車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于哈爾濱市智能交通的前景

孔繁宇

（哈爾濱市信息化建設(shè)項(xiàng)目管理中心，黑龍江 哈爾濱150010）

交通是城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈，在2015年全國(guó)交通運(yùn)輸會(huì)議上，加快智慧交通建設(shè)再一次被提上了日程。作為智慧交通主要構(gòu)成的智能交通系統(tǒng)（Intelligent Traffic Systems，簡(jiǎn)稱ITS），是將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、電子控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等有效地綜合運(yùn)用于整個(gè)交通運(yùn)輸管理體系，從而建立起一種能夠在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合運(yùn)輸和管理系統(tǒng)。境外例如東京、柏林、倫敦、新加坡、香港等城市在智能交通系統(tǒng)建設(shè)中都取得了不錯(cuò)的應(yīng)用成果。其中以日本的UTMS'21（Universal Traffic Managemengt System）為代表的ITS，將交通控制推向了智能化的高點(diǎn)。我國(guó)智能交通起步較晚，但也取得了顯著發(fā)展。北京智能交通管理系統(tǒng)，集成了視頻監(jiān)控、GPS警車定位、信號(hào)控制等171個(gè)應(yīng)用子系統(tǒng)，同時(shí)還建立了現(xiàn)代化交通指揮控制中心。杭州市建成了“杭州市道路和交通管理應(yīng)用浮動(dòng)車技術(shù)示范工程”，能實(shí)時(shí)顯示路網(wǎng)的交通狀況。上海、寧波、紹興、蘭州等城市的公交“一卡通”實(shí)現(xiàn)了城市間的公交互聯(lián)互通。

隨著智能交通發(fā)展的不斷推進(jìn)，車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在汽車廠商產(chǎn)品的推動(dòng)下，獲得了快速發(fā)展。車聯(lián)網(wǎng)一詞在我國(guó)最早出現(xiàn)于中國(guó)國(guó)際物聯(lián)網(wǎng)博覽會(huì)暨中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)大會(huì)的開(kāi)幕式，在2013年測(cè)繪地理信息藍(lán)皮書中顯示，車聯(lián)網(wǎng)有關(guān)項(xiàng)目已經(jīng)被列為中國(guó)重大專項(xiàng)中第三專項(xiàng)的重要項(xiàng)目。車聯(lián)網(wǎng)（Internet of Vehicles，簡(jiǎn)稱IOV）是以車內(nèi)網(wǎng)、車際網(wǎng)和車載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，按照約定的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)，在車－X（X:車、路、行人及互聯(lián)網(wǎng)等）之間，進(jìn)行無(wú)線通訊和信息交換的大系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，是能夠?qū)崿F(xiàn)智能化交通管理、智能動(dòng)態(tài)信息服務(wù)和車輛智能化控制的一體化網(wǎng)絡(luò)。具有代表性的應(yīng)用有日本的 VICS、Smartway，美國(guó)的IVHS，瑞典的 SCANIA等。國(guó)內(nèi)的車聯(lián)網(wǎng)主要應(yīng)用于車載信息服務(wù)，如豐田G－Book以及通用OnStar等。

1 車聯(lián)網(wǎng)與智能交通

1.1 車聯(lián)網(wǎng)特點(diǎn)

車聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)在智能交通領(lǐng)域中應(yīng)用的產(chǎn)物，智能交通是智慧交通的重要構(gòu)成，可以說(shuō)智慧交通是智能交通與車聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合。智能交通在我國(guó)主要應(yīng)用于公路交通信息化、城市道路交通信息化以及城市公交信息化三大領(lǐng)域，所以智能交通與信息化服務(wù)是密不可分的。

而車聯(lián)網(wǎng)作為實(shí)現(xiàn)交通信息化的一種技術(shù)手段，其網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以車輛為主。車輛一般處于快速移動(dòng)狀態(tài)，車輛節(jié)點(diǎn)間的通訊時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)連通性需要長(zhǎng)時(shí)間的保障，并且網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會(huì)在時(shí)空上發(fā)生頻繁變化。因此，對(duì)車聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)提出了具體要求:

