快速公交BRT设计和实施部署

李炜骥

摘要：随着城市化进程的不断推进，城市人口日益膨胀，城市交通的压力越来越大，各大城市交通堵塞问题变得越来越突出，并严重地影响到人们正常的生活和工作。无论是发达国家还是发展中国家，这一瓶颈都已经严重威胁到了城市的综合发展。快速公交系统BRT作为一种新型的客运模式，以其工程投资少、建设周期短、运输效率高等优点而被认为是解决城市交通拥堵问题的有效方式之一，并在世界范围内得到成功地推广和应用。同时，RFID、安全闸机门等高科技设备就在这样的情况下有了用武之地。但因为轨道交通（轻轨）的推行， BRT逐渐被忽略。可是，我对于城市公交快速系统还是充满希望，本文即为个人对BRT实施内容和设计进行一些粗浅的技术探讨。

关键词：快速公交;设计;实施部署

1.快速公交BRT的设计

1.1整体设计

在轨道交通线路尚未建成的情况下，城市可以分期建成“十字型”的快速公交网络系统，先完成对公交专用道升级改造，再实施快速公交线路建设，达到标准城市快速公交系统的标准：a.有专门的公交专用道;b.大容量舒适豪华公交车;c.类似地铁的站外刷卡买票模式，为同台免费换乘提供硬件条件。因此，快速公交智能化系统建设包括以下内容：

（1）车载系统：包括车载视频终端和GPS定位设备、无线通信终端，RFID读卡器等，为系统调度指挥提供基础信息数据。

（2）站台系统：包括自动安全门、道闸、投币刷卡系统、电子站牌、自助查询终端、安全报警系统等。

（3）进场系统：包括出入站管理系统、信息采集系统、安全监控报警系统等。

（4）指挥调度中心：包括大屏幕显示墙、电子地图、视频查询及存储系统、运行调度系统、应用服务器系统等，是整个系统运行的中枢。

（5）传输系统：包括有线和无线的通信传输设备及介质，通过传输系统完成各部分的连接和信息交流，实现整个系统的有序运行。

1.2 关键RFID核心技术及组成原理

RFID技术是公交BRT信号接收控制的核心技术

1.2.1 工作原理

RFID的工作原理是：标签进入磁场后，如果接收到阅读器发出的特殊射频信号，就能凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（即Passive Tag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（即ActiveTag，有源标签或主动标签），阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

RFID技术，其应用形式为标记（tag）、卡和标签（label）设备。标记设备由RFID芯片和天線组成。标记类型分为三种：自动式，半被动式和被动式。BRT采用的是被动式。

1.2.2 RFID系统的组成

射频识别系统至少应包括以下两个部分，一是读写器，二是电子标签。另外还应包括天线，主机等。从RFID系统的工作原理来看，系统一般都由信号发射机、信号接收机、发射接收天线几部分组成。下面分别加以说明：

（1）信号发射机：在RFID系统中，信号发射机为了不同的应用目的，会以不同的形式存在，典型的形式是标签（TAG）。标签相当于条码技术中的条码符号，用来存储需要识别传输的信息。

（2）信号接收机：在RFID系统中，信号接收机一般叫做阅读器。阅读器基本的功能就是提供与标签进行数据传输的途径。

（3）编程器：只有可读可写标签系统才需要编程器。编程器是向标签写入数据的装置。

（4）天线：天线是标签与阅读器之间传输数据的发射、接收装置。

2.BRT的实施部署

2.1 BRT快速公交设备

因为公交BRT项目涉及硬件设备较多，设备有：投币机、安全门、三棍闸机、扇形闸机、RFID设备、条屏显示器，并且在整个BRT项目的实施过程中必然会涉及到对它们的设计、安装、调试、维护、维修等困难复杂的工作。

（1）投币机：安放在地下入站口，和闸机相连，投币后闸机处于开启状态。

（2）三棍闸机：安放在地下入站口，闸机开启状态为三棍可以转动。

（3）扇形闸机：安放在地下入站口，闸机开启状态为扇形门开启。

（4）安全门：安放在车站内，公交车驶入车站，安全门和车门对应后打开。

（2）条屏显示器：安放在车站内，对驶入车站内的车辆进行描述显示。

（2）RFID设备：安放在安全门和车辆中，对信号进行接收、发送、识别。

因为在项目中担任的角色不同，在本论文中我将重点介绍对实施项目组对RFID技术的实际运用和实施。

2.2 BRT快速公交信号控制

公交BRT系统的识别系统使用RFID系统来完成对车辆的识别和信号的优先。随着微波射频识别（RFID）技术的发展和成熟，将其应用于快速公交车辆检测/识别将大大提高对车辆的管理和运营效率。该方法由有源电子标签和基站式读写器组成，该频段设备通信具有良好的方向性，通过调节路侧读写器的输出功率及天线的方向，可以获得不同的直线通信距离。阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当标签进入发射天线工作区域时将车辆ID信息通过标签内置天线发送出去;系统接收天线接收到从标签发送来的载波信号，经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收到的信号进行解调和解码，然后送到后台主系统进行相关处理;后台主系统根据逻辑运算判断该标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。

2.2.1信号控制原理

信号优先控制系统是指交通信号系统对BRT车辆在“时间”上给予的优先，它主要体现在：当BRT车辆行驶到十字路口附近时，交通信号系统识别到车辆并判断车辆的运行方向，为公共汽车提供优先通行信号。

信号优先系统主要包含有源电子标签和基站式读写器。有源电子标签可通过无线通讯方式来与基站式读写器信息交互，提供车辆位置、方向等信息，基站式读写器通过对该信息的处理和优化，向信号控制机发出请求优先信号，并由信号控制机对信号灯相位进行控制，以实现对公交车辆的信号优先。

2.2.2 信号优先控制方案设计

基于RFID的快速公交信号优先控制系统由主要由4部分构成，这些部分都被安装于车辆或者车站终端中。其结构如下图所示：

基于RFID的信号优先控制系统结构 （1） 车载单元：射频卡（RF标签）;采用2.4G/5.8G频段，安装在每辆 BRT车辆前方车顶，识别距离为2—200米可调，识别速度在200 公里/小时，可同时识别200张卡，ID全球唯一，使用寿命可以达到5年（有源），且不易损坏;

（2） 路边单元：读写器的定向天线是室外板状定向天线，具有增益高、前后辐射比大、三维尺寸小、结构紧凑等优点，是一种高质量的室外通信天线;

（3） 信号控制系统：中心信号控制机为信号优先请求的处理部分;系统采用嵌入式的请求处理模块，通过条件判断是否给予优先通行的权力，对路口信号控制机发出指令，用以控制信号灯相位;

（4） 通信设备：可选以太网方式进行车辆定位信息的传输，也可以选用无线形式，如3G、4G、wifi等。

3.结束语

公共交通作为关系到国计民生的生命线工程，肩负着向社会提供重要公共产品、服务以及为市民提供更加安全、舒适、便捷、经济出行方式的光荣使命。在这一机遇与挑战并存的时刻，公交BRT应在政府“公交优先”政策的指导和支持下，积极运用先进的信息、网络、通信和控制等技术手段，建立现代化的快速公交智能化系统和科学的管理体系，进一步提升企业形象和公众认同度，通过公交人的不懈努力，真正实现“公交优先、公交优惠、公交优秀”的奋斗目标。