葉美桃,高 峰

(1. 山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院,太原 030011； 2. 蘇交科集團(tuán)股份有限公司，南京 210019)

作為智能公交系統(tǒng)的主要組成部分，電子站牌可以動(dòng)態(tài)顯示通過(guò)該站點(diǎn)所有線路的公交車(chē)輛信息，一般包括即將到達(dá)該站點(diǎn)的時(shí)間和距離，候車(chē)人可以通過(guò)電子站牌掌握下一班車(chē)到達(dá)時(shí)間與距離，電子站牌的設(shè)立極大地方便了乘客選擇公交線路和掌握公交動(dòng)態(tài)信息。

1 國(guó)內(nèi)外研究概況

在日本岡崎市，市區(qū)巴士安裝電子站牌設(shè)備，乘客可以在公交站臺(tái)上看到市區(qū)巴士的運(yùn)行情況，在提高公共交通出行便利性的同時(shí)，降低了私家車(chē)的出行比例，緩解了城市交通的擁擠狀況。乘客不僅可以通過(guò)顯示屏實(shí)時(shí)查看發(fā)布的信息，還可以通過(guò)手機(jī)掃描二維碼訪問(wèn)網(wǎng)站，實(shí)時(shí)查詢到全市公交車(chē)的交通狀況以及運(yùn)行線路，根據(jù)自己的需求選擇乘坐公交的線路，減少盲目等待的時(shí)間。在法國(guó)巴黎市，四通八達(dá)的公共交通極為便利，公交電子站牌也得到了廣泛應(yīng)用，候車(chē)亭均裝有電子站牌。電子站牌可以顯示當(dāng)前班次和下兩個(gè)班次車(chē)到站的時(shí)間，且公交車(chē)擁有專(zhuān)行線，車(chē)輛到站相當(dāng)準(zhǔn)時(shí)，大大提高了乘客出行的便利性。

在國(guó)內(nèi)部分城市，為了提高公交出行的分擔(dān)率，城市公共交通管理部門(mén)越來(lái)越重視公眾出行服務(wù)。公交電子站牌作為其中一項(xiàng)重要手段，提供了公交車(chē)的當(dāng)前位置、到站時(shí)刻與距離等信息，使乘客不再盲目等車(chē)，公交出行信息更加透明。同時(shí)，公交調(diào)度管理人員可以利用公交調(diào)度系統(tǒng)和電子站牌系統(tǒng)，最大限度使用公交運(yùn)力，分流乘客，緩解高峰期城市交通擁堵。

然而，目前已經(jīng)建成投入使用的電子站牌系統(tǒng)在我國(guó)公共交通系統(tǒng)中所占比例較低，電子站牌的應(yīng)用在城市公交站臺(tái)的覆蓋面不廣。另外，傳統(tǒng)的公交電子站牌雖然已經(jīng)得到了較廣泛的應(yīng)用，但其外形笨重，在靈活性方面有所欠缺，且對(duì)配合的整體站臺(tái)有較高的要求。一方面，公交站臺(tái)在種類(lèi)、外觀、周邊環(huán)境具有多樣性的情況下，難以實(shí)現(xiàn)批量、靈活、低成本的舊站臺(tái)改造升級(jí)。另一方面，傳統(tǒng)的公交站電子站牌由于開(kāi)發(fā)時(shí)間較早，功能較為單一，僅能夠顯示公交車(chē)反饋于數(shù)據(jù)庫(kù)中的極少信息，造成了現(xiàn)有公共資源的閑置與浪費(fèi)。因此，針對(duì)舊站臺(tái)批量改造升級(jí)，需要有更加靈活的、穩(wěn)定的、性價(jià)比高的改造方案及產(chǎn)品。研發(fā)懸掛式公交電子站牌可以有效彌補(bǔ)整體式電子站牌的缺陷，更好地適應(yīng)老舊公交站臺(tái)的需要，可以更換，維護(hù)起來(lái)更加方便，不影響交通出行者使用電子站牌。