1）車輛中應(yīng)裝備高性能的車載計(jì)算機(jī)以及GPS、GIS等外部輔助設(shè)備和軟件，并提供穩(wěn)定的電源供電，避免網(wǎng)絡(luò)工作受到能量方面的限制。

2）車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用需要利用穩(wěn)定、安全的信息網(wǎng)絡(luò)展開(kāi)。若通訊信號(hào)不穩(wěn)定，會(huì)影響車輛的定位和信息共享，而信息的節(jié)點(diǎn)也會(huì)因網(wǎng)絡(luò)的不連續(xù)導(dǎo)致信息堆積以及信息孤島的情況出現(xiàn)。

3）由于頻繁變化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)帶來(lái)大量的數(shù)據(jù)，因而車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用系統(tǒng)需要具有海量、復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理能力。

4）車聯(lián)網(wǎng)將設(shè)備如視頻監(jiān)測(cè)獲取的外部信息傳送至車輛，將車輛的運(yùn)行情況通過(guò)電子LED屏幕等顯示，并通過(guò)無(wú)線設(shè)備進(jìn)行發(fā)布與分享，這些都要求道路周邊配套設(shè)施的不斷完善。

1.2 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通中的應(yīng)用

車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的車輛，不僅參與交通運(yùn)行，而且在智能交通系統(tǒng)中起到信息提供的作用。車聯(lián)網(wǎng)的車載終端采集車輛實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛所有工作信息和靜、動(dòng)態(tài)信息的采集、存儲(chǔ)及發(fā)送。車載終端由傳感器、數(shù)據(jù)采集器、無(wú)線發(fā)送模塊組成，車輛實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)包括駕駛員的操作行為、動(dòng)力系統(tǒng)工作參數(shù)數(shù)據(jù)等；由云計(jì)算處理平臺(tái)和信息中心處理海量車輛信息，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和轉(zhuǎn)換，通過(guò)數(shù)據(jù)分析對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)表式處理，供管理人員查看及調(diào)度；應(yīng)用平臺(tái)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，將信息實(shí)時(shí)發(fā)布，反饋給公眾及駕駛?cè)藛T，如圖1所示。

圖1 車聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)分析（根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)資料）

目前車聯(lián)網(wǎng)在智能交通中的應(yīng)用有很多，主要的應(yīng)用有:

1）安全應(yīng)用。利用車載和路側(cè)傳感設(shè)備，車聯(lián)網(wǎng)為駕駛員提供包括碰撞預(yù)警、剎車提醒、紅綠燈警告、車況監(jiān)測(cè)、車輛在線診斷、道路濕滑檢測(cè)等主動(dòng)安全服務(wù)。保障車輛、非機(jī)動(dòng)車、行人等交通參與者的出行安全。

2）效率應(yīng)用。在保證安全的情況下，借助網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線通信技術(shù)全面感知道路系統(tǒng)中交通流狀態(tài)信息，駕駛員可以使用出行信息服務(wù)，優(yōu)化出行線路和駕駛行為，提高交通管理和控制效率，從而做出科學(xué)的出行決策；交通管理者可以進(jìn)行大面積的綜合交通管控，提高管理水平。二者相互配合，能增加交通系統(tǒng)的運(yùn)行效率，建立生態(tài)友好型交通系統(tǒng)，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。

3）信息化應(yīng)用。依靠智能車載終端設(shè)備提供的車內(nèi)服務(wù)，駕駛員和乘客可以獲得多種服務(wù)信息，包括附近的飯店、賓館、商店、加油站等商業(yè)和生活信息，還包括音樂(lè)、視頻、新聞、社交等娛樂(lè)信息。市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，信息化服務(wù)的增值潛能很大，商業(yè)模式清晰成熟，已成為各汽車廠商和信息服務(wù)商爭(zhēng)奪的重要領(lǐng)域。

