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1、 面向零擁堵的車路協同面向零擁堵的車路協同新新型型架構架構 及產業生態重構及產業生態重構 中國智能網聯汽車產業創新聯盟 中國智能交通產業聯盟 IMT-2020(5G)推進組 C-V2X 工作組 面向零擁堵的車路協同面向零擁堵的車路協同新型新型架構及產業生態重構架構及產業生態重構 編寫委員會編寫委員會 主 編 杜江凌 通用汽車中國科學研究院 姚丹亞 清華大學 編 委 公維潔 中國智能網聯汽車產業創新聯盟 焦偉赟 中國智能交通產業聯盟 葛雨明 IMT-2020(5G)推進組 C-V2X 工作組 王印海 華盛頓大學 莊一凡 華盛頓大學 曾自強 華盛頓大學 李 喬 國汽（北京）智能網聯汽車研究院有限公

2、司 主要執筆人 朱 杰 通用汽車中國 李 娜 國汽（北京）智能網聯汽車研究院有限公司 于勝波 國汽（北京）智能網聯汽車研究院有限公司 楊 子 清華大學 李 茹 中國智能交通產業聯盟 1 引引 言言 當前，智能網聯汽車已成為全球汽車產業轉型升級的戰略重點。我國政府高度重視，堅定不移地發展智能網聯汽車技術與產業。尤其是近年來結合信息通信產業較強、道路交通基礎設施統籌規劃部署等優勢，我國通過 V2X 技術實現汽車網聯化呈現出加速發展趨勢。眾所周知，交通擁堵、交通安全、環境污染是國際交通領域的三大難題，基于 V2X 技術實現的車路協同可一定程度上提升交通安全、減少環境污染，尤其對于提升交通效率至關重要

3、，是緩解交通擁堵的一項重要技術手段與實現途徑。 當前，國家相關部委紛紛結合自身業務領域，通過戰略規劃、政策發布、示范試點等舉措積極推動車路協同發展， 以更好地支撐智能網聯汽車技術進步及產業落地。 工信部牽頭推動成立了國家制造強國建設領導小組車聯網產業發展專項委員會（工信、交通、公安等 20 多個部門和單位組成） ，著力解決車聯網發展的重大問題。工信部還推進基于寬帶移動互聯網的智能汽車與智慧交通應用示范，已構建形成了包括京冀、吉林、武漢、重慶、浙江以及上海和無錫在內的“5+2”車聯網示范區1，示范內容包括車路協同、先進輔助駕駛、無人駕駛、交通大數據等新技術新產品應用、實驗驗證與測試評估，有力地推

4、動了車路協同的測試示范工作。交通運輸部改造了北京通州試驗場，使其向適用于車載智能終端、車路協同設備等智能化運輸檢測方向轉型， 并在全國開展智慧公路與國家交通控制網試點2。值得指出的是，交通運輸部推動杭紹勇高速開展智慧公路試點3，計劃構建車路協同通行系統，并實現貨車編隊、自由流收費等功能，在車路協同的基礎設施升級改造方面邁出了關鍵的一步。 公安部則依托公安部交通管理科學研究所正在建設國家智能交通綜合測試基地4，并在無錫開展國內首個大規模城市級的車路協同示范試點，在 2018 年 9 月的物聯網大會上實現了涵蓋 240 個路口和5 條高架、 眾多社會車輛、 多個功能應用的車路協同示范展示。 科技部

5、自 “十五”以來啟動“新能源汽車重點專項”等國家科技計劃5，支持車輛智能化方向，每年面向智能網聯汽車的重點專項經費均超過 1 億元人民幣， 重點支撐車載環境感知、信息傳感融合、測試驗證、示范建設等方面技術進步。 2 我國汽車、通信、信息、交通等行業企業紛紛開展車路協同布局。上汽、長安、一汽等國內多家整車廠商均積極進行典型 LTE-V2X 應用的開發；大唐、華為全球首批發布 LTE-V2X 通信芯片產品，涌現出一批如華為、大唐、東軟、星云互聯、金溢、萬集、千方科技、華礪智行等 V2X 通信終端設備商6。近日，阿里巴巴、 百度等互聯網企業紛紛進軍車路協同領域，將加快推動車路協同的產業化落地。201

6、8 年 9 月，阿里巴巴達摩院與交通部公路科學研究院簽署戰略合作，成立車路協同聯合實驗室7。阿里巴巴還將推出路側感知基站，實現車與路、車與車之間的信息連接。百度也宣布將于 2018 年底正式開源 Apollo 車路協同方案，向業界開放百度 Apollo 在車路協同領域的技術和服務，讓自動駕駛進入“聰明的車”與“智能的路”相互協同的新階段， 全面構筑“人-車-路”全域數據感知的智能路網8。此外，華為也正在建設 OceanConnect 智能交通平臺，實現車-路-網協同，打造更安全、更高效的智能交通。 需要指出的是在國家政府層面以及企業層面一系列政策、行動推動的背后，若要真正使用 V2X 技術來提

