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智能网联公交向“精准公交”、“安全”和“科

  智能化可大幅提升公共交通的出行效率,为人们出行提供了便利,满足多样化出行需求。本文从三个方面详细阐述了在公交领域发展智能网联的意义。打造智能网联公交可助力实现公交智慧化,其存在三个发展趋势,即智能网联公交向“精准公交”、“安全公交”和“科学公交”三个方向发展。“精准公交”可使公交准点率提高40%~50%,“安全公交”可使事故率大幅下降70%~80%,“科学公交”可使运营计划完成率达98%。

  城市公共交通的发展为人们出行提供了便利,满足了多样化出行需求。发展公共交通是现代城市发展的方向,是加强城市交通治理、提升城市居民生活品质的有效措施。

  2020年12月,国务院新闻办公室发布《中国交通的可持续性发展》白皮书,提到城市公共交通持续优先发展,城市公交出行分担率稳步提高,舒适度不断提升。2019年中国城市公共汽电车运营车辆69.3万辆,运营线年,全国机动车保有量达3.72亿辆,其中汽车2.81亿辆,再加上航空、铁路、水运等,交通领域碳排放量非常大。2021年全国两会,碳达峰、碳中和首次写入政府工作报告,发展城市公交是助力“碳中和”的重要手段之一。

  智慧公交是城市公交出行的重要发展方向之一。所谓的智慧公交,是将移动互联网、物联网、大数据、云计算等新一代信息技术应用到城市公共交通运营、服务、管理等方面,努力打造综合、高效、准确、可靠的城市公共交通信息服务体系,全面提高城市公共交通智能化水平。

  国务院、交通运输部等主管、部门多次在各种指导文件中强调公共交通的智能化、信息化。2014年4月,交通运输部办公厅发布《关于加快推进城市公共交通智能化应用示范工程建设有关事项的通知》,加快推进城市公共交通智能化应用示范工程建设工作。

  2015年6月,交通运输部办公厅发布《关于进一步加快推进城市公共交通智能化应用示范工程建设有关工作的通知》,以提升城市公共交通运行监测、企业智能调度、行业监管决策和公众出行信息服务水平为总体目标。

  截止到2020年11月,交通运输部共公布两批37个公共交通智能化应用示范试点城市。第一批包括郑州、大连、哈尔滨、深圳、南京、西安、长沙、北京、重庆等10个城市;第二批包括太原、石家庄、青岛、武汉、株洲、贵阳、苏州、乌鲁木齐、杭州、保定、银川、兰州、昆明、宁波、合肥、南昌、新乡、广州、沈阳、西宁、柳州、福州、海口、呼和浩特、长春、上海、天津等27个城市。

  智能网联作为一种技术手段,是实现智慧公交的重要途径之一。智能网联公交,本质是实现公交的智能化和网联化。其中智能化代表公交车的自动化水平,从L0-L5。网联化代表公交车的信息交互水平,包括V2I、V2V、V2P、V2N等。全国各地纷纷开展智能网联公交试点示范工作,详细情况如表格所示。

  智慧公交发展面临的挑战主要考虑三个角度,分别是从城市市民角度、公交运营企业角度和城市管理者角度。

  从城市市民角度看,当下公交出行存在“门到门”出行时间较长的问题。造成这个问题的原因,包括公交候车时间长、不准时。一般来说,为了提升公交运营效益,会减少公交配车并采取较大的发车间隔,这就会导致市民候车时间增加。除此之外,为增加客流,会增加绕行,从而增加线路非直线系数,导致市民绕行距离增加,道路拥堵也会引起行程时间过长。此外,公交出行还存在舒适度不足的问题,比如热点区域和线路的公交车车厢拥挤。

  从公交运营企业角度看,当下公交出行存在以下问题:第一,乘客与司机冲突,公交车纵火爆炸,公交车交通事故,公交车车辆故障等各种原因导致的事故。第二,公交驾驶员招聘难、成本高,公交需要A3级以上驾照,驾驶员人工成本高,而且公交驾驶员工作时间长,容易造成疲劳驾驶,带来极大安全隐患。第三,公交出行面临轨道交通、电动自行车、自行车等出行方式的竞争,尤其是网约车的冲击,相比公交出行,网约车服务质量更高,线路更加灵活,可达性更强。

  从城市管理者角度看,当下公交出行存在如下问题:第一,城市级公共交通决策需要更加科学,例如科学设计公交路网、快速公交线路,以及实现城市级智慧交通协同疏导等。第二,公共交通出行信息发布不及时不准确,大部分城市公交系统不能有效传递出行信息。第三,公交服务水平评价不客观,很多情况下是通过增加公交基础设施投入来提升公交服务水平,而忽略了智能化改造等其它有效手段。

  通过打造智能网联公交,可以助力实现公交智慧化。从城市市民角度看,发展“精准公交”;从公交运营企业角度看,发展“安全公交”;从城市管理者角度看,发展“科学公交”。

  “精准公交”有不同层次的要求。首先要做到“准时准点”,即市民期望公交车“定点发车,准时到站”,这样市民可以算好时间出门,“卡着点”坐车。其次可以提供“定制公交”,即市民通过专门渠道提出自己的出行需求,公交公司统计市民需求和客流情况设计出公交线路。

  最后还可以提供“智能响应公交”,市民可以选择手机预约、动态生成智能响应式公交,从而提供更加便捷、舒适的个性化出行服务。

  针对不同层次的“精准公交”业务,智能网联技术可以提供丰富的应用场景。例如公交优先、绿波车速引导、智慧站台(BRT站台)、移动端应用信息服务、L4级微循环自动接驳巴士等。

