本文從路權(quán)這個(gè)新的角度回顧了過(guò)去 100 年地面交通控制發(fā)展的幾個(gè)關(guān)鍵轉(zhuǎn)變點(diǎn)，并結(jié)合目前新興的無(wú)人車(chē)和自動(dòng)駕駛技術(shù)，分析了今后 50 年地面交通控制的發(fā)展方向。

在現(xiàn)代社會(huì)，地面交通出行與我們每個(gè)人密切相關(guān)。在當(dāng)前城市道路日益復(fù)雜和擁擠的情況下，如何保證交通出行的安全和便捷是國(guó)內(nèi)外社會(huì)大眾和科研工作者共同關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。

圖 1 1924 年德國(guó)柏林坡茨坦廣場(chǎng)的五邊交通燈塔

實(shí)現(xiàn)該目的的重要方法之一是實(shí)施有效的交通控制。很多研究者將 1914 年出現(xiàn)在美國(guó)俄亥俄州克利夫蘭市（Cleveland，Ohio）的電氣交通信號(hào)燈作為地面交通控制系統(tǒng)的真正發(fā)軔如圖 1。在過(guò)去的 100 多年中，交通控制從理論方法到產(chǎn)品系統(tǒng)都經(jīng)歷了深刻的變化。然而在日益增長(zhǎng)的交通出行需求壓力下，現(xiàn)有的交通控制方法已經(jīng)逐漸達(dá)到性能天花板。今后的地面交通控制應(yīng)該如何發(fā)展是擺在所有研究者面前的重要問(wèn)題。

所謂道路通行權(quán)（Right of Way，簡(jiǎn)稱路權(quán)），可理解為對(duì)特定時(shí)空范圍道路資源的優(yōu)先占有權(quán)和使用權(quán)[1-2]。類似于鐵路的軌道閉鎖機(jī)制 [3]，地面駕駛同樣需要保證在特定的時(shí)間和空間內(nèi)，最多只有一輛車(chē)存在。換句話說(shuō)，如果我們按照時(shí)間和空間兩個(gè)維度，以最小時(shí)間和最小空間為分割單位，將道路資源劃分為時(shí)空網(wǎng)格，那么，每個(gè)格子最多只能被一輛車(chē)占用。如果違反了這一法則，碰撞就會(huì)發(fā)生。

歷史上的地面交通控制正是圍繞著如何合理妥善解決路權(quán)競(jìng)爭(zhēng)的問(wèn)題而發(fā)展起來(lái)的。歷經(jīng)百年來(lái)的發(fā)展，交通系統(tǒng)大致經(jīng)歷了無(wú)控制時(shí)期、標(biāo)識(shí)標(biāo)線控制時(shí)期、單點(diǎn)定時(shí)交通信號(hào)控制時(shí)期、智能交通控制時(shí)期、車(chē)路協(xié)同時(shí)期和自動(dòng)駕駛時(shí)期等幾個(gè)階段。圖 2 的時(shí)間軸描繪了標(biāo)志著這幾個(gè)時(shí)期切換點(diǎn)的國(guó)內(nèi)外典型事件所發(fā)生的年代。

圖 2 地面交通控制百年發(fā)展時(shí)間軸圖

有鑒于此，我們從路權(quán)這個(gè)新的角度回顧了過(guò)去 100 多年地面交通控制發(fā)展的幾個(gè)關(guān)鍵轉(zhuǎn)變點(diǎn)，對(duì)比了各個(gè)時(shí)期交通路權(quán)的獲取方式和性能。我們特別結(jié)合目前新興的車(chē)聯(lián)網(wǎng)、無(wú)人車(chē)和自動(dòng)駕駛技術(shù)，探討了基于規(guī)劃分配或競(jìng)價(jià)獲取的交通路權(quán)分配，分析了今后 50 年地面交通控制的發(fā)展方向。