2 研究目標(biāo)

(1) 實(shí)現(xiàn)電子站牌設(shè)備的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，滿足現(xiàn)有公交站臺(tái)的改造安裝需求

電子站牌設(shè)備外觀種類(lèi)繁多，很多電子站牌設(shè)備已形成標(biāo)準(zhǔn)化的外觀和結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)期以來(lái)形成的固定模式，不能完全適應(yīng)現(xiàn)有的安裝需求，造成產(chǎn)品不能發(fā)揮其高科技、信息化手段的優(yōu)勢(shì)。另外，由于缺乏當(dāng)?shù)氐娜宋脑?，未免流于死板。本設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)研究的懸掛式公交電子站牌融合了國(guó)內(nèi)外各產(chǎn)品的外觀和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，形成自己的外觀特色，兼顧美觀性、實(shí)用性和可靠性。

(2) 實(shí)現(xiàn)低成本的公交信息推送，創(chuàng)造推廣價(jià)值

目前國(guó)內(nèi)外的電子站牌設(shè)備側(cè)重于信息展示的全面性和綜合性，多采用高清LCD、多媒體以及大屏幕LED顯示屏方式，體積大、成本高，影響了電子站牌在中小城市的推廣應(yīng)用。懸掛式電子站牌在保證傳遞公交到站和路況信息的同時(shí)，更多地關(guān)注低成本的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，將終端推送設(shè)備的成本降至現(xiàn)有成熟方案成本的三分之一以內(nèi)。

(3) 實(shí)現(xiàn)電子站牌設(shè)備的可維護(hù)性，確保系統(tǒng)信息發(fā)布的可持續(xù)性

國(guó)內(nèi)許多電子站牌產(chǎn)品設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)在于信息推送內(nèi)容的全面性和多媒體特性，因此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體積較為龐大，并且需要對(duì)現(xiàn)有的公交站臺(tái)進(jìn)行基礎(chǔ)改造和供配電改造，因而增加了施工與安裝的時(shí)間和成本，同時(shí)也增加了系統(tǒng)潛在的故障發(fā)生率和維護(hù)量。

本設(shè)計(jì)力求研究一種模塊化設(shè)計(jì)方案，大大節(jié)約電子站臺(tái)信息推送設(shè)備的安裝時(shí)間和維護(hù)成本，保證系統(tǒng)的高可靠性，有效降低系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維費(fèi)用。旨在針對(duì)現(xiàn)有公交站臺(tái)，在改造量不大的前提下，低成本構(gòu)建國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平的電子站牌設(shè)備，進(jìn)一步提高城市智能公交的服務(wù)水平，促進(jìn)城市公交智能化發(fā)展，為城市居民帶來(lái)更大的出行便利。

3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

公交電子站牌信息推送系統(tǒng)基于GPS車(chē)載定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，通過(guò)GPS接收機(jī)不斷接收衛(wèi)星傳來(lái)的電文，并測(cè)算出接收機(jī)所在的準(zhǔn)確位置，其精度為幾米至幾十米不等。

公交電子站牌信息推送系統(tǒng)便是利用高效便捷的GPS衛(wèi)星來(lái)獲得某輛公交車(chē)的具體位置。同時(shí)，后臺(tái)服務(wù)器具有強(qiáng)大的計(jì)算功能，在調(diào)用已存入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的路網(wǎng)信息的基礎(chǔ)上，結(jié)合車(chē)輛位置，測(cè)算出車(chē)輛與路線沿途各公交站點(diǎn)的距離，最終將結(jié)果發(fā)布至終端的LED屏幕，將公交位置信息傳遞給有需要的出行者[1]。

懸掛式電子站牌信息發(fā)送系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)如圖1所示。信息推送系統(tǒng)包含的子系統(tǒng)有控制運(yùn)算子系統(tǒng)、無(wú)線通訊子系統(tǒng)、LED預(yù)報(bào)屏系統(tǒng)、供電子系統(tǒng)等。

