Traffic Rules 交通规则模块函数级源码解析

本文聚焦 modules/planning/traffic_rules/ 与 modules/planning/planning_interface_base/traffic_rules_base/ 目录，按函数级粒度拆解交通规则的基类框架和 10 个具体规则实现。

1. 模块定位

交通规则模块是 Apollo 规划流水线的前置决策层。在场景机（Scenario）和任务（Task）执行之前，TrafficDecider 按配置顺序依次调用各交通规则，为参考线上的障碍物和虚拟障碍物设置决策（停车、让行、忽略等），为后续路径/速度规划提供约束。

ReferenceLineInfo ──> TrafficDecider ──> TrafficRule[0..N] ──> PathDecision
                        │
                        ├── BacksideVehicle    (后方车辆)
                        ├── Crosswalk          (人行横道)
                        ├── Destination        (目的地)
                        ├── KeepClear          (禁停区域)
                        ├── ReferenceLineEnd   (参考线末端)
                        ├── Rerouting          (重新路由)
                        ├── SpeedSetting       (巡航速度)
                        ├── StopSign           (停车标志)
                        ├── TrafficLight       (交通灯)
                        └── YieldSign          (让行标志)

2. 基类框架

2.1 TrafficRule 交通规则基类

cpp

class TrafficRule {
 public:
  TrafficRule();
  virtual ~TrafficRule() = default;
  virtual bool Init(const std::string& name,
                    const std::shared_ptr<DependencyInjector>& injector);
  virtual common::Status ApplyRule(
      Frame* const frame, ReferenceLineInfo* const reference_line_info) = 0;
  virtual void Reset() = 0;
  std::string Getname() { return name_; }
 protected:
  template <typename T> bool LoadConfig(T* config);
  std::shared_ptr<DependencyInjector> injector_;
  std::string config_path_;
  std::string name_;
};

Init：保存规则名称，设置配置文件路径 config_path_
ApplyRule（纯虚函数）：执行规则逻辑，对 PathDecision 中的障碍物设置决策
Reset（纯虚函数）：重置规则内部状态
LoadConfig<T>：从 config_path_ 加载 Protobuf 配置

2.2 TrafficDecider 交通决策器

cpp

class TrafficDecider {
 public:
  bool Init(const std::shared_ptr<DependencyInjector>& injector);
  common::Status Execute(Frame* frame, ReferenceLineInfo* reference_line_info);
 private:
  void BuildPlanningTarget(ReferenceLineInfo* reference_line_info);
  std::vector<std::shared_ptr<TrafficRule>> rule_list_;
  TrafficRulesPipeline rule_pipeline_;
};

Init：

从 TrafficRulesPipeline 配置加载规则列表
通过 CyberRT 插件管理器创建各规则实例
调用每个规则的 Init 方法

Execute：

遍历 rule_list_，依次调用 rule->ApplyRule(frame, reference_line_info)
任一规则返回错误则中止
调用 BuildPlanningTarget 构建规划目标（停车点/巡航速度）

BuildPlanningTarget：

分析 PathDecision 中的障碍物决策
若存在停车决策，设置 PlanningTarget.stop_point
否则设置 PlanningTarget.cruise_speed

3. 具体规则实现

3.1 BacksideVehicle 后方车辆规则

cpp

class BacksideVehicle : public TrafficRule {
 private:
  BacksideVehicleConfig config_;
  void MakeLaneKeepingObstacleDecision(const SLBoundary& adc_sl_boundary,
                                       PathDecision* path_decision,
                                       const common::VehicleState& vehicle_state);
  bool PredictionLineOverlapEgo(const Obstacle& obstacle,
                                const common::VehicleState& vehicle_state);
};

ApplyRule 流程：

若当前正在变道，跳过（变道场景由场景机处理）
调用 MakeLaneKeepingObstacleDecision 处理车道保持模式下的后方车辆

MakeLaneKeepingObstacleDecision：

遍历所有障碍物
PredictionLineOverlapEgo：检查障碍物预测轨迹是否与自车路径重叠
对后方且预测轨迹不与自车重叠的障碍物设置 IGNORE 决策
对可能影响自车的障碍物保持默认决策

3.2 Crosswalk 人行横道规则

cpp

class Crosswalk : public TrafficRule {
 private:
  static constexpr char const* CROSSWALK_VO_ID_PREFIX = "CW_";
  std::vector<const hdmap::PathOverlap*> crosswalk_overlaps_;
  void MakeDecisions(Frame*, ReferenceLineInfo*);
  bool FindCrosswalks(ReferenceLineInfo*);
  bool CheckStopForObstacle(ReferenceLineInfo*, const hdmap::CrosswalkInfoConstPtr,
                            const Obstacle&, double stop_deceleration);
};

