基于V2V和V2X技術(shù)的智能交通系統(tǒng)

　　隨著城市人口的增長，交通堵塞、污染、道路傷亡等問題將隨之增長。目前，世界上超過一半的人口都生活在城市里(54%)，并且在未來幾年中增長有望加速1。交通堵塞給全球經(jīng)濟(jì)造成的代價(jià)也在增長，據(jù)估計(jì)，2013年至2030年之間，歐洲和美國將為之付出4.4萬億美元2?；ヂ?lián)程度更高的車輛和基礎(chǔ)設(shè)施(即智能交通系統(tǒng) – ITS)為這些問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)。

　　車輛對(duì)車輛(V2V)和車輛對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施(V2I)——統(tǒng)稱為V2X——是為ITS奠定基礎(chǔ)的關(guān)鍵技術(shù)之一。V2X通過無線互聯(lián)網(wǎng)，可在車輛與環(huán)境之間實(shí)現(xiàn)臨時(shí)數(shù)據(jù)交換——換言之，該技術(shù)使車輛可以相互之間實(shí)現(xiàn)互動(dòng)，還可與2000米范圍內(nèi)的交通燈、路標(biāo)等周圍基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行互動(dòng)。在此基礎(chǔ)上，車輛就可以提醒駕駛員注意可能的交通問題，甚至可以做到超視距;如此，駕駛員就可以相應(yīng)地調(diào)整，以避開事故或擁堵區(qū)域。提醒內(nèi)容可能包括十字路口盲區(qū)碰撞、道路狀況危險(xiǎn)、道路施工、存在救急車輛、靜態(tài)或緩慢移動(dòng)的車輛、交通堵塞、事故警告，以及交通信號(hào)或標(biāo)志指示。

　　這聽起來很像是未來的場景，但是，V2X芯片組已于去年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)(恩智浦半導(dǎo)體)，并且汽車制造商已經(jīng)開始部署這種芯片組，通常要配合高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS)(即雷達(dá))等輔助技術(shù)使用。因此，裝有V2X技術(shù)的車輛最快可能在2016年實(shí)現(xiàn)商用。此項(xiàng)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(diào)地實(shí)施了大量V2X試驗(yàn)。

　　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(xiàng)《諒解備忘錄》，要打造歐洲第一個(gè)ITS走廊。該項(xiàng)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(tǒng)、長1300公里的道路。

　　該跨境項(xiàng)目側(cè)重于利用可通過車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，裝有新型車載設(shè)備的汽車也會(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(tǒng)提供的準(zhǔn)確位置，中心將準(zhǔn)確了解特定區(qū)域的最新交通狀況，并更加有效地管理各個(gè)流程。

　　2014年，項(xiàng)目的技術(shù)合作伙伴(包括西門子、恩智浦半導(dǎo)體、Cohda Wirless和本田公司)與三個(gè)國家的警察和公路管理機(jī)構(gòu)密切合作，負(fù)責(zé)在走廊沿途進(jìn)行“通信汽車”試驗(yàn)。在慕尼黑、維也納和赫爾蒙德試驗(yàn)場進(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、車輛行駛緩慢等警告信息，還能提醒注意即將到來的救急車輛、限速、前方車輛剎車等;這樣，駕駛員即可采取必要的預(yù)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(dǎo)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題方面的價(jià)值：由駕駛員駕駛行為和制動(dòng)，而非事故導(dǎo)致的“幻象”交通堵塞。荷蘭稱為“Spookfiles”的問題占荷蘭全部交通堵塞的20%。預(yù)防或者緩解這種擁堵，有助于荷蘭實(shí)現(xiàn)交通管理目標(biāo)，提高現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的利用率，避免建設(shè)新道路的投入。

　　赫爾蒙德

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

　　闖紅燈——在其它車輛闖紅燈或即將闖紅燈(包括救急服務(wù)車輛)時(shí)的警示，或駕駛員是否存在闖紅燈的風(fēng)險(xiǎn)。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輛和容易受到傷害的其它道路使用者(行人、自行車)

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

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

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

　　赫爾蒙德市還參與了歐洲的一項(xiàng)試驗(yàn)，其目的是提高燃油效率，使卡車碳排放量減少25%。Freilot運(yùn)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)交通燈能與卡車和消防車上的車載設(shè)備通信。這些車在交通燈處享有優(yōu)先通行權(quán)，并能根據(jù)周圍的交通狀況收到車速建議，以確保最佳效率。系統(tǒng)還允許卡車駕駛員在交通繁忙的城市里預(yù)訂裝載空間，以節(jié)省寶貴的時(shí)間。試驗(yàn)于2010年啟動(dòng)，成效顯著，該市決定將這套機(jī)制繼續(xù)實(shí)施下去。里昂、畢爾巴鄂和克拉科夫也參與了該項(xiàng)目。

