廊中，裝有新型車(chē)載設備的汽車(chē)也會(huì )把實(shí)時(shí)道路交通信息傳輸至交通控制中心。借助GPS系統提供的準確位置，中心將準確了解特定區域的最新交通狀況，并更加有效地管理各個(gè)流程。

　　2014年，項目的技術(shù)合作伙伴(包括西門(mén)子、恩智浦半導體、Cohda Wirless和本田公司)與三個(gè)國家的警察和公路管理機構密切合作，負責在走廊沿途進(jìn)行“通信汽車(chē)”試驗。在慕尼黑、維也納和赫爾蒙德試驗場(chǎng)進(jìn)行的演示表明，新技術(shù)可以提醒駕駛員注意道路表面濕滑、人行橫道、車(chē)輛行駛緩慢等警告信息，還能提醒注意即將到來(lái)的救急車(chē)輛、限速、前方車(chē)輛剎車(chē)等;這樣，駕駛員即可采取必要的預防措施，避免發(fā)生不必要的事故。

　　在ITS走廊的荷蘭部分，荷蘭政府與恩智浦半導體等合作伙伴進(jìn)行了合作，借以證明ITS技術(shù)在緩解許多繁忙公路面臨的核心問(wèn)題方面的價(jià)值：由駕駛員駕駛行為和制動(dòng)，而非事故導致的“幻象”交通堵塞。荷蘭稱(chēng)為“Spookfiles”的問(wèn)題占荷蘭全部交通堵塞的20%。預防或者緩解這種擁堵，有助于荷蘭實(shí)現交通管理目標，提高現有基礎設施的利用率，避免建設新道路的投入。

　　赫爾蒙德

　　在市區，優(yōu)化對現有基礎設施的利用效率是采用ITS的主要目標之一。赫爾蒙德市參與了Compass4D項目，該項目為期三年，旨在展示智能交通系統可以為公民、城市管理和企業(yè)帶來(lái)的各種具體優(yōu)勢。參與試驗的車(chē)輛超過(guò)600輛——包括公共汽車(chē)、出租車(chē)、救急服務(wù)車(chē)輛和私家車(chē)——跨越赫爾蒙德市和6個(gè)其他歐洲城市，車(chē)上都安裝了具備互操作能力且能與路側裝置實(shí)時(shí)“通信”的車(chē)載裝置。這些車(chē)輛的駕駛員會(huì )收到這些裝置發(fā)來(lái)的提醒信息，借以提高能效比和道路安全性。全部服務(wù)分為三大類(lèi)：

　　闖紅燈——在其它車(chē)輛闖紅燈或即將闖紅燈(包括救急服務(wù)車(chē)輛)時(shí)的警示，或駕駛員是否存在闖紅燈的風(fēng)險。還會(huì )提醒駕駛員注意在綠燈通行時(shí)，留意同在行駛的附近其他車(chē)輛和容易受到傷害的其它道路使用者(行人、自行車(chē))

　　道路危險警告——靜態(tài)危險(如道路施工)，或動(dòng)態(tài)危險(包括前方車(chē)輛突然剎車(chē))

　　十字路口節能——提供交通燈序列信息，比如“綠燈倒計時(shí)”或“紅燈倒計時(shí)”

　　有了這些信息，駕駛員就可以更加清楚地了解其周?chē)沫h(huán)境，有更多的時(shí)間對潛在的危險情況作出反應，以防撞車(chē)。另外，可增加在交通燈處的反應時(shí)間，并且知道在等待時(shí)間較長(cháng)時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機，這樣做可以減少擁堵和污染。試驗將于2015年12月結束，但赫爾蒙德市和Compass4D項目的其他合作城市已經(jīng)決定在項目階段結束之后繼續提供這些服務(wù)。

　　赫爾蒙德市還參與了歐洲的一項試驗，其目的是提高燃油效率，使卡車(chē)碳排放量減少25%。Freilot運用V2X技術(shù)，使得赫爾蒙德市主要直通公路(Europaweg Kasteel-Traverse和Deurneseweg)上的14個(gè)交通燈能與卡車(chē)和消防車(chē)上的車(chē)載設備通信。這些車(chē)在交通燈處享有優(yōu)先通行權，并能根據周?chē)慕煌顩r收到車(chē)速建議，以確保最佳效率。系統還允許卡車(chē)駕駛員在交通繁忙的城市里預訂裝載空間，以節省寶貴的時(shí)間。試驗于2010年啟動(dòng)，成效顯著(zhù)，該市決定將這套機制繼續實(shí)施下去。里昂、畢爾巴鄂和克拉科夫也參與了該項目。

