孔繁宇

（哈爾濱市信息化建設(shè)項目管理中心，黑龍江 哈爾濱150010）

交通是城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈，在2015年全國交通運輸會議上，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)以及計算機(jī)技術(shù)等有效地綜合運用于整個交通運輸管理體系，從而建立起一種能夠在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實時、準(zhǔn)確、高效的綜合運輸和管理系統(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。我國智能交通起步較晚，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、信號控制等171個應(yīng)用子系統(tǒng)，同時還建立了現(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)用浮動車技術(shù)示范工程”，能實時顯示路網(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)品的推動下，獲得了快速發(fā)展。車聯(lián)網(wǎng)一詞在我國最早出現(xiàn)于中國國際物聯(lián)網(wǎng)博覽會暨中國物聯(lián)網(wǎng)大會的開幕式，在2013年測繪地理信息藍(lán)皮書中顯示，車聯(lián)網(wǎng)有關(guān)項目已經(jīng)被列為中國重大專項中第三專項的重要項目。車聯(lián)網(wǎng)（Internet of Vehicles，簡稱IOV）是以車內(nèi)網(wǎng)、車際網(wǎng)和車載移動互聯(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，美國的IVHS，瑞典的 SCANIA等。國內(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

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)作為實現(xiàn)交通信息化的一種技術(shù)手段，其網(wǎng)絡(luò)節(jié)點以車輛為主。車輛一般處于快速移動狀態(tài)，車輛節(jié)點間的通訊時間和網(wǎng)絡(luò)連通性需要長時間的保障，并且網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會在時空上發(fā)生頻繁變化。因此，對車聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)提出了具體要求:

1）車輛中應(yīng)裝備高性能的車載計算機(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。若通訊信號不穩(wěn)定，會影響車輛的定位和信息共享，而信息的節(jié)點也會因網(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)測獲取的外部信息傳送至車輛，將車輛的運行情況通過電子LED屏幕等顯示，并通過無線設(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時運行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對車輛所有工作信息和靜、動態(tài)信息的采集、存儲及發(fā)送。車載終端由傳感器、數(shù)據(jù)采集器、無線發(fā)送模塊組成，車輛實時運行數(shù)據(jù)包括駕駛員的操作行為、動力系統(tǒng)工作參數(shù)數(shù)據(jù)等；由云計算處理平臺和信息中心處理海量車輛信息，對數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和轉(zhuǎn)換，通過數(shù)據(jù)分析對數(shù)據(jù)進(jìn)行報表式處理，供管理人員查看及調(diào)度；應(yīng)用平臺通過網(wǎng)絡(luò)，將信息實時發(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、車輛在線診斷、道路濕滑檢測等主動安全服務(wù)。保障車輛、非機(jī)動車、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、視頻、新聞、社交等娛樂信息。市場經(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993.5萬人，市轄區(qū)人口約為522萬人。哈爾濱冬季較長、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)展帶來機(jī)遇，也因高寒氣候條件和發(fā)展制約因素的影響帶來了挑戰(zhàn)。下面以三個行業(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)（見圖2）啟動建設(shè)，現(xiàn)已完成了監(jiān)控指揮平臺，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、綜合運營分析、電召服務(wù)、服務(wù)質(zhì)量監(jiān)督考評、動態(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、圖像上傳、反劫報警等功能。

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、路況實時監(jiān)控為主體的“智能交通管控平臺”系統(tǒng)開始建設(shè)。2014年哈爾濱市財政撥款1.5億元用于建設(shè)公安交通智能化管控系統(tǒng)建設(shè)項目。計劃建設(shè)400處點位的路口電子眼、510處高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)、101處高清智能“卡口”、55處機(jī)動車測速點以及交通事件檢測設(shè)備。上述平臺和系統(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，從而對相關(guān)事件進(jìn)行預(yù)判和預(yù)防。

2.3 公交運營行業(yè)

2005年哈爾濱市開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)時的首要問題。2014年哈爾濱市自籌資金啟動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、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)等多個項目開展了有效對接與合作。

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

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)布出租車移動終端、路況監(jiān)測等信息，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電子公交站牌了解公交車的運行情況，包括到站時間和距離。

3 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用前景

2014年哈爾濱市機(jī)動車數(shù)量達(dá)到了110萬左右，如今，汽車廠商正逐步的將車聯(lián)網(wǎng)輔助設(shè)備擴(kuò)展到各種級別的車型中去。與此同時，4G等移動通信基站的設(shè)置帶來了更加快捷、穩(wěn)定的通信網(wǎng)絡(luò)。哈爾濱市通過交通管控平臺、智能公交系統(tǒng)的建立，實現(xiàn)各類信息實時交互，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、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。而在不同的行車狀況時，車聯(lián)網(wǎng)能夠給駕駛?cè)藛T提供應(yīng)急對策，主要包括以下幾個方面:第一，變道輔助功能是指車輛在變道時，車載終端通過車輛周邊傳感器和車輛間的實時通信對前后車輛的信息進(jìn)行采集，計算變道的危險程度，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，停車場內(nèi)的傳感器在車輛出入時獲取車輛信息，并將停車場內(nèi)停車位的實時信息反饋，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，車載裝置會提供呼叫機(jī)制，聯(lián)系救援機(jī)構(gòu)，降低人身財產(chǎn)的損失。

2）從其他車輛角度，車輛信息的共享，便于其他車輛對本身車輛行車意圖的明確理解，在雙向或?qū)ο蛐旭傊校ㄟ^數(shù)據(jù)的互通以及車載終端的拓?fù)浞治?，減少隱患，實現(xiàn)安全行駛。

3）從交通管理角度，當(dāng)車輛終端通過網(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，可根據(jù)當(dāng)時的交通管控狀態(tài)，反饋給車輛終端。利用車輛動態(tài)適應(yīng)交通燈信息，車載終端通過車聯(lián)網(wǎng)信息中心接收信號燈的當(dāng)前信號狀態(tài)及變化趨勢，并適時調(diào)整車輛的行駛速度，確保車輛能夠無停留的通過路口，或者停留較短時間即可離開路口。使能夠提前預(yù)知通行路段信號燈情況和擁堵狀況，并建議如何正確行駛可以避免交通違章。反之，交通管控可以通過接受車輛信息，對重點地段交通信號等進(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、滴滴等可以實時獲取周邊出租車的運行情況。智能公交系統(tǒng)建成后，可利用手機(jī)軟件及時了解車輛動態(tài)在減少等待時間的情況下，坐上公交車，到達(dá)目的地。

5）從社會價值方面，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。在執(zhí)行違反交通規(guī)則的情況時，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，同時交管部門通過視頻監(jiān)控獲取，并將其作為對違規(guī)車輛的行為進(jìn)行處罰的依據(jù)，對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，能夠有效降低車輛的滯留時間，降低汽車尾氣對環(huán)境造成的污染。

車聯(lián)網(wǎng)在未來的交通出行中，除上述應(yīng)用前景外，還可以在社會大環(huán)境下，帶動上下游的產(chǎn)業(yè)鏈，帶來經(jīng)濟(jì)效益。例如可為汽車廠商、通訊運營商、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)實體經(jīng)濟(jì)建設(shè)，在吸引車聯(lián)網(wǎng)企業(yè)入駐的同時，增加就業(yè)需求，從而帶動行業(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、實現(xiàn)交通信息動態(tài)發(fā)布、提升駕駛員素質(zhì)、提高市場監(jiān)管力度（如規(guī)范打車軟件運用）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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