1、 面向零拥堵的车路协同面向零拥堵的车路协同新新型型架构架构 及产业生态重构及产业生态重构 中国智能网联汽车产业创新联盟 中国智能交通产业联盟 IMT-2020(5G)推进组 C-V2X 工作组 面向零拥堵的车路协同面向零拥堵的车路协同新型新型架构及产业生态重构架构及产业生态重构 编写委员会编写委员会 主 编 杜江凌 通用汽车中国科学研究院 姚丹亚 清华大学 编 委 公维洁 中国智能网联汽车产业创新联盟 焦伟赟 中国智能交通产业联盟 葛雨明 IMT-2020(5G)推进组 C-V2X 工作组 王印海 华盛顿大学 庄一凡 华盛顿大学 曾自强 华盛顿大学 李 乔 国汽（北京）智能网联汽车研究院有限公

2、司 主要执笔人 朱 杰 通用汽车中国 李 娜 国汽（北京）智能网联汽车研究院有限公司 于胜波 国汽（北京）智能网联汽车研究院有限公司 杨 子 清华大学 李 茹 中国智能交通产业联盟 1 引引 言言 当前，智能网联汽车已成为全球汽车产业转型升级的战略重点。我国政府高度重视，坚定不移地发展智能网联汽车技术与产业。尤其是近年来结合信息通信产业较强、道路交通基础设施统筹规划部署等优势，我国通过 V2X 技术实现汽车网联化呈现出加速发展趋势。众所周知，交通拥堵、交通安全、环境污染是国际交通领域的三大难题，基于 V2X 技术实现的车路协同可一定程度上提升交通安全、减少环境污染，尤其对于提升交通效率至关重要

3、，是缓解交通拥堵的一项重要技术手段与实现途径。 当前，国家相关部委纷纷结合自身业务领域，通过战略规划、政策发布、示范试点等举措积极推动车路协同发展， 以更好地支撑智能网联汽车技术进步及产业落地。 工信部牵头推动成立了国家制造强国建设领导小组车联网产业发展专项委员会（工信、交通、公安等 20 多个部门和单位组成） ，着力解决车联网发展的重大问题。工信部还推进基于宽带移动互联网的智能汽车与智慧交通应用示范，已构建形成了包括京冀、吉林、武汉、重庆、浙江以及上海和无锡在内的“5+2”车联网示范区1，示范内容包括车路协同、先进辅助驾驶、无人驾驶、交通大数据等新技术新产品应用、实验验证与测试评估，有力地推

4、动了车路协同的测试示范工作。交通运输部改造了北京通州试验场，使其向适用于车载智能终端、车路协同设备等智能化运输检测方向转型， 并在全国开展智慧公路与国家交通控制网试点2。值得指出的是，交通运输部推动杭绍勇高速开展智慧公路试点3，计划构建车路协同通行系统，并实现货车编队、自由流收费等功能，在车路协同的基础设施升级改造方面迈出了关键的一步。 公安部则依托公安部交通管理科学研究所正在建设国家智能交通综合测试基地4，并在无锡开展国内首个大规模城市级的车路协同示范试点，在 2018 年 9 月的物联网大会上实现了涵盖 240 个路口和5 条高架、 众多社会车辆、 多个功能应用的车路协同示范展示。 科技部

5、自 “十五”以来启动“新能源汽车重点专项”等国家科技计划5，支持车辆智能化方向，每年面向智能网联汽车的重点专项经费均超过 1 亿元人民币， 重点支撑车载环境感知、信息传感融合、测试验证、示范建设等方面技术进步。 2 我国汽车、通信、信息、交通等行业企业纷纷开展车路协同布局。上汽、长安、一汽等国内多家整车厂商均积极进行典型 LTE-V2X 应用的开发；大唐、华为全球首批发布 LTE-V2X 通信芯片产品，涌现出一批如华为、大唐、东软、星云互联、金溢、万集、千方科技、华砺智行等 V2X 通信终端设备商6。近日，阿里巴巴、 百度等互联网企业纷纷进军车路协同领域，将加快推动车路协同的产业化落地。201

6、8 年 9 月，阿里巴巴达摩院与交通部公路科学研究院签署战略合作，成立车路协同联合实验室7。阿里巴巴还将推出路侧感知基站，实现车与路、车与车之间的信息连接。百度也宣布将于 2018 年底正式开源 Apollo 车路协同方案，向业界开放百度 Apollo 在车路协同领域的技术和服务，让自动驾驶进入“聪明的车”与“智能的路”相互协同的新阶段， 全面构筑“人-车-路”全域数据感知的智能路网8。此外，华为也正在建设 OceanConnect 智能交通平台，实现车-路-网协同，打造更安全、更高效的智能交通。 需要指出的是在国家政府层面以及企业层面一系列政策、行动推动的背后，若要真正使用 V2X 技术来提