1. 無(wú)控制時(shí)期

最初，人們?cè)谟龅铰窓?quán)紛爭(zhēng)時(shí)，往往遵從「先到先行，互相禮讓」的基本原則。雙方駕駛員根據(jù)各自目視的結(jié)果，決定由誰(shuí)優(yōu)先通過(guò)沖突區(qū)域，并按照默契各自駕駛。實(shí)際上，這也是從步行、騎馬和駕駛馬車(chē)時(shí)代起就遵循的基本路權(quán)決定方式。

但這一路權(quán)決定方式存在諸多問(wèn)題：

1）該決定方式非常依賴于駕駛員對(duì)周邊環(huán)境的正確感知和合理判斷。在車(chē)速較快、視線不佳、交通狀況復(fù)雜等情況下，駕駛員難以準(zhǔn)確的判斷何時(shí)何地會(huì)發(fā)生碰撞，因此無(wú)法決定路權(quán)歸屬 [4]。

2）該決定方式需要多方駕駛員采用能夠共同理解的方式進(jìn)行交流。在車(chē)燈還未出現(xiàn)的時(shí)候，駕駛員會(huì)將手臂伸出窗外，通過(guò)不同的手勢(shì)來(lái)表示其行駛意圖。即使在車(chē)燈已是車(chē)輛必備件的今日，駕駛員也經(jīng)常以眼神和手勢(shì)來(lái)輔助換道、并線等操作。為此，Google 公司還在 2015 年提交了無(wú)人車(chē)和人類駕駛員交流的專利[5]。然而，手勢(shì)交流首先沒(méi)有統(tǒng)一的交互標(biāo)準(zhǔn)。人們互相打手勢(shì)或者眼神示意的方式千差萬(wàn)別；特別是由于歷史文化差異，不同國(guó)家和地區(qū)對(duì)同一手勢(shì)可能有截然不同的解讀。其次，手勢(shì)交流的通信速度慢、可視距離短、談判效率低，在車(chē)輛速度較高時(shí)，極易出現(xiàn)誤差而造成交通事故。

3）該決定方式在相當(dāng)程度上取決于駕駛員個(gè)人的禮讓精神，路權(quán)的分配很可能由「合作」演變?yōu)椤父?jìng)爭(zhēng)」，甚至「搶奪」。

基于這三點(diǎn)，基于默契的路權(quán)談判很難在短時(shí)間內(nèi)有效達(dá)成。因此，這一路權(quán)決定方式在汽車(chē)時(shí)代逐漸被新的交通控制方式所代替。

2. 交通信號(hào)標(biāo)線控制時(shí)期

早在中國(guó)周代，已有「列樹(shù)以表道」的記載。在古羅馬時(shí)代的軍用大道上也設(shè)有里程碑和指路牌。但這些僅僅是標(biāo)記道路信息，并未指示路權(quán)。

1903 年，由于法國(guó)汽車(chē)聯(lián)盟的積極推進(jìn)而使法國(guó)成為世界上最早的在全國(guó)范圍內(nèi)使用統(tǒng)一的汽車(chē)交通標(biāo)志的國(guó)家。而直到 1930 年以后，統(tǒng)一的交通標(biāo)志法才在英國(guó)各地獲得認(rèn)可，使交通標(biāo)志更加規(guī)范化。1935 年，美國(guó)的第一版《統(tǒng)一交通控制設(shè)施手冊(cè)》（Manual of United Traffic Control Devices）出版，在全美國(guó)統(tǒng)一了制作交通標(biāo)志的辦法和標(biāo)準(zhǔn)。這一階段，交通標(biāo)志依然以提示駕駛員危險(xiǎn)為主要職責(zé)。如法國(guó)的交通標(biāo)志當(dāng)時(shí)在黑色的木板上用白漆書(shū)寫(xiě)「左拐」、「右拐」、「橋梁」等提醒司機(jī)注意的文字。

