面向隧道的VX建設(shè)方案

1、面向隧道的V2X系統(tǒng)建設(shè)方案北京星云互聯(lián)科技有限公司2017.10.20一、 概述隧道是高速公路的特殊路段，也是事故多發(fā)路段之一。在高速公路上，隧道通常修建于山體中，是為了縮短距離和避免大坡道從山嶺或丘陵下穿越而修筑的公路。為了適應(yīng)山區(qū)條件，隧道區(qū)域附近道路通常需要做收窄處理，車道數(shù)目在隧道區(qū)將出現(xiàn)下降，因此，隧道區(qū)域物理?xiàng)l件通常相對較差；同時(shí)，受山區(qū)地勢及山區(qū)氣候等條件影響，隧道區(qū)域容易存在彎道，且部分區(qū)域易出現(xiàn)雨霧天氣，視野相對不佳；另外，受隧道自然條件的影響，出現(xiàn)突發(fā)事故時(shí)，如火災(zāi)、碰撞等，信息感知與發(fā)布相對滯后，容易衍生二次事故。隧道的上述特點(diǎn)使隧道成為事故多發(fā)地之一，因此隧道安全工作

2、成為高速公路管理的重中之重，做好隧道監(jiān)測與預(yù)警工作，提高隧道行車安全，降低隧道區(qū)域事故率，是高速公路管理者的迫切需求。為了提高隧道區(qū)域的行車安全，一系列交通輔助措施已經(jīng)在隧道區(qū)進(jìn)行了應(yīng)用，如隧道區(qū)標(biāo)識(shí)標(biāo)牌的部署、隧道口護(hù)欄過渡區(qū)的建設(shè)、隧道內(nèi)視頻檢測器及火災(zāi)檢測器等傳感設(shè)施的安裝，但仍無法顯著降低隧道區(qū)域的事故發(fā)生率，隧道區(qū)域視野欠佳、信息提示不及時(shí)不顯著、事故及誘導(dǎo)信息發(fā)布途徑不完善發(fā)布不及時(shí)等問題依然存在。要從根本上減少隧道區(qū)域交通事故的發(fā)生，必須對隧道及狀態(tài)進(jìn)行全時(shí)空監(jiān)測，并將上述信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)送給途徑車輛，新興的V2X系統(tǒng)便可彌補(bǔ)已有信息感知、交互及發(fā)布方式的不足，并滿足上述實(shí)時(shí)監(jiān)測

3、與發(fā)布的需求，其應(yīng)用有望使隧道區(qū)域行車安全得到大幅度改善。二、 V2X系統(tǒng)簡介V2X系統(tǒng)，即智能車路協(xié)同系統(tǒng)，是基于先進(jìn)的無線通信技術(shù)和新一代計(jì)算機(jī)技術(shù)等全方位實(shí)施車車、車路動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)信息交互，并在全時(shí)空動(dòng)態(tài)交通信息采集與融合的基礎(chǔ)上開展車輛主動(dòng)安全控制和道路協(xié)同管理，充分實(shí)現(xiàn)車、路、人的有效協(xié)同，保證交通安全，提高通行效率，從而形成的安全、高效和環(huán)保的道路交通系統(tǒng)。V2X系統(tǒng)主要由路側(cè)系統(tǒng)、車載系統(tǒng)以及中心云平臺(tái)組成。路側(cè)系統(tǒng)主要包括智能路側(cè)設(shè)備、交通設(shè)施HUB模塊和高性能天線，該系統(tǒng)可與傳統(tǒng)的智能交通設(shè)施進(jìn)行充分的網(wǎng)聯(lián)交互，使智能交通設(shè)施之間以及智能交通設(shè)施與車輛及其他交通參與者之間形成有效

