城市公共自行車租賃的通信技術分析

摘 要：公共自行車系統已發展50多年，近10年該系統在世界范圍內日漸普及和流行。隨著公共自行車的發展給人們的生活帶來極大便利的同時，借車、還車不方便，好車擔心被盜，普通的車維護起來又麻煩等問題日益突出，本文介紹了公共自行車的發展歷史，并對公共自行車的通信技術進行了分析和總結。

關鍵詞：公共自行車，借車還車，維護

一、公共自行車的發展歷史

自20世紀60年代公共自行車問世以來，得到了迅速發展，已有三代公共自行車交通系統和最近新興的無樁共享單車。

第一代公共自行車，車未上鎖，免費，無固定站點；第二代公共自行車，車身上鎖，硬幣存取，免費，特定站點；第三代公共自行車，車身上鎖，智能卡存取，收費，特定站點，存取亭，實時可用，GPS追蹤。

新型無樁共享單車，智能開鎖、無固定樁、向全社會開放的自由騎行成為無樁共享單車的創新點。如摩拜單車，與傳統公共自行車不同，新型單車不需要辦卡。每輛車都內置了GPS芯片以及單獨的二維碼和編號，通過App和智能鎖的物聯，讓用戶經App查詢周邊可使用的單車，掃碼解鎖使用，手機掃碼后，由云端向該車的CPU發送無線信號，然后由CPU控制開鎖。在騎行過程中，時鐘模塊計時，定位模塊記錄車輛位置。騎行結束后，就近將單車停到街邊非機動車停車區域，即可結束使用，用戶關鎖結賬，APP上顯示騎行時間和費用，行程詳情中還可以看到騎行的路線和距離。自行車失竊一直是困擾很多用戶的難題，新型單車的智能車鎖很好地解決了這個問題。在新型單車的車鎖中，設置了報警模塊，由CPU和各模塊形成防盜鎖，并用防盜通信設備進行配合。防盜通信設備接收由自行車防盜鎖發送的定位信息，并可以對該自行車的防盜鎖直接進行控制。

二、公共自行車的通信技術

自第三代公共自行車起，自行車租賃系統結合了RFID、信息集成、互聯網等先進技術，實現對公共自行車租賃系統的智能化管理。

具體而言，第三代公共自行車由后臺管理系統、站點控制平臺、自行車、停車樁，每輛自行車都有智能化的裝置，對應唯一的電子標簽號，每個車位都設置了自行車控制器，在提供自行車存取服務的同時可以采集?？孔孕熊嚨男畔?。建立從后臺管理系統、站點到自行車鎖樁的一整套通信系統，并實現遠程監控、用戶界面操作、租還車等全方位智能化功能。站點控制平臺通過對鎖樁的控制，可以提供車輛租賃服務，用戶自助服務。用戶在此處可租還車輛、查詢用戶和周圍站點車輛信息、登陸并進行個人業務處理。后臺管理系統則提供了前端 Web、數據庫支持，存儲整個系統的數據，用戶可通過網頁登陸系統的網站，同時，系統內操作所產生的數據都會在后臺管理系統中儲存。

公共自行車租賃系統集IC卡交通管理技術、RFID身份識別技術、通訊技術、計算機網絡技術、機電一體化技術等先進技術及交通管理理論的于一體。一個公共自行車租賃點包括一個終端設備和一些自行車停車樁，終端設備可以和每個電子車鎖聯系在一起，而自行車鎖又是和自行車停車樁一一對應的。當租賃系統使用者租車時，終端會收到該車位已空的信號，而還車者只能將自行車鎖到這些空車位上，所有的租賃與歸還的操作都將被系統記錄，并實時傳輸給中央處理設備。即無線通訊網絡把每輛帶有RFID的公共自行車和公共自行車租賃點控制設備有效聯系在一起，實現數據的實時交換，管理中心實時監控所有租賃終端的設備狀態。通過這樣的系統網絡，管理中心可以實時獲得并不斷更新數據，在進行調度時，調度人員可以實時獲得各個站點的公共自行車數量及空車位數量，了解各個租賃點的狀態；另外，可以根據IC卡數據進行需求預測，根據需求與租賃點自行車庫存量之間的關系制定運營調度管理計劃，合理分配各個公共自行車租賃點的公共自行車配置。

用戶憑IC卡進行租車業務。公共自行車租賃管理系統規定一張用戶卡只能租借至多一輛公共自行車。租車過程中，用戶首先選擇一個有公共自行車的鎖止器（樁位），在鎖止器刷卡面板上刷IC卡。鎖止器相關讀卡設備通過射頻識別等技術，讀取到IC卡上的基本信息和自行車交易記錄內容。如果用戶卡片可以正常租車，則再通過物聯網絡通知相應的鎖止器，控制其進行IC卡寫記錄等操作，打開鎖開關，釋放公共自行車，并向中控柜控制程序返回操作的結果，一次完整的租車交易就此完成。如果因為余額不足、卡片已掛失等子流程而無法租車的，則會控制相應的鎖止器播放相應的語音或LED提示。

當用戶要來還車時，先選擇一個空的鎖止器，將車輛推進鎖止器后，鎖止器會通過語音、蜂鳴器等途徑通知用戶進行還車刷卡。如果驗證成功，鎖止器讀卡設備會進一步讀取卡片上的交易信息和錢包區信息。鎖止器通過物聯網技術，將卡上的租車信息傳到中控上到中控程序。中控程序結合后臺的信息，得到最后的費用結算結果。中控程序再通過物聯網將結果返回給鎖止器。如果能夠還車，則鎖止器則會從用戶IC卡上扣取本次費用，并播放提示語音，有的鎖止器還會顯示本次交易產生的金額以及卡上的余額等信息。站點控制平臺與停車樁通過CAN總線的方式進行通信的，CAN總線具有實時性強可靠性高的特點，保證了車輛租還的實時可靠，站點控制平臺與后臺管理系統通過有線和無線兩種方式進行通信，在兩種方式都可用的情況下，優先使用有線通信方式進行通信，在特殊情況下使用GPRS方式進行網絡通信，保證網絡數據能夠正?？煽康倪M行。

對于新型無樁共享單車，運營策略中心與云端連接，用于為云端提供自行車管理策略，移動通信設備經由云端通過無線網絡對自行車進行控制，自行車定時向云端上報解鎖狀態信息、鎖車狀態信息、位置信息、騎行距離、騎行 時間、騎行速度、電量等狀態信息。用戶登錄時使移動通信設備與云端建立連接，根據用戶當前位置為用戶提供當前位置附近的可用自行車的信息，并引導用戶找到當前位置附近的可用自行車，根據用戶的移動通信設備和/或云端發出的解鎖指令來打開自行車的車鎖，在用戶騎行過程中將自行車自動獲取到的該用戶所騎行的自行車的狀態信息發送給該用戶的移動通信設備和/或云端，在用戶騎行結束后，云端確認鎖車狀態并結束本次用車。

二、公共自行車的技術展望

公共自行車租賃系統具有靈活、低碳、環保、占地面積小等特點，不僅能夠有效緩解城市交通壓力，減少交通事故和環境污染，而且可以作為城市末端最后一公里出行工具，彌補現有城市交通旺覆蓋不全的的缺點，因此成為未來城市公共交通發展的一個重要方向。本文綜合分析了當前公共自行車租賃系統的各種通信技術，為進一步完善公共自行車租賃系統提供了一定的參考。

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作者簡介：

李姝妺（1991-），女，碩士，研究實習員，研究方向：網絡通信。