基于車路協同的公交場站智能化管理系統建設研究

陳海亮

（廣州南沙交通發展有限公司，廣東 廣州 511458）

1 前言

自動駕駛公交車是城市交通的創新組成部分，與之配套的公交樞紐場站、公交首末站、中途站等則是公交行業不可分割的重要組成部分。如何將先進的物聯網技術、通信技術、信息技術等高新技術應用于交通場站，成為困擾自動駕駛公交車運營管理人員的一大難題。

公交場站承擔了車輛停泊、充電管理、清潔和回場檢修等服務。車路協同技術通過信息感知、判斷、交互，使得每一個交通要素都可以完整獲知區域內各交通要素狀態，重構交通環境，從而讓車輛能及時采取措施，保障交通安全[1]。

本文選擇廣州市南沙區自動駕駛公交車為研究對象，探索建設基于車路協同的智能化場站管理系統，優化自動駕駛車輛首末站。目前自動駕駛公交車已經實現從出站到回站全過程自動駕駛，但是，如何實現在場站內的自動停泊、自動充電，以及車輛的維修、常規回場檢查等，則需要不斷探索及優化，繼續探討將公交場站停車場管理與車輛運、管、維、保結合在一起，提升數字化城市的交通效率和服務水平。

2 公交場站存在的問題

公交場站是城市公共交通系統的重要組成部分，是乘客出行的必經之地。公交場站是人流、車流密集的地方。場站管理包括車輛進出管理、乘客服務管理、安全監控管理等方面，以確保場站的秩序井然、乘客出行安全[2]。首末站是行車調度人員運營、司售人員休息的地方，是車輛夜間停放或者白天客運高峰過后車輛停放的場所，也是為線路運營車輛下班后提供合理停放空間的必要設施，并按規定對車輛進行低級保養和重點小修的作業場所；保養場所主要承擔車輛的高級保養任務及相應的配件加工、材料和能源供給場所[3]。

南沙雨洪公交場站是明珠灣靈山島片區貫徹落實綠色生態建設理念打造的“近零能耗”綠色低碳建筑重要示范項目。2022 年1 月廣州南沙交通發展有限公司開通了L4 級別的南沙23 路公交車線路。雨洪公交場站作為廣州首座“近零能耗”綠色低碳公交場站建筑、自動駕駛公交車的首末站，相關配套設施與服務管理還處于完善階段，服務與管理還存在以下問題：

1.資源緊張，效率低。公交場站人力管理，清潔、泊車、充電等資源緊張，使用效率低，場站急需引入自動化、智能化應用，通過一體化的聯動和資源高效利用，以降低運營成本。

2.場站服務體驗低。公交場站內以信息為服務應用的基礎薄弱，市民乘客缺少智能化服務體驗，公交場站服務水平不高，難以匹配其賦予的示范性屬性。

3.設施設備利用率低。公交場站內的設施設備多為獨立運行，未有效與服務、管理相結合的自動化聯動應用，設施利用率不高。如在車輛管理上，當前多采用人工泊車及手動充電，且難以避免人工充電造成的風險；自動駕駛車輛出入站需人工抬桿放行，自動化程度低。

4.安全問題突出。公交場站占地面積廣，人員流動頻繁，在安全管理方面存在困難：一是部分人員在場站不按規定行走，容易造成事故；二是場站配有專用的充電樁，對充電區域及周邊人員的監管要求更高；三是安保人員在監控中長時間監看圖像會造成視覺疲勞，效率不高[4]。

3 問題分析

南沙雨洪公交場站作為廣州首座“近零能耗”綠色低碳公交場站建筑、自動駕駛公交車的首末站、南沙公交系統信息化管理的指揮中心，這些條件為打造智慧場站創造了極為有利的基礎條件。南沙自動駕駛公交車采用了前裝量產的方式，搭載了全棧式軟硬件解決方案，車上配置了車路協同OBU 設備，能夠安全高效地處理各種復雜的城市交通路況。