4、的信息共享，通過與車載系統(tǒng)以及手持終端等的信息交互支撐一系列基于路側(cè)檢測信息的智能應(yīng)用。車載系統(tǒng)主要包括智能車載終端、駕駛輔助HMI終端和車載組合天線，該系統(tǒng)能夠與車輛CAN總線進(jìn)行充分對接，從而精確感知車輛的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)系統(tǒng)可與路側(cè)系統(tǒng)及其他車載系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)信息交互，為車輛的全息交通感知提供多源信息支持，進(jìn)而為提升車輛安全、通行效率和信息服務(wù)水平的車載應(yīng)用提供數(shù)據(jù)計(jì)算依據(jù)。中心云平臺(tái)主要實(shí)現(xiàn)海量交通運(yùn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與分析功能，平臺(tái)可與路側(cè)系統(tǒng)及車載系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)信息交互，從而對路側(cè)檢測信息和車輛上傳信息進(jìn)行全時(shí)空跟蹤，為路網(wǎng)交通狀態(tài)分析及交通管控措施優(yōu)化提供數(shù)據(jù)參考；另外，通過中心云平臺(tái)與路側(cè)

5、系統(tǒng)、車載系統(tǒng)的信息交互通道可實(shí)現(xiàn)臨時(shí)交通管控指令的下發(fā)，能夠有效避免突發(fā)交通事件時(shí)交通狀態(tài)的急劇變化。圖1. V2X路側(cè)系統(tǒng) 圖2. V2X車載系統(tǒng)V2X系統(tǒng)主要通過自組織網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行端到端信息交互，因而具有高精度、細(xì)粒度、高可靠性、低時(shí)延的信息感知特點(diǎn)，其發(fā)展和應(yīng)用可使交通領(lǐng)域的信息采集方式得到革命性的改變，此外，基于該信息感知與交互技術(shù)的車路協(xié)同應(yīng)用可使行車安全、效率及出行舒適度得到質(zhì)的飛躍，V2X系統(tǒng)的建設(shè)與普及已經(jīng)成為未來智能交通系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。三、 隧道區(qū)V2X系統(tǒng)建設(shè)方案如上所述，V2X系統(tǒng)支持端到端的信息交互，能夠極大程度地降低信息交互的時(shí)延，從而為一系列對信息交互時(shí)延要求較高

6、的安全類應(yīng)用提供了可能。另外，V2X系統(tǒng)兼容傳統(tǒng)的信息交互模式，如光纖通信、4G/5G無線通信等，可為后臺(tái)中心對交通狀態(tài)的全時(shí)空動(dòng)態(tài)監(jiān)測提供信息感知基礎(chǔ)與通信鏈路。對此，在隧道區(qū)域部署V2X系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)近端即隧道本地的閉環(huán)信息感知與交互，同時(shí)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端及中心平臺(tái)對隧道區(qū)域的在線監(jiān)測。隧道區(qū)V2X系統(tǒng)的建設(shè)方案如圖3所示。在隧道入口處上游部署V2X路側(cè)系統(tǒng)，路側(cè)系統(tǒng)接入傳統(tǒng)交通檢測設(shè)施，如微波傳感器，對即將進(jìn)入隧道區(qū)域的車輛進(jìn)行檢測；同時(shí)，V2X路側(cè)系統(tǒng)可以對接隧道內(nèi)安裝的視頻檢測器、煙霧報(bào)警器等傳感設(shè)備，用于接收傳感設(shè)備的檢測信息；上述設(shè)備共同搭建隧道區(qū)V2X系統(tǒng)的信息感知鏈路。在信息交互與發(fā)布