2 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在哈爾濱市智能交通發(fā)展現(xiàn)狀

哈爾濱市2013年總?cè)丝诩s為993.5萬(wàn)人，市轄區(qū)人口約為522萬(wàn)人。哈爾濱冬季較長(zhǎng)、春夏季較短，最冷月平均為－19.4°，最熱月平均零上22.8°，最大凍土深度520cm。作為省會(huì)城市和北方重要的交通樞紐城市，車聯(lián)網(wǎng)為哈爾濱市智能交通發(fā)展帶來(lái)機(jī)遇，也因高寒氣候條件和發(fā)展制約因素的影響帶來(lái)了挑戰(zhàn)。下面以三個(gè)行業(yè)為例介紹哈爾濱市智能交通的發(fā)展情況。

2.1 出租車行業(yè)

2010年初哈爾濱市出租汽車服務(wù)管理信息系統(tǒng)（見(jiàn)圖2）啟動(dòng)建設(shè)，現(xiàn)已完成了監(jiān)控指揮平臺(tái)，有將近9 000套出租汽車的車載系統(tǒng)安裝到位。該系統(tǒng)具有監(jiān)控指揮、信息發(fā)布、企業(yè)在線、綜合運(yùn)營(yíng)分析、電召服務(wù)、服務(wù)質(zhì)量監(jiān)督考評(píng)、動(dòng)態(tài)監(jiān)管稽查等七大功能。出租車車載系統(tǒng)基于GPS系統(tǒng)，具有車輛定位、軌跡回放、車內(nèi)監(jiān)聽(tīng)、圖像上傳、反劫報(bào)警等功能。

圖2 哈爾濱市出租汽車服務(wù)管理信息系統(tǒng)框架

2.2 交管行業(yè)

2013年哈爾濱市以交通違法采集、路況實(shí)時(shí)監(jiān)控為主體的“智能交通管控平臺(tái)”系統(tǒng)開(kāi)始建設(shè)。2014年哈爾濱市財(cái)政撥款1.5億元用于建設(shè)公安交通智能化管控系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目。計(jì)劃建設(shè)400處點(diǎn)位的路口電子眼、510處高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)、101處高清智能“卡口”、55處機(jī)動(dòng)車測(cè)速點(diǎn)以及交通事件檢測(cè)設(shè)備。上述平臺(tái)和系統(tǒng)不僅能采集信息，還能將各類數(shù)據(jù)和信息在平臺(tái)中進(jìn)行加工、整理，并為指揮者進(jìn)行分析、研判，為科學(xué)決策提供幫助，從而對(duì)相關(guān)事件進(jìn)行預(yù)判和預(yù)防。

2.3 公交運(yùn)營(yíng)行業(yè)

2005年哈爾濱市開(kāi)始著手公交智能化建設(shè)，由于車載設(shè)備上線率低，只能起到監(jiān)管作用，不能調(diào)度成為了當(dāng)時(shí)的首要問(wèn)題。2014年哈爾濱市自籌資金啟動(dòng)高寒城市智能公交系統(tǒng)建設(shè)，系統(tǒng)包括公交智能管理中心平臺(tái)、公交智能指揮系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)，數(shù)據(jù)及圖像顯示系統(tǒng)、處理系統(tǒng)、收集系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、車載設(shè)備等。

2014年5月，黑龍江大學(xué)與哈爾濱市交通集團(tuán)有限公司合作，在手機(jī)電子支付應(yīng)用、IC卡讀寫終端研發(fā)、網(wǎng)絡(luò)電子商務(wù)建設(shè)等多個(gè)項(xiàng)目開(kāi)展了有效對(duì)接與合作。

上述三個(gè)行業(yè)在哈爾濱市道路交通運(yùn)行中占據(jù)了主導(dǎo)地位。而通過(guò)對(duì)哈爾濱市智能交通三個(gè)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀以及私家車情況的闡述和了解，主要有以下三個(gè)方面的問(wèn)題。