　　漢堡

　　V2X系統(tǒng)是安全、高效的群車行駛管理的核心促成因素，在這種情況下，貨運(yùn)卡車行駛時(shí)，它們之間的間距非常小，因而可以優(yōu)化氣流，形成便于車輛前行的低壓氣穴，從而節(jié)省能源、降低油耗。借助這種技術(shù)，車輛可以相互通信;當(dāng)?shù)谝惠v車剎車時(shí)，其他車就會(huì)自動(dòng)剎車，無需駕駛員干預(yù)。如此，車輛就能以最佳間距(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(dāng)然，車輛需要在整個(gè)旅途中保持隊(duì)形，在通過交通燈時(shí)，這是非常難以做到的。另外，在以車隊(duì)行駛時(shí)，需要一輛車排頭。以車隊(duì)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(yàn)演示了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的方法。五輛貨運(yùn)卡車組成一個(gè)車隊(duì)，車上都安裝了恩智浦出品的車載V2X裝置，這些裝置可以與港口周圍的交通燈通信，并能相互通信。這意味著，交通燈“知道”哪些車屬于車隊(duì)，可以在紅燈亮之前，確保整個(gè)車隊(duì)順利通過。卡車駕駛員可通過一個(gè)小屏幕，隨時(shí)了解其周圍的其他卡車。

　　試驗(yàn)同時(shí)展示了智能交通系統(tǒng)如何保護(hù)學(xué)童等脆弱的道路用戶。通過在校服里集成RFID標(biāo)簽，路側(cè)裝置可以在學(xué)童橫過公路時(shí)檢測出來，相應(yīng)地調(diào)整交通燈，并向裝有車載裝置的車輛發(fā)送提醒消息。

　　雖然試驗(yàn)只進(jìn)行了一天，但漢堡港計(jì)劃在不久的將來部署永久性智能交通系統(tǒng)。開始時(shí)，將在一個(gè)十字路口部署路側(cè)裝置，在30輛卡車上安裝車載設(shè)備;2016年，則會(huì)擴(kuò)展到10個(gè)十字路口和最多200輛卡車。另外，恩智浦已經(jīng)開始與漢堡的校服生產(chǎn)商協(xié)商把RFID標(biāo)簽集成到校服中。該項(xiàng)目將在全市范圍內(nèi)展開，可以大幅提升學(xué)童通過公路時(shí)的安全性。

　　對(duì)汽車工業(yè)以及整個(gè)社會(huì)來說，互聯(lián)網(wǎng)的融合以及智能交通系統(tǒng)的誕生可謂關(guān)鍵。毫無疑問，智能移動(dòng)將減少人為錯(cuò)誤(這類錯(cuò)誤導(dǎo)致了當(dāng)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(dá)數(shù)十億美元)。

　　當(dāng)然，將汽車系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)整合起來也存在風(fēng)險(xiǎn)。如果系統(tǒng)被黑客攻擊并被饋入錯(cuò)誤信息，或者被用來執(zhí)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(shù)據(jù)的質(zhì)量和完整性。同時(shí)還要加強(qiáng)隱私保護(hù)，不能跟蹤駕駛員駕駛行為之外的個(gè)人信息。這些關(guān)鍵問題將決定消費(fèi)者的信任，決定互聯(lián)自動(dòng)駕駛汽車的廣泛普及，而這類汽車是打造更安全、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(shí)別技術(shù)，是挫敗攻擊、提高交通安全性、保護(hù)用戶的絕佳選擇。

　　正如已經(jīng)實(shí)施的試驗(yàn)所證明的那樣，ITS擁有眾多優(yōu)勢，我們不能對(duì)其視而不見。工業(yè)界目前需要開展標(biāo)準(zhǔn)化工作，設(shè)法取得制造商和消費(fèi)者的信任，全面實(shí)現(xiàn)各種優(yōu)勢。Car2Car聯(lián)盟、ETSI以及歐盟委員會(huì)高層ITS顧問小組等團(tuán)體將在此過程中發(fā)揮推動(dòng)作用，世界各地ITS試驗(yàn)取得的成功經(jīng)驗(yàn)亦是如此。