長沙市智能網(wǎng)聯(lián)公交改造方案研究

陳靜萍

摘 要：為解決傳統(tǒng)公交出行“候車久、行車慢、行程長、換乘不便捷，公交吸引力下降”的痛點，本研究在長沙市11條核心路段的39條客流量較大的公交線路打造智能網(wǎng)聯(lián)公交，改造139個路口。研究采用智能網(wǎng)聯(lián)手段，從端（車）、路（路側(cè)）、管（網(wǎng)絡(luò)）和云（云控平臺）等四個方面構(gòu)建端到端的C-V2X車路協(xié)同解決方案，建設(shè)具備前瞻性的智慧公交應(yīng)用場景，符合技術(shù)演進趨勢及未來可擴展需求。

關(guān)鍵詞：智能網(wǎng)聯(lián)汽車;測試場景;路側(cè)系統(tǒng);信息傳輸系統(tǒng);智能網(wǎng)聯(lián)云平臺

1 研究背景

當前，傳統(tǒng)的公交出行面臨“候車久、行車慢、行程長、換乘不便捷，公交吸引力下降”的痛點，城市公交在運營和管理等方面正面臨嚴峻的挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在如下兩個方面：公交出行的需求和供給矛盾，導致公交分擔率、客運量、線路效率下降;當前公交信息化手段，難以有效提升服務(wù)水平，實現(xiàn)“客流”和“運力”的均衡供需匹配。

常見的技術(shù)手段難以解決公交車的痛點問題。目前，智能聯(lián)網(wǎng)汽車（自動駕駛）已成為汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展新方向、新動力以及未來發(fā)展制高點，本研究采用智能網(wǎng)聯(lián)手段，依托長沙市2019年的100公里智慧高速、100平方公里城市開放道路的建設(shè)成果在示范區(qū)內(nèi)深耕細作，加大示范區(qū)智能網(wǎng)聯(lián)的覆蓋范圍，打造智能網(wǎng)聯(lián)公交。為提升長沙市新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革引領(lǐng)能力，打造全國規(guī)模最大、技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)先、配套設(shè)施完善的交通強國示范區(qū)、國家車聯(lián)網(wǎng)先導區(qū)、國家公交都市建設(shè)示范城市。

2 建設(shè)內(nèi)容

（1）建設(shè)范圍。研究選擇長沙市范圍內(nèi)公交車流量、載客量最大的11條核心路段，依托長沙市交通局統(tǒng)計公交車輛日載客量數(shù)據(jù)排名，同時選擇與核心路段貼合度較高39條客流量占比較大的公交線路，選取線路覆蓋長沙部分主、次干道。路側(cè)系部署主要服務(wù)于長沙市范圍內(nèi)客流量較大的公交車、特種車輛交通信號優(yōu)先通行功能和社會車輛的輔助駕駛功能。本研究將有助于構(gòu)建“公交優(yōu)先、車路協(xié)同”高水平、高品質(zhì)的城市公交服務(wù)體系，引導城市公交服務(wù)健康可持續(xù)發(fā)展。

（2）項目建設(shè)計劃。本研究改造139個路口、合已建成2019年38個路口，共計約177個路口?；谲嚶穮f(xié)同公交信號優(yōu)先技術(shù)將惠及長沙市20%的公交車輛、長沙市11條核心道路相關(guān)乘客共計18萬人次。

（3）測試場景設(shè)計。本研究可實現(xiàn)公交信號優(yōu)先等場景，通過V2X技術(shù)填補車輛自身的傳感器盲區(qū)，系統(tǒng)可進階實現(xiàn)“車、路、人”的動態(tài)信息實時交互。在為人工駕駛提供輔助的同時，也可為單車自動駕駛技術(shù)提供更可靠的環(huán)境信息支撐。實現(xiàn)車-路-云的有效協(xié)同，能夠在一定程度上保證交通安全，提高通行效率，從而形成的安全、高效和環(huán)保的道路交通系統(tǒng)。

本研究V2X網(wǎng)聯(lián)場景應(yīng)用服務(wù)主要包含以下場景服務(wù)功能：1）公交優(yōu)先通行;2）信號燈感知和綠波車速引導;3）緊急車輛優(yōu)先、特勤保障;4）闖紅燈預警;5）公交車專用車道偏離報警;6）路網(wǎng)運行狀態(tài)提醒。

3 設(shè)計方案

（1）總體設(shè)計架構(gòu)——“車-路-云”體系框架。本研究充分結(jié)合車路協(xié)同V2X、交通大數(shù)據(jù)及云計算等新興技術(shù)，搭建智慧公交-路側(cè)智能系統(tǒng)-創(chuàng)新中心云控平臺的“車-路-云”體系框架，充分融合長沙城市超級大腦、長沙市交通綜合運行協(xié)調(diào)與應(yīng)急指揮中心（TOCC）、智能網(wǎng)聯(lián)云控管理平臺等交通大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，建設(shè)具備前瞻性的智慧公交應(yīng)用場景，優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本，來支持面向不同類別的創(chuàng)新應(yīng)用，符合技術(shù)演進趨勢及未來可擴展需求。