1）哈爾濱市的出租車定位系統(tǒng)趨于完善。哈爾濱出租汽車管理中心接收／發(fā)布出租車移動(dòng)終端、路況監(jiān)測(cè)等信息，借助交管行業(yè)的固定監(jiān)控設(shè)備，可作為車聯(lián)網(wǎng)示范點(diǎn)在哈爾濱市推廣。

2）哈爾濱市交通管理設(shè)施正在逐步的增加和完善，現(xiàn)有的管控設(shè)備不足以支撐車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的順暢運(yùn)行，可以先覆蓋并完善哈爾濱市主干線路段的設(shè)施建設(shè)，再逐漸延伸至城市的各個(gè)次干道和支路。

3）哈爾濱市公交車車載設(shè)備基本上建立，但調(diào)度指揮方面仍存在不足。哈爾濱市僅部分街道可以通過(guò)電子公交站牌了解公交車的運(yùn)行情況，包括到站時(shí)間和距離。

3 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用前景

2014年哈爾濱市機(jī)動(dòng)車數(shù)量達(dá)到了110萬(wàn)左右，如今，汽車廠商正逐步的將車聯(lián)網(wǎng)輔助設(shè)備擴(kuò)展到各種級(jí)別的車型中去。與此同時(shí)，4G等移動(dòng)通信基站的設(shè)置帶來(lái)了更加快捷、穩(wěn)定的通信網(wǎng)絡(luò)。哈爾濱市通過(guò)交通管控平臺(tái)、智能公交系統(tǒng)的建立，實(shí)現(xiàn)各類信息實(shí)時(shí)交互，讓車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在市民生活中不斷的滲透、普及，直至完全的依賴。

1）從車輛自身角度來(lái)看，車聯(lián)網(wǎng)車載裝置可以智能分析車輛的使用情況，例如智能排障、車輛零部件損耗、胎壓監(jiān)測(cè)、車速、油溫等功能，讓駕駛?cè)藛T輕松掌握車輛使用情況，增加零部件的使用壽命，降低能耗及原材料浪費(fèi)。而在不同的行車狀況時(shí)，車聯(lián)網(wǎng)能夠給駕駛?cè)藛T提供應(yīng)急對(duì)策，主要包括以下幾個(gè)方面:第一，變道輔助功能是指車輛在變道時(shí)，車載終端通過(guò)車輛周邊傳感器和車輛間的實(shí)時(shí)通信對(duì)前后車輛的信息進(jìn)行采集，計(jì)算變道的危險(xiǎn)程度，判斷是否可以執(zhí)行安全變道；第二，目前的百度地圖、高德地圖等都能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)路徑查詢，在分析擁堵、交通燈通行量等狀況后，給出最優(yōu)路線；第三，停車誘導(dǎo)功能，停車場(chǎng)內(nèi)的傳感器在車輛出入時(shí)獲取車輛信息，并將停車場(chǎng)內(nèi)停車位的實(shí)時(shí)信息反饋，提供精準(zhǔn)的停車導(dǎo)航服務(wù)；第四，緊急救援，當(dāng)車輛發(fā)生故障或緊急情況時(shí)，車載裝置會(huì)提供呼叫機(jī)制，聯(lián)系救援機(jī)構(gòu)，降低人身財(cái)產(chǎn)的損失。

2）從其他車輛角度，車輛信息的共享，便于其他車輛對(duì)本身車輛行車意圖的明確理解，在雙向或?qū)ο蛐旭傊?，通過(guò)數(shù)據(jù)的互通以及車載終端的拓?fù)浞治觯瑴p少隱患，實(shí)現(xiàn)安全行駛。

