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首个“区块链”螃蟹爬进车联网生态,智慧交通迎来去中心化时代

作者:刘干 来源:交通安全智库 发布时间:2019-11-02 浏览:

智慧交通、车联网产业首个“吃螃蟹”的是江苏科创交通安全产业研究院,“区块链”三级交通信号诱导系统分别于8月14日国际道路交通安全产品博览会、9月6日世界物联网博览会期间展示并发布。据悉,科创交研院联合公安部交通管理科学研究所、无锡交警、华为、东南大学、中国移动、高德地图、天安智联、赛康交安等单位,于今年初启动项目研发,在专利知识产权、仿真平台开发、成果示范应用等方面实施了系列布局。也因此,赛康交安被中国唯一的车联网(LTE-V2X)城市级示范应用重大项目(无锡)工作组授牌,成为道路交通安全设施(路侧设施)产业的独家战略合作伙伴单位。

解决什么痛点?原理是什么?能够实现什么?

01   传统交通信号组织模式的痛点

其一,拥堵问题。提起交通信号,人们普遍联想的是道路交叉口的信号灯(红绿灯),往往不会把同为“交通信号”的交通标志、标线、警察指挥手势去做关联。也因此,大量的城市在交通拥堵治理工作中,一味地在信号灯上做文章,绿波、配时、大脑、超脑,忙的不亦乐乎。实则上呢?信号灯在整个道路交通组织中,仅仅是一个后来者,它根本比不上警察指挥手势、交通标志、标线这三种“交通信号”更加前置和重要。一个道路交叉口,是否需要设置信号灯,取决于交通流量、通行冲突是否达到需求,并非必需。而之于设置有信号灯的路口或路网,信号灯无疑是阻断、影响交通流的障碍,其“时间”上的优化配置可以最低程度减轻影响,但其作用仅仅局限于“时间”优化,不可能神化为万能。真正要去缓解拥堵,应当在“调度交通流、规划通行路径、优化道路平面空间”方面去研究落地,也就是“空间”优化。

其二,事故问题。传统的交通信号灯是时间管控,也就是争分夺秒式的让车辆错时通行。在中国广泛采用的信号灯倒计时器,更是争分夺秒的高度体现。众所周知,“宁停三分,不抢一秒”是确保道路交叉口安全畅通的原则。争分夺秒的传统信号模式,却往往长期培养了驾驶人抢时间、快速通过的不良习惯,诱发交通事故。

02   核心技术原理

该系统采用了“区块链”原理,属于分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型智慧道路交通应用模式。包括:第一级是数字时间显示、可变LED光带且文字图形发出清新光色的时空同步发光指路标志;第二级是动态可变的LED可变车道标志,对应地面为可变车道标线;第三级是红绿灯。

第一级,高德地图等互联网平台会通过行驶中的车辆终端获取路网的多种实时交通流数据,经云平台数学运算,将出发地至目的地距离所需的时间在第一级的指路标志数字化发布显示,光带式LED像素屏同步给出绿色(畅通)、黄色(缓行)、红色(拥堵)指示信息。

第二级,车道标志会根据下游相应路段的交通流数据链计算出的车道级通行需求阈值,选择性实时变换车道指示箭头,进行道路平面空间资源(车道数)的分配优化。其调节交通流的作用也相当于河流上下游之间的闸门。

前面两级的标志信息内容,会数字化经由路侧RSU通信设备向车辆下发指令,也因为其特有的面板显示发光技术,可以向人工驾驶车辆提供恶劣天气等全天候环境中的远距离视认性能。

第三级,红绿灯与第二级的车道标志之间数据同步交互,结合智能监测的行人与非机动车过街数据,做出相应匹配的时间优化策略并执行,红绿灯的数据信息也经由华为技术的RSU路侧单元下发至车辆OBU单元。

在整个系统运行过程,交通流、交通信号(标志与红绿灯)、道路与路网空间、行进车辆、行人与非机动车,建立区域空间范围内信息数据交互传输,借助加密运算形成共识机制的相互协调、协同,从而达成安全、高效的运行目标。由于全部数据链的形成与使用,在云平台存储和运算,均经由RSU单元传输和下发,是安全可信的。

03   功能优势

本方案采用时空一体协同优化思想,将区域交通诱导、车道功能动态控制和基于通行能力的时间分配于集成于一个系统。在宏观层面结合交通流量数据发布诱导信息,实时路网路径规划、主动引导驾驶员进行路径选择,以平衡交通压力。在中微观层面,将车道数量、车道功能、允许流向等空间变量与信号控制的绿信比、相序、相位差等时间变量结合,实现时空一体的优化控制。

无论是基于时间的信号控制方案,还是基于空间的车道功能管理,其控制变量都是单位时间内通过的交通流量。本方案突破了传统的时间和空间隔离的设计和控制方法,将交叉口本地数据和互联数据纳入至一个系统内进行计算;将时间变量和空间变量纳入到一个系统内综合考量。在保证路口高效通行的同时,考虑节点与节点的协调性、节点与路段的相容性,既有基于宏观的主动交通管理,也有中微观的时空一体化协同控制。

区块链三级交通信号诱导的出现,其本质思路是在“时间”与“空间”两个要素上做同步优化,把“交通标志、标线、信号灯”这三种物理的交通信号设施组织联系到一起,通讯、传感、数据融合叠加,让物理工具真正替代人(警察指挥手势),也就相当于人工智能在交通工程中的落地应用。

本系统是切实可行且相对经济的数据融合、路径规划、空间时间优化方案,不仅可以轻松快速的应对交通需求的日常波动,也可应对各种交通事件、大型活动和勤务管理和各种场景。可以预见,采用本方案将对城市的交叉口交通事故、路网交通拥堵起到极大的缓解作用,成效快速且显而易见。

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关键字:智慧交通

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