7、升交通出行效率， 必须将出行的各项服务放到一个大系统中， 从整体角度来看整个系统以提升整体效率， 各项出行服务功能之间需要共享数据，交换计算结果，各项服务也需要协同作用，必须建立一个交互核心车路协同平台。 本白皮书认为未来车路协同将依托于 V2X 技术，结合人工智能、云计算以及大数据等新兴技术，提供创新的服务功能域和更灵活丰富的产业应用，使得海量数据、外部资源以及应用服务之间能够更有效的结合，是车路协同的新型平台。 本白皮书在深入分析交通拥堵的成因基础上，划分了六大功能服务域，围绕功能服务域给出了车路协同新型平台的架构，以期融合人工智能、云计算、大数据等技术，实现各个功能域之间的资源共享及交互

8、，从而真正将车路协同服务于人们的交通出行及生产生活中。 此外，鉴于我国管理体制特殊，基于 V2X 技术的车路协同落地实施会涉及到交通部、工信部、公安部、发改委等多个国家管理部门的协同，存在一定的跨部门协同困难；还涉及底层芯片/模组商、设备终端商、整车企业、车联网服务提供商等产业链各方的协同。因此，为更好地协同各方行动，本白皮书还给出了政3 府及产业链各方在车路协同新型平台落地实施中的任务角色， 并给出推进协同的建议。 鉴于车路协同跨行业跨部门的特殊性，汽车、交通、通信三个领域的相关联盟：中国智能网联汽车产业创新联盟、中国智能交通产业联盟、IMT-2020(5G)推进组 C-V2X 工作组共同编

9、写和发布本白皮书， 给出车路协同新型平台的架构及政府、产业链各方在落实过程中的任务角色、协同建议等，以期达成共识，共同推动车路协同落地实施，有效缓解交通拥堵，提升交通效率。希望本白皮书能抛砖引玉，推动汽车、交通、通信领域专家和学者就车路协同乃至汽车网联化发展的深度合作，推进我国车路协同、汽车网联化技术成熟及产业化发展，进而缓解或解决人们的交通出行拥堵难题，提升生活幸福感。 1 目录 1. 1. 中国城市面临的交通拥堵问题中国城市面临的交通拥堵问题 . 1 1.1 中国城市交通发展现状 . 1 1.2 城市交通拥堵主要表现 . 2 1.2.1 交通供需矛盾趋于常态化 . 2 1.2.2 通勤时间

10、主干道拥堵严重呈现常态化 . 3 1.2.3 固定交通节点以及地区的拥堵呈现常态化. 3 1.2.4 突发交通拥堵情况日益增多 . 4 1.3 解决交通拥堵关键思路 . 4 2. 2. 交通拥堵的主要成因交通拥堵的主要成因 . 6 2.1 车辆行驶安全性不足. 6 2.2 行人与非机动车存在安全隐患. 7 2.3 交通信息获取不及时. 8 2.4 交通管理无法实时执行. 9 2.5 道路及营运车辆管理优化不够. 10 2.6 紧急事件响应不及时. 11 3. 3. 解决交通拥堵的必要条件解决交通拥堵的必要条件 . 13 3.1 服务功能域 . 13 3.1.1 车辆安全与控制服务功能域. 13

11、 3.1.2 行人及非机动车安全服务功能域. 15 3.1.3 实时交通信息服务功能域. 16 3.1.4 实时交通管理服务功能域. 17 3.1.5 运营车辆与道路管理服务功能域. 18 3.1.6 应急救援服务功能域. 19 3.2 技术条件. 20 3.2.1 V2X 技术 . 20 3.2.2 大数据. 22 3.2.3 云计算及云控平台. 23 3.2.4 人工智能. 24 2 3.3 车路协同新型平台. 25 3.3.1 车路协同新型平台的必要性. 26 3.3.2 车路协同新型平台的描述. 27 4. 4. 系统核心系统核心车路协同车路协同新型新型平台平台 . 29 4.1 平台

12、的子系统和功能描述 . 29 4.1.1 信息子系统. 29 4.1.2 交互子系统. 30 4.1.3 协同子系统. 30 4.1.4 控制子系统. 30 4.2 平台子系统间的物理结构和服务流程 . 30 4.2.1 顶层物理结构与数据流 . 30 4.2.2 各项服务域之内的逻辑及数据流. 31 4.3 基于车路协同新型平台智能交通系统物理系统图 . 42 5. 5. 面向零拥堵的车路协同面向零拥堵的车路协同新型新型实施方案和建议实施方案和建议 . 46 5.1 产业链各方与政府的任务与角色. 47 5.1.1 硬件设备提供商 . 48 5.1.2 信息提供者 . 50 5.1.3 政府

13、部门及相关机构 . 52 5.2 协同推进建议 . 54 参考文献. 58 1 1 1. . 中国城市面临的交通拥堵问题中国城市面临的交通拥堵问题 随着近几年我国大城市经济的飞速发展，交通供需矛盾日益突出，加剧了城市道路的拥堵程度，严重影响到城市的整体发展水平，解决交通拥堵问题已刻不容缓。大城市交通拥堵治理是一个系统工程，既需要增加道路的供给，还需从交通需求管理等多方面采取措施，才能有效缓解交通拥堵问题。国务院在“十三五”现代综合交通运输体系发展规划 中明确提出加强交通发展智能化建设的目标9。未来，基于 V2X 技术实现的车路协同作为智能交通系统的重要技术将对推动智能化的交通需求管理发展产生重