雨洪公交場站已投入運營自動駕駛公交車，需要探索通過場內智能化建設與提升，實現場內公交“靜態智能”應用與場外島尖交通基礎“動態智能”的智慧聯動。

公交場站配備了出入站道閘、視頻監控系統、能耗監測系統、智能指揮監控系統等智能化基礎。配置了公交泊位、充電樁、充電弓，為自動駕駛公交車提供充電服務。

在雨洪公交場站停靠的自動駕駛公交車配備了V2X OBU，通過車路協同技術，實現了車與車，車與路，車與平臺通訊互聯。因車輛目前使用了紙質測試牌照，自動駕駛公交車出站和進站仍采用人工放行的方式，而非自動實現車輛進出場識別，因人為原因可能導致不能及時放行而影響出行效率和體驗，有待改進。

車路協同技術包含了車輛與道路基礎設施之間的信息交互與共享，旨在提升交通運輸系統的效率、安全性和舒適性[5]。它是物聯網、云計算、大數據等現代科技的深度融合，為智慧交通、智慧城市等領域提供了新的解決方案。可研究在雨洪公交場站增加車路協同RSU 路側設備，打通場站內的軟硬件設施，讓所有設施互聯互通，建設基于車路協同的公交場站智能化管理系統。

路側設備RSU 是一種基于C-V2X 技術的設備，工作于5.905～5.925GHz 微波頻段，用于實現V2I、I2P 通信等功能。可通過多種通信方式，可通過網絡連接打通道路基礎設施，包括視頻監控、出入口道閘、充電弓系統、公交調度系統等多種系統，利用通信距離視距300米以上的優點，實時采集車輛的狀態和位置信息，對相關基礎設施運行狀態監管與控制，協同規范公交場站內的業務工作。讓交通設施與汽車之間具備直接實時“對話”能力。

4 技術路線

大力發展公共交通，全面推進公交場站智能化建設，將公交場站管理與車輛運、管、維、保結合在一起，實現車輛在停車場內各個環節的實時監控和關鍵數據采集管理。

車路協同技術包含車輛與道路基礎設施之間的信息交互與共享，旨在提升交通運輸系統的效率、安全性和舒適性。它是物聯網、云計算、大數據等現代科技的深度融合。開展基于車路協同的智能化公交場站管理，打通末端智能應用建設，實現數據融合、智能協同聯動、服務管理一體化的公交場站應用。具體如下。

4.1 車輛出入口管理

自動駕駛公交車配置了V2X OBU，具有定位功能，通過加裝V2X RSU路側設備。可實時獲取車輛位置信息，在車輛進站和出站的合適區域，如在出入口前50 米設定電子圍欄，當感知到車輛進入圍欄區域時，將車輛信息傳送給后臺，后臺自動控制道閘開啟，從而實現自動感應車輛進場和出場，實現自動放行。

4.2 自動充電弓充電管理

進行公交充電弓的自動化充電改造，當自動駕駛公交車電量低于30%時，公交場站智能化系統通過V2X RSU 了解到車輛有充電需求，在車輛回場后指派自動駕駛駛至指定充電位，充電弓可自動充電以及滿電收起。安全員確認后，車輛自動駛入指定停泊車位，實現無人駕駛車輛的自動化充電應用。

4.3 智能視頻監控管理

對智能行為進行分析，在公交場站周邊圍墻或者重要場所外圍設置電子圍欄，識別出物體穿越此界限的行為，一旦人員或車輛跨越這條邊界線，系統判斷其是否非法，發出相應的告警信息，同步通過RSU 告知附近的自動駕駛公交車注意避讓。

監控系統捕捉智能識別需要清潔區域，系統向清潔模塊發出指令要求清潔機器人前往清潔，同步通過RSU 告知附近的自動駕駛公交車注意。

4.4 自動清潔管理

當配備自動清潔智能設備，聯動監控系統捕捉或系統智能識別需要清潔區域，系統自動清潔指令，智能設備自行前往指定區域執行清潔任務。實現信息共享至智能化管理系統。

4.5 健康檢測與交接班管理

對司機交接班的全流程智能檢測和監督。按照既定的流程，對司機上崗前的身份核查、體溫檢測、酒精測試、心理測評、儀容儀表、到崗狀況等進行測試和登記，為換班司機提供智慧的健康測試和鑰匙交接服務，做好崗前安全監管。