1968 年，聯(lián)合國(guó)公布《道路交通和道路標(biāo)志、信號(hào)協(xié)定》作為各國(guó)制定交通標(biāo)志的基礎(chǔ)。從此各國(guó)的交通標(biāo)志在分類、形狀、顏色、圖案等方面逐漸向國(guó)際統(tǒng)一的方向發(fā)展。地面交通進(jìn)入了「各行其道」的時(shí)代。

道路交通標(biāo)識(shí)通常用圖形符號(hào)和文字來(lái)傳遞特定的交通法規(guī)以及交通運(yùn)行控制方法的信息。道路交通標(biāo)線是由路面標(biāo)線、箭頭、文字、立面標(biāo)識(shí)、突出路邊、道路輪廓線等交通地面車(chē)道配合和路權(quán)設(shè)置的基礎(chǔ)設(shè)施。這兩者的作用都是為了管制、引導(dǎo)、控制和分配交通流，可單獨(dú)使用也可配合使用。

交通標(biāo)識(shí)標(biāo)線控制的優(yōu)勢(shì)在于造價(jià)低廉耐用，盡量減少人對(duì)于路權(quán)的理解歧義和紛爭(zhēng)。在道路中明確標(biāo)識(shí)了道路使用權(quán)重的通行權(quán)、先行權(quán)、占用權(quán)等，是目前道路交通中最為重要的靜態(tài)交通設(shè)施。特別是車(chē)道線的引入，大大簡(jiǎn)化了車(chē)道路權(quán)的分配方式，減少了車(chē)輛行駛沖突發(fā)生碰撞的風(fēng)險(xiǎn)。

但交通標(biāo)識(shí)標(biāo)線對(duì)交通沖突點(diǎn)（交叉路口和出入口匝道）區(qū)域中不同方向車(chē)輛的路權(quán)很難起到有序和安全的控制引導(dǎo)。因此，交通信號(hào)控制成為了地面交通控制的研究重點(diǎn)。

3. 單定點(diǎn)交通控制時(shí)期

最早的交通信號(hào)燈出現(xiàn)在 1868 年英國(guó)倫敦威斯敏斯特區(qū)，為調(diào)度馬車(chē)的運(yùn)行而設(shè)立，由煤氣點(diǎn)燃發(fā)光的，僅僅工作了 20 余天便因?yàn)槊簹獗ǘ舱?。所以，很多人認(rèn)為 1914 年出現(xiàn)在美國(guó)俄亥俄州克利夫蘭市（Cleveland，Ohio）的電氣交通信號(hào)燈才是交通控制系統(tǒng)的真正發(fā)軔[6]。而我國(guó)直到 1929 年才在上海市第一次安裝交通信號(hào)燈。

交通信號(hào)燈的出現(xiàn)，使得「令行禁止」成為了交通沖突點(diǎn)的新型路權(quán)分配和提示方式。通常，交通信號(hào)控制用在道路空間上不同方向交通流沖突的交叉口，用來(lái)在時(shí)間維度上給不同方向的交通流分配道路通行權(quán)。

傳統(tǒng)的交通控制系統(tǒng)將道路上的連續(xù)多個(gè)車(chē)輛視為流體，通過(guò)局部時(shí)空中的流體密度、速度和流率來(lái)簡(jiǎn)化描述車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)[7-11]。為了避免車(chē)輛在路口發(fā)生碰撞，一般根據(jù)車(chē)流方向劃分不同的相位，在一段時(shí)間內(nèi)依次切換各個(gè)相位，以便不同方向的車(chē)輛通過(guò)。切換一遍所有相位的時(shí)長(zhǎng)稱為周期，其中去掉紅燈黃燈，路口能被利用的有效時(shí)間和周期的比值稱為綠信比。

