車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通擁堵治理中的應(yīng)用文獻(xiàn)綜述

高愛(ài)

[摘 要]車(chē)聯(lián)網(wǎng)可以對(duì)車(chē)輛及其周?chē)嚓P(guān)環(huán)境的各種信息進(jìn)行采集，利用計(jì)算機(jī)對(duì)這些信息數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理，可以實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用。文章通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在道路交通擁堵治理中應(yīng)用的文獻(xiàn)進(jìn)行分析，對(duì)比分析了國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的研究現(xiàn)狀，為將來(lái)車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在道路交通擁堵治理中的應(yīng)用提供了新的思路。

[關(guān)鍵詞]車(chē)聯(lián)網(wǎng)；交通擁堵；交通信息服務(wù)；車(chē)聯(lián)網(wǎng)商業(yè)運(yùn)作模式

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2018.30.185

1 引 言

車(chē)聯(lián)網(wǎng)通過(guò)GPS、傳感器、攝像頭等裝置，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛自身狀態(tài)和環(huán)境信息的采集，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，所有的信息均能匯集保存在統(tǒng)一的中央處理器中，通過(guò)各種計(jì)算機(jī)技術(shù)，海量的車(chē)輛信息可以被分析處理，從而產(chǎn)生出各種應(yīng)用[1]，如流量預(yù)測(cè)、行車(chē)路線推薦、路況播報(bào)等。近年來(lái)，有關(guān)部門(mén)和人員致力于應(yīng)用車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決交通擁堵問(wèn)題，希望借助車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)道路交通車(chē)輛的路況實(shí)時(shí)監(jiān)控，為解決交通擁堵問(wèn)題提供一個(gè)嶄新的思路，研究出切實(shí)可行的解決交通擁堵的治理方案。

2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

隨著車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在全球范圍內(nèi)的大力發(fā)展，車(chē)聯(lián)網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)智慧交通的重要組成部分受到了各行各業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的重視。但是，在如何應(yīng)用車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)解決交通擁堵的問(wèn)題上，研究的學(xué)者較少。

姜書(shū)漢（2011）認(rèn)為，車(chē)聯(lián)網(wǎng)是治療交通擁堵的良藥，車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以應(yīng)用在治理城市交通擁堵問(wèn)題上，章如峰（2013）認(rèn)識(shí)到車(chē)聯(lián)網(wǎng)在交通擁擠問(wèn)題解決中的重要性，并對(duì)杭州市交通狀況及車(chē)聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的前景進(jìn)行了調(diào)研與分析；FY Kong（2015）的《哈爾濱智能交通應(yīng)用前景》結(jié)合哈爾濱市的特點(diǎn)，論述了哈爾濱智能交通網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景。吳澤駒（2016）研究廣州交通擁堵綜合治理對(duì)策時(shí)提出實(shí)施智能化和精細(xì)化交通管理提高道路利用水平。目前，學(xué)術(shù)界對(duì)于車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通擁堵治理問(wèn)題上的綜合性應(yīng)用已達(dá)成共識(shí)，也結(jié)合城市案例分析了車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的簡(jiǎn)單應(yīng)用情況。

近幾年，很多學(xué)者紛紛研究車(chē)聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系，不同專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域?qū)W者從各項(xiàng)技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行分析，并論證各項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用效果。

2.1 車(chē)聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)的研究

洪曉（2015）通過(guò)借助車(chē)聯(lián)網(wǎng)和實(shí)時(shí)交通信息對(duì)路線規(guī)劃系統(tǒng)進(jìn)行了研究，為以后車(chē)聯(lián)網(wǎng)在交通擁擠解決問(wèn)題中的應(yīng)用提供了保障條件。許茜（2017）闡明了通信渠道關(guān)鍵技術(shù)將會(huì)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的影響，提出所選取的車(chē)聯(lián)網(wǎng)通信渠道必須能夠滿(mǎn)足低時(shí)延、高速率、高頻譜利用率、高可靠性等優(yōu)勢(shì)。韓宏峰（2017）提出車(chē)聯(lián)網(wǎng)體系新型構(gòu)想——基于命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的新理念，將車(chē)聯(lián)網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相結(jié)合，形成人車(chē)路的一體化網(wǎng)絡(luò)，將車(chē)聯(lián)網(wǎng)與NDN相結(jié)合從而達(dá)到車(chē)聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的設(shè)計(jì)目的。

