屈曉光

（天津市政工程設(shè)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(wù)院《“十四五”節(jié)能減排綜合工作方案》要求，大力推動節(jié)能減排，推進經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型，助力實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)。而保證公共交通優(yōu)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(zhì)和低碳節(jié)能的重要手段。各大城市都在大力推進公交專用道建設(shè)，而常規(guī)公交專用道依靠專用的標(biāo)志、標(biāo)線以及交通監(jiān)控系統(tǒng)，雖然保證了公交車通行專屬路權(quán)，但在交叉口處通行權(quán)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(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)和車路協(xié)同技術(shù)的蓬勃發(fā)展，為傳統(tǒng)交通優(yōu)化賦予了更多可能。常規(guī)公交專用道設(shè)置是利用公交專用標(biāo)志、標(biāo)線以及交通監(jiān)控系統(tǒng)來保障公交專用路權(quán)；在現(xiàn)今車路協(xié)同環(huán)境下，還可把公交車、路側(cè)感應(yīng)單元、聯(lián)網(wǎng)信號機作為公交專用道系統(tǒng)的一部分考慮。利用車路協(xié)同環(huán)境下公交車、道路、信號機等數(shù)據(jù)的實時交互，優(yōu)化時間路權(quán)，減少公交車停車等待時間，保障公交優(yōu)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(xié)同環(huán)境下可實施性較強。

1 常規(guī)公交專用道設(shè)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(shè)置的獨立路權(quán)的行車道，按照專用道在橫斷面上行駛位置，可分為外側(cè)式、次外側(cè)式和路中式三種[1]。常規(guī)公交專用道布置一般由公交專用道標(biāo)志系統(tǒng)、公交專用道標(biāo)線系統(tǒng)、公交專用道監(jiān)控抓拍系統(tǒng)等組成。

（1）公交專用道標(biāo)志系統(tǒng)：為保持公交專用道的連續(xù)性和公交車輛的優(yōu)先通行權(quán)，在必要路口或路段應(yīng)設(shè)置公交專用道標(biāo)志（圖1），提高公交專用道的識別度。按照專用道服務(wù)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(shè)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(biāo)識示例

（2）標(biāo)線鋪裝系統(tǒng)：公交專用道標(biāo)線系統(tǒng)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(nèi)標(biāo)寫路面文字“公交專用”和使用時段。根據(jù)鋪裝形式的不同，公交專用道標(biāo)線隔離可分為常規(guī)標(biāo)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?cè)胱ヅ南到y(tǒng)：為突出公交專用道的專用路權(quán)，在公交專用道出口（交叉口進口）、路段設(shè)置違法抓拍設(shè)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(nèi)違法駛?cè)氲能囕v按照規(guī)定進行處罰，強化行政監(jiān)督效力。

2 車路協(xié)同環(huán)境公交專用道系統(tǒng)介紹

車路協(xié)同系統(tǒng)（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(lián)網(wǎng)和云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，將車車、車路、車人、車云等數(shù)據(jù)信息進行整合，并實時交互。通過全方位的車輛數(shù)據(jù)信息和路側(cè)數(shù)據(jù)信息采集、融合，實現(xiàn)車輛主動安全控制和基于路側(cè)端的信息協(xié)同管理和調(diào)度，達(dá)到人-車-路-云的高效有機統(tǒng)一，從而為滿足高效、安全、綠色的交通環(huán)境建立基礎(chǔ)[3]。

圖2 公交專用道常規(guī)標(biāo)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?cè)胱ヅ氖纠?/p>

車路協(xié)同環(huán)境下，在常規(guī)公交專用道系統(tǒng)中增加車載單元OBU的網(wǎng)聯(lián)公交車、路側(cè)交叉口安裝路側(cè)單元RSU以及網(wǎng)聯(lián)信號機等設(shè)備單元，無需進行大量的土建施工，利用各感應(yīng)元件的信息交互，在保障公交車專用路權(quán)的同時，也可以保障公交通行時間優(yōu)先。

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

圖6 車載單元示例

圖7 路側(cè)單元示例

（2）路側(cè)單元RSU（圖7）：路側(cè)單元RSU內(nèi)置模塊與OBU基本類似，同樣內(nèi)置 WIFI、LTE、C-V2X等多功能通訊模塊，支持GPS/北斗等系統(tǒng)，作為RTK定位基站，支持高精度RTK定位增強信息發(fā)布（路端限速、車速建議、紅綠燈狀態(tài)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(fā)送至云端管理，也可通過云端獲取動態(tài)交通信息。

（3）智能聯(lián)網(wǎng)信號機：智能聯(lián)網(wǎng)交通信號燈是在傳統(tǒng)交通信號燈的基礎(chǔ)上進行網(wǎng)聯(lián)化設(shè)計的產(chǎn)品。聯(lián)網(wǎng)交通信號燈集成組合傳感器感知技術(shù)、傳感器融合算法、V2X技術(shù)等[4]，可實現(xiàn)信號燈與智能網(wǎng)聯(lián)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(yōu)先提供保障。

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

車路協(xié)同環(huán)境下，三個模塊的協(xié)同作用主要反映公交信號優(yōu)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(yōu)先策略示例

公交專用路權(quán)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(shè)備（OBU）、路側(cè)設(shè)備（RSU）、網(wǎng)聯(lián)信號燈等通信媒介，可保證公交車的位置信息、到達(dá)路口時間、聯(lián)網(wǎng)信號機的相位狀態(tài)等信息實時交互，保證公交優(yōu)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(yōu)先。隨著智能互聯(lián)和車路協(xié)同技術(shù)的發(fā)展，公交優(yōu)先信號控制策略可進一步挖掘和優(yōu)化。

3 結(jié)語

設(shè)置公交專用道是大力推進“公交優(yōu)先”“綠色交通”策略的重要舉措之一。本文在常規(guī)公交專用道設(shè)置的基礎(chǔ)上，結(jié)合未來交通發(fā)展趨勢，提出在車路協(xié)同環(huán)境下，把車載單元OBU、路側(cè)單元RSU、聯(lián)網(wǎng)信號機作為公交專用道系統(tǒng)有機組合的構(gòu)想，在保障公交車專用路權(quán)的同時，也可保障公交信號優(yōu)先，減少公交車停車延誤時間，可為智能化公交專用道系統(tǒng)的深入研究提供參考。