ApplyRule 流程：

FindCrosswalks：在参考线上查找所有人行横道区域（PathOverlap）
MakeDecisions：对每个人行横道区域：
- 创建虚拟障碍物 "CW_" + crosswalk_id，跨越人行横道区域
- 检查区域内是否有行人/骑车人等障碍物
- CheckStopForObstacle：判断是否需要为该障碍物停车
  - 计算自车到人行横道的距离
  - 根据 stop_deceleration 判断能否安全停车
  - 若能安全停车且有行人，设置 STOP 决策
- 对虚拟障碍物设置 STOP 决策，迫使自车在人行横道前停车

Reset：清空 crosswalk_overlaps_

3.3 Destination 目的地规则

cpp

class Destination : public TrafficRule {
 private:
  DestinationConfig config_;
  int MakeDecisions(Frame*, ReferenceLineInfo*);
};

ApplyRule 流程：

检查当前参考线是否包含路由终点
MakeDecisions：在路由终点位置设置停车决策
根据配置决定是否需要完全停车或仅减速

3.4 KeepClear 禁停区域规则

cpp

class KeepClear : public TrafficRule {
 private:
  static constexpr char const* KEEP_CLEAR_VO_ID_PREFIX = "KC_";
  static constexpr char const* KEEP_CLEAR_JUNCTION_VO_ID_PREFIX = "KC_JC_";
  bool IsCreeping(double pnc_junction_start_s, double adc_front_edge_s) const;
  bool BuildKeepClearObstacle(Frame*, ReferenceLineInfo*,
                              const std::string& virtual_obstacle_id,
                              double keep_clear_start_s, double keep_clear_end_s);
};

ApplyRule 流程：

在参考线上查找两类禁停区域：
- Clear Area（净空区域）：路口前的禁停区
- PNC Junction（规划控制交叉口）：需要规划通过的路口
对每个禁停区域：
- BuildKeepClearObstacle：创建虚拟障碍物
  - Clear Area 使用前缀 "KC_"
  - PNC Junction 使用前缀 "KC_JC_"
- 虚拟障碍物覆盖 [keep_clear_start_s, keep_clear_end_s] 区间
- 设置 STOP 决策，防止自车在禁停区停车

IsCreeping：

判断自车是否在交叉口区域蠕行（低速通过）
用于 PNC Junction 的特殊处理

3.5 ReferenceLineEnd 参考线末端规则

cpp

class ReferenceLineEnd : public TrafficRule {
 private:
  static constexpr char const* REF_LINE_END_VO_ID_PREFIX = "REF_END_";
  ReferenceLineEndConfig config_;
};

ApplyRule 流程：

计算参考线末端到自车的距离
若距离小于阈值：
- 创建虚拟障碍物 "REF_END_" 在参考线末端
- 设置 STOP 决策
同时触发重新路由请求（若配置启用）

3.6 Rerouting 重新路由规则

cpp

class Rerouting : public TrafficRule {
 private:
  ReroutingConfig config_;
  bool ChangeLaneFailRerouting();
  ReferenceLineInfo* reference_line_info_ = nullptr;
  Frame* frame_ = nullptr;
};

ApplyRule 流程：

保存 frame 和 reference_line_info 到成员变量
ChangeLaneFailRerouting：检查变道是否失败
- 若当前参考线是变道路径且变道持续时间过长
- 发送重新路由请求
特殊设计：这是唯一将 Frame 和 ReferenceLineInfo 保存为成员变量的规则（其他规则仅通过参数传递）

Reset：将两个指针置为 nullptr

3.7 SpeedSetting 巡航速度规则

cpp

class SpeedSetting : public TrafficRule {
 private:
  double last_cruise_speed_;
  uint32_t last_sequence_num_;
};

ApplyRule 流程：

从 Frame 获取最新的巡航速度命令
比较 sequence_num 判断是否有新命令
若有新命令，更新参考线的限速
通过 ReferenceLine::AddSpeedLimit 叠加限速段

特殊设计：

唯一不重写 Init() 的规则（使用默认构造函数）
没有 Protobuf 配置文件
通过 last_sequence_num_ 检测命令更新

3.8 StopSign 停车标志规则

cpp

class StopSign : public TrafficRule {
 private:
  static constexpr char const* STOP_SIGN_VO_ID_PREFIX = "SS_";
  StopSignConfig config_;
  void MakeDecisions(Frame*, ReferenceLineInfo*);
};