2.2 交通信息服務(wù)研究

楊小麗（2017）對(duì)交通服務(wù)信息的處理及發(fā)布方式進(jìn)行研究，從系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)的角度對(duì)大數(shù)據(jù)環(huán)境下車(chē)聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)、技術(shù)架構(gòu)和大數(shù)據(jù)應(yīng)用框架等問(wèn)題進(jìn)行研究。[2]王曉斌（2017）提出綜合交通信息服務(wù)技術(shù)集成應(yīng)用公路工程項(xiàng)目的實(shí)施將促進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)在高速公路領(lǐng)域的快速發(fā)展[3]，提出在以后的工作當(dāng)中要對(duì)高速公路綜合交通信息服務(wù)技術(shù)集成應(yīng)用的技術(shù)方案、信息構(gòu)成、服務(wù)提供方式等方面進(jìn)行更深入的研究。

2.3 車(chē)聯(lián)網(wǎng)商業(yè)運(yùn)作模式研究

吳晉武（2012）以深圳市為例，研究了該市智能交通系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)及商業(yè)化運(yùn)營(yíng)模式。[4]重點(diǎn)推薦了一種拓展的、新型的融資方式BDOJ（建設(shè)—開(kāi)發(fā)—運(yùn)營(yíng)—移交，Build-Develop-Operate-Jransfer），許紅敬（2014）提出，現(xiàn)在車(chē)聯(lián)網(wǎng)及智能交通的條件己經(jīng)相對(duì)比較成熟了[5]，在技術(shù)上不存在很多壁壘和限制，而在商業(yè)模式、信息共享等方面則需要進(jìn)一步的探索。

國(guó)內(nèi)目前對(duì)車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通治理中應(yīng)用的研究更多的是描述性的，或者只是小規(guī)模的車(chē)聯(lián)網(wǎng)功能，完整高效的車(chē)聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品或服務(wù)還沒(méi)有?？傮w來(lái)說(shuō)，車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)仍處于探討、研究、測(cè)試階段，尚無(wú)成熟的車(chē)聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品或服務(wù)用于推廣使用。

3 國(guó)外研究現(xiàn)狀

國(guó)際上車(chē)聯(lián)網(wǎng)在智能交通應(yīng)用的發(fā)展方面，相比于國(guó)內(nèi)，其起步較早，發(fā)展速度較快。美國(guó)采用“智能車(chē)輛公路系統(tǒng)”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)公路運(yùn)輸和交通的現(xiàn)代化，其思想是在公路安裝智能交通傳感器的基礎(chǔ)上，減少車(chē)輛被迫停車(chē)次數(shù)，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別車(chē)輛，收費(fèi)設(shè)備自動(dòng)從司機(jī)的賬戶(hù)中扣除相應(yīng)的費(fèi)用；歐洲提出的eSafety概念[6]，號(hào)召在道路安全系統(tǒng)加大研究，提供行車(chē)安全方面的車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)產(chǎn)品；日本的智能道路計(jì)劃的目的也是實(shí)現(xiàn)車(chē)路聯(lián)網(wǎng)，在道路安裝先進(jìn)的通信設(shè)備，用于與經(jīng)過(guò)的車(chē)輛進(jìn)行通信，從而使道路環(huán)境和車(chē)輛高度協(xié)調(diào)，給車(chē)輛提供各種路況交通信息，緩解交通擁堵?tīng)顩r。

國(guó)外關(guān)于車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究較多，有綜合性研究，也有專(zhuān)項(xiàng)研究。D Wentao（2015）對(duì)車(chē)輛互聯(lián)網(wǎng)的若干關(guān)鍵技術(shù)、研究進(jìn)展和應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹，并展望了其發(fā)展趨勢(shì)。M Gerla（2016）的討論了從智能車(chē)輛網(wǎng)格到自主、聯(lián)網(wǎng)車(chē)輛和車(chē)輛霧的演變。關(guān)于專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)方面的研究，有如下幾點(diǎn)。