3）從交通管理角度，當(dāng)車輛終端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸，將信息傳到交管部門，交管部門在接收信息的同時(shí)，可根據(jù)當(dāng)時(shí)的交通管控狀態(tài)，反饋給車輛終端。利用車輛動(dòng)態(tài)適應(yīng)交通燈信息，車載終端通過(guò)車聯(lián)網(wǎng)信息中心接收信號(hào)燈的當(dāng)前信號(hào)狀態(tài)及變化趨勢(shì)，并適時(shí)調(diào)整車輛的行駛速度，確保車輛能夠無(wú)停留的通過(guò)路口，或者停留較短時(shí)間即可離開(kāi)路口。使能夠提前預(yù)知通行路段信號(hào)燈情況和擁堵?tīng)顩r，并建議如何正確行駛可以避免交通違章。反之，交通管控可以通過(guò)接受車輛信息，對(duì)重點(diǎn)地段交通信號(hào)等進(jìn)行綜合管控，提高管理水平。

4）從行人及其他交通單元角度，通過(guò)車聯(lián)網(wǎng)在手機(jī)終端的信息傳輸，市民在出行中，可以在手機(jī)軟件獲取公交車、出租車等周邊車輛行駛狀態(tài)，流行的打車軟件，如快的、滴滴等可以實(shí)時(shí)獲取周邊出租車的運(yùn)行情況。智能公交系統(tǒng)建成后，可利用手機(jī)軟件及時(shí)了解車輛動(dòng)態(tài)在減少等待時(shí)間的情況下，坐上公交車，到達(dá)目的地。

5）從社會(huì)價(jià)值方面，車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用可以規(guī)范駕駛員操作習(xí)慣，增強(qiáng)安全意識(shí)。在執(zhí)行違反交通規(guī)則的情況時(shí)，車聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)互通性，可將違規(guī)操作行為上傳至交管信息中心，同時(shí)交管部門通過(guò)視頻監(jiān)控獲取，并將其作為對(duì)違規(guī)車輛的行為進(jìn)行處罰的依據(jù)，對(duì)駕駛員今后的操作給予警示。

6）從環(huán)保方面，車聯(lián)網(wǎng)在提高車輛通行率時(shí)，能夠有效降低車輛的滯留時(shí)間，降低汽車尾氣對(duì)環(huán)境造成的污染。

車聯(lián)網(wǎng)在未來(lái)的交通出行中，除上述應(yīng)用前景外，還可以在社會(huì)大環(huán)境下，帶動(dòng)上下游的產(chǎn)業(yè)鏈，帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。例如可為汽車廠商、通訊運(yùn)營(yíng)商、終端設(shè)備制造商、遠(yuǎn)程服務(wù)提供商等，提供廣闊的市場(chǎng)前景。哈爾濱市可以廣泛接納車聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)、新產(chǎn)品的使用，整合服務(wù)資源，推進(jìn)實(shí)體經(jīng)濟(jì)建設(shè)，在吸引車聯(lián)網(wǎng)企業(yè)入駐的同時(shí)，增加就業(yè)需求，從而帶動(dòng)行業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

4 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于哈爾濱市智能交通的建議

2015年第一季度，哈爾濱市擁堵指數(shù)居全國(guó)第6位，僅次于北京、上海、濟(jì)南、杭州、重慶。造成擁堵的因素有很多，哈爾濱市大多以地面道路為主，缺少快速路，紅綠燈路口較多，加上近期的地鐵工程封路，這些都給哈爾濱市交通形成較大壓力。

車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于哈爾濱市智能交通，應(yīng)從高寒氣候特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)要素方面考慮，進(jìn)行合理規(guī)劃和規(guī)范管理。具體可從合理規(guī)劃公共交通、完善城市交通基礎(chǔ)設(shè)施和管控調(diào)度設(shè)施、實(shí)現(xiàn)交通信息動(dòng)態(tài)發(fā)布、提升駕駛員素質(zhì)、提高市場(chǎng)監(jiān)管力度（如規(guī)范打車軟件運(yùn)用）等方面入手。隨著技術(shù)的發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)將引領(lǐng)哈爾濱市智能交通不斷前行。

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