交通信號(hào)燈的引入一方面改善了交叉口通行秩序，另一方面降低了駕駛員信息負(fù)荷，從而減輕駕駛負(fù)擔(dān)。在安裝了交通信號(hào)燈的道路交叉口，潛在沖突區(qū)域的路權(quán)決定有了「權(quán)威認(rèn)證」。路權(quán)由原先駕駛員之間的「分布式」談判轉(zhuǎn)變?yōu)椤讣惺健怪概?。從此，人們只需按照統(tǒng)一的紅綠燈規(guī)則，和前車(chē)保持距離行進(jìn)，無(wú)需花費(fèi)時(shí)間和精力和其他方向的司機(jī)進(jìn)行溝通，大大降低了道路交叉口的事故率。而居于高處、有著明亮顏色的紅綠燈能夠被通過(guò)道路交叉口的眾多駕駛員一致看到并明確認(rèn)知，很好地解決了消息交互和確認(rèn)的問(wèn)題。

但早期的信號(hào)燈由警察根據(jù)目視所及的有限信息，進(jìn)行手動(dòng)控制。每個(gè)警察僅能控制一個(gè)路口的信號(hào)燈。這種控制方式缺乏足夠的交通信息感知能力和聯(lián)動(dòng)控制機(jī)制，難以提高交通效率。其后很長(zhǎng)一段時(shí)間，交通信號(hào)的三個(gè)主要參數(shù)：周期、相位和綠信比，均被設(shè)置為定時(shí)切換，時(shí)段內(nèi)固定的方式[12]。這一工作方式雖然較人工控制簡(jiǎn)單，但仍然不能最大化交通運(yùn)行效率。

4. 智能交通控制時(shí)期

隨著智能交通系統(tǒng)概念的深入普及，使得對(duì)于城市交通的控制轉(zhuǎn)向信息化和智能化的方向。交通信號(hào)控制開(kāi)始采用計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)控制，根據(jù)磁感應(yīng)線圈、攝像頭等采集的數(shù)據(jù)計(jì)算交叉路口的實(shí)時(shí)交通流量，研發(fā)相應(yīng)的交通流量分配模型來(lái)確定信號(hào)配時(shí)方案，動(dòng)態(tài)調(diào)整交通信號(hào)的三個(gè)主要參數(shù)：周期、相位和綠信比，實(shí)現(xiàn)整個(gè)交通路網(wǎng)的配時(shí)優(yōu)化。

美國(guó) Purdue 大學(xué)的 Saridis 教授及其團(tuán)隊(duì)是最早開(kāi)始智能交通信號(hào)控制研究的小組之一 [13]。其后，英國(guó)運(yùn)輸與道路研究所研制的 SCOOT 系統(tǒng)[14-15]和澳大利亞 RTA 所研制的SCATS 系統(tǒng) [16-17] 成為了業(yè)界使用最廣的智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)。SCOOT 系統(tǒng)和 SCATS系統(tǒng)以其動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)自適應(yīng)控制的特點(diǎn)，對(duì)城市交通信號(hào)控制的推動(dòng)與發(fā)展起到了實(shí)質(zhì)性作用。日本、美國(guó)、歐洲其他地區(qū)的也隨之發(fā)展和普及起來(lái)。目前中國(guó)的智能交通系統(tǒng)發(fā)展迅速，在北京、上海、廣州等大城市已經(jīng)建設(shè)了先進(jìn)的智能交通系統(tǒng)。

當(dāng)今的智能交通控制系統(tǒng)更加復(fù)雜。例如美國(guó)亞利桑那大學(xué)王飛躍等提出「無(wú)交通信號(hào)燈的未來(lái)交通設(shè)想」[18-19]，其 ATLAS 開(kāi)發(fā)的 RHODES 智能交通控制系統(tǒng)[20]就包括：智能交通數(shù)據(jù)收集和處理，智能預(yù)測(cè)交通流量變化，智能計(jì)算最優(yōu)配時(shí)方案等多個(gè)模塊，組合起來(lái)以求最佳的協(xié)同不同路口的信號(hào)燈，實(shí)現(xiàn)「智能聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控」。