14、要的作用。 本章将从我国城市交通发展现状入手， 简要介绍当前城市交通拥堵所面临的主要问题以及解决交通拥堵的关键思路。 1.1 中国城市交通发展现状 当前， 我国城市正处在经济高速发展期， 城市中机动车快速增长， 人口稠密，出行率高，加上用地布局及路网结构不尽合理，设施不足等，社会出现了复杂的交通问题。近年来，城市规模的不断扩大和城市机动车保有量的大幅提高，汽车行业空前繁荣，特别是近 10 年来汽车数量增速惊人，另外人口的迅速增加远快于城市道路资源投入增加的速度，这就使得交通资源愈发紧张，从而拥挤日趋严重。城市交通问题的关键是交通拥堵问题，尤其在大城市，交通拥挤堵塞以及由此导致的时间浪费、运营成

15、本上升、交通事故增加、空气和噪声污染加剧等，给人民的生活、工作带来诸多不便，增加了巨大的社会成本，严重阻碍了城市的持续健康发展。 交通是城市四大功能之一，对城市的发展、提高劳动生产率、改善环境及生活、实现社会目标具有重要的促进和保证作用。中国城市交通拥堵的成因既有客观因素的制约，也有交通行政管理不完善的因素。针对城市交通拥堵的状况，应厘清当前所面临的主要问题及其成因，提出具体可行的对策。下面将分别从城市交通拥堵的主要问题以及解决方法阐述缓解交通拥堵的一些重要观点和思考， 并说明基于 V2X 技术实现的车路协同将发挥怎样的重要作用。 2 1.2 城市交通拥堵主要表现 交通在城市发展中的战略地位极

16、为重要，一个便捷、高效、畅通、绿色、平安的交通系统是城市可持续发展的重要保障， 也是衡量现代城市综合交通运输体系发展水平的重要标志。交通拥堵问题是关系群众切身利益的重大民生问题，也是各国大城市普遍遇到的难题，其不但影响人们的正常工作与生活，也使城市的污染愈加严重，还增加了城市经济社会成本。目前，我国城市交通拥堵主要表现为如下几个方面。 1.2.1 交通供需矛盾趋于常态化 根据国务院发布的 国家人口发展规划 （2016-2030 年） 10， 我国总人口 2017年已达 13.8 亿人，其中城市人口占比 57.9%，且将以每年 2%左右的增速持续增长。随着我国都市化进程的不断加剧，机动车保有量也

17、迅速增加。根据中国公安部公布的数据，截至 2017 年底全国机动车保有量达 3.10 亿辆，其中汽车保有量达 2.17 亿辆，同比增长 11.85%，有 53 个城市的汽车保有量超过百万辆。一些特大城市的汽车保有量每年平均增速甚至超过 15%。 与此同时， 我国城市道路里程、 面积及人均道路面积的年均增速仅为 6%-9%，致使交通需求，特别是小汽车交通需求与市区路网总容量之间的缺口日益扩大。这种交通供需矛盾现象主要集中在千万人口以上的超大城市， 其主要特点是拥堵呈常态化，并逐步由中心城区蔓延至市区外围，拥堵的时段、范围不断扩大。 更为严峻的是，我国一些特大城市在经历大规模路网建设之后，已经进入

18、城市道路难以再无限制拓展的瓶颈。根据我国城市道路设计规范，道路面积占城市建成区面积的比例建议为 8%15%，规划人口在 200 万以上的城市为 15%20%。目前， 许多大城市中心区域能用于道路建设的土地资源几乎枯竭，小规模改造尚能实现，大规模建设已无空间。与此同时，由于人们收入、生活水平的提高，人们对于出行的需求也急剧上升， 居住地周围的配套设施不再能满足人们对于生活品质的追求，扩展自己的生活圈子已经成为人们追求的生活目标，所以人们对于出行的需求就变得原来越多。此外，根据“当斯定律” ，交通需求总是趋于超过交通设施的供给能力新增道路降低了出行时耗， 但同时也引发新的交通需求，3 一段时间后将

19、恢复甚至超过原来的拥挤水平。 一些城市的城区规划与交通规划不协调，造成局部交通负荷过重，且只注重主干道建设，忽视了支线建设，致使城市“毛细血管”不畅，路网结构不合理，致使交通拥堵加剧。在这种趋势下，交通供给侧发展已近瓶颈，难以跟上交通需求侧的不断增长，使得这种交通供需矛盾将在许多大城市成为常态化现象。 1.2.2 通勤时间主干道拥堵严重呈现常态化 目前，许多城市的主干道在通勤时间出现交通拥堵已成为常态，尽管政府采取了包括建设地铁、环路、潮汐可变道、快速公交、错峰行驶以及采取单双号限行等措施， 仍然难以缓解拥堵。 这种现象在人口超过百万以上的大城市最为突出，其主要特点是潮汐性，即拥堵问题主要出现