7、層面，V2X路側(cè)系統(tǒng)將連接可變電子信息情報(bào)板，為過往車輛動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)隧道及其狀態(tài)信息；同時(shí)，當(dāng)安裝有V2X車載系統(tǒng)的車輛駛?cè)隫2X路側(cè)系統(tǒng)覆蓋區(qū)域時(shí)，V2X路側(cè)系統(tǒng)將直接與車載系統(tǒng)進(jìn)行信息交互實(shí)現(xiàn)信息發(fā)布；另外，V2X路側(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)與中心云平臺(tái)進(jìn)行信息交互，實(shí)現(xiàn)隧道信息的平臺(tái)上傳，中心云平臺(tái)進(jìn)一步與V2X車載系統(tǒng)、手持終端APP互聯(lián)互通，可實(shí)現(xiàn)感知信息、管控信息及誘導(dǎo)信息向V2X路側(cè)系統(tǒng)、車載系統(tǒng)及手持終端APP的下發(fā)。圖3. 隧道區(qū)V2X系統(tǒng)建設(shè)方案四、 隧道區(qū)V2X系統(tǒng)功能在隧道區(qū)部署V2X系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)隧道區(qū)域狀態(tài)感知、信息交互、異常狀態(tài)識(shí)別、區(qū)域通行決策與誘導(dǎo)等功能，對提升隧道區(qū)域的交通安全

8、、效率、信息服務(wù)水平及全時(shí)空監(jiān)控具有重要意義。1） 基于V2X的隧道區(qū)域動(dòng)態(tài)提醒V2X系統(tǒng)允許通過人工輸入的方式定義交通標(biāo)識(shí)標(biāo)牌及其所在位置，因此通過隧道區(qū)域的V2X系統(tǒng)可以設(shè)置隧道標(biāo)識(shí)標(biāo)牌及其限速等相關(guān)信息，用于動(dòng)態(tài)提示過往車輛。交通標(biāo)識(shí)標(biāo)牌是車輛駕駛的重要參考依據(jù)，及時(shí)準(zhǔn)確地獲知交通標(biāo)識(shí)標(biāo)牌信息對保障車輛依法行使、安全行駛十分重要，然而在大眾通常出行中，時(shí)常出現(xiàn)由于自然條件如雨、雪、霧、霾等天氣限制導(dǎo)致單純依賴駕駛員無法準(zhǔn)確及時(shí)獲知交通標(biāo)識(shí)標(biāo)牌信息的現(xiàn)象，進(jìn)而對行車安全尤其是惡劣環(huán)境下的行車安全產(chǎn)生不利影響，基于V2X系統(tǒng)隧道區(qū)域動(dòng)態(tài)提醒，能夠減少因未及時(shí)識(shí)別標(biāo)識(shí)標(biāo)牌導(dǎo)致的交通違章或事故。

9、系統(tǒng)的主要工作原理及功能如下：通過V2X路側(cè)系統(tǒng)記錄隧道交通標(biāo)識(shí)標(biāo)牌及其位置信息，并通過V2X路側(cè)系統(tǒng)的可變電子信息情報(bào)板、V2X車載終端、手持終端APP等方式向周邊機(jī)動(dòng)車動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)發(fā)布隧道區(qū)域信息，當(dāng)車輛靠近隧道入口時(shí)動(dòng)態(tài)提示車輛前方為隧道區(qū)域，并在隧道出現(xiàn)車道減少情況時(shí)提示駕駛員及時(shí)并道，同時(shí)提示駕駛員按照規(guī)定限速依法行使，減少危害交通安全的駕駛行為的出現(xiàn)，提高行車安全。2）基于V2X的安全輔助駕駛功能（C-DAS）V2X系統(tǒng)能夠感知覆蓋范圍內(nèi)的機(jī)動(dòng)車位置及運(yùn)行狀態(tài)信息，進(jìn)而對車輛之間的碰撞風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估，當(dāng)兩車存在碰撞可能時(shí)，可及時(shí)發(fā)出預(yù)警信息提示機(jī)動(dòng)車改變行駛狀態(tài)，從而在沖突發(fā)生之前消解沖