7、升交通出行效率， 必須將出行的各項服務放到一個大系統中， 從整體角度來看整個系統以提升整體效率， 各項出行服務功能之間需要共享數據，交換計算結果，各項服務也需要協同作用，必須建立一個交互核心車路協同平臺。 本白皮書認為未來車路協同將依托于 V2X 技術，結合人工智能、云計算以及大數據等新興技術，提供創新的服務功能域和更靈活豐富的產業應用，使得海量數據、外部資源以及應用服務之間能夠更有效的結合，是車路協同的新型平臺。 本白皮書在深入分析交通擁堵的成因基礎上，劃分了六大功能服務域，圍繞功能服務域給出了車路協同新型平臺的架構，以期融合人工智能、云計算、大數據等技術，實現各個功能域之間的資源共享及交互

8、，從而真正將車路協同服務于人們的交通出行及生產生活中。 此外，鑒于我國管理體制特殊，基于 V2X 技術的車路協同落地實施會涉及到交通部、工信部、公安部、發改委等多個國家管理部門的協同，存在一定的跨部門協同困難；還涉及底層芯片/模組商、設備終端商、整車企業、車聯網服務提供商等產業鏈各方的協同。因此，為更好地協同各方行動，本白皮書還給出了政3 府及產業鏈各方在車路協同新型平臺落地實施中的任務角色， 并給出推進協同的建議。 鑒于車路協同跨行業跨部門的特殊性，汽車、交通、通信三個領域的相關聯盟：中國智能網聯汽車產業創新聯盟、中國智能交通產業聯盟、IMT-2020(5G)推進組 C-V2X 工作組共同編

9、寫和發布本白皮書， 給出車路協同新型平臺的架構及政府、產業鏈各方在落實過程中的任務角色、協同建議等，以期達成共識，共同推動車路協同落地實施，有效緩解交通擁堵，提升交通效率。希望本白皮書能拋磚引玉，推動汽車、交通、通信領域專家和學者就車路協同乃至汽車網聯化發展的深度合作，推進我國車路協同、汽車網聯化技術成熟及產業化發展，進而緩解或解決人們的交通出行擁堵難題，提升生活幸福感。 1 目錄 1. 1. 中國城市面臨的交通擁堵問題中國城市面臨的交通擁堵問題 . 1 1.1 中國城市交通發展現狀 . 1 1.2 城市交通擁堵主要表現 . 2 1.2.1 交通供需矛盾趨于常態化 . 2 1.2.2 通勤時間

10、主干道擁堵嚴重呈現常態化 . 3 1.2.3 固定交通節點以及地區的擁堵呈現常態化. 3 1.2.4 突發交通擁堵情況日益增多 . 4 1.3 解決交通擁堵關鍵思路 . 4 2. 2. 交通擁堵的主要成因交通擁堵的主要成因 . 6 2.1 車輛行駛安全性不足. 6 2.2 行人與非機動車存在安全隱患. 7 2.3 交通信息獲取不及時. 8 2.4 交通管理無法實時執行. 9 2.5 道路及營運車輛管理優化不夠. 10 2.6 緊急事件響應不及時. 11 3. 3. 解決交通擁堵的必要條件解決交通擁堵的必要條件 . 13 3.1 服務功能域 . 13 3.1.1 車輛安全與控制服務功能域. 13

11、 3.1.2 行人及非機動車安全服務功能域. 15 3.1.3 實時交通信息服務功能域. 16 3.1.4 實時交通管理服務功能域. 17 3.1.5 運營車輛與道路管理服務功能域. 18 3.1.6 應急救援服務功能域. 19 3.2 技術條件. 20 3.2.1 V2X 技術 . 20 3.2.2 大數據. 22 3.2.3 云計算及云控平臺. 23 3.2.4 人工智能. 24 2 3.3 車路協同新型平臺. 25 3.3.1 車路協同新型平臺的必要性. 26 3.3.2 車路協同新型平臺的描述. 27 4. 4. 系統核心系統核心車路協同車路協同新型新型平臺平臺 . 29 4.1 平臺

12、的子系統和功能描述 . 29 4.1.1 信息子系統. 29 4.1.2 交互子系統. 30 4.1.3 協同子系統. 30 4.1.4 控制子系統. 30 4.2 平臺子系統間的物理結構和服務流程 . 30 4.2.1 頂層物理結構與數據流 . 30 4.2.2 各項服務域之內的邏輯及數據流. 31 4.3 基于車路協同新型平臺智能交通系統物理系統圖 . 42 5. 5. 面向零擁堵的車路協同面向零擁堵的車路協同新型新型實施方案和建議實施方案和建議 . 46 5.1 產業鏈各方與政府的任務與角色. 47 5.1.1 硬件設備提供商 . 48 5.1.2 信息提供者 . 50 5.1.3 政府

13、部門及相關機構 . 52 5.2 協同推進建議 . 54 參考文獻. 58 1 1 1. . 中國城市面臨的交通擁堵問題中國城市面臨的交通擁堵問題 隨著近幾年我國大城市經濟的飛速發展，交通供需矛盾日益突出，加劇了城市道路的擁堵程度，嚴重影響到城市的整體發展水平，解決交通擁堵問題已刻不容緩。大城市交通擁堵治理是一個系統工程，既需要增加道路的供給，還需從交通需求管理等多方面采取措施，才能有效緩解交通擁堵問題。國務院在“十三五”現代綜合交通運輸體系發展規劃 中明確提出加強交通發展智能化建設的目標9。未來，基于 V2X 技術實現的車路協同作為智能交通系統的重要技術將對推動智能化的交通需求管理發展產生重