20、于早、晚高峰时段通勤需求比较集中的交通走廊， 且基本为单方向的交通拥堵。 究其深层次的原因， 主要是城市的 “职住失衡”引起的，即市民工作、居住、生活的地点规划不合理，引起城市居民的出行次数和距离的增加。以北京为例，由于近年来中心城区房价的上涨，五环路外区域和近郊城区成为人口增长的主要区域，常驻人口已近 1100 万人，已超过全市一半人口。 与此同时， 中心城区却集中了全市 70%的产值和就业岗位以及 65%的重点小学。这种城市布局的不合理直接导致了外围通勤距离被迫延长，对交通构成巨大压力。 事实上，人口聚集、城市扩张并不必然会加剧交通拥堵，关键在于城市功能分区要与交通实现有效衔接、融合发展，

21、使城市由“摊大饼”转向“紧凑型” ，便可收紧出行需求、大幅度缓解交通拥堵。因此，在未来无论是建设新城、还是改造旧城，都应在规划设计中尽可能贯穿“职住平衡”的理念。然而对于已经形成“职住失衡”的城市，重新规划难以在短期内实现，在供给增加受到空间束缚的情况下，只能在需求管理上探索解决途径。 1.2.3 固定交通节点以及地区的拥堵呈现常态化 经常可以看到有些固定的交通节点呈现常态化拥堵，究其原因是道路结构设计不合理。例如，高架上匝道在下匝道之前使得上下车流汇聚，从而导致拥堵的发生， 下匝道过于靠近红绿灯， 导致下匝道车辆在路口积压， 导致高架道路拥堵；4 又如，多个车流汇聚点的拥堵也是常态化的， 两

22、条高架交汇处常常出现上匝道的车流， 导致了汇入高架车流的急剧增加，加之缓冲距离不够直接导致该节点的常态化拥堵。另外，车道变窄也是影响车速的重要原因，比如收费站的出口多车道汇聚，经常会引起拥堵。市区道路车道较窄，导致通行效率不高，也是经常拥堵的原因，另外医院、学校、热门商圈周围因道路条件限制以及大量的客流需求，也成为了常态化拥堵的重点区域。 1.2.4 突发交通拥堵情况日益增多 除了常态化的拥堵之外，一些随机的、不固定的拥堵情况也会经常发生，比如在一些城市，交通秩序混乱、机非混行造成道路通行能力下降十分普遍。这一现象在中小城市中尤为突出，其主要特征是汽车、自行车、电瓶车、摩托车及行人等多种方式混

23、行相互干扰，影响城市道路畅通。以成都为例，由于电瓶车的普及， 许多市民通勤出行选择骑行， 成都的一些主干道两侧专门设置了非机动车道，然而由于部分市民对道路的使用权和通行规则等观念不强， 在一些重要交叉路口，各类交通混行、相互影响、发生冲突，交通违纪现象比较普遍，时常造成人为的交通拥挤和阻塞，甚至发生交通事故。发生交通事故后，交通事故若不能及时处理往往会引发、加剧拥堵。又比如车辆之间的事故，天气原因等引起的通行效率低下，货运车辆集中出行，影响局部地区的交通流量等等，这些非常态的拥堵在日常生活中也时有发生，常态化拥堵人们可以预见，并为出行提早做好准备，增加通行时间，但是非常态拥堵则增加了很多不确定

24、性，此类出行的可预见性差，更容易误事，造成意想不到的损失。 常态化的拥堵和随机的非常态化拥堵，使得城市道路通行效率极其低下而且不可预见，所带来的各种损失也越来越大，解决城市交通拥堵已经成为全球城市都面临解决的重要问题。 解决交通拥堵要从拥堵的原因出发，针对不同的原因采取不同的解决方案，这样才能使得拥堵能够逐渐得到改善。 1.3 解决交通拥堵关键思路 交通拥堵问题已经困扰城市出行者很多年，要解决交通拥堵问题，就要更准确客观实际的分析交通拥堵的主要产生原因， 针对不同拥堵类型提出不同的解决5 方案。 对于常态化的交通拥堵，比如城市的规划建设和日益增长的出行需求之间的矛盾属于结构性的原因， 比如由道

25、路原先的设计通行能力不足以及城市居住人口的日益增长，导致集中出行时造成规模性拥堵；又比如，道路设计不合理引起的拥堵，例如高架上匝道设计在下匝道之前，并且距离较近造成交汇车流出现冲突， 导致习惯性节点拥堵； 此外， 城市热点过于集中也是常态化拥堵的原因之一，导致通向商务区聚集的道路习惯性拥堵等。 解决这些常态化交通拥堵问题需要对城市进行重新规划、扩充、分配资源，需要长期以及相当大的投入，而且在重新规划之前需要有长期的观察和研究才能对未来交通流向做出准确判断， 从而做出准确的城市再建设。 而由于交通混行、信息缺失、人为事故、管理、出行规划、天气等动态因素引起的拥堵则属于非常态交通拥堵，例如车辆发生

