車路協同環境下公交專用道設置淺析

屈曉光

（天津市政工程設計研究總院有限公司，天津 300392）

引言

隨著城市人口以及機動車保有量快速增長，城市交通供需矛盾日益突出，交通擁堵、出行難已成為我國大中城市普遍存在的城市病[1]。國務院《“十四五”節能減排綜合工作方案》要求，大力推動節能減排，推進經濟社會發展全面綠色轉型，助力實現碳達峰、碳中和目標。而保證公共交通優先，提高公共交通競爭力，增加公交覆蓋是緩解交通擁堵、提升城市品質和低碳節能的重要手段。各大城市都在大力推進公交專用道建設，而常規公交專用道依靠專用的標志、標線以及交通監控系統，雖然保證了公交車通行專屬路權，但在交叉口處通行權受到信號燈周期時間限制，造成公交車在交叉口處停車等待。

近年來，智能網聯汽車產業和車路協同技術的蓬勃發展，為傳統交通優化賦予了更多可能。常規公交專用道設置是利用公交專用標志、標線以及交通監控系統來保障公交專用路權；在現今車路協同環境下，還可把公交車、路側感應單元、聯網信號機作為公交專用道系統的一部分考慮。利用車路協同環境下公交車、道路、信號機等數據的實時交互，優化時間路權，減少公交車停車等待時間，保障公交優先，且公交車運行路徑、速度及車種明晰，在公交專用時段干擾小，在車路協同環境下可實施性較強。

1 常規公交專用道設置

公交專用道是指在符合條件的城市道路中專門為公交車設置的獨立路權的行車道，按照專用道在橫斷面上行駛位置，可分為外側式、次外側式和路中式三種[1]。常規公交專用道布置一般由公交專用道標志系統、公交專用道標線系統、公交專用道監控抓拍系統等組成。

（1）公交專用道標志系統：為保持公交專用道的連續性和公交車輛的優先通行權，在必要路口或路段應設置公交專用道標志（圖1），提高公交專用道的識別度。按照專用道服務時間劃分，公交專用道可分為分時段公交專用道和全天候公交專用道兩種，分時段公交專用道通常是在道路高峰時段公交流量大，平峰時段公交流量小的情況下設置，這樣可以避免平峰時段道路資源的浪費[2]。

圖1 公交專用道標識示例

（2）標線鋪裝系統：公交專用道標線系統常采用文字或圖案鋪裝車道，使得公交專用道易于識別，有較好的警示效果，減少社會車輛的干擾。公交專用道車道分界線一般為黃色虛線，公交專用道內標寫路面文字“公交專用”和使用時段。根據鋪裝形式的不同，公交專用道標線隔離可分為常規標線隔離、半彩鋪裝隔離和全彩鋪裝隔離[1]（圖2、圖3、圖4）。

（3）違法駛入抓拍系統：為突出公交專用道的專用路權，在公交專用道出口（交叉口進口）、路段設置違法抓拍設施（圖5），也可在公交車上增加車載抓拍裝置作為補充，對公交專用時段內違法駛入的車輛按照規定進行處罰，強化行政監督效力。

2 車路協同環境公交專用道系統介紹

車路協同系統（Cooperative Vehicle Infrastructure System，CVIS）是指利用高精度傳感器、廣域的無線通信方式、新一代物聯網和云計算、大數據等技術，將車車、車路、車人、車云等數據信息進行整合，并實時交互。通過全方位的車輛數據信息和路側數據信息采集、融合，實現車輛主動安全控制和基于路側端的信息協同管理和調度，達到人-車-路-云的高效有機統一，從而為滿足高效、安全、綠色的交通環境建立基礎[3]。

圖2 公交專用道常規標線鋪裝

圖3 公交專用道半彩鋪裝

圖4 公交專用道全彩鋪裝

圖5 違法駛入抓拍示例

車路協同環境下，在常規公交專用道系統中增加車載單元OBU的網聯公交車、路側交叉口安裝路側單元RSU以及網聯信號機等設備單元，無需進行大量的土建施工，利用各感應元件的信息交互，在保障公交車專用路權的同時，也可以保障公交通行時間優先。

（1）車載單元OBU（圖6）：車載單元OBU內置WIFI、LTE、C-V2X等多功能通訊模塊，支持GPS/北斗等系統，可對公交車輛進行高精度定位，并讀取網聯信號燈數據以及路況等信息，實時將車輛獲取到的信息發送至云平臺進行監控與管理[4]。

圖6 車載單元示例

圖7 路側單元示例

（2）路側單元RSU（圖7）：路側單元RSU內置模塊與OBU基本類似，同樣內置 WIFI、LTE、C-V2X等多功能通訊模塊，支持GPS/北斗等系統，作為RTK定位基站，支持高精度RTK定位增強信息發布（路端限速、車速建議、紅綠燈狀態等）[4]。可作為路端智能感知基站，外接交通信號控制機、交通流量視頻分析機，可將實時路況信息發送至云端管理，也可通過云端獲取動態交通信息。

（3）智能聯網信號機：智能聯網交通信號燈是在傳統交通信號燈的基礎上進行網聯化設計的產品。聯網交通信號燈集成組合傳感器感知技術、傳感器融合算法、V2X技術等[4]，可實現信號燈與智能網聯公交車之間的信息傳遞，使得公交車擁有與信號機通信的能力，為公交信號優先提供保障。

在實施過程中，利用車載設備（OBU）和路側設備（RSU）為通信媒介，使到達路口的公交車與信號燈以及后臺調度中心可以實時通信。如圖8所示，通過車載設備（OBU）實時收集公交車的速度、加速度、轉向角等信息；RSU通過接受到的公交車數據（位置、速度、航向角等）[4]計算出公交到達路口所需時間，同時根據實時的相位狀態信息、車輛狀態信息以及輔助信息（如道路限速、流量、排隊等），通過一定的優化指標，利用車載單元（OBU）對公交車給出引導車速，并結合到達路口時公交相位的信號燈狀態，采用相應的公交優先控制策略。

車路協同環境下，三個模塊的協同作用主要反映公交信號優先的控制策略。其中主動信號控制策略包括綠燈延長、相位插入、紅燈早斷等[3]（圖9）。

圖8 各元件模塊組成示例

圖9 公交信號優先策略示例

公交專用路權下，公交車具有車種、運行速度、駛軌跡明晰以及受行車干擾小等特點。利用車載設備（OBU）、路側設備（RSU）、網聯信號燈等通信媒介，可保證公交車的位置信息、到達路口時間、聯網信號機的相位狀態等信息實時交互，保證公交優先信號的高效實施，減少公交車在交叉口的時間延誤，保障公交優先。隨著智能互聯和車路協同技術的發展，公交優先信號控制策略可進一步挖掘和優化。

3 結語

設置公交專用道是大力推進“公交優先”“綠色交通”策略的重要舉措之一。本文在常規公交專用道設置的基礎上，結合未來交通發展趨勢，提出在車路協同環境下，把車載單元OBU、路側單元RSU、聯網信號機作為公交專用道系統有機組合的構想，在保障公交車專用路權的同時，也可保障公交信號優先，減少公交車停車延誤時間，可為智能化公交專用道系統的深入研究提供參考。