14、要的作用。 本章將從我國城市交通發展現狀入手， 簡要介紹當前城市交通擁堵所面臨的主要問題以及解決交通擁堵的關鍵思路。 1.1 中國城市交通發展現狀 當前， 我國城市正處在經濟高速發展期， 城市中機動車快速增長， 人口稠密，出行率高，加上用地布局及路網結構不盡合理，設施不足等，社會出現了復雜的交通問題。近年來，城市規模的不斷擴大和城市機動車保有量的大幅提高，汽車行業空前繁榮，特別是近 10 年來汽車數量增速驚人，另外人口的迅速增加遠快于城市道路資源投入增加的速度，這就使得交通資源愈發緊張，從而擁擠日趨嚴重。城市交通問題的關鍵是交通擁堵問題，尤其在大城市，交通擁擠堵塞以及由此導致的時間浪費、運營成

15、本上升、交通事故增加、空氣和噪聲污染加劇等，給人民的生活、工作帶來諸多不便，增加了巨大的社會成本，嚴重阻礙了城市的持續健康發展。 交通是城市四大功能之一，對城市的發展、提高勞動生產率、改善環境及生活、實現社會目標具有重要的促進和保證作用。中國城市交通擁堵的成因既有客觀因素的制約，也有交通行政管理不完善的因素。針對城市交通擁堵的狀況，應厘清當前所面臨的主要問題及其成因，提出具體可行的對策。下面將分別從城市交通擁堵的主要問題以及解決方法闡述緩解交通擁堵的一些重要觀點和思考， 并說明基于 V2X 技術實現的車路協同將發揮怎樣的重要作用。 2 1.2 城市交通擁堵主要表現 交通在城市發展中的戰略地位極

16、為重要，一個便捷、高效、暢通、綠色、平安的交通系統是城市可持續發展的重要保障， 也是衡量現代城市綜合交通運輸體系發展水平的重要標志。交通擁堵問題是關系群眾切身利益的重大民生問題，也是各國大城市普遍遇到的難題，其不但影響人們的正常工作與生活，也使城市的污染愈加嚴重，還增加了城市經濟社會成本。目前，我國城市交通擁堵主要表現為如下幾個方面。 1.2.1 交通供需矛盾趨于常態化 根據國務院發布的 國家人口發展規劃 （2016-2030 年） 10， 我國總人口 2017年已達 13.8 億人，其中城市人口占比 57.9%，且將以每年 2%左右的增速持續增長。隨著我國都市化進程的不斷加劇，機動車保有量也

17、迅速增加。根據中國公安部公布的數據，截至 2017 年底全國機動車保有量達 3.10 億輛，其中汽車保有量達 2.17 億輛，同比增長 11.85%，有 53 個城市的汽車保有量超過百萬輛。一些特大城市的汽車保有量每年平均增速甚至超過 15%。 與此同時， 我國城市道路里程、 面積及人均道路面積的年均增速僅為 6%-9%，致使交通需求，特別是小汽車交通需求與市區路網總容量之間的缺口日益擴大。這種交通供需矛盾現象主要集中在千萬人口以上的超大城市， 其主要特點是擁堵呈常態化，并逐步由中心城區蔓延至市區外圍，擁堵的時段、范圍不斷擴大。 更為嚴峻的是，我國一些特大城市在經歷大規模路網建設之后，已經進入

18、城市道路難以再無限制拓展的瓶頸。根據我國城市道路設計規范，道路面積占城市建成區面積的比例建議為 8%15%，規劃人口在 200 萬以上的城市為 15%20%。目前， 許多大城市中心區域能用于道路建設的土地資源幾乎枯竭，小規模改造尚能實現，大規模建設已無空間。與此同時，由于人們收入、生活水平的提高，人們對于出行的需求也急劇上升， 居住地周圍的配套設施不再能滿足人們對于生活品質的追求，擴展自己的生活圈子已經成為人們追求的生活目標，所以人們對于出行的需求就變得原來越多。此外，根據“當斯定律” ，交通需求總是趨于超過交通設施的供給能力新增道路降低了出行時耗， 但同時也引發新的交通需求，3 一段時間后將

19、恢復甚至超過原來的擁擠水平。 一些城市的城區規劃與交通規劃不協調，造成局部交通負荷過重，且只注重主干道建設，忽視了支線建設，致使城市“毛細血管”不暢，路網結構不合理，致使交通擁堵加劇。在這種趨勢下，交通供給側發展已近瓶頸，難以跟上交通需求側的不斷增長，使得這種交通供需矛盾將在許多大城市成為常態化現象。 1.2.2 通勤時間主干道擁堵嚴重呈現常態化 目前，許多城市的主干道在通勤時間出現交通擁堵已成為常態，盡管政府采取了包括建設地鐵、環路、潮汐可變道、快速公交、錯峰行駛以及采取單雙號限行等措施， 仍然難以緩解擁堵。 這種現象在人口超過百萬以上的大城市最為突出，其主要特點是潮汐性，即擁堵問題主要出現