3.1 車(chē)聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的研究

L Xu（2016）對(duì)車(chē)聯(lián)網(wǎng)的交通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，對(duì)通信技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的比較和討論。NR moloisane（2017）介紹了機(jī)器對(duì)機(jī)器（M2M）通信技術(shù)可以用在智能交通系統(tǒng)（ITS）來(lái)改善道路的安全性和效率，Ligo（2017）研究了車(chē)聯(lián)網(wǎng)使用專(zhuān)用短程通信在城市地區(qū)提供互聯(lián)網(wǎng)接入的一個(gè)重要的新途徑（DSRC），A Guchhait（2018）指出車(chē)輛間通信可以避免事故發(fā)生，研究了智能交通系統(tǒng)中的無(wú)碰撞高速互聯(lián)網(wǎng)接入的混合V2V系統(tǒng)，提出了一種調(diào)度算法。Zhou，Zhenyu（2018）基于效用函數(shù)的平均網(wǎng)絡(luò)延遲最小化模型，研究了車(chē)聯(lián)網(wǎng)D2D通信技術(shù)的可靠性信息傳遞。Aliyu（2018）提出了一種適用于車(chē)載網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下視頻流分類(lèi)的分類(lèi)方法，推導(dǎo)了車(chē)載物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下視頻流的度量指標(biāo)，并對(duì)它們的使用和評(píng)估能力進(jìn)行了比較分析。

3.2 車(chē)輛交通信號(hào)控制技術(shù)

CM Vong（2014）提出了一種新的機(jī)動(dòng)車(chē)排放檢測(cè)和通知系統(tǒng)，提出了一個(gè)創(chuàng)新的方法來(lái)選擇合適的交通燈上的RFID監(jiān)控設(shè)備安裝。LW Chen（2016）[7]提出了一種基于車(chē)聯(lián)網(wǎng)的用于多路口優(yōu)化全局吞吐量和出行時(shí)間的協(xié)同交通控制框架，在分析其聯(lián)合通過(guò)率和試圖最大限度地通過(guò)路網(wǎng)的車(chē)輛數(shù)量時(shí)，考慮相鄰的交叉口，該框架為各路段提供公平性，實(shí)現(xiàn)了干道的綠波概念。S Shin（2017）提出了一個(gè)基于Pub/Sub的霧計(jì)算體系結(jié)構(gòu)，描述了一個(gè)使用智能交通燈系統(tǒng)的交通擁擠控制方案。B Chen（2017）提出了一種基于自主車(chē)輛內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)（CPS）傳感器的交通流建模方法，從而幫助鄰近的自治車(chē)輛，準(zhǔn)確地對(duì)附近交通信號(hào)的影響進(jìn)行離線估計(jì)。

3.3 路徑導(dǎo)航與路口通行效率

Z Li（2015）提出了一種基于流量預(yù)測(cè)的快速重路由算法，該算法利用小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（WNN）模型來(lái)預(yù)測(cè)車(chē)輛的交通網(wǎng)絡(luò)。J Wan（2016）提出了基于車(chē)聯(lián)網(wǎng)車(chē)輛交通預(yù)測(cè)技術(shù)中的一種移動(dòng)人群感知技術(shù)，以支持為避免擁塞的駕駛員創(chuàng)建動(dòng)態(tài)路由選擇，并討論了可靠流量預(yù)測(cè)的前景。TT Thakur（2016）提出利用物聯(lián)網(wǎng)管理交通流，有助于交通優(yōu)化切換、控制交通流量，防止擁堵，查看網(wǎng)站顯示的交通狀況，人們可以提前更新路徑選擇，避免交通堵塞。MK Shi（2016）提出了一種基于交通流的實(shí)時(shí)車(chē)輛調(diào)度算法，以提高交叉口車(chē)輛調(diào)度能力，降低交通壓力。L Li（2017）結(jié)合操作系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)度與票務(wù)機(jī)制的思想，提出了一種適用于車(chē)輛交叉口的交通流控制系統(tǒng)。

