基于车联网的城市级智慧公交场景

一、应用简介

2020年至今，湖南湘江智能科技创新中心有限公司依托长沙市智能汽车产业头羊计划及国家级湖南（长沙）车联网先导区建设，打造了基于车联网的城市级智慧公交场景示范应用。对长沙市2000余辆传统公交车进行了网联化、智能化改造，并结合路侧通信、传感、计算等信息化基础设施以及智能网联云控平台，可实现公交车辅助驾驶、公交车信号优先通行等功能，提升公交运行效率及准点率，保障公交运行安全，提升城市智能化水平，改善群众出行体验。

二、建设背景

当前城市公交存在以下痛点问题：1）通行效率低，与私家车混行等待时间过长；2）车辆路线和调度信息化低，载客率低；3）面向用户的信息服务水平低。智慧公交是未来公共交通发展的必然模式，对缓减日益严重的交通拥堵问题有着重大意义。

湖南湘江智能科技创新中心有限公司依托长沙市头羊计划及国家级湖南（长沙）车联网先导区建设，打造了基于车联网的城市级智慧公交场景示范应用。对长沙市2000余辆传统公交车进行了网联化、智能化改造，并结合路侧通信、传感、计算等信息化基础设施以及智能网联云控平台，可实现公交车辅助驾驶、公交车信号优先通行等功能，提升公交运行效率及准点率，保障公交运行安全，提升城市智能化水平，改善群众出行体验。

三、实施方案

现阶段公交优先的方案一般为物理式或被动式，其中物理式一般为划分公交专用道，存在道路资源利用率低的弊端；被动式一般在交通路口设置摄像机感知或近场通信感知设备，检测交叉路口的公交车辆并给予优先，其的缺点是无法提前预知车辆到达时间，优先算法不能充分实施，同时也无法知道车内的状态如载客量和驾驶意图等，设备成本较高。

长沙智慧公交项目构建了车路云一体化协同系统，实现主动式公交优先。整体系统包含路侧设施、智能网联公交车和云平台。其中路侧设置包含路侧感知设施、路侧RSU，智能化交通信号灯，路侧计算设施；智能网联公交车配备车载OBU设备、高精度定位设备、车内乘客数统计系统、车尾红绿灯穿透设备。当智能网联公交车接近智能路口时，公交车将主动向路侧系统发出优先通行的请求，同时上报精确的车辆位置、行驶速度、车内乘客数、准点状态等数据。路侧计算设施结合路口拥堵情况，兼顾路口各个方向社会车辆的通行权益和多方向优先冲突请求，生成公交信号优先策略，与交通信号灯控制系统进行数据交互，实时调整信号灯各相位时长配置，通过红灯缩短、绿灯延长等方式实现公交优先通行。

长沙智慧公交项目共分为三个阶段，逐步丰富运行区域、运行规模和应用功能。

一阶段是测试运行阶段。通过对公交车和交通信号灯进行网联化改造，车端装配OBU，路端信号灯与RSU相连，具有布置简单，无需专用道路，无需大量土建施工，不影响现有交通信号控制设备使用的特点。

2019年在湘江新区开通了全国首条开放道路环境下的智慧公交示范线，长沙智慧公交1号线全长7.8公里，沿线途径4个灯控路口，共投入4台具备L3自动驾驶功能的智慧公交进行测试运行，实现单车直行/左转/右转/掉头等功能。2020年1月，长沙智慧公交2号线开始测试运行，全线约10.7公里，途径24个灯控路口，增加公交车内显示信号灯态信息、优先策略结果，公交尾部标识屏，户外LED显示屏等多项信息展示功能，丰富信息服务方式和内容，在这条准商用线上开启了探索“主动式公交优先”的实践。

二阶段为正式运营阶段。2020年4月30日，全国首条智慧公交——长沙智慧公交315线路开通，正式面向长沙市民开放运营。该线路在长沙原315路传统公交基础上，对车辆和路段进行了智能化、网联化改造，包括燃油车更换为新能源车、加载车载智能设备、沿线交叉路口配置智能红绿灯以及加载路侧智能网联设备，并开发了315线智能网联数字交通系统运营监管平台。315线智慧公交在车路协同技术加持下实现主动式公交优先通行、红绿灯信息共享等多项功能；可实时统计乘客人数，规范司机驾驶行为、辅助驾驶提升安全，用于智能调度运营，提高通行率等方面。

