基于车路协同的公交场站智能化管理系统建设研究

陈海亮

（广州南沙交通发展有限公司，广东 广州 511458）

1 前言

自动驾驶公交车是城市交通的创新组成部分，与之配套的公交枢纽场站、公交首末站、中途站等则是公交行业不可分割的重要组成部分。如何将先进的物联网技术、通信技术、信息技术等高新技术应用于交通场站，成为困扰自动驾驶公交车运营管理人员的一大难题。

公交场站承担了车辆停泊、充电管理、清洁和回场检修等服务。车路协同技术通过信息感知、判断、交互，使得每一个交通要素都可以完整获知区域内各交通要素状态，重构交通环境，从而让车辆能及时采取措施，保障交通安全[1]。

本文选择广州市南沙区自动驾驶公交车为研究对象，探索建设基于车路协同的智能化场站管理系统，优化自动驾驶车辆首末站。目前自动驾驶公交车已经实现从出站到回站全过程自动驾驶，但是，如何实现在场站内的自动停泊、自动充电，以及车辆的维修、常规回场检查等，则需要不断探索及优化，继续探讨将公交场站停车场管理与车辆运、管、维、保结合在一起，提升数字化城市的交通效率和服务水平。

2 公交场站存在的问题

公交场站是城市公共交通系统的重要组成部分，是乘客出行的必经之地。公交场站是人流、车流密集的地方。场站管理包括车辆进出管理、乘客服务管理、安全监控管理等方面，以确保场站的秩序井然、乘客出行安全[2]。首末站是行车调度人员运营、司售人员休息的地方，是车辆夜间停放或者白天客运高峰过后车辆停放的场所，也是为线路运营车辆下班后提供合理停放空间的必要设施，并按规定对车辆进行低级保养和重点小修的作业场所；保养场所主要承担车辆的高级保养任务及相应的配件加工、材料和能源供给场所[3]。

南沙雨洪公交场站是明珠湾灵山岛片区贯彻落实绿色生态建设理念打造的“近零能耗”绿色低碳建筑重要示范项目。2022 年1 月广州南沙交通发展有限公司开通了L4 级别的南沙23 路公交车线路。雨洪公交场站作为广州首座“近零能耗”绿色低碳公交场站建筑、自动驾驶公交车的首末站，相关配套设施与服务管理还处于完善阶段，服务与管理还存在以下问题：

1.资源紧张，效率低。公交场站人力管理，清洁、泊车、充电等资源紧张，使用效率低，场站急需引入自动化、智能化应用，通过一体化的联动和资源高效利用，以降低运营成本。

2.场站服务体验低。公交场站内以信息为服务应用的基础薄弱，市民乘客缺少智能化服务体验，公交场站服务水平不高，难以匹配其赋予的示范性属性。

3.设施设备利用率低。公交场站内的设施设备多为独立运行，未有效与服务、管理相结合的自动化联动应用，设施利用率不高。如在车辆管理上，当前多采用人工泊车及手动充电，且难以避免人工充电造成的风险；自动驾驶车辆出入站需人工抬杆放行，自动化程度低。

4.安全问题突出。公交场站占地面积广，人员流动频繁，在安全管理方面存在困难：一是部分人员在场站不按规定行走，容易造成事故；二是场站配有专用的充电桩，对充电区域及周边人员的监管要求更高；三是安保人员在监控中长时间监看图像会造成视觉疲劳，效率不高[4]。

3 问题分析

南沙雨洪公交场站作为广州首座“近零能耗”绿色低碳公交场站建筑、自动驾驶公交车的首末站、南沙公交系统信息化管理的指挥中心，这些条件为打造智慧场站创造了极为有利的基础条件。南沙自动驾驶公交车采用了前装量产的方式，搭载了全栈式软硬件解决方案，车上配置了车路协同OBU 设备，能够安全高效地处理各种复杂的城市交通路况。