3.4 車(chē)聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)處理分析

XU He（2016）提出了一種新的云計(jì)算應(yīng)用框架，能夠及時(shí)處理道路交通安全問(wèn)題，解決車(chē)載終端上的實(shí)時(shí)多媒體業(yè)務(wù)和安全認(rèn)證服務(wù)問(wèn)題，使車(chē)載互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)隨時(shí)隨地享受網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。I Ahmad（2017）介紹了現(xiàn)有的交通管理系統(tǒng)，分析了車(chē)載云計(jì)算在道路交通管理中的作用和意義，Jiang，Zhiyuan（2017）研究如何在車(chē)輛云計(jì)算VCC系統(tǒng)中提供及時(shí)的計(jì)算服務(wù)，Zhu，Hongzi（2017）研究了基于城市環(huán)境感知軌跡的車(chē)輛前方后方距離的估計(jì)，這些信息可以用來(lái)提高駕駛安全性。X Wang（2018）分析了霧計(jì)算在實(shí)時(shí)交通管理系統(tǒng)中的應(yīng)用，構(gòu)建了一個(gè)分布式的城市交通管理系統(tǒng)，根據(jù)排隊(duì)論的原理對(duì)停車(chē)場(chǎng)和移動(dòng)車(chē)輛的霧節(jié)點(diǎn)進(jìn)行建模，得出移動(dòng)車(chē)輛霧節(jié)點(diǎn)可以建模為m/M/1隊(duì)列的結(jié)論。

3.5 車(chē)聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)

X Liu（2017）從管理層面和技術(shù)層面分析了互聯(lián)網(wǎng)車(chē)輛的安全標(biāo)準(zhǔn)、政策和安全威脅，并對(duì)發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)車(chē)輛安全提出了一些建議。[8]J Joy（2017）研究了車(chē)聯(lián)網(wǎng)與自主連接汽車(chē)——隱私與安全問(wèn)題，HT Wu（2017）分析了在車(chē)聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制智能交通系統(tǒng)的建立，Y Qian（2018）指出，由于缺乏對(duì)汽車(chē)傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)安全策略部署全球認(rèn)知控制，以實(shí)現(xiàn)全局優(yōu)化部署安全策略方案以滿(mǎn)足不同交通條件下的安全要求是很困難的，通過(guò)對(duì)傳輸時(shí)延限制的考慮，提出了核心網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的安全策略部署，使得安全傳輸規(guī)則得到滿(mǎn)足，傳輸延遲也達(dá)到最低。

3.6 車(chē)聯(lián)網(wǎng)商業(yè)運(yùn)作模式及方案建設(shè)

TH Chang（2016）對(duì)智能交通系統(tǒng)（ITS）的構(gòu)建提出了一些想法和建議，TT Dandala（2017）針對(duì)在我們的日常生活中普遍存在的問(wèn)題提供了車(chē)聯(lián)網(wǎng)的交通管理解決方案，W Zhang（2016）分析了車(chē)聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵應(yīng)用、關(guān)鍵的支持和商業(yè)模式，提出了一些保障措施。R Carli（2017）分析了利用探測(cè)車(chē)監(jiān)測(cè)城市交通擁堵，LI Hui（2017）討論了在城市交通網(wǎng)絡(luò)的車(chē)聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與車(chē)聯(lián)網(wǎng)方案的建設(shè)，為加強(qiáng)車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在城市交通網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用提供了參考。