20、于早、晚高峰時段通勤需求比較集中的交通走廊， 且基本為單方向的交通擁堵。 究其深層次的原因， 主要是城市的 “職住失衡”引起的，即市民工作、居住、生活的地點規劃不合理，引起城市居民的出行次數和距離的增加。以北京為例，由于近年來中心城區房價的上漲，五環路外區域和近郊城區成為人口增長的主要區域，常駐人口已近 1100 萬人，已超過全市一半人口。 與此同時， 中心城區卻集中了全市 70%的產值和就業崗位以及 65%的重點小學。這種城市布局的不合理直接導致了外圍通勤距離被迫延長，對交通構成巨大壓力。 事實上，人口聚集、城市擴張并不必然會加劇交通擁堵，關鍵在于城市功能分區要與交通實現有效銜接、融合發展，

21、使城市由“攤大餅”轉向“緊湊型” ，便可收緊出行需求、大幅度緩解交通擁堵。因此，在未來無論是建設新城、還是改造舊城，都應在規劃設計中盡可能貫穿“職住平衡”的理念。然而對于已經形成“職住失衡”的城市，重新規劃難以在短期內實現，在供給增加受到空間束縛的情況下，只能在需求管理上探索解決途徑。 1.2.3 固定交通節點以及地區的擁堵呈現常態化 經?？梢钥吹接行┕潭ǖ慕煌ü濣c呈現常態化擁堵，究其原因是道路結構設計不合理。例如，高架上匝道在下匝道之前使得上下車流匯聚，從而導致擁堵的發生， 下匝道過于靠近紅綠燈， 導致下匝道車輛在路口積壓， 導致高架道路擁堵；4 又如，多個車流匯聚點的擁堵也是常態化的， 兩

22、條高架交匯處常常出現上匝道的車流， 導致了匯入高架車流的急劇增加，加之緩沖距離不夠直接導致該節點的常態化擁堵。另外，車道變窄也是影響車速的重要原因，比如收費站的出口多車道匯聚，經常會引起擁堵。市區道路車道較窄，導致通行效率不高，也是經常擁堵的原因，另外醫院、學校、熱門商圈周圍因道路條件限制以及大量的客流需求，也成為了常態化擁堵的重點區域。 1.2.4 突發交通擁堵情況日益增多 除了常態化的擁堵之外，一些隨機的、不固定的擁堵情況也會經常發生，比如在一些城市，交通秩序混亂、機非混行造成道路通行能力下降十分普遍。這一現象在中小城市中尤為突出，其主要特征是汽車、自行車、電瓶車、摩托車及行人等多種方式混

23、行相互干擾，影響城市道路暢通。以成都為例，由于電瓶車的普及， 許多市民通勤出行選擇騎行， 成都的一些主干道兩側專門設置了非機動車道，然而由于部分市民對道路的使用權和通行規則等觀念不強， 在一些重要交叉路口，各類交通混行、相互影響、發生沖突，交通違紀現象比較普遍，時常造成人為的交通擁擠和阻塞，甚至發生交通事故。發生交通事故后，交通事故若不能及時處理往往會引發、加劇擁堵。又比如車輛之間的事故，天氣原因等引起的通行效率低下，貨運車輛集中出行，影響局部地區的交通流量等等，這些非常態的擁堵在日常生活中也時有發生，常態化擁堵人們可以預見，并為出行提早做好準備，增加通行時間，但是非常態擁堵則增加了很多不確定

24、性，此類出行的可預見性差，更容易誤事，造成意想不到的損失。 常態化的擁堵和隨機的非常態化擁堵，使得城市道路通行效率極其低下而且不可預見，所帶來的各種損失也越來越大，解決城市交通擁堵已經成為全球城市都面臨解決的重要問題。 解決交通擁堵要從擁堵的原因出發，針對不同的原因采取不同的解決方案，這樣才能使得擁堵能夠逐漸得到改善。 1.3 解決交通擁堵關鍵思路 交通擁堵問題已經困擾城市出行者很多年，要解決交通擁堵問題，就要更準確客觀實際的分析交通擁堵的主要產生原因， 針對不同擁堵類型提出不同的解決5 方案。 對于常態化的交通擁堵，比如城市的規劃建設和日益增長的出行需求之間的矛盾屬于結構性的原因， 比如由道

25、路原先的設計通行能力不足以及城市居住人口的日益增長，導致集中出行時造成規模性擁堵；又比如，道路設計不合理引起的擁堵，例如高架上匝道設計在下匝道之前，并且距離較近造成交匯車流出現沖突， 導致習慣性節點擁堵； 此外， 城市熱點過于集中也是常態化擁堵的原因之一，導致通向商務區聚集的道路習慣性擁堵等。 解決這些常態化交通擁堵問題需要對城市進行重新規劃、擴充、分配資源，需要長期以及相當大的投入，而且在重新規劃之前需要有長期的觀察和研究才能對未來交通流向做出準確判斷， 從而做出準確的城市再建設。 而由于交通混行、信息缺失、人為事故、管理、出行規劃、天氣等動態因素引起的擁堵則屬于非常態交通擁堵，例如車輛發生

