車(chē)路協(xié)同環(huán)境下公交專(zhuān)用道設(shè)置淺析

屈曉光

（天津市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司，天津 300392）

引言

隨著城市人口以及機(jī)動(dòng)車(chē)保有量快速增長(zhǎng)，城市交通供需矛盾日益突出，交通擁堵、出行難已成為我國(guó)大中城市普遍存在的城市病[1]。國(guó)務(wù)院《“十四五”節(jié)能減排綜合工作方案》要求，大力推動(dòng)節(jié)能減排，推進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型，助力實(shí)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(jìng)爭(zhēng)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(jìn)公交專(zhuān)用道建設(shè)，而常規(guī)公交專(zhuān)用道依靠專(zhuān)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(chē)通行專(zhuān)屬路權(quán)，但在交叉口處通行權(quán)受到信號(hào)燈周期時(shí)間限制，造成公交車(chē)在交叉口處停車(chē)等待。

近年來(lái)，智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)和車(chē)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(zhuān)用道設(shè)置是利用公交專(zhuān)用標(biāo)志、標(biāo)線以及交通監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)保障公交專(zhuān)用路權(quán)；在現(xiàn)今車(chē)路協(xié)同環(huán)境下，還可把公交車(chē)、路側(cè)感應(yīng)單元、聯(lián)網(wǎng)信號(hào)機(jī)作為公交專(zhuān)用道系統(tǒng)的一部分考慮。利用車(chē)路協(xié)同環(huán)境下公交車(chē)、道路、信號(hào)機(jī)等數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交互，優(yōu)化時(shí)間路權(quán)，減少公交車(chē)停車(chē)等待時(shí)間，保障公交優(yōu)先，且公交車(chē)運(yùn)行路徑、速度及車(chē)種明晰，在公交專(zhuān)用時(shí)段干擾小，在車(chē)路協(xié)同環(huán)境下可實(shí)施性較強(qiáng)。

1 常規(guī)公交專(zhuān)用道設(shè)置

公交專(zhuān)用道是指在符合條件的城市道路中專(zhuān)門(mén)為公交車(chē)設(shè)置的獨(dú)立路權(quán)的行車(chē)道，按照專(zhuān)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(zhuān)用道布置一般由公交專(zhuān)用道標(biāo)志系統(tǒng)、公交專(zhuān)用道標(biāo)線系統(tǒng)、公交專(zhuān)用道監(jiān)控抓拍系統(tǒng)等組成。

（1）公交專(zhuān)用道標(biāo)志系統(tǒng)：為保持公交專(zhuān)用道的連續(xù)性和公交車(chē)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(zhuān)用道標(biāo)志（圖1），提高公交專(zhuān)用道的識(shí)別度。按照專(zhuān)用道服務(wù)時(shí)間劃分，公交專(zhuān)用道可分為分時(shí)段公交專(zhuān)用道和全天候公交專(zhuān)用道兩種，分時(shí)段公交專(zhuān)用道通常是在道路高峰時(shí)段公交流量大，平峰時(shí)段公交流量小的情況下設(shè)置，這樣可以避免平峰時(shí)段道路資源的浪費(fèi)[2]。

圖1 公交專(zhuān)用道標(biāo)識(shí)示例

（2）標(biāo)線鋪裝系統(tǒng)：公交專(zhuān)用道標(biāo)線系統(tǒng)常采用文字或圖案鋪裝車(chē)道，使得公交專(zhuān)用道易于識(shí)別，有較好的警示效果，減少社會(huì)車(chē)輛的干擾。公交專(zhuān)用道車(chē)道分界線一般為黃色虛線，公交專(zhuān)用道內(nèi)標(biāo)寫(xiě)路面文字“公交專(zhuān)用”和使用時(shí)段。根據(jù)鋪裝形式的不同，公交專(zhuān)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(zhuān)用道的專(zhuān)用路權(quán)，在公交專(zhuān)用道出口（交叉口進(jìn)口）、路段設(shè)置違法抓拍設(shè)施（圖5），也可在公交車(chē)上增加車(chē)載抓拍裝置作為補(bǔ)充，對(duì)公交專(zhuān)用時(shí)段內(nèi)違法駛?cè)氲能?chē)輛按照規(guī)定進(jìn)行處罰，強(qiáng)化行政監(jiān)督效力。

2 車(chē)路協(xié)同環(huán)境公交專(zhuān)用道系統(tǒng)介紹

車(chē)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(wú)線通信方式、新一代物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，將車(chē)車(chē)、車(chē)路、車(chē)人、車(chē)云等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合，并實(shí)時(shí)交互。通過(guò)全方位的車(chē)輛數(shù)據(jù)信息和路側(cè)數(shù)據(jù)信息采集、融合，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛主動(dòng)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(chē)-路-云的高效有機(jī)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(zhuān)用道常規(guī)標(biāo)線鋪裝