（2）車端。智能車載終端的加裝主要實現(xiàn)與車輛運行系統(tǒng)和車端顯示系統(tǒng)的對接，在智慧管理方面，智能車載終端實時上傳自車運行信息并接收中心平臺下發(fā)指令，實現(xiàn)管理者對智慧公交的遠程跟蹤與管理。

（3）路側(cè)系統(tǒng)。智能路側(cè)系統(tǒng)是一個綜合的路側(cè)平臺，向上與管理中心進行對接，向下與路端基礎(chǔ)設(shè)施、路端傳感系統(tǒng)、路端發(fā)布系統(tǒng)等進行對接，具備基于車路交互技術(shù)獲取車輛的運行信息能力。

本研究針對需求重點改造的139個路口，每個路口配置一套/兩套智能路側(cè)終端，實現(xiàn)車與路、路與云之間信息上傳下載，保證該區(qū)域車路云三者之間互聯(lián)互通。同時在每個路口設(shè)置一套信號機學習終端，實時采集該路口信號機狀態(tài)信息，并通過智能路側(cè)終端將信號燈數(shù)據(jù)廣播出來。

（4）信息傳輸系統(tǒng)。信息傳輸系統(tǒng)分為無線傳輸和有線傳輸2個部分，其中車與車、車與路、車與云、路與云端采用無線傳輸方式。車與車、車與路采用C-V2X通信方式，車與云、路與云采用運營商4G/5G公網(wǎng)傳輸方式。

路與云之間除了采用無線通信方式之外，為了保障可靠性及安全性，本次研究采用有線通信方式。

（5）智能網(wǎng)聯(lián)云平臺。在2019年長沙雙一百項目，創(chuàng)新中心已搭建一套區(qū)域性協(xié)同智能網(wǎng)聯(lián)云控管理平臺（以下簡稱云控平臺），云控平臺是一個宏觀感、處、控中心，具有精細化感知宏觀區(qū)域交通狀態(tài)、道路狀態(tài)、動態(tài)目標狀態(tài)信息，并進行實時和歷史數(shù)據(jù)分析，進而實現(xiàn)宏觀交通流優(yōu)化的功能。

本研究新增智能路側(cè)系統(tǒng)應(yīng)匹配云控平臺，滿足智能路側(cè)系統(tǒng)協(xié)同管理、支持多路側(cè)設(shè)備協(xié)同場景調(diào)度要求。

云控平臺負責接收車輛上報的信息，并經(jīng)過策略計算，將相關(guān)信息推送到車輛，云控平臺應(yīng)包括IT基礎(chǔ)設(shè)施、外場設(shè)備管理中心和V2X業(yè)務(wù)中心等軟件功能模塊或類似功能模塊。

4 點位設(shè)計方案

本項目在路口設(shè)置智能路側(cè)終端RSU，實現(xiàn)車與路、路與云之間信息上傳下載，保證該區(qū)域車路云三者之間互聯(lián)互通。在RSU安裝的桿件上配置抱桿機箱，機箱內(nèi)配置路口匯聚交換機、光纖收發(fā)器、信號避雷器、電源避雷器等設(shè)施。

智能路側(cè)終端與交換機之間通過STP-6連接。

本項目根據(jù)路口的形式不同配置不同數(shù)量的智能路側(cè)終端RSU：1）標準十字形平交口/T形平交口：每個路口配置一套智能路側(cè)終端RSU;2）特殊十字形平交口：特殊十字形平交口是指平交口有上跨橋梁的路口，每個路口配置2套智能路側(cè)終端RSU;3）環(huán)島形平交口：在每個路口配置4套智能路側(cè)終端RSU。

亮點與創(chuàng)新點：本研究的智能網(wǎng)聯(lián)公交改造基于車路協(xié)同公交信號優(yōu)先技術(shù)，將惠及長沙市20%的公交車輛、相關(guān)乘客共計18萬人次。

本研究具有以下亮點與創(chuàng)新點：1）引領(lǐng)“公交優(yōu)先、車路協(xié)同”

行業(yè)標準、政策制定;2）全面支持智能公交的城市開放道路;3）開放道路與V2X技術(shù)高度融合，提供全面觸達群眾日常出行服務(wù);4）打造效率公交、引領(lǐng)公交出行新風范;5）深化公交信號優(yōu)先體系，服務(wù)日常民眾出行;6）實現(xiàn)重點車輛優(yōu)先通行、服務(wù)大眾;7）提供智慧交通精細化管理服務(wù);8）充分考慮車路云一體化信息安全。