智慧交通、車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)首個“吃螃蟹”的是江蘇科創(chuàng)交通安全產(chǎn)業(yè)研究院,“區(qū)塊鏈”三級交通信號誘導系統(tǒng)分別于8月14日國際道路交通安全產(chǎn)品博覽會、9月6日世界物聯(lián)網(wǎng)博覽會期間展示并發(fā)布。據(jù)悉,科創(chuàng)交研院聯(lián)合公安部交通管理科學研究所、無錫交警、華為、東南大學、中國移動、高德地圖、天安智聯(lián)、賽康交安等單位,于今年初啟動項目研發(fā),在專利知識產(chǎn)權(quán)、仿真平臺開發(fā)、成果示范應(yīng)用等方面實施了系列布局。也因此,賽康交安被中國唯一的車聯(lián)網(wǎng)(LTE-V2X)城市級示范應(yīng)用重大項目(無錫)工作組授牌,成為道路交通安全設(shè)施(路側(cè)設(shè)施)產(chǎn)業(yè)的獨家戰(zhàn)略合作伙伴單位。
解決什么痛點?原理是什么?能夠?qū)崿F(xiàn)什么?
01 傳統(tǒng)交通信號組織模式的痛點
其一,擁堵問題。提起交通信號,人們普遍聯(lián)想的是道路交叉口的信號燈(紅綠燈),往往不會把同為“交通信號”的交通標志、標線、警察指揮手勢去做關(guān)聯(lián)。也因此,大量的城市在交通擁堵治理工作中,一味地在信號燈上做文章,綠波、配時、大腦、超腦,忙的不亦樂乎。實則上呢?信號燈在整個道路交通組織中,僅僅是一個后來者,它根本比不上警察指揮手勢、交通標志、標線這三種“交通信號”更加前置和重要。一個道路交叉口,是否需要設(shè)置信號燈,取決于交通流量、通行沖突是否達到需求,并非必需。而之于設(shè)置有信號燈的路口或路網(wǎng),信號燈無疑是阻斷、影響交通流的障礙,其“時間”上的優(yōu)化配置可以最低程度減輕影響,但其作用僅僅局限于“時間”優(yōu)化,不可能神化為萬能。真正要去緩解擁堵,應(yīng)當在“調(diào)度交通流、規(guī)劃通行路徑、優(yōu)化道路平面空間”方面去研究落地,也就是“空間”優(yōu)化。
其二,事故問題。傳統(tǒng)的交通信號燈是時間管控,也就是爭分奪秒式的讓車輛錯時通行。在中國廣泛采用的信號燈倒計時器,更是爭分奪秒的高度體現(xiàn)。眾所周知,“寧停三分,不搶一秒”是確保道路交叉口安全暢通的原則。爭分奪秒的傳統(tǒng)信號模式,卻往往長期培養(yǎng)了駕駛?cè)藫寱r間、快速通過的不良習慣,誘發(fā)交通事故。
02 核心技術(shù)原理
該系統(tǒng)采用了“區(qū)塊鏈”原理,屬于分布式數(shù)據(jù)存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術(shù)的新型智慧道路交通應(yīng)用模式。包括:第一級是數(shù)字時間顯示、可變LED光帶且文字圖形發(fā)出清新光色的時空同步發(fā)光指路標志;第二級是動態(tài)可變的LED可變車道標志,對應(yīng)地面為可變車道標線;第三級是紅綠燈。
第一級,高德地圖等互聯(lián)網(wǎng)平臺會通過行駛中的車輛終端獲取路網(wǎng)的多種實時交通流數(shù)據(jù),經(jīng)云平臺數(shù)學運算,將出發(fā)地至目的地距離所需的時間在第一級的指路標志數(shù)字化發(fā)布顯示,光帶式LED像素屏同步給出綠色(暢通)、黃色(緩行)、紅色(擁堵)指示信息。