3.7 相關(guān)應(yīng)用分析

JQ Wang（2014）的《基于車(chē)聯(lián)網(wǎng)的駕駛員特征分析》對(duì)駕駛員的特征進(jìn)行了分析，對(duì)影響駕駛員意愿的因素進(jìn)行了分析，包括速度滿(mǎn)意值和空間滿(mǎn)意度值，分析了變道的車(chē)輛數(shù)目和車(chē)輛身份之間的關(guān)系，建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練和分類(lèi)，用來(lái)比較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)駕駛員的意圖。RV Keshava的《緊急交通的自動(dòng)交通控制和路線輔助系統(tǒng)研究》研究建立了一個(gè)有效的自動(dòng)交通控制系統(tǒng)防止救護(hù)車(chē)/急救服務(wù)車(chē)輛卷入交通，從而減少在常規(guī)和重要的緊急情況的障礙物。A Chowdhury（2016）的《基于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)急車(chē)輛優(yōu)先安全交通管理系統(tǒng)》提出了一種基于突發(fā)事件類(lèi)型的應(yīng)急車(chē)輛優(yōu)先檢測(cè)系統(tǒng)和一種檢測(cè)和應(yīng)對(duì)交通信號(hào)干擾的方法。J Bao（2018）基于車(chē)聯(lián)網(wǎng)CA模型對(duì)公路廢棄物預(yù)警效果進(jìn)行了分析，認(rèn)為高速公路上對(duì)廢棄物的一個(gè)早期預(yù)警將有效減少交通事故的發(fā)生。Zuo，Wenwei（2018）基于高精度北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）/全球定位系統(tǒng)（GPS）的定位，對(duì)處理交通事故的警察和保險(xiǎn)聯(lián)合管理系統(tǒng)進(jìn)行了開(kāi)發(fā)。PY Lai（2018）提出了一種基于防御性駕駛風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值的框架，利用車(chē)輛技術(shù)互聯(lián)網(wǎng)快速向駕駛員或車(chē)輛發(fā)送高事故可能性區(qū)的信息，使司機(jī)或自駕車(chē)車(chē)輛預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)和運(yùn)營(yíng)車(chē)輛安全，設(shè)計(jì)了五種服務(wù)，包括原始數(shù)據(jù)接收器、告警區(qū)域決策、事故模式識(shí)別、消息生成器和用戶(hù)配置文件，使用分布式系統(tǒng)架構(gòu)分析驅(qū)動(dòng)程序信息，及時(shí)發(fā)送警報(bào)消息，幫助克服在駕駛過(guò)程中處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)。

綜上所述，從國(guó)內(nèi)外研究的情況來(lái)看，國(guó)內(nèi)外對(duì)應(yīng)車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通治理中的綜合性應(yīng)用已達(dá)成共識(shí)，且國(guó)外在城市治理方面的研究比國(guó)內(nèi)的研究要早些，積累了豐富的研究經(jīng)驗(yàn)，且技術(shù)方法較先進(jìn)。國(guó)內(nèi)外關(guān)于車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通治理中應(yīng)用的研究領(lǐng)域相似，都包括各項(xiàng)車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)商業(yè)運(yùn)作模式等，但國(guó)內(nèi)技術(shù)方面的研究集中性不強(qiáng)，各項(xiàng)技術(shù)研究都有涉及，比較散亂，在如何應(yīng)用及普及實(shí)施上沒(méi)有做太多的介紹。國(guó)外在車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)上某些方面的研究比較深入，形成了各大派系，如車(chē)間通信技術(shù)、交通信號(hào)控制技術(shù)、路徑導(dǎo)航與路口通行效率、車(chē)聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)處理分析等，也能從新穎的視角領(lǐng)域如駕駛員特征分析、公路廢棄物預(yù)警效果分析等方面去綜合分析問(wèn)題，幫助解決城市交通擁堵問(wèn)題。

4 結(jié) 論

經(jīng)過(guò)近年來(lái)的發(fā)展，關(guān)于車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通擁堵治理上的應(yīng)用取得了不少研究成果，但是仍然處在初級(jí)的發(fā)展階段，有許多技術(shù)問(wèn)題有待解決，在車(chē)聯(lián)網(wǎng)商業(yè)運(yùn)作模式及方案建設(shè)方面的研究也較缺乏，且較少考慮到客戶(hù)使用的成本、便利性和安全性。國(guó)內(nèi)外關(guān)于完整高效的車(chē)聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品或服務(wù)還沒(méi)有，車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)仍處于探討、研究、測(cè)試階段，尚無(wú)成熟的車(chē)聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品或服務(wù)用于推廣使用，車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在交通擁堵治理上的效果也欠理想。當(dāng)然，車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)仍是交通擁堵治理中不可或缺的重要部分，國(guó)內(nèi)外需要持續(xù)加大對(duì)它的研究及支持力度，幫助產(chǎn)出更多的車(chē)聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品或服務(wù)。

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