圖1 懸掛式電子站牌信息推送系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

4 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)方案

4.1 外殼及顯示面板設(shè)計(jì)方案

殼體設(shè)計(jì)尺寸寬331 mm、長(zhǎng)585 mm、厚120 mm，如圖2所示。

圖2 懸掛式電子站牌外觀設(shè)計(jì)

懸掛式電子站牌在充分顯示信息的基礎(chǔ)上，保證殼體小巧精致。殼身的金屬材料選用鍍鋅鋼板，能夠有效防止銹蝕，考慮到LED屏的嵌合性，表面采用白色亞克力板及茶色LED透明亞克力板。而面板底部的公交線路名稱(chēng)采用不退色反光貼材料，以便于夜間辨識(shí)，并可以視公交改線情況靈活更換。

為了在使用中更好地發(fā)揮電子站牌的作用，在防水、防高溫、防腐等方面有一些具體要求，如表1所示。

表1 懸掛式電子站牌外觀參數(shù)要求

4.2 控制運(yùn)算子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

控制運(yùn)算子系統(tǒng)是整個(gè)智能化電子站牌的核心部分，它集成了無(wú)線通訊、顯示發(fā)布、蓄電池狀態(tài)檢測(cè)、環(huán)境溫度測(cè)量、環(huán)境亮度測(cè)量等多種接口，承擔(dān)了信息匯總運(yùn)算及指令發(fā)布等主體功能。作為對(duì)傳統(tǒng)電子站牌推送系統(tǒng)的革新，此次將在系統(tǒng)內(nèi)直接嵌入公交路網(wǎng)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，有效地減少遠(yuǎn)程調(diào)用路網(wǎng)所占用的時(shí)間。同時(shí)，此內(nèi)置數(shù)據(jù)庫(kù)將增添遠(yuǎn)程升級(jí)功能，可由技術(shù)人員在路網(wǎng)非繁忙階段遠(yuǎn)程操控更新，以保證路網(wǎng)信息的準(zhǔn)確性與時(shí)效性[2]。

控制運(yùn)算子系統(tǒng)接口如圖3所示。

其中，環(huán)境溫度測(cè)量模塊將用于測(cè)量外殼內(nèi)部溫度，如溫度超過(guò)45℃，控制運(yùn)算子系統(tǒng)將直接啟動(dòng)風(fēng)扇降溫，確保系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常。環(huán)境亮度測(cè)量模塊則用于感知亮度，根據(jù)周?chē)庹盏淖兓?，自?dòng)調(diào)節(jié)LED顯示屏亮度，保證在不同的日光條件下，市民都能清晰辨識(shí)LED信息[3]。蓄電池狀態(tài)檢測(cè)適用于無(wú)市政供電的公交站臺(tái)，此次方案中，由于市區(qū)公交站臺(tái)接電情況良好，將不予裝設(shè)蓄電池，而采用市政供電。該子系統(tǒng)的硬件參數(shù)要求如表2所示。

圖3 控制運(yùn)算子系統(tǒng)接口示意

表2 控制運(yùn)算子系統(tǒng)參數(shù)要求

另外，在軟件功能方面，該子系統(tǒng)具有“內(nèi)部集成專(zhuān)用LED嵌入式系統(tǒng)，最大支持256個(gè)LED顯示區(qū)域同步顯示、支持動(dòng)態(tài)公交線路獨(dú)立快速更新不閃爍、支持廣告信息獨(dú)立顯示區(qū)域、快速更新存儲(chǔ)、支持FLASH保存、動(dòng)態(tài)RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)雙切換模式，支持TTS語(yǔ)音播放控制功能、支持溫度、外設(shè)輸入、外設(shè)輸出控制軟件功能、支持MD5、CRC、異或數(shù)據(jù)校驗(yàn)、內(nèi)置矢量漢字字庫(kù)、系統(tǒng)自動(dòng)生成顯示點(diǎn)陣數(shù)據(jù)、用戶接口簡(jiǎn)單、支持終端在線檢測(cè)功能、斷網(wǎng)提示功能、可以設(shè)置每條線路信息變化的頻率及停留時(shí)間等。

