01
智慧公交產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
城市公共交通的發(fā)展為人們出行提供了便利，滿足了多樣化出行需求。發(fā)展公共交通是現(xiàn)代城市發(fā)展的方向，是加強(qiáng)城市交通治理、提升城市居民生活品質(zhì)的有效措施。
2020年12月，國務(wù)院新聞辦公室發(fā)布《交通的可持續(xù)性發(fā)展》白皮書，提到城市公共交通持續(xù)優(yōu)先發(fā)展，城市公交出行分擔(dān)率穩(wěn)步提高，舒適度不斷提升。2019年城市公共汽電車運(yùn)營車輛69.3萬輛，運(yùn)營線路6.6萬條，運(yùn)營線路長度133.6萬，客運(yùn)量691.8億人次。截2020年，全國機(jī)動車保有量達(dá)3.72億輛，其中汽車2.81億輛，再加上航空、鐵路、水運(yùn)等，交通領(lǐng)域碳排放量非常大。2021年全國兩會碳達(dá)峰、碳中和寫入政府工作報(bào)告，發(fā)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發(fā)展方向之一。所謂的智慧公交，是將移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)應(yīng)用到城市公共交通運(yùn)營、服務(wù)、管理等方面，努力打造綜合、、準(zhǔn)確、可靠的城市公共交通信息服務(wù)體系，提高城市公共交通智能化水平。
國務(wù)院、交通部等主管單位、部門多次在各種指導(dǎo)文件中強(qiáng)調(diào)公共交通的智能化、信息化。2014年4月，交通運(yùn)輸部辦公廳發(fā)布《關(guān)于加快推進(jìn)城市公共交通智能化應(yīng)用示范工程建設(shè)有關(guān)事項(xiàng)的通知》，加快推進(jìn)城市公共交通智能化應(yīng)用示范工程建設(shè)工作。
2015年6月，交通運(yùn)輸部辦公廳發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步加快推進(jìn)城市公共交通智能化應(yīng)用示范工程建設(shè)有關(guān)工作的通知》，以提升城市公共交通運(yùn)行監(jiān)測、企業(yè)智能調(diào)度、行業(yè)監(jiān)管決策和公眾出行信息服務(wù)水平為總體目標(biāo)。
截止到2020年11月，交通運(yùn)輸部共公布兩批共37個(gè)公共交通智能化應(yīng)用示范試點(diǎn)城市。批包括鄭州、大連、哈爾濱、深圳、南京、西安、長沙、北京、重慶等10個(gè)城市；第二批包括太原、石家莊、青島、武漢、株洲、貴陽、蘇州、烏魯木齊、杭州、保定、銀川、蘭州、昆明、寧波、合肥、南昌、新鄉(xiāng)、廣州、沈陽、西寧、柳州、福州、?？?、呼和浩特、長春、上海、天津等27個(gè)城市。
智能網(wǎng)聯(lián)作為一種技術(shù)手段，是實(shí)現(xiàn)智慧公交的重要途徑之一。智能網(wǎng)聯(lián)公交，本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)公交的智能化和網(wǎng)聯(lián)化。其中智能化代表著公交車的自動化水平，從L0-L5；而網(wǎng)聯(lián)化代表著公交車的信息交互水平，包括V2I，V2V，V2P，V2N等。全國各地紛紛開展智能網(wǎng)聯(lián)公交試點(diǎn)示范工作，詳細(xì)情況如下表所示。
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城市 |
建設(shè)內(nèi)容 |
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長沙 |
已有2000余輛公交車完成智能化、網(wǎng)聯(lián)化改造。智能網(wǎng)聯(lián)公交具有自動統(tǒng)計(jì)乘客人數(shù)、規(guī)范司機(jī)駕駛行為、輔助駕駛、提升安全等功能，沿線路端可以實(shí)時(shí)感知智能網(wǎng)聯(lián)公交的車輛速度、位置、駕駛狀態(tài)等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并與交通信號控制燈進(jìn)行實(shí)時(shí)聯(lián)動。 |
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鄭州 |
