智能網聯公交的三大發展趨勢：“精準公交”、“安全公交”和“科學公交”

導讀：打造智能網聯公交可助力實現公交智慧化，其存在三個發展趨勢，即智能網聯公交向“精準公交”、“安全公交”和“科學公交”三個方向發展。“精準公交”可使公交準點率提高40%~50%，“安全公交”可使事故率大幅下降70%~80%，“科學公交”可使運營計劃完成率達98%。

一、智慧公交產業發展現狀

城市公共交通的發展為人們出行提供了便利，滿足了多樣化出行需求。發展公共交通是現代城市發展的方向，是加強城市交通治理、提升城市居民生活品質的有效措施。2020年12月，國務院新聞辦公室發布《中國交通的可持續性發展》白皮書，提到城市公共交通持續優先發展，城市公交出行分擔率穩步提高，舒適度不斷提升。2019年中國城市公共汽電車運營車輛69.3萬輛，運營線路6.6萬條，運營線路長度133.6萬公里，客運量691.8億人次。截至2020年，全國機動車保有量達3.72億輛，其中汽車2.81億輛，再加上航空、鐵路、水運等，交通領域碳排放量非常大。2021年全國兩會碳達峰、碳中和首次寫入政府工作報告，發展城市公交是助力“碳中和”的重要手段之一。

智慧公交是城市公交出行的重要發展方向之一。

所謂的智慧公交，是將移動互聯網、物聯網、大數據、云計算等新一代信息技術應用到城市公共交通運營、服務、管理等方面，努力打造綜合、高效、準確、可靠的城市公共交通信息服務體系，全面提高城市公共交通智能化水平。國務院、交通部等主管單位、部門多次在各種指導文件中強調公共交通的智能化、信息化。2014年4月，交通運輸部辦公廳發布《關于加快推進城市公共交通智能化應用示范工程建設有關事項的通知》，加快推進城市公共交通智能化應用示范工程建設工作。2015年6月，交通運輸部辦公廳發布《關于進一步加快推進城市公共交通智能化應用示范工程建設有關工作的通知》，以提升城市公共交通運行監測、企業智能調度、行業監管決策和公眾出行信息服務水平為總體目標。

截止到2020年11月，交通運輸部共公布兩批共37個公共交通智能化應用示范試點城市。第一批包括鄭州、大連、哈爾濱、深圳、南京、西安、長沙、北京、重慶等10個城市；第二批包括太原、石家莊、青島、武漢、株洲、貴陽、蘇州、烏魯木齊、杭州、保定、銀川、蘭州、昆明、寧波、合肥、南昌、新鄉、廣州、沈陽、西寧、柳州、福州、海口、呼和浩特、長春、上海、天津等27個城市。智能網聯作為一種技術手段，是實現智慧公交的重要途徑之一。

智能網聯公交，本質是實現公交的智能化和網聯化。

其中智能化代表著公交車的自動化水平，從L0-L5；而網聯化代表著公交車的信息交互水平，包括V2I，V2V，V2P，V2N等。全國各地紛紛開展智能網聯公交試點示范工作，詳細情況如下表所示。

二、智慧公交面臨的挑戰

智慧公交發展面臨的挑戰主要考慮三個角度，分別是從城市市民角度、公交運營企業角度、和城市管理者角度。

從城市市民角度看，當下公交出行存在如下問題。“門到門”出行時間較長，造成這個問題的原因，包括公交候車時間長、不準時，一般來說為了提升公交運營效益，會減少公交配車并采取較大的發車間隔，這就會導致市民候車時間增加；公交線路規劃繞路/換乘引起行程時間過長，一般來說為增加客流，會增加繞行，從而增加線路非直線系數，導致市民繞行距離增加；道路擁堵也會引起行程時間過長。除此之外，公交出行還存在舒適度不足的問題，比如熱點區域熱點線路公交車車廂擁擠。

從公交運營企業角度看，當下公交出行存在如下問題。公交安全事故時有發生，例如乘客與司機沖突，公交車縱火爆炸，公交車碰到交通事故，公交車車輛故障等各種原因導致發生公交事故；公交駕駛員招聘難、成本高，公交需要A3級以上駕照，駕駛員人工成本高，而且公交駕駛員工作時間長，容易造成疲勞駕駛，帶來極大安全隱患；除此之外，公交出行還面臨軌道交通、電動自行車/自行車等出行方式的競爭，尤其是網約車的沖擊，相比公交出行，網約車服務質量更高，線路更加靈活，可達性更強。

從城市管理者角度看，當下公交出行存在如下問題。城市級公共交通決策需要更加科學，例如科學設計公交路網、快速公交線路，以及實現城市級智慧交通協同疏導等；公共交通出行信息發布不及時不準確，大部分城市公交系統不能有效傳遞出行信息；公交服務水平評價不客觀，很多情況下是通過增加公交基礎設施投入來提升公交服務水平，而忽略了智能化改造等其它有效手段。

三、智能網聯公交的三大發展趨勢

通過打造智能網聯公交，可以助力實現公交智慧化。從城市市民角度看，發展“精準公交”；從公交運營企業角度看，發展“安全公交”；從城市管理者角度看，發展“科學公交”。

（1）發展“精準公交”

“精準公交”有不同層次的要求。首先要做到“準時準點”，即市民期望公交車“定點發車，準時到站”，這樣市民可以算好時間出門，“卡著點”坐車；其次可以提供“定制公交”，即市民通過專門渠道提出自己的出行需求，公交公司統計市民需求和客流情況設計出公交線路；最后還可以提供“智能響應公交”，市民可以選擇手機預約、動態生成智能響應式公交，從而提供更加便捷、舒適的個性化出行服務。針對不同層次的“精準公交”業務，智能網聯技術可以提供豐富的應用場景。例如公交優先、綠波車速引導、智慧站臺（BRT站臺）及移動端應用信息服務、L4級微循環自動接駁巴士等。

