編者按：為推進車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，特邀請業(yè)內(nèi)專家學者共同建言獻策,，推出“車聯(lián)網(wǎng)百家談”系列。60%以上城市交通事故發(fā)生在交叉路口,，路口成為未來車路協(xié)同重要的邊緣節(jié)點。華礪智行科技有限公司的陳新市先生提出智慧路口解決方案,，詳細分析了智慧城市交通數(shù)據(jù)智能平臺,、及其在信號協(xié)調(diào)與車速誘導/特殊車輛優(yōu)先、區(qū)域路網(wǎng)分布式信號控制的數(shù)據(jù)智能服務應用，將給讀者帶來有益啟發(fā),。

　　01,、智慧交通新技術(shù)發(fā)展趨勢

　　人流集中、車流密集,、人車交匯,、突發(fā)情況較多…十字路口由于面臨著諸多復雜因素，一直以來都是城市交通事故的高發(fā)地,。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計,，每年發(fā)生的道路交通事故當中，有60％以上發(fā)生在十字路口,。路口作為城市交通管理的基礎核心管控單元,，不僅是交通業(yè)務下沉的重要載體，同時也是未來車路協(xié)同重要的邊緣節(jié)點,。

　　目前,，在城市路口交通管理開展中仍然面臨很多難題，如信息孤島普遍存在,、數(shù)據(jù)利用率低,、信號控制策略變化難、路口信息協(xié)同共享難等,。在此背景下延伸出了智慧路口的概念,。隨著自動駕駛“人、車,、路,、云”和“車路協(xié)同”的發(fā)展受到越來越多的行業(yè)關(guān)注和市場投資后，“智慧路口”也成為了智慧交通建設的核心場景之一,。

　　2020年以來,，無論是傳統(tǒng)交通企業(yè)，還是科技巨頭,，都紛紛推出了各種智慧交通,、邊緣計算智能體的解決方案，業(yè)內(nèi)專家一致認為,，基于端邊云技術(shù)架構(gòu)的智慧路口解決方案將成為未來智能交通發(fā)展的核心技術(shù)路線,，新一代智能網(wǎng)聯(lián)交通平臺也將作為新的市場切入點搶占市場空間。

　　隨著城市路側(cè)智能基礎設施的逐步推廣,，城市路口的智能化水平將會不斷提升。通過部署在路側(cè)的交通信號控制機,、各類傳感器（毫米波雷達,、激光雷達、攝像頭等）實現(xiàn)路口本地的車輛、行人,、路況的精細化,、實時性感知，構(gòu)建路口的泛感知體系,，從而實現(xiàn)道路交通多維度,、多來源、全要素的全息感知,。這些全息感知數(shù)據(jù)如何存儲,、如何高效運用，如何提升路口,、區(qū)域整體通行能力,，提高車輛平均速度，將成為城市交通管理面臨的重要課題,。

　　02,、智慧路口解決方案

　　本智慧路口解決方案，將從智慧城市交通數(shù)據(jù)智能平臺,、及其在信號協(xié)調(diào)與車速誘導/特殊車輛優(yōu)先,、區(qū)域路網(wǎng)分布式信號控制的數(shù)據(jù)智能服務應用展開闡述。

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　　1,、智慧城市交通數(shù)據(jù)智能平臺整體架構(gòu)

　　在實際部署時，智慧城市交通數(shù)據(jù)智能平臺采用端-邊-云的車聯(lián)網(wǎng)生態(tài)體系,。包括邊緣端數(shù)據(jù)采集服務,、數(shù)據(jù)分析計算服務、數(shù)據(jù)協(xié)同服務等幾部分,。通過車路云一體化的實施形成車端-邊緣云-中心云3級支撐體系,，逐步建立智能網(wǎng)聯(lián)汽車，智慧交通管理邊緣計算生態(tài)體系,，打造行業(yè)協(xié)同發(fā)展生態(tài)圈,，推進現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。該平臺推動智能網(wǎng)聯(lián)駕駛,、智慧交通管理基礎設施建設,，為自動駕駛運營、智慧交通狀態(tài)感知,、智慧交通控制等運營管理業(yè)務提供服務支撐,。

　　在軟件邏輯架構(gòu)上智慧城市交通數(shù)據(jù)智能平臺采用微服務+DOCKER 部署的形式，降低各個服務間的耦合度,。同時,，可根據(jù)服務職能及業(yè)務處理能力對資源的要求,，進行按需部署，避免程序運行的瓶頸,，增加程序運行性能,，提高數(shù)據(jù)處理能力和效率，降低數(shù)據(jù)處理整體時延,。服務支持多路口交通信息共享,，并對交通運行整體的效率提供優(yōu)化策略，并可對相應的路口進行實時的統(tǒng)一調(diào)度,。