26、碰撞、车辆抛锚等处理和撤离不及时引起的拥堵，大型车辆集中出行导致周边道路拥堵，道路施工和养护等作业时间不合理导致道路通行能力下降造成拥堵等。与此同时，驾驶员不规范的驾驶行为也会造成交通拥堵，在正常的路段行驶时，驾驶员频繁地变道、减速、超车，会对跟车的车辆造成干扰，进而引起车流的紊乱，当道路交通量较大时，产生移动的交通瓶颈。 对于这些在日常交通运营中由于管理和优化原因引起的非常态交通拥堵， 需要及时有效的信息沟通和管理才能解决，而这个因素是我们可以通过一系列智能交通技术手段来得以解决的。 基于 V2X 技术实现的车路协同将构建人、车、路互联的多元化、多维度的全面感知系统， 掌握实时动态的交通出行

27、特性和交通行为特性的变化态势，为交通规划、设计、管理、安全提供科学和技术支持。借助智能交通系统实现对城市交通的综合管理和控制，实时获得零拥堵出行规划，开展智能信号协调控制、智能停车管理、交警精准高效执法等，将会使得缓解非常态拥堵成为可能。 6 2 2. . 交通拥堵的主要成因交通拥堵的主要成因 随着经济的快速发展，近几年来交通拥堵问题已经扩散到各级城市，不再仅局限于大城市。根据滴滴出行 2018 年第一季度的报告，西安、哈尔滨、长春成为全国最拥堵城市前三位，出行时间需要多花 60%，交通拥堵所带来的出行成本急剧增长，出现通勤时间增加、能源浪费和环境污染等一系列负面结果，成为市政部门亟待解决的主

28、要问题之一11。根据交通拥堵大数据分析后，对交通拥堵产生的原因进行归纳总结， 可以发现导致城市交通拥堵的主要原因除了结构性因素之外,还可以分为车辆行驶安全不足、行人与非机动车道路存在安全隐患、信息获取不及时、交通管理无法实时执行、车辆以及道路运营优化不足、紧急事件响应不及时等若干方面的原因。 2.1 车辆行驶安全性不足 交通事故是导致交通产生拥堵的重要原因之一。发生交通事故的车辆往往因多种原因难以及时撤离现场，也难于移动至路侧而不影响正常车流，导致事故车辆占用一条或者多条行车道，极大地降低道路通行能力。当前我国交通事故发生频率较高， 交通事故处理需要时间， 往往会导致拥。 即使快速处理轻微交通

29、事故，也需要 10-30 分钟完成， 这就导致发生事故的道路会长时间处于低通行能力的状态，且拥堵会以一定规律向沿线和周边路网传播，特别是在上下班高峰期，正常的道路通行能力已经无法满足车辆通畅行驶， 因事故导致的通行能力进一步下降，使得当前道路拥堵加剧，并影响到路网的其他部分。另外驾驶环境感知和驾驶员健康状态不佳会引发交通事故，而交通事故是导致交通拥堵的重要原因。 驾驶过程中驾驶员的视觉感知范围也是有限制的，随着车速的提高、雾霾雨雪等恶劣天气、复杂道路结构、建筑物树木被遮挡、车辆盲区、陌生道路以及驾驶员的注意力等原因出现不同程度的下降，引起事故数量的上升。 即使没有外部环境因素，有关研究数据表明

30、，当车辆行驶速度达到每小时 60 公里时，驾驶人最多能看清 240 米以内的交通标志， 当时速达到 80 公里时， 视线上限为 160 米。目前， 驾驶人的驾驶完全依靠视觉系统来获取交通信息，所以当视觉感知范围受到影响时，车辆的行驶安全隐患陡增，容易引发事故，进而导致交通拥堵、效率下降。 7 疲劳驾驶以及驾驶员的健康状况不良引起的驾驶安全问题已成为我国甚至国际性交通安全管理难题之一。 疲劳驾驶在道路运输尤其是高速公路货运中尤为突出。货运驾驶员容易长期处于超负荷驾驶状态，2017 年我国有关部门对货运车辆驾驶人抽样调查显示：84%的货运车辆驾驶人日均驾驶时间超过 8 小时，其中 40%超过 12

31、 小时，64%的货运车辆只配备一名驾驶人。目前，我国对疲劳驾驶的判定也仅仅将驾驶时间作为唯一依据， 尚未研发出或安装科学有效的检测手段和专业测量工具。另外驾驶员健康情况不佳，导致无法驾驭车辆，很容易导致事故的发生。 没有健康的身体和精神状态的保证，任何路上行驶的车辆都将成为拥堵的隐患。 2.2 行人与非机动车存在安全隐患 行人或非机动车作为弱势交通参与者，一旦发生事故，不但占用道路资源，责任认定和处理过程往往也会较为复杂，所以造成的交通拥堵持续时间较长。 一方面， 由于机动车占道行驶或停车、道路结构设计不合理等原因导致行人或非机动车路权减少，交通需求不变的情况下，增大了行人及非机动车等弱势群体