10、突。隧道區(qū)域的V2X系統(tǒng)可以有效彌補(bǔ)隧道區(qū)視野欠佳的問題，拓寬機(jī)動(dòng)車的視野，有效降低交通事故風(fēng)險(xiǎn)。系統(tǒng)的主要工作原理及功能如下：通過V2X路側(cè)系統(tǒng)的微波檢測器等感知設(shè)備對系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)的機(jī)動(dòng)車及運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行跟蹤識(shí)別，并分別計(jì)算各運(yùn)動(dòng)目標(biāo)之間的碰撞風(fēng)險(xiǎn)，重點(diǎn)對并道區(qū)附近相鄰兩車道的車輛進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)兩輛機(jī)動(dòng)車之間存在碰撞風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，及時(shí)向機(jī)動(dòng)車發(fā)出碰撞預(yù)警信息，提示最右側(cè)車道車輛謹(jǐn)慎并道。預(yù)警信息可通過V2X路側(cè)系統(tǒng)的可變信息情報(bào)板進(jìn)行提示，針對安裝有V2X車載系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車，預(yù)警信息也可以通過V2X路側(cè)系統(tǒng)中的通訊機(jī)發(fā)送至車載終端，此外，預(yù)警信息及流量統(tǒng)計(jì)信息還可以通過無線網(wǎng)絡(luò)上傳至中心平臺(tái)，進(jìn)一步通

11、過手機(jī)APP等渠道向用戶進(jìn)行有針對性的推送。3）基于V2X的隧道異常狀態(tài)預(yù)警V2X系統(tǒng)能夠充分對接隧道內(nèi)部的傳感器等檢測設(shè)備，對隧道運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)隧道內(nèi)部出現(xiàn)異常狀態(tài)時(shí)，可以及時(shí)向隧道外部車輛進(jìn)行預(yù)警，減少二次事故發(fā)生的概率。系統(tǒng)的主要工作原理及功能如下：V2X系統(tǒng)與隧道檢測器進(jìn)行充分對接，并對檢測器上傳的視頻圖像信息及煙霧報(bào)警觸發(fā)信息等進(jìn)行實(shí)時(shí)分析與識(shí)別，當(dāng)隧道內(nèi)部出現(xiàn)交通事故或火災(zāi)等異常狀態(tài)時(shí)（如碰撞事故、異常停車、火災(zāi)等），對交通事件所在位置和車道進(jìn)行精準(zhǔn)定位，并生成誘導(dǎo)決策信息，引導(dǎo)隧道入口上游的機(jī)動(dòng)車提前避開事件發(fā)生區(qū)域或車道出行，異常道路狀態(tài)信息及誘導(dǎo)決策信息在路側(cè)系統(tǒng)生成，

12、并同步傳輸至V2X中心平臺(tái)系統(tǒng)，同時(shí)可通過V2X路側(cè)系統(tǒng)的可變電子信息情報(bào)板、V2X車載終端、手持終端APP等渠道進(jìn)行信息發(fā)布，通過對隧道入口上游的交通參與者進(jìn)行預(yù)警，減少隧道區(qū)域二次事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，達(dá)到提高機(jī)動(dòng)車行駛安全的目的。4）基于V2X的施工預(yù)警V2X系統(tǒng)允許通過人工輸入的方式定義施工位置及施工范圍，當(dāng)隧道區(qū)域處于施工維護(hù)狀態(tài)時(shí)，可通過V2X系統(tǒng)對施工信息進(jìn)行廣播，提示過往車輛避開施工路段或施工車道，降低施工區(qū)帶來的交通擁堵，提高隧道通行效率。系統(tǒng)的主要工作原理及功能如下：隧道處于施工維護(hù)狀態(tài)時(shí)，V2X路側(cè)系統(tǒng)直接記錄施工區(qū)域位置并規(guī)劃可選路徑，當(dāng)隧道區(qū)上游來車時(shí)，V2X路側(cè)系統(tǒng)將施工