26、碰撞、車輛拋錨等處理和撤離不及時引起的擁堵，大型車輛集中出行導致周邊道路擁堵，道路施工和養護等作業時間不合理導致道路通行能力下降造成擁堵等。與此同時，駕駛員不規范的駕駛行為也會造成交通擁堵，在正常的路段行駛時，駕駛員頻繁地變道、減速、超車，會對跟車的車輛造成干擾，進而引起車流的紊亂，當道路交通量較大時，產生移動的交通瓶頸。 對于這些在日常交通運營中由于管理和優化原因引起的非常態交通擁堵， 需要及時有效的信息溝通和管理才能解決，而這個因素是我們可以通過一系列智能交通技術手段來得以解決的。 基于 V2X 技術實現的車路協同將構建人、車、路互聯的多元化、多維度的全面感知系統， 掌握實時動態的交通出行

27、特性和交通行為特性的變化態勢，為交通規劃、設計、管理、安全提供科學和技術支持。借助智能交通系統實現對城市交通的綜合管理和控制，實時獲得零擁堵出行規劃，開展智能信號協調控制、智能停車管理、交警精準高效執法等，將會使得緩解非常態擁堵成為可能。 6 2 2. . 交通擁堵的主要成因交通擁堵的主要成因 隨著經濟的快速發展，近幾年來交通擁堵問題已經擴散到各級城市，不再僅局限于大城市。根據滴滴出行 2018 年第一季度的報告，西安、哈爾濱、長春成為全國最擁堵城市前三位，出行時間需要多花 60%，交通擁堵所帶來的出行成本急劇增長，出現通勤時間增加、能源浪費和環境污染等一系列負面結果，成為市政部門亟待解決的主

28、要問題之一11。根據交通擁堵大數據分析后，對交通擁堵產生的原因進行歸納總結， 可以發現導致城市交通擁堵的主要原因除了結構性因素之外,還可以分為車輛行駛安全不足、行人與非機動車道路存在安全隱患、信息獲取不及時、交通管理無法實時執行、車輛以及道路運營優化不足、緊急事件響應不及時等若干方面的原因。 2.1 車輛行駛安全性不足 交通事故是導致交通產生擁堵的重要原因之一。發生交通事故的車輛往往因多種原因難以及時撤離現場，也難于移動至路側而不影響正常車流，導致事故車輛占用一條或者多條行車道，極大地降低道路通行能力。當前我國交通事故發生頻率較高， 交通事故處理需要時間， 往往會導致擁。 即使快速處理輕微交通

29、事故，也需要 10-30 分鐘完成， 這就導致發生事故的道路會長時間處于低通行能力的狀態，且擁堵會以一定規律向沿線和周邊路網傳播，特別是在上下班高峰期，正常的道路通行能力已經無法滿足車輛通暢行駛， 因事故導致的通行能力進一步下降，使得當前道路擁堵加劇，并影響到路網的其他部分。另外駕駛環境感知和駕駛員健康狀態不佳會引發交通事故，而交通事故是導致交通擁堵的重要原因。 駕駛過程中駕駛員的視覺感知范圍也是有限制的，隨著車速的提高、霧霾雨雪等惡劣天氣、復雜道路結構、建筑物樹木被遮擋、車輛盲區、陌生道路以及駕駛員的注意力等原因出現不同程度的下降，引起事故數量的上升。 即使沒有外部環境因素，有關研究數據表明

30、，當車輛行駛速度達到每小時 60 公里時，駕駛人最多能看清 240 米以內的交通標志， 當時速達到 80 公里時， 視線上限為 160 米。目前， 駕駛人的駕駛完全依靠視覺系統來獲取交通信息，所以當視覺感知范圍受到影響時，車輛的行駛安全隱患陡增，容易引發事故，進而導致交通擁堵、效率下降。 7 疲勞駕駛以及駕駛員的健康狀況不良引起的駕駛安全問題已成為我國甚至國際性交通安全管理難題之一。 疲勞駕駛在道路運輸尤其是高速公路貨運中尤為突出。貨運駕駛員容易長期處于超負荷駕駛狀態，2017 年我國有關部門對貨運車輛駕駛人抽樣調查顯示：84%的貨運車輛駕駛人日均駕駛時間超過 8 小時，其中 40%超過 12

31、 小時，64%的貨運車輛只配備一名駕駛人。目前，我國對疲勞駕駛的判定也僅僅將駕駛時間作為唯一依據， 尚未研發出或安裝科學有效的檢測手段和專業測量工具。另外駕駛員健康情況不佳，導致無法駕馭車輛，很容易導致事故的發生。 沒有健康的身體和精神狀態的保證，任何路上行駛的車輛都將成為擁堵的隱患。 2.2 行人與非機動車存在安全隱患 行人或非機動車作為弱勢交通參與者，一旦發生事故，不但占用道路資源，責任認定和處理過程往往也會較為復雜，所以造成的交通擁堵持續時間較長。 一方面， 由于機動車占道行駛或停車、道路結構設計不合理等原因導致行人或非機動車路權減少，交通需求不變的情況下，增大了行人及非機動車等弱勢群體