圖3 公交專(zhuān)用道半彩鋪裝

圖4 公交專(zhuān)用道全彩鋪裝

圖5 違法駛?cè)胱ヅ氖纠?/p>

車(chē)路協(xié)同環(huán)境下，在常規(guī)公交專(zhuān)用道系統(tǒng)中增加車(chē)載單元OBU的網(wǎng)聯(lián)公交車(chē)、路側(cè)交叉口安裝路側(cè)單元RSU以及網(wǎng)聯(lián)信號(hào)機(jī)等設(shè)備單元，無(wú)需進(jìn)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(chē)專(zhuān)用路權(quán)的同時(shí)，也可以保障公交通行時(shí)間優(yōu)先。

（1）車(chē)載單元OBU（圖6）：車(chē)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(duì)公交車(chē)輛進(jìn)行高精度定位，并讀取網(wǎng)聯(lián)信號(hào)燈數(shù)據(jù)以及路況等信息，實(shí)時(shí)將車(chē)輛獲取到的信息發(fā)送至云平臺(tái)進(jìn)行監(jiān)控與管理[4]。

圖6 車(chē)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(lèi)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(qiáng)信息發(fā)布（路端限速、車(chē)速建議、紅綠燈狀態(tài)等）[4]?？勺鳛槁范酥悄芨兄荆饨咏煌ㄐ盘?hào)控制機(jī)、交通流量視頻分析機(jī)，可將實(shí)時(shí)路況信息發(fā)送至云端管理，也可通過(guò)云端獲取動(dòng)態(tài)交通信息。

（3）智能聯(lián)網(wǎng)信號(hào)機(jī)：智能聯(lián)網(wǎng)交通信號(hào)燈是在傳統(tǒng)交通信號(hào)燈的基礎(chǔ)上進(jìn)行網(wǎng)聯(lián)化設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。聯(lián)網(wǎng)交通信號(hào)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(shí)現(xiàn)信號(hào)燈與智能網(wǎng)聯(lián)公交車(chē)之間的信息傳遞，使得公交車(chē)擁有與信號(hào)機(jī)通信的能力，為公交信號(hào)優(yōu)先提供保障。

在實(shí)施過(guò)程中，利用車(chē)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(chē)與信號(hào)燈以及后臺(tái)調(diào)度中心可以實(shí)時(shí)通信。如圖8所示，通過(guò)車(chē)載設(shè)備（OBU）實(shí)時(shí)收集公交車(chē)的速度、加速度、轉(zhuǎn)向角等信息；RSU通過(guò)接受到的公交車(chē)數(shù)據(jù)（位置、速度、航向角等）[4]計(jì)算出公交到達(dá)路口所需時(shí)間，同時(shí)根據(jù)實(shí)時(shí)的相位狀態(tài)信息、車(chē)輛狀態(tài)信息以及輔助信息（如道路限速、流量、排隊(duì)等），通過(guò)一定的優(yōu)化指標(biāo)，利用車(chē)載單元（OBU）對(duì)公交車(chē)給出引導(dǎo)車(chē)速，并結(jié)合到達(dá)路口時(shí)公交相位的信號(hào)燈狀態(tài)，采用相應(yīng)的公交優(yōu)先控制策略。

車(chē)路協(xié)同環(huán)境下，三個(gè)模塊的協(xié)同作用主要反映公交信號(hào)優(yōu)先的控制策略。其中主動(dòng)信號(hào)控制策略包括綠燈延長(zhǎng)、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(hào)優(yōu)先策略示例

公交專(zhuān)用路權(quán)下，公交車(chē)具有車(chē)種、運(yùn)行速度、駛軌跡明晰以及受行車(chē)干擾小等特點(diǎn)。利用車(chē)載設(shè)備（OBU）、路側(cè)設(shè)備（RSU）、網(wǎng)聯(lián)信號(hào)燈等通信媒介，可保證公交車(chē)的位置信息、到達(dá)路口時(shí)間、聯(lián)網(wǎng)信號(hào)機(jī)的相位狀態(tài)等信息實(shí)時(shí)交互，保證公交優(yōu)先信號(hào)的高效實(shí)施，減少公交車(chē)在交叉口的時(shí)間延誤，保障公交優(yōu)先。隨著智能互聯(lián)和車(chē)路協(xié)同技術(shù)的發(fā)展，公交優(yōu)先信號(hào)控制策略可進(jìn)一步挖掘和優(yōu)化。

3 結(jié)語(yǔ)

設(shè)置公交專(zhuān)用道是大力推進(jìn)“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(zhuān)用道設(shè)置的基礎(chǔ)上，結(jié)合未來(lái)交通發(fā)展趨勢(shì)，提出在車(chē)路協(xié)同環(huán)境下，把車(chē)載單元OBU、路側(cè)單元RSU、聯(lián)網(wǎng)信號(hào)機(jī)作為公交專(zhuān)用道系統(tǒng)有機(jī)組合的構(gòu)想，在保障公交車(chē)專(zhuān)用路權(quán)的同時(shí)，也可保障公交信號(hào)優(yōu)先，減少公交車(chē)停車(chē)延誤時(shí)間，可為智能化公交專(zhuān)用道系統(tǒng)的深入研究提供參考。