13、區(qū)位置信息及路徑誘導(dǎo)信息發(fā)送給隧道區(qū)上游來車，提醒靠近施工區(qū)的車輛提前進(jìn)行減速及變道，提高通行效率。施工區(qū)預(yù)警信息發(fā)布可通過V2X路側(cè)系統(tǒng)的可變電子信息情報(bào)板、V2X車載終端、手持終端APP等渠道實(shí)現(xiàn)。5）基于V2X的道路濕滑預(yù)警V2X系統(tǒng)允許通過人工輸入或接入檢測器的方式實(shí)現(xiàn)道路濕滑狀態(tài)感知，在雨雪等惡劣天氣情況下，隧道區(qū)容易出現(xiàn)道路濕滑、道路積水等現(xiàn)象，且濕滑和積水路段極易導(dǎo)致交通事故的發(fā)生。當(dāng)隧道區(qū)因雨雪等天氣處于濕滑狀態(tài)時(shí)，可通過V2X系統(tǒng)對道路濕滑信息進(jìn)行廣播，提示過往車輛謹(jǐn)慎駕駛，減少道路濕滑導(dǎo)致的交通事故。系統(tǒng)的主要工作原理及功能如下：基于人工巡檢輸入、路側(cè)傳感器（攝像頭等）自動(dòng)

14、識(shí)別、智能車載終端或手持終端APP上報(bào)的方式實(shí)現(xiàn)對濕滑或積水路段的定位感知，進(jìn)一步通過V2X路側(cè)系統(tǒng)的可變電子信息情報(bào)板、V2X車載終端、手持終端APP等方式向周邊機(jī)動(dòng)車實(shí)時(shí)發(fā)布道路濕滑或道路積水預(yù)警信息，提醒駕駛員謹(jǐn)慎駕駛，降低交通事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。6）基于V2X的特殊車輛預(yù)警V2X系統(tǒng)能夠通過車載終端或視頻檢測的方式識(shí)別特殊車輛，高速公路作為客貨運(yùn)車輛的常經(jīng)之地，隧道區(qū)經(jīng)常存在兩客一危車輛。當(dāng)隧道附近存在兩客一危等大型車或重型車時(shí)，通過V2X系統(tǒng)及時(shí)向周邊車輛發(fā)出預(yù)警，可有效引起普通車輛駕駛員的注意力，達(dá)到提醒駕駛員謹(jǐn)慎駕駛、提高行車安全的目的。另外，道路上發(fā)生緊急事件時(shí)需依賴緊急救援車輛的

15、及時(shí)到達(dá)完成救援任務(wù)，對緊急車輛進(jìn)行及時(shí)避讓可有效提高緊急車輛的通行效率，通過V2X系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)特殊車輛預(yù)警，進(jìn)而有效提高道路的行車安全和事故響應(yīng)效率。系統(tǒng)的主要工作原理及功能如下：基于路側(cè)傳感器（攝像頭等）自動(dòng)識(shí)別、V2X車載系統(tǒng)或手持終端APP上報(bào)的方式對兩客一危車輛或緊急救援車輛進(jìn)行定位及運(yùn)行狀態(tài)跟蹤，進(jìn)一步通過V2X路側(cè)系統(tǒng)的可變電子信息情報(bào)板、V2X車載終端、手持終端APP等方式向周邊機(jī)動(dòng)車實(shí)時(shí)發(fā)布危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛或緊急救援車輛預(yù)警，提醒駕駛員謹(jǐn)慎駕駛或及時(shí)避讓，提高行車安全和道路救援響應(yīng)速度。7）基于V2X的交通管控提示V2X系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)中心平臺(tái)至路側(cè)系統(tǒng)以及車載系統(tǒng)的指令下發(fā)功能。當(dāng)隧道區(qū)域存在基礎(chǔ)設(shè)施臨時(shí)施工維護(hù)或特殊天氣等情況需要對道路進(jìn)行臨時(shí)管控時(shí)，需及時(shí)將管控信息發(fā)布給上游車輛，若臨時(shí)交通管控信息無法及時(shí)通知往來車輛，極易導(dǎo)致管制區(qū)域周邊嚴(yán)重?fù)矶碌陌l(fā)生，進(jìn)而導(dǎo)致整條交通走廊通行能力的嚴(yán)重下降?；赩2X的交通管控提示能夠及時(shí)準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)管控信息的擴(kuò)散，避免車流大規(guī)模臨時(shí)改道或折返等現(xiàn)象的發(fā)生，從而降低臨時(shí)管