悬挂式公交电子站牌设计与开发研究

叶美桃,高 峰

(1. 山西交通职业技术学院,太原 030011； 2. 苏交科集团股份有限公司，南京 210019)

作为智能公交系统的主要组成部分，电子站牌可以动态显示通过该站点所有线路的公交车辆信息，一般包括即将到达该站点的时间和距离，候车人可以通过电子站牌掌握下一班车到达时间与距离，电子站牌的设立极大地方便了乘客选择公交线路和掌握公交动态信息。

1 国内外研究概况

在日本冈崎市，市区巴士安装电子站牌设备，乘客可以在公交站台上看到市区巴士的运行情况，在提高公共交通出行便利性的同时，降低了私家车的出行比例，缓解了城市交通的拥挤状况。乘客不仅可以通过显示屏实时查看发布的信息，还可以通过手机扫描二维码访问网站，实时查询到全市公交车的交通状况以及运行线路，根据自己的需求选择乘坐公交的线路，减少盲目等待的时间。在法国巴黎市，四通八达的公共交通极为便利，公交电子站牌也得到了广泛应用，候车亭均装有电子站牌。电子站牌可以显示当前班次和下两个班次车到站的时间，且公交车拥有专行线，车辆到站相当准时，大大提高了乘客出行的便利性。

在国内部分城市，为了提高公交出行的分担率，城市公共交通管理部门越来越重视公众出行服务。公交电子站牌作为其中一项重要手段，提供了公交车的当前位置、到站时刻与距离等信息，使乘客不再盲目等车，公交出行信息更加透明。同时，公交调度管理人员可以利用公交调度系统和电子站牌系统，最大限度使用公交运力，分流乘客，缓解高峰期城市交通拥堵。

然而，目前已经建成投入使用的电子站牌系统在我国公共交通系统中所占比例较低，电子站牌的应用在城市公交站台的覆盖面不广。另外，传统的公交电子站牌虽然已经得到了较广泛的应用，但其外形笨重，在灵活性方面有所欠缺，且对配合的整体站台有较高的要求。一方面，公交站台在种类、外观、周边环境具有多样性的情况下，难以实现批量、灵活、低成本的旧站台改造升级。另一方面，传统的公交站电子站牌由于开发时间较早，功能较为单一，仅能够显示公交车反馈于数据库中的极少信息，造成了现有公共资源的闲置与浪费。因此，针对旧站台批量改造升级，需要有更加灵活的、稳定的、性价比高的改造方案及产品。研发悬挂式公交电子站牌可以有效弥补整体式电子站牌的缺陷，更好地适应老旧公交站台的需要，可以更换，维护起来更加方便，不影响交通出行者使用电子站牌。

2 研究目标

(1) 实现电子站牌设备的结构创新，满足现有公交站台的改造安装需求

电子站牌设备外观种类繁多，很多电子站牌设备已形成标准化的外观和结构，长期以来形成的固定模式，不能完全适应现有的安装需求，造成产品不能发挥其高科技、信息化手段的优势。另外，由于缺乏当地的人文元素，未免流于死板。本设计开发研究的悬挂式公交电子站牌融合了国内外各产品的外观和结构特点，形成自己的外观特色，兼顾美观性、实用性和可靠性。

(2) 实现低成本的公交信息推送，创造推广价值

目前国内外的电子站牌设备侧重于信息展示的全面性和综合性，多采用高清LCD、多媒体以及大屏幕LED显示屏方式，体积大、成本高，影响了电子站牌在中小城市的推广应用。悬挂式电子站牌在保证传递公交到站和路况信息的同时，更多地关注低成本的技术实现，将终端推送设备的成本降至现有成熟方案成本的三分之一以内。

(3) 实现电子站牌设备的可维护性，确保系统信息发布的可持续性

国内许多电子站牌产品设计的出发点在于信息推送内容的全面性和多媒体特性，因此，在产品设计中，整个系统的结构体积较为庞大，并且需要对现有的公交站台进行基础改造和供配电改造，因而增加了施工与安装的时间和成本，同时也增加了系统潜在的故障发生率和维护量。

本设计力求研究一种模块化设计方案，大大节约电子站台信息推送设备的安装时间和维护成本，保证系统的高可靠性，有效降低系统的现场运维费用。旨在针对现有公交站台，在改造量不大的前提下，低成本构建国内领先水平的电子站牌设备，进一步提高城市智能公交的服务水平，促进城市公交智能化发展，为城市居民带来更大的出行便利。

3 系统总体设计

公交电子站牌信息推送系统基于GPS车载定位系统的数据，通过GPS接收机不断接收卫星传来的电文，并测算出接收机所在的准确位置，其精度为几米至几十米不等。

公交电子站牌信息推送系统便是利用高效便捷的GPS卫星来获得某辆公交车的具体位置。同时，后台服务器具有强大的计算功能，在调用已存入后台数据库的路网信息的基础上，结合车辆位置，测算出车辆与路线沿途各公交站点的距离，最终将结果发布至终端的LED屏幕，将公交位置信息传递给有需要的出行者[1]。

