車聯網V2X技術與智能交通網絡應用

V2X Technology in the Internet of Vehicles and Application in Intelligent Transportation Networks

Chen Shiyong

（Guangzhou Panyu Polytechnic，Guangzhou ，China）

【Abstract】The modern urban transportation system is confronted with road congestion and safety hazards caused by the sharp increasein thenumber of vehicles.Thetraditional manual driving and fixed signal control mode have been dificulttomeetthedemandforeficienttravel.V2X（Vehicle-to-Everything）technology，withitsmulti-dimensional data interaction capabilities among vehicles，roads，peopleand thecloud，has become thecore technology for building anewgenerationof intellgent transportation networks.Thisarticlesystematically expounds thecore mechanismof V2X technology，analyzes the key technical diferences between LTE-V2Xand5G-V2X，and focusesondiscussing its applicationmodesinscenariossuchasvehicle-to-vehicle（V2V），vehicle-to-infrastructure（V2I），vehicle-topedestrian（V2P），and vehicle-to-network（V2N）.

【Key words】V2X technology；inteligent transportation network；vehicle-road coordination；autonomous driving; wireless communication；trafic optimization

0 引言

隨著城市化進程加速，機動車保有量呈現爆發式增長，城市交通系統面臨嚴峻挑戰。據統計，全球主要城市高峰期平均擁堵時間較10年前增長超40% ，交通事故發生率居高不下。傳統依賴人工駕駛決策與固定周期交通信號控制的模式，已難以適應復雜多變的交通環境。在此背景下，V2X技術作為實現車路協同的關鍵技術，通過整合車輛、道路基礎設施、行人及云端網絡的實時數據交互，為智能交通系統發展提供了創新解決方案。該技術依托低延遲、高可靠的無線通信技術（如5G、C-V2X），使車輛能夠實時感知周邊環境信息，有效提升交通系統的安全性與運行效率。本文旨在深入探討V2X技術的核心機制及其在智能交通網絡中的應用路徑，為推動車路云一體化體系建設提供理論參考。

1 V2X技術概述

1.1 V2X通信的定義

V2X技術是一種基于物聯網架構的車用無線通信技術，其核心在于實現車輛與車輛（V2V）、車輛與基礎設施（V2I）、車輛與行人（V2P）以及車輛與網絡（V2N）之間的實時信息交互。該技術打破傳統交通系統中的信息孤島現象，通過多維度數據的即時流通，實現道路運輸系統的智能化升級。車輛可通過短距離無線信號與周邊車輛、路邊設備進行數據交換，提前感知視線盲區的潛在危險；同時，將采集的交通信息上傳至云端，為交通管理部門提供數據分析基礎，助力交通規劃與決策優化。

1.2 V2X通信的關鍵技術

V2X通信的關鍵技術包括LTE-V2X和5G-V2X。LTE-V2X具有直連通信（PC5接口）與蜂窩鏈路（Uu接口）的雙重傳輸能力，直連通信在短距離場景下實現低時延的數據廣播；蜂窩鏈路則用于遠程數據上傳與云端服務調用，實現路況預測與路徑規劃。LTE-V2X具備直連通信（PC5接口）與蜂窩鏈路（Uu接口）的雙模式傳輸能力。其中，PC5接口在短距離場景下可實現低時延的數據廣播，適用于車輛間緊急信息交互；Uu接口則支持遠程數據上傳與云端服務調用，為車輛提供路況預測、路徑規劃等服務。該技術可兼容現有4G網絡基礎設施，顯著降低部署成本。5G-V2X引人毫米波頻段、大規模天線陣列等先進技術，能夠滿足高精度自動駕駛對通信實時性和可靠性的嚴苛要求。其網絡切片技術可根據不同交通場景需求，動態分配定制化通信資源，支持高密度設備接入。V2X通信關鍵技術對比見表1。

2 V2X技術的應用場景

2.1車輛與車輛（V2V）通信

V2V通信實現了車輛間動態信息的實時共享。每輛車通過無線信號持續廣播速度、制動狀態、行駛方向等數據，周邊車輛接收后實時更新環境感知模型。在緊急情況下，如前方車輛突發制動，預警信息可在毫秒級內傳遞至后方車輛，觸發自動安全距離計算與聲光提醒，有效避免追尾事故。在擁堵路段，多輛汽車可通過V2V技術組成智能車隊，頭車設定行駛參數，后車自動調整車速與間距，形成穩定的隊列。車輛變道時，通過發送請求信號與周邊車輛協商避讓，減少交通混亂。此外，V2V技術為自動駕駛系統構建了冗余感知網絡2，當車輛自身傳感器受惡劣天氣（如雨霧、強光）或遮擋影響時，可借助周邊車輛共享的數據保障行車安全。