　　漢堡

　　V2X系統是安全、高效的群車(chē)行駛管理的核心促成因素，在這種情況下，貨運卡車(chē)行駛時(shí)，它們之間的間距非常小，因而可以?xún)?yōu)化氣流，形成便于車(chē)輛前行的低壓氣穴，從而節省能源、降低油耗。借助這種技術(shù)，車(chē)輛可以相互通信;當第一輛車(chē)剎車(chē)時(shí)，其他車(chē)就會(huì )自動(dòng)剎車(chē)，無(wú)需駕駛員干預。如此，車(chē)輛就能以最佳間距(40至50英尺)行駛以保持最佳效率，即使高速行駛在高速公路上也能如此，不會(huì )損失安全性。

　　當然，車(chē)輛需要在整個(gè)旅途中保持隊形，在通過(guò)交通燈時(shí)，這是非常難以做到的。另外，在以車(chē)隊行駛時(shí)，需要一輛車(chē)排頭。以車(chē)隊形式行駛時(shí)，目前已經(jīng)可以從多方面改善交通流。在漢堡港進(jìn)行的一次試驗演示了實(shí)現這一目標的方法。五輛貨運卡車(chē)組成一個(gè)車(chē)隊，車(chē)上都安裝了恩智浦出品的車(chē)載V2X裝置，這些裝置可以與港口周?chē)慕煌敉ㄐ?，并能相互通信。這意味著(zhù)，交通燈“知道”哪些車(chē)屬于車(chē)隊，可以在紅燈亮之前，確保整個(gè)車(chē)隊順利通過(guò)?？ㄜ?chē)駕駛員可通過(guò)一個(gè)小屏幕，隨時(shí)了解其周?chē)钠渌ㄜ?chē)。

　　試驗同時(shí)展示了智能交通系統如何保護學(xué)童等脆弱的道路用戶(hù)。通過(guò)在校服里集成RFID標簽，路側裝置可以在學(xué)童橫過(guò)公路時(shí)檢測出來(lái)，相應地調整交通燈，并向裝有車(chē)載裝置的車(chē)輛發(fā)送提醒消息。

　　雖然試驗只進(jìn)行了一天，但漢堡港計劃在不久的將來(lái)部署永久性智能交通系統。開(kāi)始時(shí)，將在一個(gè)十字路口部署路側裝置，在30輛卡車(chē)上安裝車(chē)載設備;2016年，則會(huì )擴展到10個(gè)十字路口和最多200輛卡車(chē)。另外，恩智浦已經(jīng)開(kāi)始與漢堡的校服生產(chǎn)商協(xié)商把RFID標簽集成到校服中。該項目將在全市范圍內展開(kāi)，可以大幅提升學(xué)童通過(guò)公路時(shí)的安全性。

　　對汽車(chē)工業(yè)以及整個(gè)社會(huì )來(lái)說(shuō)，互聯(lián)網(wǎng)的融合以及智能交通系統的誕生可謂關(guān)鍵。毫無(wú)疑問(wèn)，智能移動(dòng)將減少人為錯誤(這類(lèi)錯誤導致了當今90% 的交通事故)，提高道路安全性，減少擁堵，提高能效(全球每年在這方面的支出高達數十億美元)。

　　當然，將汽車(chē)系統與互聯(lián)網(wǎng)整合起來(lái)也存在風(fēng)險。如果系統被黑客攻擊并被饋入錯誤信息，或者被用來(lái)執行某些任務(wù)，則可能造成致命性后果。因此，工業(yè)界需要通力合作，確保數據的質(zhì)量和完整性。同時(shí)還要加強隱私保護，不能跟蹤駕駛員駕駛行為之外的個(gè)人信息。這些關(guān)鍵問(wèn)題將決定消費者的信任，決定互聯(lián)自動(dòng)駕駛汽車(chē)的廣泛普及，而這類(lèi)汽車(chē)是打造更安全、更環(huán)保、更高效的道路網(wǎng)絡(luò )的必備條件。恩智浦擁有領(lǐng)先的安全和身份識別技術(shù)，是挫敗攻擊、提高交通安全性、保護用戶(hù)的絕佳選擇。

　　正如已經(jīng)實(shí)施的試驗所證明的那樣，ITS擁有眾多優(yōu)勢，我們不能對其視而不見(jiàn)。工業(yè)界目前需要開(kāi)展標準化工作，設法取得制造商和消費者的信任，全面實(shí)現各種優(yōu)勢。Car2Car聯(lián)盟、ETSI以及歐盟委員會(huì )高層ITS顧問(wèn)小組等團體將在此過(guò)程中發(fā)揮推動(dòng)作用，世界各地ITS試驗取得的成功經(jīng)驗亦是如此。