隨著智能、網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)的發(fā)展，智能交通系統(tǒng)在交通信號(hào)控制行業(yè)得到越來(lái)越廣泛的運(yùn)用?；诨ヂ?lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)以及云計(jì)算的交通信號(hào)控制系統(tǒng)，可以對(duì)道路系統(tǒng)中的交通狀況、交通事故、氣象狀況和交通環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)視，依靠先進(jìn)的車(chē)輛檢測(cè)技術(shù)和計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)，獲得有關(guān)交通狀況的信息，并根據(jù)收集到的信息對(duì)交通進(jìn)行有效控制，如信號(hào)燈控制、發(fā)布誘導(dǎo)信息等，乃至根據(jù)手機(jī)定位、微博留言等數(shù)據(jù)對(duì)于交通系統(tǒng)的性能進(jìn)行評(píng)估和調(diào)整[21-22]。

然而即便如此，全球每年的交通事故率依然高居不下。交通效率和安全問(wèn)題始終困擾著交通管理者和出行者。其重要原因之一在于交通信號(hào)控制仍然存在相當(dāng)?shù)木窒扌浴?/p>

1）交通信號(hào)燈控制范圍有限。通常來(lái)說(shuō)，信號(hào)燈一般只布設(shè)在道路交叉口和快速路出入口匝道這些容易出現(xiàn)路權(quán)沖突導(dǎo)致碰撞的位置?？墒聦?shí)上，路權(quán)沖突導(dǎo)致的交通事故卻可能出現(xiàn)在道路任何位置，并不局限在有信號(hào)燈控制的道路范圍內(nèi)。

2）交通信號(hào)燈對(duì)路權(quán)的定義仍有模糊和不合理之處。其中最著名的應(yīng)該就是所謂的「黃燈時(shí)兩難境地」（Yellow interval dilemma），即，當(dāng)車(chē)輛以一定速度接近交叉口時(shí)恰逢黃燈，如果急停則剎車(chē)距離不夠，還可能會(huì)對(duì)后車(chē)造成安全隱患；如果硬闖則面臨闖紅燈的危險(xiǎn)，使得駕駛員陷入無(wú)所適從的兩難境地 [23]。雖然研究者提出了多種改變交通信號(hào)燈設(shè)置的算法，但依然不能杜絕「黃燈時(shí)兩難境地」的出現(xiàn)。

3）交通信號(hào)燈的信息交互方式仍有值得改進(jìn)之處。在逆光、雨雪、濃霧、沙塵等視線不佳場(chǎng)景和惡劣天氣下，駕駛員很難及時(shí)分辨信號(hào)燈狀態(tài)，無(wú)形中增加了交通事故發(fā)生概率 [24]。

4）交通信號(hào)燈的配時(shí)優(yōu)化是一大難題。配時(shí)不合理，會(huì)導(dǎo)致道路資源時(shí)空利用率降低，特別是在交通流不平衡的交叉口尤為明顯。即使采用感應(yīng)式控制和各種新型智能算法[25-27]，在解決如下三個(gè)挑戰(zhàn)之前，也難以做到路權(quán)的精確分配，道路資源仍有相當(dāng)程度的浪費(fèi)：

挑戰(zhàn)之一是如何精確地確定車(chē)輛到達(dá)某一路口的時(shí)間，以便采取合理的控制信號(hào)；

挑戰(zhàn)之二是需要在交叉口和快速路匝道之外，將路權(quán)的分配和通訊貫穿于駕駛?cè)^(guò)程；

挑戰(zhàn)之三是將道路上的連續(xù)多個(gè)車(chē)輛視為流體之后，不能精確衡量和控制每個(gè)車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)，未能充分利用有限的道路資源。