32、的安全隐患；另一方面，行人或者非机动车往往安全意识薄弱，疏于获知周围车辆情况， 而且由于手机等通信娱乐设备的普及，行人和非机动车驾驶人的注意力更加分散，使得交通安全隐患大增。 部分路口是机动车和非机动车混行的，弱势群体安全隐患大。机动车与非机动车混行的交叉口有一般交叉口的共性，也有自身的特殊性，表现为非机动车的摇摆性大、群体性高、离散性强、路线多变与穿插、违章概率大等特点，最终表现为交通冲突点增多，交叉性不可控等现象，导致交叉口交通安全事故频发，安全隐患大， 通行效率低下等结果。我国部分驾驶员还没有养成主动礼让行人或非机动车的习惯，路口不降速、抢行等驾驶行为也增加了安全隐患，降低了通行效率。

33、此外，我国行人及非机动车的安全意识、遵守交通规则行为还需要进一步加强。 全国各地常见有非机动车闯红灯、 逆行、 不在非机动车道内行驶、 越线停车、违反规定载人；行人闯红灯、不走人行横道或过街设施、跨越隔离设施等违法行为，对此，各地交管部门也下大力气整治，但费时费力，效果不明显。 8 2.3 交通信息获取不及时 路况信息无法及时获知是交通拥堵的一个重要原因。虽然有地磁线圈以及路口监控可以准确检测路口的交通流量信息，但在路段中缺乏监测，尤其是存在岔路口的路段；而且交通流量数据密度较低，精度、准确度和实时性也不能满足需求。 导致驾驶员无法及时预知前方道路的拥堵情况而驶入拥堵路段，增加拥堵的严重程度。

34、 另外车道级的路况实时性预知不足导致线路规划不理想，使得出行时间和成本的增加也是交通信息获取不及时的重要表现。 交通突发事件信息无法及时获知，获知的信息不够全面也是突出问题。例如事故信息、封路、道路状况、施工等交通信息全面性不足，使得出行前无法做出适当的规划，导致拥堵的发生以及加重。在滴滴 2017 年度城市交通出行报告中就指出，在所有的事件上报中，封路、事故以及施工占据了前三位，这三类信息对于城市中心地区交通密集区域来说有着至关重要的影响12。 目前的信息平台收集的数据类型有限，例如感应线圈只能采集到交通流量、占有率、速度等固定地点的截面交通参数；视频监测器只能采集到交通流量、速度、占有率、

35、排队长度等固定地点的交通参数。 如果驾驶员能够提前获知这类突发事件并做出适当的路线调整，拥堵就可以得到减轻。另外及时获知天气，路面等状况，可以很好地引起驾驶员的注意，及时切换出行方式或者调整驾驶模式，提高驾驶的安全性，减少事故及拥堵的发生。 公共交通信息对出行规划也有着至关重要的作用。公交信息的实时性可以提供给用户出行的另一种选择，从而缓解道路上车辆的数量，减少拥堵的发生。目前公交到站以及到达目的地时间预告并没有大面积铺开， 多数交通路线无法获知下一班车辆何时到达， 也不了解何时可以到达目的地等内容，使得人们选择公交出行的意愿大大降低。 目的地拥堵情况、停车位信息、周边信息服务以及大型活动通知

36、等出行服务的缺失，导致人们经常无法避开峰值出行，无法准确及时找到车辆停放位置，从而导致目的地周围道路的严重拥堵，极大的影响到通过拥堵路段的人们。通过出行服务的普及和避免大规模集中出行能够缓解这类事件所造成的拥堵程度。 9 2.4 交通管理无法实时执行 匝道往往是车流合流、分流等交织流的汇聚点，往往车道数较少，通行能力较差， 在车流相对饱和的情况下极易发生严重拥堵。尤其是在高架桥上车辆不按秩序和规则通行，或争道抢行发生交通事故后未及时撤离现场情况下，更会加剧一些节点路段交通拥堵。而且在高架道路拥堵的时候，控制匝道的驶入车流可以有效的缓解高架道路的拥堵情况，目前匝道无法实时控制导致匝道拥堵显著，进

37、而影响到地面道路的通行。 交通信号灯配置不合理是城市交通拥堵的重要原因。滴滴在城市交通出行报告中也对路口信号灯做了分析，分别用饱和指数、失衡指数、溢流指数以及失调指数来衡量路口的通信效率。有些城市采取措施改善了平峰时的交通流，例如增加硬隔离和交通信号灯，但在高峰期依旧严重拥堵，甚至更为糟糕。红绿灯并没有办法根据目前的状态做出准确的动态调整， 也没有办法准确的预测以后的调整方案，使得部分路口常年固定时间拥堵。在滴滴出行和济南交警合作过程中，通过移动互联网数据对信号灯配时进行调整和优化，融合滴滴平台的浮动车轨迹，在经十路的山大路到舜耕路的六个路口运用“智慧信号灯” ，实现工作日早高峰平均延误时间下