第二級,車道標志會根據(jù)下游相應(yīng)路段的交通流數(shù)據(jù)鏈計算出的車道級通行需求閾值,選擇性實時變換車道指示箭頭,進行道路平面空間資源(車道數(shù))的分配優(yōu)化。其調(diào)節(jié)交通流的作用也相當于河流上下游之間的閘門。
前面兩級的標志信息內(nèi)容,會數(shù)字化經(jīng)由路側(cè)RSU通信設(shè)備向車輛下發(fā)指令,也因為其特有的面板顯示發(fā)光技術(shù),可以向人工駕駛車輛提供惡劣天氣等全天候環(huán)境中的遠距離視認性能。
第三級,紅綠燈與第二級的車道標志之間數(shù)據(jù)同步交互,結(jié)合智能監(jiān)測的行人與非機動車過街數(shù)據(jù),做出相應(yīng)匹配的時間優(yōu)化策略并執(zhí)行,紅綠燈的數(shù)據(jù)信息也經(jīng)由華為技術(shù)的RSU路側(cè)單元下發(fā)至車輛OBU單元。
在整個系統(tǒng)運行過程,交通流、交通信號(標志與紅綠燈)、道路與路網(wǎng)空間、行進車輛、行人與非機動車,建立區(qū)域空間范圍內(nèi)信息數(shù)據(jù)交互傳輸,借助加密運算形成共識機制的相互協(xié)調(diào)、協(xié)同,從而達成安全、高效的運行目標。由于全部數(shù)據(jù)鏈的形成與使用,在云平臺存儲和運算,均經(jīng)由RSU單元傳輸和下發(fā),是安全可信的。
03 功能優(yōu)勢
本方案采用時空一體協(xié)同優(yōu)化思想,將區(qū)域交通誘導、車道功能動態(tài)控制和基于通行能力的時間分配于集成于一個系統(tǒng)。在宏觀層面結(jié)合交通流量數(shù)據(jù)發(fā)布誘導信息,實時路網(wǎng)路徑規(guī)劃、主動引導駕駛員進行路徑選擇,以平衡交通壓力。在中微觀層面,將車道數(shù)量、車道功能、允許流向等空間變量與信號控制的綠信比、相序、相位差等時間變量結(jié)合,實現(xiàn)時空一體的優(yōu)化控制。
無論是基于時間的信號控制方案,還是基于空間的車道功能管理,其控制變量都是單位時間內(nèi)通過的交通流量。本方案突破了傳統(tǒng)的時間和空間隔離的設(shè)計和控制方法,將交叉口本地數(shù)據(jù)和互聯(lián)數(shù)據(jù)納入至一個系統(tǒng)內(nèi)進行計算;將時間變量和空間變量納入到一個系統(tǒng)內(nèi)綜合考量。在保證路口高效通行的同時,考慮節(jié)點與節(jié)點的協(xié)調(diào)性、節(jié)點與路段的相容性,既有基于宏觀的主動交通管理,也有中微觀的時空一體化協(xié)同控制。
區(qū)塊鏈三級交通信號誘導的出現(xiàn),其本質(zhì)思路是在“時間”與“空間”兩個要素上做同步優(yōu)化,把“交通標志、標線、信號燈”這三種物理的交通信號設(shè)施組織聯(lián)系到一起,通訊、傳感、數(shù)據(jù)融合疊加,讓物理工具真正替代人(警察指揮手勢),也就相當于人工智能在交通工程中的落地應(yīng)用。
本系統(tǒng)是切實可行且相對經(jīng)濟的數(shù)據(jù)融合、路徑規(guī)劃、空間時間優(yōu)化方案,不僅可以輕松快速的應(yīng)對交通需求的日常波動,也可應(yīng)對各種交通事件、大型活動和勤務(wù)管理和各種場景。可以預(yù)見,采用本方案將對城市的交叉口交通事故、路網(wǎng)交通擁堵起到極大的緩解作用,成效快速且顯而易見。