傳統(tǒng)交通控制面臨的上述難題，亟待新概念、新技術(shù)來(lái)破解。

5. 車(chē)路協(xié)同時(shí)期

最近 10 多年飛速發(fā)展的車(chē)聯(lián)網(wǎng)（Vehicle to Everything，V2X）技術(shù)，以及車(chē)路協(xié)同系統(tǒng)的興起和發(fā)展為上述前兩個(gè)問(wèn)題的解決帶來(lái)新的契機(jī)。

車(chē)-車(chē)之間（Vehicle to Vehicle，V2V）、車(chē)-路之間（Vehicle to Infrastructure，V2I）的信息交互和協(xié)同控制，使得每一輛車(chē)都可以實(shí)時(shí)感知到周邊車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)信息、交叉口信號(hào)燈狀態(tài)以及道路環(huán)境信息；同時(shí)，車(chē)輛自身信息也能夠通過(guò)通信手段傳遞給周邊車(chē)輛和路側(cè)設(shè)備。這意味著我們能更加合理和準(zhǔn)確地決定路權(quán) [28]。

首先，全時(shí)空感知的信息獲取使得我們減少乃至避免了誤判某一特定時(shí)空區(qū)域發(fā)生碰撞的可能。路權(quán)分配的粒度大大細(xì)化，路權(quán)分配將覆蓋整個(gè)道路時(shí)空，解決任意時(shí)間和空間的路權(quán)分配問(wèn)題。

其次，交通控制系統(tǒng)可以借助車(chē)路協(xié)同實(shí)時(shí)獲取車(chē)輛的位置，運(yùn)行速度等信息，進(jìn)一步優(yōu)化計(jì)算信號(hào)燈的配時(shí)[29-31]。

圖 3 2014 年 IEEE 智能交通年會(huì)上中國(guó)多家高校和企業(yè)聯(lián)合演示的基于車(chē)路協(xié)同技術(shù)的交通信號(hào)提示和車(chē)輛速度導(dǎo)引控制

再者，我們可以在沒(méi)有信號(hào)燈的地方，將路權(quán)歸屬信息迅速傳達(dá)給交通參與者。車(chē)路協(xié)同技術(shù)的發(fā)展使得人、車(chē)、路等交通要素之間形成一張巨大的網(wǎng)絡(luò)，信息感知、信息交互和信息共享無(wú)處不在 [32-34]。路權(quán)的提示將變得更加直觀易解，人類駕駛員的負(fù)擔(dān)將減到最低。圖 3 展示的車(chē)路協(xié)同系統(tǒng)能將信號(hào)燈狀態(tài)無(wú)線傳輸給附近車(chē)輛，以便駕駛員調(diào)整車(chē)輛速度，以最舒適的方式通過(guò)交叉路口。

6. 無(wú)人駕駛時(shí)期

最近十幾年持續(xù)不斷方興未艾的無(wú)人車(chē)（Automated Vehicles）和自動(dòng)駕駛（Autonomous Driving）技術(shù)的出現(xiàn) [35-36]，為第 5 節(jié)中提到的最后一個(gè)問(wèn)題的解決帶來(lái)了可能。

在未來(lái)的 50 年中，傳統(tǒng)的交通控制將逐漸被更為精細(xì)的基于每輛車(chē)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息的自組織協(xié)同駕駛（Cooperative Driving）所替代，實(shí)現(xiàn)路權(quán)分配的「協(xié)同利用」。對(duì)于路口交通控制而言，我們的決策變量變?yōu)槊總€(gè)通過(guò)路口車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)時(shí)空軌跡?；谶@些時(shí)空軌跡，我們可以方便地定義控制目標(biāo)函數(shù)為全體車(chē)輛的通過(guò)時(shí)間最少，或者平均通行時(shí)間更短等。而車(chē)輛之間的避撞要求也可以直接從時(shí)空軌跡的相對(duì)位置上設(shè)置 [37-43]。雖然看起來(lái)此時(shí)的控制問(wèn)題可能過(guò)于復(fù)雜，但研究表明，協(xié)同駕駛問(wèn)題的核心在于決定車(chē)輛通過(guò)路口的時(shí)間順序，確定這一順序后，整個(gè)問(wèn)題可以迎刃而解。仿真表明，協(xié)同駕駛在交通壓力不至于導(dǎo)致路口過(guò)飽和的情況下，能夠顯著提高路口的通行能力[41]。