32、的安全隱患；另一方面，行人或者非機動車往往安全意識薄弱，疏于獲知周圍車輛情況， 而且由于手機等通信娛樂設備的普及，行人和非機動車駕駛人的注意力更加分散，使得交通安全隱患大增。 部分路口是機動車和非機動車混行的，弱勢群體安全隱患大。機動車與非機動車混行的交叉口有一般交叉口的共性，也有自身的特殊性，表現為非機動車的搖擺性大、群體性高、離散性強、路線多變與穿插、違章概率大等特點，最終表現為交通沖突點增多，交叉性不可控等現象，導致交叉口交通安全事故頻發，安全隱患大， 通行效率低下等結果。我國部分駕駛員還沒有養成主動禮讓行人或非機動車的習慣，路口不降速、搶行等駕駛行為也增加了安全隱患，降低了通行效率。

33、此外，我國行人及非機動車的安全意識、遵守交通規則行為還需要進一步加強。 全國各地常見有非機動車闖紅燈、 逆行、 不在非機動車道內行駛、 越線停車、違反規定載人；行人闖紅燈、不走人行橫道或過街設施、跨越隔離設施等違法行為，對此，各地交管部門也下大力氣整治，但費時費力，效果不明顯。 8 2.3 交通信息獲取不及時 路況信息無法及時獲知是交通擁堵的一個重要原因。雖然有地磁線圈以及路口監控可以準確檢測路口的交通流量信息，但在路段中缺乏監測，尤其是存在岔路口的路段；而且交通流量數據密度較低，精度、準確度和實時性也不能滿足需求。 導致駕駛員無法及時預知前方道路的擁堵情況而駛入擁堵路段，增加擁堵的嚴重程度。

34、 另外車道級的路況實時性預知不足導致線路規劃不理想，使得出行時間和成本的增加也是交通信息獲取不及時的重要表現。 交通突發事件信息無法及時獲知，獲知的信息不夠全面也是突出問題。例如事故信息、封路、道路狀況、施工等交通信息全面性不足，使得出行前無法做出適當的規劃，導致擁堵的發生以及加重。在滴滴 2017 年度城市交通出行報告中就指出，在所有的事件上報中，封路、事故以及施工占據了前三位，這三類信息對于城市中心地區交通密集區域來說有著至關重要的影響12。 目前的信息平臺收集的數據類型有限，例如感應線圈只能采集到交通流量、占有率、速度等固定地點的截面交通參數；視頻監測器只能采集到交通流量、速度、占有率、

35、排隊長度等固定地點的交通參數。 如果駕駛員能夠提前獲知這類突發事件并做出適當的路線調整，擁堵就可以得到減輕。另外及時獲知天氣，路面等狀況，可以很好地引起駕駛員的注意，及時切換出行方式或者調整駕駛模式，提高駕駛的安全性，減少事故及擁堵的發生。 公共交通信息對出行規劃也有著至關重要的作用。公交信息的實時性可以提供給用戶出行的另一種選擇，從而緩解道路上車輛的數量，減少擁堵的發生。目前公交到站以及到達目的地時間預告并沒有大面積鋪開， 多數交通路線無法獲知下一班車輛何時到達， 也不了解何時可以到達目的地等內容，使得人們選擇公交出行的意愿大大降低。 目的地擁堵情況、停車位信息、周邊信息服務以及大型活動通知

36、等出行服務的缺失，導致人們經常無法避開峰值出行，無法準確及時找到車輛停放位置，從而導致目的地周圍道路的嚴重擁堵，極大的影響到通過擁堵路段的人們。通過出行服務的普及和避免大規模集中出行能夠緩解這類事件所造成的擁堵程度。 9 2.4 交通管理無法實時執行 匝道往往是車流合流、分流等交織流的匯聚點，往往車道數較少，通行能力較差， 在車流相對飽和的情況下極易發生嚴重擁堵。尤其是在高架橋上車輛不按秩序和規則通行，或爭道搶行發生交通事故后未及時撤離現場情況下，更會加劇一些節點路段交通擁堵。而且在高架道路擁堵的時候，控制匝道的駛入車流可以有效的緩解高架道路的擁堵情況，目前匝道無法實時控制導致匝道擁堵顯著，進

37、而影響到地面道路的通行。 交通信號燈配置不合理是城市交通擁堵的重要原因。滴滴在城市交通出行報告中也對路口信號燈做了分析，分別用飽和指數、失衡指數、溢流指數以及失調指數來衡量路口的通信效率。有些城市采取措施改善了平峰時的交通流，例如增加硬隔離和交通信號燈，但在高峰期依舊嚴重擁堵，甚至更為糟糕。紅綠燈并沒有辦法根據目前的狀態做出準確的動態調整， 也沒有辦法準確的預測以后的調整方案，使得部分路口常年固定時間擁堵。在滴滴出行和濟南交警合作過程中，通過移動互聯網數據對信號燈配時進行調整和優化，融合滴滴平臺的浮動車軌跡，在經十路的山大路到舜耕路的六個路口運用“智慧信號燈” ，實現工作日早高峰平均延誤時間下