公交優先可以通過“空間”和“時間”實現資源優先，即公交車有道路通行空間優先權，和公交車有道路通行時間優先權。基于智能網聯C-V2X車路協同技術，可實現低成本高精度的主動實時自適應公交優先。依托于C-V2X超視距和低遲延能力，可以預測公交車輛到達時間，決定優先配時策略；依托于C-V2X高精度（厘米級）定位能力，精準感知公交位置、速度、加速度，實現準確配時；根據道路擁堵情況動態計算各方向可壓縮時間，通過相位保持、綠燈延長、紅燈截斷、相位插入和相序跳動等確保公交車直接通過；考慮多方向優先沖突請求，根據交叉路口車輛位置、速度、行駛方向、載客率、正點率和司機駕駛意圖進行多臺公交車的優先等級排序和優先方案。

綠波車速引導是當公交車駛向信號燈控制的交叉路口，收到由C-V2X路側單元RSU發送的道路數據以及信號燈實時狀態數據，將給駕駛員一個合適的車速建議區間，從而使得車輛能夠經濟舒適地（不需要停車等待）通過綠波帶各個信號路口。

智慧站臺與公交智能網聯系統實現數據互聯，電子站牌可展現公交車的實時信息，精準顯示公交車到站和離站位置、到站和離站時間、搭載人數、行駛速度等多種信息。

微循環自動接駁巴士實現固定線路接駁，20km/h~50km/h的設定線路L4級自動駕駛。應用C-V2X車路協同技術將使自動接駁巴士更加精準和安全可靠。

（2）發展“安全公交”

“安全公交”涉及到多方面的要求。針對公交車輛本身，車輛安全是保障公交安全行駛的基礎前提，包括車輛本身的各種狀況，以及車前車后、駕駛位、車門、車廂的全方位監控；針對司機乘客，駕駛員的不規范操作和行為，以及長時間疲勞駕駛，是公交事故發生的重要原因之一，另外，乘客的危險行為，如搶奪公交車方向盤等也會嚴重危害公交車安全；針對交通環境和其它交通參與者，如極端惡劣交通環境，以及其它交通參與者導致的交通事故，也會危害到公交車安全。針對以上不同對象的“安全公交”業務，智能網聯技術可以提供豐富的應用場景。例如公交車輛狀態數據實時上傳、司機駕駛智能監測、弱勢行人與非機動車檢測、交叉路口防碰撞、橋隧水浸監測、L3級自動駕駛公交改造等。

公交車輛狀態數據實時上傳，車載終端OBU與CAN總線集成，支持車輛診斷、車輛遠控、車輛數據上報等。

司機駕駛智能監測，可對司機疲勞駕駛、分神駕駛、抽煙、接打電話等各種異常行為和危險行為及時報警。

弱勢行人與非機動車檢測、交叉路口防碰撞，可通過路側智能設備，采集路口交通信息，生成路口交通態勢。行人和非機動車輛進入機動車道時，及時對公交車進行告警；路側邊緣計算設備還可以進行協同決策，廣播行駛建議給公交車輛，減少交通事故發生概率。

橋隧水浸監測，通過路側智能設備，檢測橋隧狀況，通過C-V2X路側單元RSU提前下發給即將進入該路端的公交車。

L3級自動駕駛公交改造，此時系統完成?多數的駕駛操作，僅當緊急情況發?，出現車輛?法處理情況時，進?預警提醒駕駛員，由駕駛員接管?輛。L3級自動駕駛公交車可以有效降低司機的駕駛疲勞度，將司機從重復勞動中解放出來，將更多精力放到關注乘客服務上；還可以對特殊路段預設軌跡，在過橋和過隧道等危險場景下，?路協同和L3自動駕駛系統協同作?，系統預設最?優先級路徑，其他??法控?，避免司機和乘客出現危害社會?為；還可以實現公交車輛精準停靠，?級踏板和?站屏蔽?間隔不超過15cm，前后對?誤差不超過20cm。

（3）發展“科學公交”

“科學公交”涉及到不同維度的要求。在規劃決策維度，需要科學設計公交路網、快速公交等；需要和城市軌道交通、最后一公里出行等形成有機協同；進一步還需要和智慧交通大系統融合，進行主動交通管控。在信息發布維度，需要對數據高度融合，通過多種觸達方式向市民提供公交信息服務，以及交通事故風險預警等。針對不同維度的“科學公交”業務，智能網聯技術可以提供豐富的應用場景。例如互聯網大數據應用、公交線網優化、一體化出行服務等。

互聯網大數據應用，可以挖掘城市居民出行需求和出行特征，為交通行業提供科學、可靠的數據分析和決策支持。例如宏觀層面的省際/城際客流遷徙、城市客流OD、熱門出行區域等；微觀層面的實時客流檢測、通勤規律、人群畫像等。

公交線網優化，分析熱門區域的公交供給情況，尋找到線網低覆蓋，但出行需求大的區域。

一體化出行服務，針對出行需求進行一體化出行規劃，多種交通方式流暢銜接，出行信息全鏈路打通，根據個人出行偏好智能化推薦線路。

（4）建設成效

依托于智能網聯公交技術，“精準公交”的車輛運行時間可節約15%~25%，車速提升10%~20%，準點率提高40%~50%，平均車次運量增多25%~30%；“安全公交”提供公交車輛、司機乘客、交通運行安全管理，事故率可大幅下降70%~80%；“科學公交”可有效改善公交營運供給，運營計劃完成率可達98%。