從控制的本質(zhì)上來(lái)看，傳統(tǒng)的交通控制屬于被動(dòng)的反饋控制。控制系統(tǒng)被動(dòng)的感知車(chē)流到達(dá)的變化，僅僅通過(guò)施加信號(hào)燈控制以期從當(dāng)前的系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)展到理想的狀態(tài)。而協(xié)同駕駛是前饋控制和反饋控制相結(jié)合，通過(guò)預(yù)先規(guī)劃車(chē)輛軌跡來(lái)更好導(dǎo)向系統(tǒng)理想狀態(tài) [44-46]。

雖然囿于計(jì)算能力，目前的協(xié)同駕駛尚只考慮獨(dú)立路口的交通控制，路口和路口之間的協(xié)同駕駛尚未引起研究者的廣泛興趣。但研究者正在探討未來(lái)實(shí)現(xiàn)提前規(guī)劃和控制路面上行駛的每一輛車(chē)從出發(fā)地到目的地的整個(gè)軌跡。在完全掌握車(chē)輛信息和道路環(huán)境信息的前提下，控制中心可以計(jì)算出每輛車(chē)具體到每一秒鐘的最優(yōu)行駛路線，并讓每輛車(chē)準(zhǔn)確的執(zhí)行。因?yàn)槿瞬辉賲⑴c駕駛活動(dòng)，也就不存在拒不執(zhí)行調(diào)度或者產(chǎn)生延遲等行為，交通有可能變得更加流暢和安全。此時(shí)，局部時(shí)空的路權(quán)分配將從「集中式」指派再次回歸到「分布式」協(xié)作，實(shí)現(xiàn)螺旋式演進(jìn)發(fā)展。

這里，我們可以將地面交通控制與公認(rèn)于 1936 年創(chuàng)立的空中交通控制進(jìn)行一個(gè)有趣的對(duì)比。80 多年來(lái)，國(guó)內(nèi)外主要的干線航空和設(shè)想的未來(lái)地面交通一樣，每架飛機(jī)基本按照預(yù)先設(shè)置好的固定軌跡飛行，大部分飛行時(shí)間由機(jī)載系統(tǒng)駕駛。但空中管理依賴以人為主劃定少量航線，在近場(chǎng)時(shí)主要依靠人類管理員來(lái)進(jìn)行管制 [47]。這一方式導(dǎo)致管理效率不高，時(shí)有危險(xiǎn)發(fā)生。美國(guó)因此決定啟動(dòng) Next Gen 計(jì)劃開(kāi)發(fā)主要由機(jī)器自動(dòng)管理的空中交通控制系統(tǒng)。而地面交通控制系統(tǒng)很早就進(jìn)入了主要由機(jī)器自動(dòng)管理的時(shí)代。不過(guò)無(wú)人車(chē)有待落地普及，尚未達(dá)到完全預(yù)先設(shè)定每輛車(chē)的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)全程自動(dòng)駕駛的過(guò)程。

此外，由于在很多大城市中，道路供給資源始終小于道路行駛需求。因此，研究者們研究了擁堵收費(fèi)、投票獲取路權(quán)，或者可交易電子路票等多種方式來(lái) [48-50] 決定車(chē)輛是否能夠獲得駛?cè)胩囟▍^(qū)域或路段的路權(quán)。在車(chē)輛網(wǎng)和無(wú)人駕駛技術(shù)成熟之后，這些方法的實(shí)施也將變得非常方便。