38、降 10.73%，晚高峰平均延误时间下降 10.94%。同时极大地减少了经十路上各个路口红灯溢流情况，在该路段上每 1000 辆车中的红灯溢流车辆从 51 辆减少为 6 辆13。 可变车道设置不合理加重交通拥堵。上班高峰期，车流主要集中在从住宅区到商业办公区的方向，而反向车流较少，经常看到例如左转车道没有车辆而直行车道排队严重等问题，使得道路容量无法有效利用。部分城市采用潮汐车道的方式， 在上下班时间增加车流较大方向的车道数， 动态改变车道数， 缓解交通压力。目前往往存在可变车道设置不合理或标志导向设置不合理，导致交通拥堵加重、排队现象显著情况，非但不能有效缓解交通拥堵，反倒起到了反作用。 实

39、时限速不合理影响交通安全及交通效率。高速公路上行驶的小型载客汽车最高车速不得超过每小时 120 公里，其他机动车不得超过每小时 100 公里，但是实际往往会因为路段属于事故多发地，部分道路施工，强烈横风、沉降、冰雪等恶劣天气影响， 交通管理部门会对部分路段进行实时限速， 部分路段速度限为 6010 公里每小时或更低， 当该路段车流量较大时， 急刹车很容易造成严重的追尾事故，严重的还会造成车辆侧翻。 城市道路中也有部分道路条件良好，而实时限速却偏低，车辆多超速，一定程度上影响了通行效率。 2.5 道路及营运车辆管理优化不够 道路维护、绿化维护作业也经常对交通产生负面影响，高峰时间的此类作业经常会

40、占用最左侧的快速车道，使得有限的道路资源进一步受到压缩，导致通行能力下降，进而造成拥堵情况发生。 收费区往往导致高速公路节假日前后拥堵不堪。我国高速公路实施收费管理，目前高速公路的收费站入口车道有人工收费（发卡）车道、自助取卡车道、ETC车道等几种形式，ETC 收费相对最节省时间，但仍有车辆限速要求，一般要求安装有 ETC 设备的车辆 20-30km/h 的车速内不停车匀速通过， 即使所有社会车辆均安装有 ETC 设备，收费区也会极大降低高速公路收费站路段的通行效率，甚至导致交通拥堵。而且目前社会车辆仅有部分车辆安装 ETC，仍有车辆要使用人工收费， 而还没有进行标准化改造的收费站 ETC 收

41、费车道设置在收费站左侧或右侧各有不同，往往会导致不同收费方式的车辆临近收费站急于变更车道，选择相应收费车道，进而引发交通秩序混乱，交通效率低下。同时，我国高速公路收费站多采用“收费广场”的形式，即入口车道数增加、出口车道数减少，收费站段的分流与合流引起无序换道，增加拥堵。 停车场容量不足和分布的不均匀将降低车辆流动效率。停车场建设滞后，导致大量车辆无成本、无序停在交通道路上；部分区域停车资源不足而其他区域资源过剩，使得车流在局部区域过于集中，影响了正常的交通秩序。据专家测算，城市拥有的社会公共停车位应不少于城市机动车拥有量的 10%，据国际经验，停车泊位应达到机动车保有量的 1.1-1.2 倍

42、，但许多城市尚远远不能达到此标准。由于部分区域没有足够的停车位，市政部门不得不开辟道路两旁为收费停车场，或者一些车辆被迫违规停靠在公共道路上， 使原本不足的道路面积更难以满足车辆流动的需要，降低了道路的通行能力，从而导致局部区域的交通拥堵。 大型货运车辆，集装箱卡车进出堆场影响周边道路正常通行。大规模的堆场11 附近道路往往会出现集卡排队起箱、落箱的情况，排队的车辆越来越多，甚至会绵延几公里。大型货运车辆、集卡车身长十多米，一旦堵上很难“盘活”，即使及时疏通管理，也要花费较长时间才能恢复通畅。 大型车辆的运行速度也受到限制，如果与大规模通勤车流同时出现，会加剧拥堵的发生和拥堵的程度。 公交调度

43、没有按需按时进行，使得原本可以运送大量客流的公交车并不能满足人们的需求。高峰时期经常发生多人挤不上一班车的情况，后续车辆等待时间过长，这样使得通勤变得更为困难，人们就不愿意乘坐公交车通勤。公交专用道占用难以保障通行优先权，不能有效支撑公交优先战略。我国公交专用道的使用规定要求， 在标有时间限制的专用车道上，限制的时间段内不允许其他车辆进入行驶，在规定的时间外，其他车辆可以在专用车道内短时间地并线、转弯、入主路等借道通行，但不应影响规定车辆的行驶。如果公交车辆不能充分利用专用车道资源的话，反而是对道路通行效率起到了副作用， 常常看到高峰时间公交车道没有车辆行驶，而其他车道堵满了车。 出租车停靠不

44、合理、集中性太强也是导致交通拥堵的原因之一。在一些城市道路主干道，尤其是各大医院、公交站、轻轨站及部分商场、超市的门前车流量大的路段，往往出租车违章排起长龙、横排到路中央恣意揽客的情况更为突出，一方面是因为医院、轨道交通站点等车流、人流密集区域，在规划建设时考虑出租停靠的设施规划不足，继而管理也不到位，没有设计规划出科学的圆弧形出租车停靠点，导致出租车停靠不合理，对本已经相对饱和的交通流产生影响，导致交通流效率低下甚至交通拥堵。 2.6 紧急事件响应不及时 事故处理、救援不及时是严重拥堵的重要原因。目前针对轻微、严重等不同类型交通事故，交通管理部门给出了不同的事故处理方式。当城市道路或高速公路