　　2,、微服務模塊設計

　　本方案中微服務模塊主要包括感知接入服務、邊緣云服務,、數(shù)據(jù)接收解析,、數(shù)據(jù)智能服務、數(shù)據(jù)存儲等功能,。

　　1）感知接入服務

　　負責接收Radar,、Lidar、IPC 設備的實時數(shù)據(jù),，并進行結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,，將數(shù)據(jù)傳遞給邊緣端的消息總線上。

　　2）邊緣云服務

　　獲取V2X消息及從消息總線中獲取感知設備實時數(shù)據(jù),，基于以上數(shù)據(jù)計算當前路口的優(yōu)化控制策略和交通指標,，同時上傳實時數(shù)據(jù)、路口實時交通指標,、路口控制策略到上層,。

　　3）數(shù)據(jù)接收、解析服務

　　接收服務中邊緣云上行的實時數(shù)據(jù),、路口實時交通指標,、路口控制策略數(shù)據(jù)。接收解析后存儲到數(shù)據(jù)庫或推送到消息總線隊列,。

　　4）數(shù)據(jù)智能服務

　　從MQ消息總線實時消息,、及從數(shù)據(jù)庫獲取各類歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)交通指標統(tǒng)計分析策略,，使用V2X 歷史數(shù)據(jù)進行計算,，將計算的結(jié)果推送給MQ。

　　5）智能數(shù)據(jù)處理服務

　　從消息總線獲取實時的交通參數(shù),、優(yōu)化策略并進行持久化,。

　　6）數(shù)據(jù)存儲服務

　　持久化各類數(shù)據(jù)，為智慧交通業(yè)務,、智慧交通策略計算和分析,、處理提供數(shù)據(jù)支撐,。

　　（二）信號協(xié)調(diào)與車速誘導/特殊車輛優(yōu)先服務

　　1,、功能描述

　　在動態(tài)干線綠波基礎上，在路段保障干線綠波帶寬最大化的同時,，根據(jù)路段上車輛/特殊車輛實時運動狀態(tài),，可對車輛/特殊車輛進行車速誘導，從而使得系統(tǒng)層面通行能力得到提升,，提高整條干線交通參與者的運行效率,，進一步優(yōu)化干線綠波應用效果。

　　2,、基本原理

　　信號協(xié)調(diào)與車速誘導業(yè)務的系統(tǒng)原理如圖所示,，路側(cè)單元（RSU）從交通信號機實時獲取紅綠燈的燈態(tài)信息，結(jié)合高精度定位模塊,，再下發(fā)給搭載車載單元（OBU）的智能網(wǎng)聯(lián)車輛,。

　　車輛安裝OBU設備，結(jié)合RSU設備下發(fā)的信號燈配時及倒計時信息,，由高精度定位模塊提供的位置信息計算車輛距離交叉口的實時距離,，通過車速誘導算法實時計算建議車速，保障車輛不停車通過交叉口,。

　　信號協(xié)調(diào)與車速誘導/特殊車輛優(yōu)先應用核心是紅燈縮短和綠燈延長,。若當前是綠燈，且剩余倒計時時間不足保障車輛安全通過,，立即調(diào)整延長綠燈時長到最大值,，且倒計時顯示為最大值，同時在車端儀表盤或高精度地圖等裝置同步顯示燈態(tài)變化,，車輛自動調(diào)整匹配車速,，確保安全通過路口；若當前是紅燈,，且剩余倒計時可調(diào)整,，在當前距離立即調(diào)整縮短紅燈時長到最小值，且倒計時顯示為最小值,，縮短紅燈等待時間目的是為了快速變?yōu)榫G燈,，同樣顯示燈態(tài)變化和調(diào)整匹配車速安全行駛。

　　3,、實現(xiàn)效果

　　該應用應能夠結(jié)合實時網(wǎng)聯(lián)車輛狀態(tài)信息（位置,、速度、距離信號交叉口距離等）和紅綠燈信息（包括信號燈狀態(tài),、倒計時等）,，通過網(wǎng)聯(lián)式交互,，增加車輛協(xié)同感知范圍，利用智慧城市交通數(shù)據(jù)智能平臺系統(tǒng)綜合計算判斷并將計算結(jié)果低時延下發(fā)給車端,，便于車輛實時做出正確駕駛決策和調(diào)整信號燈燈態(tài)信息,，確保行駛方向多個路口連續(xù)性綠波，達到高效通行目的,，有效緩解路口擁堵,。

　　（三）區(qū)域路網(wǎng)分布式信號控制服務

　　1,、功能描述

　　在區(qū)域路網(wǎng)應用信號控制算法,，支持構(gòu)建分布式信號控制網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，可基于路口邊緣云,、中心云數(shù)據(jù)交互,，實現(xiàn)路口與路口之間、區(qū)域與區(qū)域之間的信息共享與協(xié)同聯(lián)動,，提升區(qū)域交通通行能力,，優(yōu)化區(qū)域交通通行效率。