雨洪公交场站已投入运营自动驾驶公交车，需要探索通过场内智能化建设与提升，实现场内公交“静态智能”应用与场外岛尖交通基础“动态智能”的智慧联动。

公交场站配备了出入站道闸、视频监控系统、能耗监测系统、智能指挥监控系统等智能化基础。配置了公交泊位、充电桩、充电弓，为自动驾驶公交车提供充电服务。

在雨洪公交场站停靠的自动驾驶公交车配备了V2X OBU，通过车路协同技术，实现了车与车，车与路，车与平台通讯互联。因车辆目前使用了纸质测试牌照，自动驾驶公交车出站和进站仍采用人工放行的方式，而非自动实现车辆进出场识别，因人为原因可能导致不能及时放行而影响出行效率和体验，有待改进。

车路协同技术包含了车辆与道路基础设施之间的信息交互与共享，旨在提升交通运输系统的效率、安全性和舒适性[5]。它是物联网、云计算、大数据等现代科技的深度融合，为智慧交通、智慧城市等领域提供了新的解决方案。可研究在雨洪公交场站增加车路协同RSU 路侧设备，打通场站内的软硬件设施，让所有设施互联互通，建设基于车路协同的公交场站智能化管理系统。

路侧设备RSU 是一种基于C-V2X 技术的设备，工作于5.905～5.925GHz 微波频段，用于实现V2I、I2P 通信等功能。可通过多种通信方式，可通过网络连接打通道路基础设施，包括视频监控、出入口道闸、充电弓系统、公交调度系统等多种系统，利用通信距离视距300米以上的优点，实时采集车辆的状态和位置信息，对相关基础设施运行状态监管与控制，协同规范公交场站内的业务工作。让交通设施与汽车之间具备直接实时“对话”能力。

4 技术路线

大力发展公共交通，全面推进公交场站智能化建设，将公交场站管理与车辆运、管、维、保结合在一起，实现车辆在停车场内各个环节的实时监控和关键数据采集管理。

车路协同技术包含车辆与道路基础设施之间的信息交互与共享，旨在提升交通运输系统的效率、安全性和舒适性。它是物联网、云计算、大数据等现代科技的深度融合。开展基于车路协同的智能化公交场站管理，打通末端智能应用建设，实现数据融合、智能协同联动、服务管理一体化的公交场站应用。具体如下。

4.1 车辆出入口管理

自动驾驶公交车配置了V2X OBU，具有定位功能，通过加装V2X RSU路侧设备。可实时获取车辆位置信息，在车辆进站和出站的合适区域，如在出入口前50 米设定电子围栏，当感知到车辆进入围栏区域时，将车辆信息传送给后台，后台自动控制道闸开启，从而实现自动感应车辆进场和出场，实现自动放行。

4.2 自动充电弓充电管理

进行公交充电弓的自动化充电改造，当自动驾驶公交车电量低于30%时，公交场站智能化系统通过V2X RSU 了解到车辆有充电需求，在车辆回场后指派自动驾驶驶至指定充电位，充电弓可自动充电以及满电收起。安全员确认后，车辆自动驶入指定停泊车位，实现无人驾驶车辆的自动化充电应用。

4.3 智能视频监控管理

对智能行为进行分析，在公交场站周边围墙或者重要场所外围设置电子围栏，识别出物体穿越此界限的行为，一旦人员或车辆跨越这条边界线，系统判断其是否非法，发出相应的告警信息，同步通过RSU 告知附近的自动驾驶公交车注意避让。

监控系统捕捉智能识别需要清洁区域，系统向清洁模块发出指令要求清洁机器人前往清洁，同步通过RSU 告知附近的自动驾驶公交车注意。

4.4 自动清洁管理

当配备自动清洁智能设备，联动监控系统捕捉或系统智能识别需要清洁区域，系统自动清洁指令，智能设备自行前往指定区域执行清洁任务。实现信息共享至智能化管理系统。

4.5 健康检测与交接班管理

对司机交接班的全流程智能检测和监督。按照既定的流程，对司机上岗前的身份核查、体温检测、酒精测试、心理测评、仪容仪表、到岗状况等进行测试和登记，为换班司机提供智慧的健康测试和钥匙交接服务，做好岗前安全监管。