38、降 10.73%，晚高峰平均延誤時間下降 10.94%。同時極大地減少了經十路上各個路口紅燈溢流情況，在該路段上每 1000 輛車中的紅燈溢流車輛從 51 輛減少為 6 輛13。 可變車道設置不合理加重交通擁堵。上班高峰期，車流主要集中在從住宅區到商業辦公區的方向，而反向車流較少，經?？吹嚼缱筠D車道沒有車輛而直行車道排隊嚴重等問題，使得道路容量無法有效利用。部分城市采用潮汐車道的方式， 在上下班時間增加車流較大方向的車道數， 動態改變車道數， 緩解交通壓力。目前往往存在可變車道設置不合理或標志導向設置不合理，導致交通擁堵加重、排隊現象顯著情況，非但不能有效緩解交通擁堵，反倒起到了反作用。 實

39、時限速不合理影響交通安全及交通效率。高速公路上行駛的小型載客汽車最高車速不得超過每小時 120 公里，其他機動車不得超過每小時 100 公里，但是實際往往會因為路段屬于事故多發地，部分道路施工，強烈橫風、沉降、冰雪等惡劣天氣影響， 交通管理部門會對部分路段進行實時限速， 部分路段速度限為 6010 公里每小時或更低， 當該路段車流量較大時， 急剎車很容易造成嚴重的追尾事故，嚴重的還會造成車輛側翻。 城市道路中也有部分道路條件良好，而實時限速卻偏低，車輛多超速，一定程度上影響了通行效率。 2.5 道路及營運車輛管理優化不夠 道路維護、綠化維護作業也經常對交通產生負面影響，高峰時間的此類作業經常會

40、占用最左側的快速車道，使得有限的道路資源進一步受到壓縮，導致通行能力下降，進而造成擁堵情況發生。 收費區往往導致高速公路節假日前后擁堵不堪。我國高速公路實施收費管理，目前高速公路的收費站入口車道有人工收費（發卡）車道、自助取卡車道、ETC車道等幾種形式，ETC 收費相對最節省時間，但仍有車輛限速要求，一般要求安裝有 ETC 設備的車輛 20-30km/h 的車速內不停車勻速通過， 即使所有社會車輛均安裝有 ETC 設備，收費區也會極大降低高速公路收費站路段的通行效率，甚至導致交通擁堵。而且目前社會車輛僅有部分車輛安裝 ETC，仍有車輛要使用人工收費， 而還沒有進行標準化改造的收費站 ETC 收

41、費車道設置在收費站左側或右側各有不同，往往會導致不同收費方式的車輛臨近收費站急于變更車道，選擇相應收費車道，進而引發交通秩序混亂，交通效率低下。同時，我國高速公路收費站多采用“收費廣場”的形式，即入口車道數增加、出口車道數減少，收費站段的分流與合流引起無序換道，增加擁堵。 停車場容量不足和分布的不均勻將降低車輛流動效率。停車場建設滯后，導致大量車輛無成本、無序停在交通道路上；部分區域停車資源不足而其他區域資源過剩，使得車流在局部區域過于集中，影響了正常的交通秩序。據專家測算，城市擁有的社會公共停車位應不少于城市機動車擁有量的 10%，據國際經驗，停車泊位應達到機動車保有量的 1.1-1.2 倍

42、，但許多城市尚遠遠不能達到此標準。由于部分區域沒有足夠的停車位，市政部門不得不開辟道路兩旁為收費停車場，或者一些車輛被迫違規?？吭诠驳缆飞?， 使原本不足的道路面積更難以滿足車輛流動的需要，降低了道路的通行能力，從而導致局部區域的交通擁堵。 大型貨運車輛，集裝箱卡車進出堆場影響周邊道路正常通行。大規模的堆場11 附近道路往往會出現集卡排隊起箱、落箱的情況，排隊的車輛越來越多，甚至會綿延幾公里。大型貨運車輛、集卡車身長十多米，一旦堵上很難“盤活”，即使及時疏通管理，也要花費較長時間才能恢復通暢。 大型車輛的運行速度也受到限制，如果與大規模通勤車流同時出現，會加劇擁堵的發生和擁堵的程度。 公交調度

43、沒有按需按時進行，使得原本可以運送大量客流的公交車并不能滿足人們的需求。高峰時期經常發生多人擠不上一班車的情況，后續車輛等待時間過長，這樣使得通勤變得更為困難，人們就不愿意乘坐公交車通勤。公交專用道占用難以保障通行優先權，不能有效支撐公交優先戰略。我國公交專用道的使用規定要求， 在標有時間限制的專用車道上，限制的時間段內不允許其他車輛進入行駛，在規定的時間外，其他車輛可以在專用車道內短時間地并線、轉彎、入主路等借道通行，但不應影響規定車輛的行駛。如果公交車輛不能充分利用專用車道資源的話，反而是對道路通行效率起到了副作用， 常?？吹礁叻鍟r間公交車道沒有車輛行駛，而其他車道堵滿了車。 出租車?？坎?/p>

44、合理、集中性太強也是導致交通擁堵的原因之一。在一些城市道路主干道，尤其是各大醫院、公交站、輕軌站及部分商場、超市的門前車流量大的路段，往往出租車違章排起長龍、橫排到路中央恣意攬客的情況更為突出，一方面是因為醫院、軌道交通站點等車流、人流密集區域，在規劃建設時考慮出租?？康脑O施規劃不足，繼而管理也不到位，沒有設計規劃出科學的圓弧形出租車?？奎c，導致出租車?？坎缓侠?，對本已經相對飽和的交通流產生影響，導致交通流效率低下甚至交通擁堵。 2.6 緊急事件響應不及時 事故處理、救援不及時是嚴重擁堵的重要原因。目前針對輕微、嚴重等不同類型交通事故，交通管理部門給出了不同的事故處理方式。當城市道路或高速公路