　　基于分布式信號控制網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)與算法,，綜合考慮路口間距,、路徑流量，利用創(chuàng)新的交通模型對路網(wǎng)進行子區(qū)劃分,，實現(xiàn)大規(guī)模路網(wǎng)區(qū)域解構(gòu),，以區(qū)域通行能力為優(yōu)化指標，實現(xiàn)大規(guī)模區(qū)域路網(wǎng)信號全局優(yōu)化,。

　　2,、基本原理

　　控制方案分為五層，包括系統(tǒng)管理層,、區(qū)域信號控制層,、通信層、子區(qū)域信號控制層,、路口控制層,。

　　其中，系統(tǒng)管理層負責管理系統(tǒng)運行過程中關(guān)鍵數(shù)據(jù),，包括區(qū)域內(nèi)部智能路側(cè)檢測設備（激光雷達,、毫米波雷達、攝像頭）輸出的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),，以及車輛BSM信息提供的交通狀態(tài)數(shù)據(jù),。

　　區(qū)域信號控制層運行區(qū)域信號控制算法，用于求解區(qū)域通行能力最大化時的最優(yōu)區(qū)域信號控制配時方案,。

　　通信層負責上行子區(qū)域之間協(xié)同通信交通狀態(tài)數(shù)據(jù),，下發(fā)區(qū)域信號控制方案,。

　　子區(qū)域信號控制層負責協(xié)同子區(qū)域內(nèi)部各路口之間數(shù)據(jù)相互流轉(zhuǎn)，包括車輛數(shù)據(jù),、信號配時數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù),。

　　路口控制層負責執(zhí)行信號配時方案，同時,，獲取并分析路口車輛運動狀態(tài)數(shù)據(jù),。

　　3、實現(xiàn)效果

　　區(qū)域路網(wǎng)分布式信號控制,，綜合考慮路口間距、路徑流量,，利用適合區(qū)域路網(wǎng)的模型對路網(wǎng)進行子區(qū)劃分,，實現(xiàn)大規(guī)模路網(wǎng)區(qū)域解構(gòu)。同時以區(qū)域交通優(yōu)化指標為目標,，實現(xiàn)大規(guī)模區(qū)域路網(wǎng)信號全局優(yōu)化,。系統(tǒng)支持實時計算得出區(qū)域交叉口排隊長度、通行量,、平均延誤等評價指標,，直觀體現(xiàn)對交通控制優(yōu)化的效果。

　　03,、總結(jié)

　　本方案以智慧城市交通數(shù)據(jù)智能平臺為核心,，在路口部署小規(guī)模路口邊緣云，支持RSU,、視頻感知,、激光雷達、毫米波雷達等多設備接入,，具有低延時,、大帶寬的高性能通信能力，聚焦實時,、短周期數(shù)據(jù)分析,，支持路口級人、車,、路協(xié)同業(yè)務,，解決端到端設備管理、態(tài)勢感知,、單路口交通信號自適應控制等問題,。可快速完成特種車信號優(yōu)先,、行人安全預警等安全,、效率與信息應用的實施,。在區(qū)域部署中心邊緣云，支持海量數(shù)據(jù)的處理與存儲,，聚焦實時與非實時,、中短期周期數(shù)據(jù)分析，可快速完成綠波走廊,、車輛動態(tài)路徑規(guī)劃等應用實施與驗證,。通過多路口業(yè)務聯(lián)動的分布式信號控制，解決大面積交通效率難題,。

　　系統(tǒng)方案優(yōu)勢：

　　1.更加適合智慧交通業(yè)務模式的系統(tǒng)和邏輯架構(gòu),。相比于傳統(tǒng)的將運算處理功能集中于云端的智慧路口方案，該智能平臺整體架構(gòu)分為端-邊-云三個層級,，通過合理規(guī)劃各個層級間的任務和交互模式,，將計算處理工作大量的放置于邊緣端，這樣在大幅降低數(shù)據(jù)回傳,、云端平臺數(shù)據(jù)處理壓力的同時,，可以降低各個服務間的耦合度，實現(xiàn)根據(jù)服務職能及業(yè)務需求進行資源部署,，避免程序運行的瓶頸,，增加程序運行性能，提高數(shù)據(jù)處理能力和效率,，降低數(shù)據(jù)處理整體時延,。

　　2.實時性更強的信號優(yōu)化策略。該系統(tǒng)通過路側(cè)感知設備實時采集的現(xiàn)實交通數(shù)據(jù)進行交通優(yōu)化算法分析,，相較于傳統(tǒng)抽樣統(tǒng)計方式,，該系統(tǒng)可以得出更加精準的車速誘導、車輛優(yōu)先和區(qū)域交通優(yōu)化結(jié)果,。并且可以根據(jù)區(qū)域交通優(yōu)化執(zhí)行前后的實時交通數(shù)據(jù)對比,，進行算法的迭代優(yōu)化，實現(xiàn)自動高效的交通優(yōu)化控制平臺服務,。