4.6 其他智能服务管理

场站智能化管理系统还配备智能导乘机器人、人机交互显示屏等智能终端；配置大屏展示系统，显示自动驾驶公交车的发班信息和在途信息，增强乘客的体验感。系统联通各智能终端，为场站管理、乘客服务提供智能联动的场景应用。

构建新形势下的公交场站建设管理模式，解决车辆有序高效停放，提高场站管理水平和能力，提升管理效能，降低管理成本。实现城市公共交通场站建设的标准化、智能化、集约化管理。

5 系统建设

南沙自动驾驶智能公交示范线路自开通后，车辆运行安全平稳。探索通过对雨洪公交场站内的软硬件设施进行升级改造，新增车路协同路侧设备、清扫机器人、健康检测及交接班一体机等，定制软件系统打通现有的出入口道闸、视频监控系统，实现车辆在场站内的全流程管理。

5.1 搭建异构融合、智能联动的公交场站智能化管理系统

搭建公交场站综合管理平台，连通场内物联设施设备，完成场地内异源异构的物联网数据融合。打通场站出入口道闸，实现场内物联设备的高效协同，一体共享联动的智能化应用。搭建场站监管应用工作台，工作人员可通过系统平台对相关基础设施、智能设备运行状态监管与控制。解决场站内设施设备独立运行、利用率低的问题，通过“数据融合、智能协同”应用，为场站管理、乘客服务的场景提供支撑，实现公交场站从入站到出站“一站式”的服务、管理一体化应用。

5.2 构建面向公交场站服务、管理一体化场景应用

1.结合司乘人员体验、公交场站运营、基础设施管理等场景应用，开展场地管理、车辆管理、人员管理、司乘服务等模块智能化建设。

2.开发建设场站监管应用工作台，工作人员可通过系统平台对相关基础设施、智能设备运行状态监管与控制。

3.开发建设车辆出入识别和自动泊车功能，系统通过车路协同RSU 识别进入车辆并自动安排泊车车位，可根据运营管理计划自动安排车辆的回场充电、清洁或者检修。

3.配备自动清洁智能设备，联动监控系统捕捉或系统智能识别需要清洁区域，系统自动清洁指令，智能设备自行前往指定区域执行清洁任务。

4.实施公交充电弓的自动化充电改造，实现自动驾驶公交车从入站识别、到自动充电、再到充电桩满电收起、车辆自动驶入指定停泊车位的全过程流线服务、一站式智能化充电的场景应用。

5.智能健康检测与交接班管理。实现对司机交接班的全流程智能检测和监督。通过智能监测终端的投入与联动，通过检测公交司乘人员的岗前状态，加强场站司乘人员岗后风险防控能力。

6.配备智能导乘机器人、人机交互显示屏、视频监控等智能终端。系统联通各智能终端，为场站管理、乘客服务提供智能联动的场景应用。

建设基于车路协同的公交场站智能化管理系统，可面向指挥中心和值班室等环境，作为公交场站综合管理的主要工作台，用于对场站车辆进出及安全管理、司乘人员智能化服务、设备设施运行的全景监控、态势感知、辅助研判分析等应用。规范场站内的业务行为，提供便捷、安全、有序的引导，形成可复制、可推广的公交场站标杆示范。探索建成先进的自动驾驶公交场站示范应用，并向横沥地铁站公交总站、黄阁公交总站等其他公交场站复制与推广，从而实现全区公交场站管理降本增效的目标。

6 结语

本文从城市公交场站发展的实际需求出发，通过分析广州市南沙区自动驾驶公交车在场站内的实际需求，探索未来的可持续发展方向，研究基于车路协同的公交场站智能化管理系统。智能网联公交车的发展任重而道远，相关配套场站也需要在软件和硬件上不断完善，满足未来的发展要求，提高交通的安全。

车路协同技术改变了原有人工为主的流程，将公交生产业务系统与技术防范工具有机结合，大大提高了工作效率，降低了生产事故发生率，建设未来更安全的公共交通秩序，提升智能交通水平，推动广州市南沙区成为具有国际影响力的自动驾驶创新区，并为自动驾驶公交车的未来规模化和商业化应用进行有效的探索和沉淀。