L3 級智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)的建設(shè)內(nèi)容包括車路協(xié)同盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)、信號優(yōu)先系統(tǒng)、智能網(wǎng)聯(lián)車輛升級、智能網(wǎng)聯(lián)云控平臺、車路協(xié)同系統(tǒng)、智能調(diào)度系統(tǒng)、自動充電系統(tǒng)、信息安全防護(hù)系統(tǒng)等。 |
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廈門 |
已完成廈門市60BRT道路和5個(gè)紅綠燈路口的智慧化改造以及50輛BRT公交車的智能網(wǎng)聯(lián)改造，發(fā)布了四項(xiàng)智能網(wǎng)聯(lián)應(yīng)用：超視距防碰撞、實(shí)時(shí)車路協(xié)同、智能車速策略以及安全精準(zhǔn)停靠。 |
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杭州 |
基于5G通信和網(wǎng)聯(lián)自動駕駛技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車路協(xié)同、超前感知；智慧路口、安全出行；綠波引導(dǎo)、一路暢行；智能巡航、綠色；車車互通，無憂駕駛；智慧站臺、e站服務(wù)等功能。 |
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重慶 |
開展5G+MEC+C-V2X試點(diǎn)，支撐危險(xiǎn)場景預(yù)警、綠波通行、路側(cè)智能感知、高精度地圖下載、5G視頻直播和遠(yuǎn)程駕駛等六大場景應(yīng)用。 |
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上海 |
滴水湖環(huán)湖一路智慧公交，實(shí)現(xiàn)基于5G+智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)的開放測試綜合應(yīng)用場景、基于大數(shù)據(jù)的智慧公交服務(wù)場景、基于人工智能的交通全息感知等新技術(shù)。 |
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深圳 |
實(shí)現(xiàn)精確識別、感應(yīng)環(huán)境、自主規(guī)劃路徑、避讓行人、障礙物等一系列L4級自動駕駛功能；乘客可“刷手乘車”；車內(nèi)攝像頭識別分析車內(nèi)正在發(fā)生的各種異常行為，如識別監(jiān)測到偷竊、吸煙、跌倒等行為。 |
02
智慧公交面臨的挑戰(zhàn)
智慧公交發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)主要考慮三個(gè)角度，分別是從城市市民角度、公交運(yùn)營企業(yè)角度、和城市管理者角度。
從城市市民角度看，當(dāng)下公交出行存在如下問題。“門到門”出行時(shí)間較長，造成這個(gè)問題的原因，包括公交候車時(shí)間長、不準(zhǔn)時(shí)，一般來說為了提升公交運(yùn)營效益，會減少公交配車并采取較大的發(fā)車間隔，這就會導(dǎo)致市民候車時(shí)間增加；公交線路規(guī)劃繞路/換乘引起行程時(shí)間過長，一般來說為增加客流，會增加繞行，從而增加線路非直線系數(shù)，導(dǎo)致市民繞行距離增加；道路擁堵也會引起行程時(shí)間過長。除此之外，公交出行還存在舒適度不足的問題，比如熱點(diǎn)區(qū)域熱點(diǎn)線路公交車車廂擁擠。
從公交運(yùn)營企業(yè)角度看，當(dāng)下公交出行存在如下問題。公交安全事故時(shí)有發(fā)生，例如乘客與司機(jī)沖突，公交車縱火爆炸，公交車碰到交通事故，公交車車輛故障等各種原因?qū)е掳l(fā)生公交事故；公交駕駛員招聘難、成本高，公交需要A3級以上駕照，駕駛員人工成本高，而且公交駕駛員工作時(shí)間長，容易造成疲勞駕駛，帶來極大安全隱患；除此之外，公交出行還面臨軌道交通、電動自行車/自行車等出行方式的競爭，尤其是網(wǎng)約車的沖擊，相比公交出行，網(wǎng)約車服務(wù)質(zhì)量更高，線路更加靈活，可達(dá)性更強(qiáng)。
從城市管理者角度看，當(dāng)下公交出行存在如下問題。城市級公共交通決策需要更加科學(xué)，例如科學(xué)設(shè)計(jì)公交路網(wǎng)、快速公交線路，以及實(shí)現(xiàn)城市級智慧交通協(xié)同疏導(dǎo)等；公共交通出行信息發(fā)布不及時(shí)不準(zhǔn)確，大部分城市公交系統(tǒng)不能有效傳遞出行信息；公交服務(wù)水平評價(jià)不客觀，很多情況下是通過增加公交基礎(chǔ)設(shè)施投入來提升公交服務(wù)水平，而忽略了智能化改造等其它有效手段。