45、上发生轻微事故，不涉及人员伤亡，各方车辆驾驶人证照齐全有效，车辆保险有效，各方不存在酒驾毒驾等行为，财产损失不大（限额参照本地规定）建议通过快处快赔方式处理交通事故， 严重或重特大交通事故则需要交警到场协调处理。发生轻微交通事故时， 往往事故双方因赔付责任划分不一致而等待交警到场处理，从而占用部分行车道，降低或者阻断了道路通行能力，形成拥堵节点。此外，由12 于车辆的自动定位尚不能联网传达给交通管理方，往往存在严重事故时， 当事人报警无法明确上报事故地点而导致救援不及时， 延误救援时间， 造成交通拥堵等。 事故发生后车流疏导不及时也是交通安全隐患。当发生交通事故时，现有的有效交通管理措施即通过

46、警告标志（三角警示牌）的现场设置、危险报警闪光灯小范围的信息传递对后车起到警示、提醒作用，实际没有真正对后续车流起到疏导作用，待后续车辆已经到达事故发生点，掉头或通过已不再可能。目前，车联网技术虽然存在，但尚未普及应用，尚没有把事故信息通过车对车、车对路等信息交互手段来将事故情况、拥堵情况等动态路况路面情报信息及时传递给远车，以切实发挥车流疏导，区域车流躲避拥堵、车流路径动态优化的交通管理作用。 非紧急情况占用应急车道，紧急车辆得不到优先通行。应急车道本应是在车辆发生突发故障无法正常行驶、车内乘客突发疾病、救护车、救援车以及施工车辆通行的通道，而驾驶人往往在遇到高速公路因交通事故、车辆故障或突

47、发事件而拥堵时，违法驶入应急车道以及不文明占用应急车道等行为，导致应急车道被占用，若前方发生交通事故则堵住了后方的施救车、救护车、警车的通行，给救援工作造成很大影响。 13 3 3. . 解决解决交通拥堵的必要条件交通拥堵的必要条件 针对不同类型的拥堵情况，首先要对不同类型的拥堵提供相应的服务，也就是服务功能域，在每个功能域中定义了对实现这项功能所必要的输入、 输出以及控制逻辑，从而使得解决这个拥堵从逻辑上成为可能。 获取服务后， 支撑服务所需要的技术也尤为重要， 正是由于这些技术的崛起，才使得智能交通系统(Intelligent Transportation Systems，ITS)得到飞速

48、的发展，应用这些技术与这些服务功能域进行结合才能发挥最大的功效。 最后，每个功能域之间的数据交换以及相互资源协调所产生的紊乱和效率低下问题， 需要一个平台来解决车路协同平台， 也就是解决交通拥堵问题的核心，使得整个解决方案有机的联系起来并得以稳定高效的运行。 3.1 服务功能域 根据第二章的分析，针对六大类型的拥堵原因，应提供六大服务功能域，并且每个服务内部有子服务，来针对每个具体的拥堵类型。所以本章会对六大服务功能域进行描述，六大服务功能域为：车辆安全与控制、行人与非机动车安全、实时交通信息服务、实时交通管理服务、车辆运营与道路管理服务，以及紧急救援服务。 3.1.1 车辆安全与控制服务功能

49、域 正如第二章所分析的，车辆的交通事故是造成拥堵的重要原因之一，道路的设计、视野的遮挡、天气状况不佳等原因引起的环境可视性下降，驾驶员的分神都是车辆相撞的重要因素， 所以这一服务功能域提供的服务主要是来解决上述这些因素，使得车辆在路上的行驶变得更为安全、顺畅。 驾驶员视野扩展驾驶员视野扩展 视野扩展这项服务的目的是扩展驾驶员的虚拟视野，通过先进的技术，使得原本被遮挡、视野较差的情况下，驾驶员依然可以获得安全范围内的车辆、行人以及环境信息等。通过这项服务，驾驶员可以在交叉路口、大雾天气、树木遮挡甚至于分神的情况下获取可能发生安全事故的目标信息，从而得到及时提醒， 提14 前避免交通事故发生，例如

50、弯曲道路速度预警（CSW） ，车辆盲区（BSW） ，危险道路提示（HLW） ，道路施工信息提示（WZA）等传统 V2X 应用都很好的起到了扩展驾驶员视野的作用。 车辆防撞车辆防撞预警预警 在视野得到扩展之后，驾驶员对环境的预估以及车辆之间相对速度和距离的评估也会不同，反应时间也有长短之分，所以，碰撞的可能依然存在，车辆防撞服务就是通过先进的通信技术，通过车载计算机对车辆位置、 相对速度等数据进行分析，得出两车碰撞所需的时间，并发出提醒或警告驾驶员采取制动或者减速等操作，提前预知碰撞的可能性，也可以提升紧急情况下的驾驶舒适性等。比如现有 V2X 应用中的：前撞预警服务（FCW） ，交叉路口防撞服