長沙市智能網聯公交改造方案研究

陳靜萍

摘 要：為解決傳統公交出行“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聯公交，改造139個路口。研究采用智能網聯手段，從端（車）、路（路側）、管（網絡）和云（云控平臺）等四個方面構建端到端的C-V2X車路協同解決方案，建設具備前瞻性的智慧公交應用場景，符合技術演進趨勢及未來可擴展需求。

關鍵詞：智能網聯汽車;測試場景;路側系統;信息傳輸系統;智能網聯云平臺

1 研究背景

當前，傳統的公交出行面臨“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，主要表現在如下兩個方面：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，難以有效提升服務水平，實現“客流”和“運力”的均衡供需匹配。

常見的技術手段難以解決公交車的痛點問題。目前，智能聯網汽車（自動駕駛）已成為汽車產業發展新方向、新動力以及未來發展制高點，本研究采用智能網聯手段，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成果在示范區內深耕細作，加大示范區智能網聯的覆蓋范圍，打造智能網聯公交。為提升長沙市新一輪科技革命和產業變革引領能力，打造全國規模最大、技術應用領先、配套設施完善的交通強國示范區、國家車聯網先導區、國家公交都市建設示范城市。

2 建設內容

（1）建設范圍。研究選擇長沙市范圍內公交車流量、載客量最大的11條核心路段，依托長沙市交通局統計公交車輛日載客量數據排名，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。路側系部署主要服務于長沙市范圍內客流量較大的公交車、特種車輛交通信號優先通行功能和社會車輛的輔助駕駛功能。本研究將有助于構建“公交優先、車路協同”高水平、高品質的城市公交服務體系，引導城市公交服務健康可持續發展。

（2）項目建設計劃。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。基于車路協同公交信號優先技術將惠及長沙市20%的公交車輛、長沙市11條核心道路相關乘客共計18萬人次。

（3）測試場景設計。本研究可實現公交信號優先等場景，通過V2X技術填補車輛自身的傳感器盲區，系統可進階實現“車、路、人”的動態信息實時交互。在為人工駕駛提供輔助的同時，也可為單車自動駕駛技術提供更可靠的環境信息支撐。實現車-路-云的有效協同，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、高效和環保的道路交通系統。

本研究V2X網聯場景應用服務主要包含以下場景服務功能：1）公交優先通行;2）信號燈感知和綠波車速引導;3）緊急車輛優先、特勤保障;4）闖紅燈預警;5）公交車專用車道偏離報警;6）路網運行狀態提醒。

3 設計方案

（1）總體設計架構——“車-路-云”體系框架。本研究充分結合車路協同V2X、交通大數據及云計算等新興技術，搭建智慧公交-路側智能系統-創新中心云控平臺的“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調與應急指揮中心（TOCC）、智能網聯云控管理平臺等交通大數據的應用，建設具備前瞻性的智慧公交應用場景，優化基礎設施建設成本，來支持面向不同類別的創新應用，符合技術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與車輛運行系統和車端顯示系統的對接，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指令，實現管理者對智慧公交的遠程跟蹤與管理。

（3）路側系統。智能路側系統是一個綜合的路側平臺，向上與管理中心進行對接，向下與路端基礎設施、路端傳感系統、路端發布系統等進行對接，具備基于車路交互技術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/兩套智能路側終端，實現車與路、路與云之間信息上傳下載，保證該區域車路云三者之間互聯互通。同時在每個路口設置一套信號機學習終端，實時采集該路口信號機狀態信息，并通過智能路側終端將信號燈數據廣播出來。

（4）信息傳輸系統。信息傳輸系統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）智能網聯云平臺。在2019年長沙雙一百項目，創新中心已搭建一套區域性協同智能網聯云控管理平臺（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域交通狀態、道路狀態、動態目標狀態信息，并進行實時和歷史數據分析，進而實現宏觀交通流優化的功能。

本研究新增智能路側系統應匹配云控平臺，滿足智能路側系統協同管理、支持多路側設備協同場景調度要求。

云控平臺負責接收車輛上報的信息，并經過策略計算，將相關信息推送到車輛，云控平臺應包括IT基礎設施、外場設備管理中心和V2X業務中心等軟件功能模塊或類似功能模塊。

4 點位設計方案

本項目在路口設置智能路側終端RSU，實現車與路、路與云之間信息上傳下載，保證該區域車路云三者之間互聯互通。在RSU安裝的桿件上配置抱桿機箱，機箱內配置路口匯聚交換機、光纖收發器、信號避雷器、電源避雷器等設施。

智能路側終端與交換機之間通過STP-6連接。

本項目根據路口的形式不同配置不同數量的智能路側終端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套智能路側終端RSU;3）環島形平交口：在每個路口配置4套智能路側終端RSU。

亮點與創新點：本研究的智能網聯公交改造基于車路協同公交信號優先技術，將惠及長沙市20%的公交車輛、相關乘客共計18萬人次。

本研究具有以下亮點與創新點：1）引領“公交優先、車路協同”

行業標準、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技術高度融合，提供全面觸達群眾日常出行服務;4）打造效率公交、引領公交出行新風范;5）深化公交信號優先體系，服務日常民眾出行;6）實現重點車輛優先通行、服務大眾;7）提供智慧交通精細化管理服務;8）充分考慮車路云一體化信息安全。