不僅如此，完全定制化的路權(quán)也將使得特權(quán)出行和共享出行變得更為簡(jiǎn)捷。我們可以動(dòng)態(tài)地為特殊車(chē)輛（救火車(chē)、救護(hù)車(chē)等）或者載有多名乘客的車(chē)輛（High-occupancy vehicle，HOV）設(shè)置更高的路權(quán)，以方便其出行。這比設(shè)置靜態(tài)的載有多名乘客車(chē)輛的專用車(chē)道（HOV Lane）[51] 要節(jié)省更多的道路資源。

綜合來(lái)看，今后 50 年中實(shí)施上述想法首先需要無(wú)人駕駛技術(shù)進(jìn)一步的完善，通過(guò)測(cè)試 [52]，上路普及。這一點(diǎn)與本文主題較遠(yuǎn)，暫不在本文做過(guò)多論述。其他的主要困難包括：

1）在較長(zhǎng)的一段時(shí)間中，有人駕駛車(chē)輛和無(wú)人駕駛車(chē)輛混行在道路上，如何保證駕駛員或者無(wú)人車(chē)誤解各自的意圖而發(fā)生碰撞是值得深入研究的課題。同時(shí)，混行交通也為道路交通管理帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，需要構(gòu)建與之相適應(yīng)的交通控制策略。

2）計(jì)算的復(fù)雜性隨著所需要考慮的車(chē)輛數(shù)目急速增長(zhǎng)，如何找到合適的算法找到較優(yōu)的可行解是今后研究的熱點(diǎn)。目前來(lái)看，自組織式的交通系統(tǒng)分布式控制方法 [53] 具有較強(qiáng)的抗系統(tǒng)崩潰性失效的能力，可能是較優(yōu)的選擇。

3）今后的交通系統(tǒng)將越來(lái)越依賴通信的實(shí)時(shí)性和可靠性來(lái)保障路權(quán)計(jì)算的合理最優(yōu)以及路權(quán)分配的及時(shí)準(zhǔn)確。同時(shí)交通參與者的隱私性也需要得到更仔細(xì)的考量。這方面也將是今后關(guān)注的熱點(diǎn)

7. 總結(jié)

回溯以往，我們不難發(fā)現(xiàn)，地面交通控制圍繞著如何公平高效地決定路權(quán)歸屬和如何有效地將路權(quán)歸屬信息傳達(dá)給交通參與者這兩方面展開(kāi)研究和實(shí)踐，探索和實(shí)施了多種路權(quán)分配方式。

過(guò)去的 100 多年中，交通信號(hào)控制是定義道路通行權(quán)分配的重要工具。但隨著車(chē)路協(xié)同理念的出現(xiàn)和車(chē)聯(lián)網(wǎng)、無(wú)人駕駛等相關(guān)技術(shù)的日益成熟，正在重新定義交通控制。由傳統(tǒng)固定配時(shí)信號(hào)控制到感應(yīng)式信號(hào)控制，再到車(chē)路協(xié)同環(huán)境下的交通感知與控制，我們完成了從宏觀到微觀、從路權(quán)粗放式管理到道路資源全時(shí)空精細(xì)化分配的進(jìn)階。未來(lái)交通系統(tǒng)中的很多新型技術(shù)，包括共享出行、可交易路權(quán)等，都將和這一變革聯(lián)系和交互，共同改變?nèi)藗兾磥?lái)的出行方式 [54-56]。

未來(lái)交通系統(tǒng)將逐漸實(shí)現(xiàn)路面上沒(méi)有交通信號(hào)燈設(shè)施，但每個(gè)交通參與者都在合作中有序運(yùn)行的形態(tài)。簡(jiǎn)言之，就是「一路無(wú)燈、處處暢通」。這看似科幻的場(chǎng)景，必將在未來(lái)的50年中顛覆已有的交通控制方式，成為人工智能、自動(dòng)化、控制理論、智能交通、智能汽車(chē)等多個(gè)領(lǐng)域的交叉研究熱點(diǎn)。