4.6 其他智能服務管理

場站智能化管理系統還配備智能導乘機器人、人機交互顯示屏等智能終端；配置大屏展示系統，顯示自動駕駛公交車的發班信息和在途信息，增強乘客的體驗感。系統聯通各智能終端，為場站管理、乘客服務提供智能聯動的場景應用。

構建新形勢下的公交場站建設管理模式，解決車輛有序高效停放，提高場站管理水平和能力，提升管理效能，降低管理成本。實現城市公共交通場站建設的標準化、智能化、集約化管理。

5 系統建設

南沙自動駕駛智能公交示范線路自開通后，車輛運行安全平穩。探索通過對雨洪公交場站內的軟硬件設施進行升級改造，新增車路協同路側設備、清掃機器人、健康檢測及交接班一體機等，定制軟件系統打通現有的出入口道閘、視頻監控系統，實現車輛在場站內的全流程管理。

5.1 搭建異構融合、智能聯動的公交場站智能化管理系統

搭建公交場站綜合管理平臺，連通場內物聯設施設備，完成場地內異源異構的物聯網數據融合。打通場站出入口道閘，實現場內物聯設備的高效協同，一體共享聯動的智能化應用。搭建場站監管應用工作臺，工作人員可通過系統平臺對相關基礎設施、智能設備運行狀態監管與控制。解決場站內設施設備獨立運行、利用率低的問題，通過“數據融合、智能協同”應用，為場站管理、乘客服務的場景提供支撐，實現公交場站從入站到出站“一站式”的服務、管理一體化應用。

5.2 構建面向公交場站服務、管理一體化場景應用

1.結合司乘人員體驗、公交場站運營、基礎設施管理等場景應用，開展場地管理、車輛管理、人員管理、司乘服務等模塊智能化建設。

2.開發建設場站監管應用工作臺，工作人員可通過系統平臺對相關基礎設施、智能設備運行狀態監管與控制。

3.開發建設車輛出入識別和自動泊車功能，系統通過車路協同RSU 識別進入車輛并自動安排泊車車位，可根據運營管理計劃自動安排車輛的回場充電、清潔或者檢修。

3.配備自動清潔智能設備，聯動監控系統捕捉或系統智能識別需要清潔區域，系統自動清潔指令，智能設備自行前往指定區域執行清潔任務。

4.實施公交充電弓的自動化充電改造，實現自動駕駛公交車從入站識別、到自動充電、再到充電樁滿電收起、車輛自動駛入指定停泊車位的全過程流線服務、一站式智能化充電的場景應用。

5.智能健康檢測與交接班管理。實現對司機交接班的全流程智能檢測和監督。通過智能監測終端的投入與聯動，通過檢測公交司乘人員的崗前狀態，加強場站司乘人員崗后風險防控能力。

6.配備智能導乘機器人、人機交互顯示屏、視頻監控等智能終端。系統聯通各智能終端，為場站管理、乘客服務提供智能聯動的場景應用。

建設基于車路協同的公交場站智能化管理系統，可面向指揮中心和值班室等環境，作為公交場站綜合管理的主要工作臺，用于對場站車輛進出及安全管理、司乘人員智能化服務、設備設施運行的全景監控、態勢感知、輔助研判分析等應用。規范場站內的業務行為，提供便捷、安全、有序的引導，形成可復制、可推廣的公交場站標桿示范。探索建成先進的自動駕駛公交場站示范應用，并向橫瀝地鐵站公交總站、黃閣公交總站等其他公交場站復制與推廣，從而實現全區公交場站管理降本增效的目標。

6 結語

本文從城市公交場站發展的實際需求出發，通過分析廣州市南沙區自動駕駛公交車在場站內的實際需求，探索未來的可持續發展方向，研究基于車路協同的公交場站智能化管理系統。智能網聯公交車的發展任重而道遠，相關配套場站也需要在軟件和硬件上不斷完善，滿足未來的發展要求，提高交通的安全。

車路協同技術改變了原有人工為主的流程，將公交生產業務系統與技術防范工具有機結合，大大提高了工作效率，降低了生產事故發生率，建設未來更安全的公共交通秩序，提升智能交通水平，推動廣州市南沙區成為具有國際影響力的自動駕駛創新區，并為自動駕駛公交車的未來規模化和商業化應用進行有效的探索和沉淀。