2.2 車輛與基礎設施（V2I）通信

V2I通信通過路側傳感器、信號控制器等設備實現車輛與交通基礎設施的信息交互。車輛可實時獲取紅綠燈倒計時、車道封閉、限速調整等動態交通信息。例如，在接近路口時，車輛根據綠燈剩余時間自動調節巡航速度，減少停車等待次數，降低燃油消耗與尾氣排放。道路施工區域的電子警示牌可直接向車輛推送繞行建議，避免因駕駛員反應延遲導致的交通擁堵。V2I系統在城市交通全局優化中發揮重要作用。車輛上傳的實時位置、速度與目的地信息被路側單元匯總至交通管理中心，生成高精度動態路網圖。基于車流密度與移動趨勢，信號燈控制系統自動調整配時方案，優先放行擁堵方向車流。此外，當車輛攝像頭因環境因素失效時，路側設備提供的車道線數據與障礙物定位信息可保障自動駕駛車輛的路徑準確性。

2.3 車輛與行人（V2P）通信

V2P通信為道路安全提供了新的防護機制。車輛通過車載傳感器與無線信號設備實時掃描周邊環境，當檢測到行人靠近時，主動發送位置與行駛方向信息。行人開啟手機導航或專用安全應用后，設備持續廣播位置與移動方向，車輛接收后在車載屏幕顯示行人虛擬標記，輔助駕駛員預判潛在風險。在無信號燈路口，當行人準備橫穿道路時，車輛自動減速并亮起提示燈；針對視障、聽障等特殊人群，其攜帶的電子設備可發送特殊警示信號，觸發車輛更強烈的聲光提醒。V2P技術顯著降低了人車沖突風險，同時幫助車輛優化路線規劃，提升通行效率。

2.4 車輛與網絡（V2N）通信

V2N通信實現了車輛與云端服務器的實時數據交互。云端平臺整合全國路網實時狀態、天氣預警、充電樁位置、停車場空位等多維數據信息，并推送至車輛導航系統。例如，車輛在長途行駛中能夠提前接收前方山區的暴雨預警，自動調整車速并建議更換路線；發生交通事故時，車輛自動上傳精確位置、碰撞強度及人員狀態至救援中心，縮短救援響應時間。

此外，車輛可持續向云端上傳行駛軌跡、能耗數據、路況反饋，城市交通管理部門利用這些數據能夠優化信號燈配時、公交班次調度、潮汐車道設置。同時，車輛接收云端下發的軟件升級包能夠提升自動駕駛算法、修復系統漏洞。商業平臺則能通過車輛數據提供定制服務，從而既滿足個體出行需求，又提升了城市資源利用效率。V2X技術應用場景與功能對照見表2。

3智能交通網絡中的V2X技術應用

3.1車輛間實時通信提升自動駕駛協同

V2X技術通過車輛間實時信息交互，顯著增強了自動駕駛系統的協同能力。在復雜路口，多輛自動駕駛車輛可通過信號交互協商通行順序，避免因搶行導致的交通擁堵與事故風險。當檢測到前方道路障礙物時，首車立即廣播預警信息，引導車隊集體避讓4。對于執行緊急任務的救護車、消防車等特種車輛，其發出的優先通行信號可被周邊車輛自動識別并主動讓行，確保救援通道暢通。此外，當自動駕駛車輛遭遇傳感器故障等突發狀況時，可通過V2X網絡請求周邊車輛或交通管理中心協助，提升系統魯棒性。

載終端與導航應用實時推送，幫助駕駛員提前規劃 行車節奏，降低城市整體交通壓力。

4結束語

V2X技術通過V2V、V2I、V2P和V2N的多維信息交互，為智能交通系統提供了高效、安全的解決方案。該技術在提升交通安全性、優化資源配置、支持新興出行模式等方面展現出顯著優勢。隨著5G/6G通信、邊緣計算與人工智能技術的深度融合，V2X將向更低延遲、更高可靠性和更廣覆蓋范圍發展，為構建未來智能交通生態奠定技術基礎。未來研究可進一步探索V2X與其他智能交通技術的協同機制，推動車路云一體化體系的完善與落地應用。

3.2 動態調整信號燈緩解交通擁堵

在V2X技術支持下，路口信號燈可實時感知周邊車輛行駛狀態，動態優化配時方案。在早高峰時段，系統自動延長擁堵方向綠燈時長，縮短空閑方向通行時間；夜間車流量較小時，切換為感應式控制模式，僅在檢測到車輛時觸發綠燈，減少無效等待時間。針對學校、商場等潮汐車流明顯區域，信號燈可根據實時交通需求切換專用配時方案。例如，放學時段自動延長行人過街綠燈時長，保障學生安全；同時根據車流密度動態調整機動車通行時間，平衡行人安全與車輛通行效率5。信號燈狀態通過車

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（編輯林子衿）