45、上發生輕微事故，不涉及人員傷亡，各方車輛駕駛人證照齊全有效，車輛保險有效，各方不存在酒駕毒駕等行為，財產損失不大（限額參照本地規定）建議通過快處快賠方式處理交通事故， 嚴重或重特大交通事故則需要交警到場協調處理。發生輕微交通事故時， 往往事故雙方因賠付責任劃分不一致而等待交警到場處理，從而占用部分行車道，降低或者阻斷了道路通行能力，形成擁堵節點。此外，由12 于車輛的自動定位尚不能聯網傳達給交通管理方，往往存在嚴重事故時， 當事人報警無法明確上報事故地點而導致救援不及時， 延誤救援時間， 造成交通擁堵等。 事故發生后車流疏導不及時也是交通安全隱患。當發生交通事故時，現有的有效交通管理措施即通過

46、警告標志（三角警示牌）的現場設置、危險報警閃光燈小范圍的信息傳遞對后車起到警示、提醒作用，實際沒有真正對后續車流起到疏導作用，待后續車輛已經到達事故發生點，掉頭或通過已不再可能。目前，車聯網技術雖然存在，但尚未普及應用，尚沒有把事故信息通過車對車、車對路等信息交互手段來將事故情況、擁堵情況等動態路況路面情報信息及時傳遞給遠車，以切實發揮車流疏導，區域車流躲避擁堵、車流路徑動態優化的交通管理作用。 非緊急情況占用應急車道，緊急車輛得不到優先通行。應急車道本應是在車輛發生突發故障無法正常行駛、車內乘客突發疾病、救護車、救援車以及施工車輛通行的通道，而駕駛人往往在遇到高速公路因交通事故、車輛故障或突

47、發事件而擁堵時，違法駛入應急車道以及不文明占用應急車道等行為，導致應急車道被占用，若前方發生交通事故則堵住了后方的施救車、救護車、警車的通行，給救援工作造成很大影響。 13 3 3. . 解決解決交通擁堵的必要條件交通擁堵的必要條件 針對不同類型的擁堵情況，首先要對不同類型的擁堵提供相應的服務，也就是服務功能域，在每個功能域中定義了對實現這項功能所必要的輸入、 輸出以及控制邏輯，從而使得解決這個擁堵從邏輯上成為可能。 獲取服務后， 支撐服務所需要的技術也尤為重要， 正是由于這些技術的崛起，才使得智能交通系統(Intelligent Transportation Systems，ITS)得到飛速

48、的發展，應用這些技術與這些服務功能域進行結合才能發揮最大的功效。 最后，每個功能域之間的數據交換以及相互資源協調所產生的紊亂和效率低下問題， 需要一個平臺來解決車路協同平臺， 也就是解決交通擁堵問題的核心，使得整個解決方案有機的聯系起來并得以穩定高效的運行。 3.1 服務功能域 根據第二章的分析，針對六大類型的擁堵原因，應提供六大服務功能域，并且每個服務內部有子服務，來針對每個具體的擁堵類型。所以本章會對六大服務功能域進行描述，六大服務功能域為：車輛安全與控制、行人與非機動車安全、實時交通信息服務、實時交通管理服務、車輛運營與道路管理服務，以及緊急救援服務。 3.1.1 車輛安全與控制服務功能

49、域 正如第二章所分析的，車輛的交通事故是造成擁堵的重要原因之一，道路的設計、視野的遮擋、天氣狀況不佳等原因引起的環境可視性下降，駕駛員的分神都是車輛相撞的重要因素， 所以這一服務功能域提供的服務主要是來解決上述這些因素，使得車輛在路上的行駛變得更為安全、順暢。 駕駛員視野擴展駕駛員視野擴展 視野擴展這項服務的目的是擴展駕駛員的虛擬視野，通過先進的技術，使得原本被遮擋、視野較差的情況下，駕駛員依然可以獲得安全范圍內的車輛、行人以及環境信息等。通過這項服務，駕駛員可以在交叉路口、大霧天氣、樹木遮擋甚至于分神的情況下獲取可能發生安全事故的目標信息，從而得到及時提醒， 提14 前避免交通事故發生，例如

50、彎曲道路速度預警（CSW） ，車輛盲區（BSW） ，危險道路提示（HLW） ，道路施工信息提示（WZA）等傳統 V2X 應用都很好的起到了擴展駕駛員視野的作用。 車輛防撞車輛防撞預警預警 在視野得到擴展之后，駕駛員對環境的預估以及車輛之間相對速度和距離的評估也會不同，反應時間也有長短之分，所以，碰撞的可能依然存在，車輛防撞服務就是通過先進的通信技術，通過車載計算機對車輛位置、 相對速度等數據進行分析，得出兩車碰撞所需的時間，并發出提醒或警告駕駛員采取制動或者減速等操作，提前預知碰撞的可能性，也可以提升緊急情況下的駕駛舒適性等。比如現有 V2X 應用中的：前撞預警服務（FCW） ，交叉路口防撞服