03
智能網(wǎng)聯(lián)公交的三大發(fā)展趨勢
通過打造智能網(wǎng)聯(lián)公交，可以助力實(shí)現(xiàn)公交智慧化。從城市市民角度看，發(fā)展“精準(zhǔn)公交”；從公交運(yùn)營企業(yè)角度看，發(fā)展“安全公交”；從城市管理者角度看，發(fā)展“科學(xué)公交”。
（1）發(fā)展“精準(zhǔn)公交”
“精準(zhǔn)公交”有不同層次的要求。要做到“準(zhǔn)時(shí)準(zhǔn)點(diǎn)”，即市民期望公交車“定點(diǎn)發(fā)車，準(zhǔn)時(shí)到站”，這樣市民可以算好時(shí)間出門，“卡著點(diǎn)”坐車；其次可以提供“定制公交”，即市民通過專門渠道提出自己的出行需求，公交公司統(tǒng)計(jì)市民需求和客流情況設(shè)計(jì)出公交線路；還可以提供“智能響應(yīng)公交”，市民可以選擇手機(jī)預(yù)約、動態(tài)生成智能響應(yīng)式公交，從而提供更加便捷、舒適的個(gè)性化出行服務(wù)。
針對不同層次的“精準(zhǔn)公交”業(yè)務(wù)，智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)可以提供豐富的應(yīng)用場景。例如公交優(yōu)先、綠波車速引導(dǎo)、智慧站臺（BRT站臺）及移動端應(yīng)用信息服務(wù)、L4級微循環(huán)自動接駁巴士等。
公交優(yōu)先可以通過“空間”和“時(shí)間”實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)先，即公交車有道路通行空間優(yōu)先權(quán)，和公交車有道路通行時(shí)間優(yōu)先權(quán)?；谥悄芫W(wǎng)聯(lián)C-V2X車路協(xié)同技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)低成本高精度的主動實(shí)時(shí)自適應(yīng)公交優(yōu)先。
依托于C-V2X超視距和低遲延能力，可以預(yù)測公交車輛到達(dá)時(shí)間，決定優(yōu)先配時(shí)策略；依托于C-V2X高精度（厘米級）定位能力，精準(zhǔn)感知公交位置、速度、加速度，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確配時(shí)；根據(jù)道路擁堵情況動態(tài)計(jì)算各方向可壓縮時(shí)間，通過相位保持、綠燈延長、紅燈截?cái)?、相位插入和相序跳動等確保公交車直接通過；考慮多方向優(yōu)先沖突請求，根據(jù)交叉路口車輛位置、速度、行駛方向、載客率、正點(diǎn)率和司機(jī)駕駛意圖進(jìn)行多臺公交車的優(yōu)先等級排序和優(yōu)先方案。
綠波車速引導(dǎo)是當(dāng)公交車駛向信號燈控制的交叉路口，收到由C-V2X路側(cè)單元RSU發(fā)送的道路數(shù)據(jù)以及信號燈實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)，將給駕駛員一個(gè)合適的車速建議區(qū)間，從而使得車輛能夠經(jīng)濟(jì)舒適地（不需要停車等待）通過綠波帶各個(gè)信號路口。
智慧站臺與公交智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)，電子站牌可展現(xiàn)公交車的實(shí)時(shí)信息，精準(zhǔn)顯示公交車到站和離站位置、到站和離站時(shí)間、搭載人數(shù)、行駛速度等多種信息。
微循環(huán)自動接駁巴士實(shí)現(xiàn)固定線路接駁，20km/h~50km/h的設(shè)定線路L4級自動駕駛。應(yīng)用C-V2X車路協(xié)同技術(shù)將使自動接駁巴士更加精準(zhǔn)和安全可靠。
（2）發(fā)展“安全公交”
“安全公交”涉及到多方面的要求。針對公交車輛本身，車輛安全是保障公交安全行駛的基礎(chǔ)前提，包括車輛本身的各種狀況，以及車前車后、駕駛位、車門、車廂的監(jiān)控；針對司機(jī)乘客，駕駛員的不規(guī)范操作和行為，以及長時(shí)間疲勞駕駛，是公交事故發(fā)生的重要原因之一，另外，乘客的危險(xiǎn)行為，如搶奪公交車方向盤等也會嚴(yán)重危害公交車安全；針對交通環(huán)境和其它交通參與者，如極端惡劣交通環(huán)境，以及其它交通參與者導(dǎo)致的交通事故，也會危害到公交車安全。