  公交优先可以通过“空间”和“时间”实现资源优先,即公交车有道路通行空间优先权,和公交车有道路通行时间优先权。基于智能网联C-V2X车路协同技术,可实现低成本高精度的主动实时自适应公交优先。

  依托于C-V2X超视距和低迟延能力,可以预测公交车辆到达时间,决定优先配时策略;依托于C-V2X高精度(厘米级)定位能力,精准感知公交位置、速度、加速度,实现准确配时;根据道路拥堵情况动态计算各方向可压缩时间,通过相位保持、绿灯延长、红灯截断、相位插入和相序跳动等确保公交车直接通过;考虑多方向优先冲突请求,根据交叉路口车辆位置、速度、行驶方向、载客率、正点率和司机驾驶意图,进行多台公交车的优先等级排序和优先方案。

  绿波车速引导是当公交车驶向信号灯控制的交叉路口,收到由C-V2X路侧单元RSU发送的道路数据以及信号灯实时状态数据,给驾驶员一个合适的车速建议区间,从而使车辆能够经济舒适地(不需要停车等待)通过绿波带各个信号路口。

  智慧站台与公交智能网联系统实现数据互联,电子站牌可展现公交车的实时信息,精准显示公交车到站和离站位置、到站和离站时间、搭载人数、行驶速度等多种信息。

  微循环自动接驳巴士实现固定线km/h的设定线级自动驾驶。应用C-V2X车路协同技术将使自动接驳巴士更加精准和安全可靠。

  “安全公交”涉及到多方面的要求。针对公交车辆本身:车辆安全是保障公交安全行驶的基础前提,包括车辆本身的各种状况,以及车前车后、驾驶位、车门、车厢的全方位监控;针对司机乘客:驾驶员的不规范操作和行为,以及长时间疲劳驾驶,是公交事故发生的重要原因之一,另外,乘客的危险行为,如抢夺公交车方向盘等也会严重危害公交车安全;针对交通环境和其它交通参与者:如极端恶劣交通环境,以及其它交通参与者导致的交通事故,也会危害到公交车安全。

  针对以上不同对象的“安全公交”业务,智能网联技术可以提供丰富的应用场景。例如公交车辆状态数据实时上传、司机驾驶智能监测、弱势行人与非机动车检测、交叉路口防碰撞、桥隧水浸监测、L3级自动驾驶公交改造等。

  公交车辆状态数据实时上传,车载终端OBU与CAN总线集成,支持车辆诊断、车辆远控、车辆数据上报等。

  司机驾驶智能监测,可对司机疲劳驾驶、分神驾驶、抽烟、接打电话等各种异常行为和危险行为及时报警。

  弱势行人与非机动车检测、交叉路口防碰撞,可通过路侧智能设备,采集路通信息,生成路通态势。行人和非机动车辆进入机动车道时,及时对公交车进行告警;路侧边缘计算设备还可以进行协同决策,广播行驶建议给公交车辆,减少交通事故发生概率。

  桥隧水浸监测,通过路侧智能设备,检测桥隧状况,通过C-V2X路侧单元RSU提前下发给即将进入该路端的公交车。

  L3级自动驾驶公交改造,此时系统完成多数的驾驶操作,仅当紧急情况发生,出现车辆无法处理情况时,进行预警提醒驾驶员,由驾驶员接管车辆。L3级自动驾驶公交车可以有效降低司机的驾驶疲劳度,将司机从重复劳动中解放出来,将更多精力放到关注乘客服务上;还可以对特殊路段预设轨迹,在过桥和过隧道等危险场景下,车路协同和L3自动驾驶系统协同作用,系统预设最高优先级路径,其他人无法控车,避免司机和乘客出现危害社会行为;还可以实现公交车辆精准停靠,一级踏板和车站屏蔽门间隔不超过15cm,前后对齐误差不超过20cm。

  “科学公交”涉及到不同维度的要求。在规划决策维度,需要科学设计公交路网、快速公交等;需要和城市轨道交通、最后一公里出行等形成有机协同;需要和智慧交通大系统融合,进行主动交通管控。在信息发布维度,需要对数据高度融合,通过多种触达方式向市民提供公交信息服务,以及交通事故风险预警等。

  针对不同维度的“科学公交”业务,智能网联技术可以提供丰富的应用场景。例如互联网大数据应用、公交线网优化、一体化出行服务等。互联网大数据应用,可以挖掘城市居民出行需求和出行特征,为交通行业提供科学、可靠的数据分析和决策支持。例如宏观层面的省际/城际客流迁徙、城市客流OD、热门出行区域等;微观层面的实时客流检测、通勤规律、人群画像等。

  公交线网优化,分析热门区域的公交供给情况,寻找到线网低覆盖但出行需求大的区域。一体化出行服务,针对出行需求进行一体化出行规划,多种交通方式流畅衔接,出行信息全链路打通,根据个人出行偏好智能化推荐线路。

  依托于智能网联公交技术,“精准公交”的车辆运行时间可节约15%~25%,车速提升10%~20%,准点率提高40%~50%,平均车次运量增多25%~30%;“安全公交”提供公交车辆、司机乘客、交通运行安全管理,事故率可大幅下降70%~80%;“科学公交”可有效改善公交营运供给,运营计划完成率可达98%。

  董志国粤港澳大湾区自动驾驶产业联盟秘书长、广州市公共交通集团有限公司科技信息部(大数据中心)副部长。

  “智能汽车将成为人类社会最大的母生态,智能芯片和操作系统是智能汽车时代的基石,开放、融合、共创是新生态下产业链发展的必然选择。”在2021中国汽车供应链大会上,地平线总裁陈黎明和地平线首席生态官徐健接受汽车总站网采访时表示。

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