4.3 無(wú)線通訊子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

該子系統(tǒng)主要功能在于車(chē)輛將自己所在的位置信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至后臺(tái)，后臺(tái)運(yùn)算系統(tǒng)將計(jì)算出的結(jié)果通過(guò)其發(fā)送至電子站牌，經(jīng)處理后發(fā)布。

考慮到國(guó)內(nèi)的實(shí)際情況，此處數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)采用廣泛使用的GPRS數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。結(jié)合模塊中集成的流量控制功能，根據(jù)信息量的統(tǒng)計(jì)估算，每個(gè)站點(diǎn)只需使用GPRS包月卡，就能完全實(shí)現(xiàn)無(wú)線預(yù)報(bào)站發(fā)布功能。如條件允許，也可將系統(tǒng)接入CDMA通訊網(wǎng)絡(luò)中，這將會(huì)有更快的速度，相應(yīng)會(huì)產(chǎn)生較高的流量費(fèi)用。根據(jù)我國(guó)無(wú)線信息傳輸技術(shù)，推薦使用GPRS網(wǎng)絡(luò)。

此次設(shè)計(jì)中，無(wú)線通訊系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)有卡位，可供插卸GPRS流量卡，業(yè)主可根據(jù)需要自行更換。具體參數(shù)要求如表3所示。

表3 無(wú)線通訊子系統(tǒng)參數(shù)要求

4.4 LED預(yù)報(bào)屏子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

LED預(yù)報(bào)屏子系統(tǒng)是由殼體內(nèi)置的小型控制盒對(duì)接收的信息進(jìn)行處理，然后將信息傳輸至LED顯示屏輸出。此處參考的標(biāo)準(zhǔn)為L(zhǎng)ED顯示屏通用規(guī)范(SJ/T 11141—2003)。LED顯示屏將對(duì)即將經(jīng)過(guò)車(chē)站的公交車(chē)輛信息進(jìn)行播報(bào)，一次播報(bào)某條線路即將到達(dá)的兩班車(chē)信息。

LED預(yù)報(bào)屏子系統(tǒng)參數(shù)包括亮度、視角、顯示顏色等，具體參數(shù)要求如表4所示。

4.5 供電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

國(guó)內(nèi)現(xiàn)有公交站臺(tái)大部分已接入道路路燈用電，且大部分路燈供電功率完全可以滿足電子站牌的運(yùn)行條件。故此方案中將采用道路路燈供電，將路燈供電接入公交站臺(tái)，并插接通電定時(shí)開(kāi)關(guān)，保證白天時(shí)段電子站牌能夠充分運(yùn)行[4]。

對(duì)于電子站牌在公交車(chē)站處的安裝位置，則根據(jù)不同的公交站點(diǎn)類(lèi)型設(shè)計(jì)了不同的方案。具體布設(shè)位置仍應(yīng)結(jié)合站臺(tái)具體情況而定，如附近存在道路警示牌、高壓電線等重要設(shè)施，當(dāng)注意避讓[5]。

表4 LED預(yù)報(bào)屏子系統(tǒng)參數(shù)要求

5 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)“公交都市”戰(zhàn)略的推進(jìn)，越來(lái)越多的城市開(kāi)始建設(shè)電子站牌系統(tǒng)，該系統(tǒng)在給公交乘客帶來(lái)便利的同時(shí)，也成為城市靚麗的風(fēng)景。懸掛式電子站牌以其便于安裝維修的優(yōu)勢(shì)，在城市老舊公交站臺(tái)信息化建設(shè)中發(fā)揮了重要作用。同時(shí)，有些城市的公交站臺(tái)還缺乏供電，或者只能夜間供電，這些都給懸掛式電子站牌的改進(jìn)提供了空間，太陽(yáng)能式、儲(chǔ)電式電子站牌的需求較大，隨著技術(shù)的發(fā)展，這些問(wèn)題將會(huì)逐步解決。