針對以上不同對象的“安全公交”業(yè)務(wù)，智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)可以提供豐富的應(yīng)用場景。例如公交車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳、司機(jī)駕駛智能監(jiān)測、弱勢行人與非機(jī)動車檢測、交叉路口防碰撞、橋隧水浸監(jiān)測、L3級自動駕駛公交改造等。
公交車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳，車載終端OBU與CAN總線集成，支持車輛診斷、車輛遠(yuǎn)控、車輛數(shù)據(jù)上報(bào)等。
司機(jī)駕駛智能監(jiān)測，可對司機(jī)疲勞駕駛、分神駕駛、抽煙、接打電話等各種異常行為和危險(xiǎn)行為及時(shí)報(bào)警。
弱勢行人與非機(jī)動車檢測、交叉路口防碰撞，可通過路側(cè)智能設(shè)備，采集路口交通信息，生成路口交通態(tài)勢。行人和非機(jī)動車輛進(jìn)入機(jī)動車道時(shí)，及時(shí)對公交車進(jìn)行告警；路側(cè)邊緣計(jì)算設(shè)備還可以進(jìn)行協(xié)同決策，廣播行駛建議給公交車輛，減少交通事故發(fā)生概率。
橋隧水浸監(jiān)測，通過路側(cè)智能設(shè)備，檢測橋隧狀況，通過C-V2X路側(cè)單元RSU提前下發(fā)給即將進(jìn)入該路端的公交車。
L3級自動駕駛公交改造，此時(shí)系統(tǒng)完成?多數(shù)的駕駛操作，僅當(dāng)緊急情況發(fā)?，出現(xiàn)車輛?法處理情況時(shí)，進(jìn)?預(yù)警提醒駕駛員，由駕駛員接管?輛。L3級自動駕駛公交車可以有效降低司機(jī)的駕駛疲勞度，將司機(jī)從重復(fù)勞動中解放出來，將更多精力放到關(guān)注乘客服務(wù)上；還可以對特殊路段預(yù)設(shè)軌跡，在過橋和過隧道等危險(xiǎn)場景下，?路協(xié)同和L3自動駕駛系統(tǒng)協(xié)同作?，系統(tǒng)預(yù)設(shè)?優(yōu)先級路徑，其他??法控?，避免司機(jī)和乘客出現(xiàn)危害社會?為；還可以實(shí)現(xiàn)公交車輛精準(zhǔn)停靠，?級踏板和?站屏蔽?間隔不超過15cm，前后對?誤差不超過20cm。
（3）發(fā)展“科學(xué)公交”
“科學(xué)公交”涉及到不同維度的要求。在規(guī)劃決策維度，需要科學(xué)設(shè)計(jì)公交路網(wǎng)、快速公交等；需要和城市軌道交通、一出行等形成有機(jī)協(xié)同；進(jìn)一步還需要和智慧交通大系統(tǒng)融合，進(jìn)行主動交通管控。在信息發(fā)布維度，需要對數(shù)據(jù)高度融合，通過多種觸達(dá)方式向市民提供公交信息服務(wù)，以及交通事故風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等。
針對不同維度的“科學(xué)公交”業(yè)務(wù)，智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)可以提供豐富的應(yīng)用場景。例如互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用、公交線網(wǎng)優(yōu)化、一體化出行服務(wù)等。
互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用，可以挖掘城市居民出行需求和出行特征，為交通行業(yè)提供科學(xué)、可靠的數(shù)據(jù)分析和決策支持。例如宏觀層面的省際/城際客流遷徙、城市客流OD、熱門出行區(qū)域等；微觀層面的實(shí)時(shí)客流檢測、通勤規(guī)律、人群畫像等。
公交線網(wǎng)優(yōu)化，分析熱門區(qū)域的公交供給情況，尋找到線網(wǎng)低覆蓋，但出行需求大的區(qū)域。
一體化出行服務(wù)，針對出行需求進(jìn)行一體化出行規(guī)劃，多種交通方式流暢銜接，出行信息全鏈路打通，根據(jù)個(gè)人出行偏好智能化線路。
（4）建設(shè)成效
依托于智能網(wǎng)聯(lián)公交技術(shù)，“精準(zhǔn)公交”的車輛運(yùn)行時(shí)間可節(jié)約15%~25%，車速提升10%~20%，準(zhǔn)點(diǎn)率提高40%~50%，平均車次運(yùn)量增多25%~30%；“安全公交”提供公交車輛、司機(jī)乘客、交通運(yùn)行安全管理，事故率可大幅下降70%。
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