ApplyRule 流程：

在参考线上查找停车标志（PathOverlap）
MakeDecisions：
- 创建虚拟障碍物 "SS_" + stop_sign_id
- 设置停车位置（停车线前 stop_distance 处）
- 设置 STOP 决策
- 处理停车等待逻辑（配置等待时间、多辆车排队等）

3.9 TrafficLight 交通灯规则

cpp

class TrafficLight : public TrafficRule {
 private:
  static constexpr char const* TRAFFIC_LIGHT_VO_ID_PREFIX = "TL_";
  TrafficLightConfig config_;
  void MakeDecisions(Frame*, ReferenceLineInfo*);
};

ApplyRule 流程：

获取参考线上所有交通灯信号（通过 Perception 模块）
MakeDecisions：
- 对每个交通灯：
  - 红灯：创建虚拟障碍物 "TL_" + light_id，设置 STOP
  - 黄灯：根据距离和速度判断能否通过，不能则 STOP
  - 绿灯：不设置停车决策
- 黄灯决策逻辑：
  - 计算自车到停车线的距离和所需减速度
  - 若减速度 < 阈值，允许通过
  - 否则设置 STOP

3.10 YieldSign 让行标志规则

cpp

class YieldSign : public TrafficRule {
 private:
  static constexpr char const* YIELD_SIGN_VO_ID_PREFIX = "YS_";
  YieldSignConfig config_;
  void MakeDecisions(Frame*, ReferenceLineInfo*);
};

ApplyRule 流程：

在参考线上查找让行标志
MakeDecisions：
- 创建虚拟障碍物 "YS_" + yield_sign_id
- 设置 YIELD 或 STOP 决策
- 与 StopSign 不同，让行标志允许低速通过而非完全停车

4. 虚拟障碍物 ID 前缀汇总

规则	前缀	说明
Crosswalk	`CW_`	人行横道区域
KeepClear	`KC_`	净空区域
KeepClear (Junction)	`KC_JC_`	PNC 交叉口
ReferenceLineEnd	`REF_END_`	参考线末端
StopSign	`SS_`	停车标志位置
TrafficLight	`TL_`	交通灯停车线
YieldSign	`YS_`	让行标志位置

5. 设计模式与扩展

5.1 插件化架构

所有规则通过 CYBER_PLUGIN_MANAGER_REGISTER_PLUGIN 注册
规则列表通过 TrafficRulesPipeline Protobuf 配置动态组装
新增规则只需实现 TrafficRule 基类并在配置中添加

5.2 统一决策接口

所有规则通过 PathDecision 设置障碍物决策
决策类型：STOP、YIELD、IGNORE、FOLLOW、OVERTAKE 等
虚拟障碍物使用唯一 ID 前缀避免冲突

5.3 执行顺序

规则按 rule_list_ 中的顺序串行执行
后执行的规则可以覆盖先执行的规则的决策
配置文件控制规则的启用/禁用和执行顺序

贡献者

Steven Moder

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Traffic Rules 交通规则模块函数级源码解析 ​

1. 模块定位 ​

2. 基类框架 ​

2.1 TrafficRule 交通规则基类 ​

2.2 TrafficDecider 交通决策器 ​

3. 具体规则实现 ​

3.1 BacksideVehicle 后方车辆规则 ​

3.2 Crosswalk 人行横道规则 ​

3.3 Destination 目的地规则 ​

3.4 KeepClear 禁停区域规则 ​

3.5 ReferenceLineEnd 参考线末端规则 ​

3.6 Rerouting 重新路由规则 ​

3.7 SpeedSetting 巡航速度规则 ​

3.8 StopSign 停车标志规则 ​

3.9 TrafficLight 交通灯规则 ​

3.10 YieldSign 让行标志规则 ​

4. 虚拟障碍物 ID 前缀汇总 ​

5. 设计模式与扩展 ​

5.1 插件化架构 ​

5.2 统一决策接口 ​

5.3 执行顺序 ​

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Traffic Rules 交通规则模块函数级源码解析

1. 模块定位

2. 基类框架

2.1 TrafficRule 交通规则基类

2.2 TrafficDecider 交通决策器

3. 具体规则实现

3.1 BacksideVehicle 后方车辆规则

3.2 Crosswalk 人行横道规则

3.3 Destination 目的地规则

3.4 KeepClear 禁停区域规则

3.5 ReferenceLineEnd 参考线末端规则

3.6 Rerouting 重新路由规则

3.7 SpeedSetting 巡航速度规则

3.8 StopSign 停车标志规则

3.9 TrafficLight 交通灯规则

3.10 YieldSign 让行标志规则

4. 虚拟障碍物 ID 前缀汇总

5. 设计模式与扩展

5.1 插件化架构

5.2 统一决策接口

5.3 执行顺序