悬挂式电子站牌信息发送系统总体设计如图1所示。信息推送系统包含的子系统有控制运算子系统、无线通讯子系统、LED预报屏系统、供电子系统等。

图1 悬挂式电子站牌信息推送系统总体设计

4 系统详细设计方案

4.1 外壳及显示面板设计方案

壳体设计尺寸宽331 mm、长585 mm、厚120 mm，如图2所示。

图2 悬挂式电子站牌外观设计

悬挂式电子站牌在充分显示信息的基础上，保证壳体小巧精致。壳身的金属材料选用镀锌钢板，能够有效防止锈蚀，考虑到LED屏的嵌合性，表面采用白色亚克力板及茶色LED透明亚克力板。而面板底部的公交线路名称采用不退色反光贴材料，以便于夜间辨识，并可以视公交改线情况灵活更换。

为了在使用中更好地发挥电子站牌的作用，在防水、防高温、防腐等方面有一些具体要求，如表1所示。

表1 悬挂式电子站牌外观参数要求

4.2 控制运算子系统设计方案

控制运算子系统是整个智能化电子站牌的核心部分，它集成了无线通讯、显示发布、蓄电池状态检测、环境温度测量、环境亮度测量等多种接口，承担了信息汇总运算及指令发布等主体功能。作为对传统电子站牌推送系统的革新，此次将在系统内直接嵌入公交路网信息数据库，有效地减少远程调用路网所占用的时间。同时，此内置数据库将增添远程升级功能，可由技术人员在路网非繁忙阶段远程操控更新，以保证路网信息的准确性与时效性[2]。

控制运算子系统接口如图3所示。

其中，环境温度测量模块将用于测量外壳内部温度，如温度超过45℃，控制运算子系统将直接启动风扇降温，确保系统运转正常。环境亮度测量模块则用于感知亮度，根据周围光照的变化，自动调节LED显示屏亮度，保证在不同的日光条件下，市民都能清晰辨识LED信息[3]。蓄电池状态检测适用于无市政供电的公交站台，此次方案中，由于市区公交站台接电情况良好，将不予装设蓄电池，而采用市政供电。该子系统的硬件参数要求如表2所示。

图3 控制运算子系统接口示意

表2 控制运算子系统参数要求

另外，在软件功能方面，该子系统具有“内部集成专用LED嵌入式系统，最大支持256个LED显示区域同步显示、支持动态公交线路独立快速更新不闪烁、支持广告信息独立显示区域、快速更新存储、支持FLASH保存、动态RAM数据存储双切换模式，支持TTS语音播放控制功能、支持温度、外设输入、外设输出控制软件功能、支持MD5、CRC、异或数据校验、内置矢量汉字字库、系统自动生成显示点阵数据、用户接口简单、支持终端在线检测功能、断网提示功能、可以设置每条线路信息变化的频率及停留时间等。

4.3 无线通讯子系统设计方案

该子系统主要功能在于车辆将自己所在的位置信息通过网络发送至后台，后台运算系统将计算出的结果通过其发送至电子站牌，经处理后发布。

考虑到国内的实际情况，此处数据传输网络设计采用广泛使用的GPRS数据通信网络。结合模块中集成的流量控制功能，根据信息量的统计估算，每个站点只需使用GPRS包月卡，就能完全实现无线预报站发布功能。如条件允许，也可将系统接入CDMA通讯网络中，这将会有更快的速度，相应会产生较高的流量费用。根据我国无线信息传输技术，推荐使用GPRS网络。

此次设计中，无线通讯系统单独设有卡位，可供插卸GPRS流量卡，业主可根据需要自行更换。具体参数要求如表3所示。

表3 无线通讯子系统参数要求

4.4 LED预报屏子系统设计方案

LED预报屏子系统是由壳体内置的小型控制盒对接收的信息进行处理，然后将信息传输至LED显示屏输出。此处参考的标准为LED显示屏通用规范(SJ/T 11141—2003)。LED显示屏将对即将经过车站的公交车辆信息进行播报，一次播报某条线路即将到达的两班车信息。

LED预报屏子系统参数包括亮度、视角、显示颜色等，具体参数要求如表4所示。

4.5 供电子系统设计方案

国内现有公交站台大部分已接入道路路灯用电，且大部分路灯供电功率完全可以满足电子站牌的运行条件。故此方案中将采用道路路灯供电，将路灯供电接入公交站台，并插接通电定时开关，保证白天时段电子站牌能够充分运行[4]。

对于电子站牌在公交车站处的安装位置，则根据不同的公交站点类型设计了不同的方案。具体布设位置仍应结合站台具体情况而定，如附近存在道路警示牌、高压电线等重要设施，当注意避让[5]。

表4 LED预报屏子系统参数要求

5 结语

随着我国“公交都市”战略的推进，越来越多的城市开始建设电子站牌系统，该系统在给公交乘客带来便利的同时，也成为城市靓丽的风景。悬挂式电子站牌以其便于安装维修的优势，在城市老旧公交站台信息化建设中发挥了重要作用。同时，有些城市的公交站台还缺乏供电，或者只能夜间供电，这些都给悬挂式电子站牌的改进提供了空间，太阳能式、储电式电子站牌的需求较大，随着技术的发展，这些问题将会逐步解决。