三阶段为定制化智慧公交出行阶段。智慧定制公交旨在通过班车式点对点的公共交通替代和减少私家车出行，打造更加快速、准点、舒适的优质公共交通环境，缓解城市交通拥堵，为市民提供更好的通勤服务。通过梳理目标片区的出行数据，挖掘区域内居民的通勤需求和规律，筛选出热门的出发地与目的地，精准定位出热门区域市民所居住的小区，从而匹配出线路的站点选址，形成智慧定制公交线路。同时开发湘智行定制公交APP，市民可通过“我的长沙”或“湘智行”微信小程序进行预约乘车，最大限度方便市民出行。

2021年5月17日，“梅溪湖-高新区智慧定制公交线”正式试运营，含“玉兰路南园路口-信息产业园（东线）”和“梅溪湖街道-信息产业园（西线）”两条公交路线。其中东线全程约7.7公里，服务通勤人口3400余人；西线全程约9.2公里，服务通勤人口7100余人。双线均支持主动式公交优先、红绿灯信息共享、APP预约出行等多项功能。

图1 长沙智慧公交车路云一体化协同系统

图2 长沙智慧公交运营监管平台

四、应用效果

截至2021年8月，长沙市已完成公交网联化改造2071台，建设智慧公交示范线2条、智慧公交线路3条、定制公交线路2条，改造城市开放道路135km。

经数据统计：

1、长沙智慧公交1号线全长7.8公里，途径4个灯控路口；长沙智慧公交2号线全长10.7公里，途径24个灯控路口；智慧公交1、2号线累计测试里程50000公里，正式试运行1000多趟次，实现单车直行/左转/右转/掉头等功能，技术方案的稳定性和安全性得到验证。

2、长沙智慧公交315线全长15公里，西起于雷锋汽车站，往东止于天马山首末站，主要沿枫林路运行，沿线途径26个灯控路口，实现公交信号优先、红绿灯信息共享、多路口多车同向、相向、垂直方向的协同通行等多项功能。智慧公交315线行程时间优化提升10.1%-15.7%，车速提升9.7%-17.2%，特别是高峰期的节省时间和平均车速提升效果较平峰期更好。

3、“梅溪湖-高新区”智慧定制公交含“玉兰路南园路口-信息产业园（东线）”和“梅溪湖街道-信息产业园（西线）”两条公交路线。其中东线全程约7.7公里，服务通勤人口3400余人；西线全程约9.2公里，服务通勤人口7100余人。双线均支持主动式公交优先、红绿灯信息共享、APP预约出行、准点准时出行等多项功能。经统计，较私家车按地图推荐线路的通勤时间平均节省约27.5%，较相似线路、同时段普通公交车通勤时间平均节省约30.7%，有效避免等车困难、堵车迟到等情况，得到了试乘乘客们的一致好评，据抽样分析，约有24.7%的乘客由开车通勤转变为乘坐智慧通勤公交通勤。

五、特色亮点

1.实现了智慧公交信号优先通行。主要表现为： 1）由被动触发变为主动请求； 2）根据路况触发位置可灵活配置。基于智能网联车的公交优先，可根据实际路况如，车辆排队长度、路段长度、道路等级等，进行触发位置的灵活配置； 3）位置实时获取，实现精确控制；4）绿灯延迟时间变为精准；5）结合公交实际需求灵活请求。

2.实现了APP预约出行。市民可通过“我的长沙”或“湘智行”微信小程序进行预约乘车，最大限度方便市民出行，准时准点出行。

3.打造了智慧公交都市平台。对全市智慧公交及智能化信号灯的实时数据进行监控，并将其迅速下发至公交公司、交管部门，通过智能网联技术，进一步优化公交车辆的调度排班策略，提升交通监管水平。 

六、推广价值

长沙智慧公交实现了主动式公交优先、红绿灯信息共享、辅助驾驶、预约出行和准点准时出行。在车路协同技术的加持下，“云端”可以实时感知智能网联公交的车辆速度、位置、驾驶状态等实时数据，并与交通信号控制信号灯进行实时联动，分阶段地实现片区优先、全局优先，有效地提高了车辆的通行效率，确保公交车准点高效通行。

在已建成的L3级智慧公交示范线及已发布的智慧公交线路的基础上，聚焦智慧公交运营及商业化拓展，形成以智慧公交为核心，智慧客运主动安全（L2级辅助驾驶）、公交车智能联网监管运营、城市点对点短途客运(定制通勤/校园班车等)、园区/景区接驳体验（最后一公里）等多位一体的商业经营模式，对长沙市公交车进行网联化改造，推进智慧公交车路协同、快速通行，力争将长沙智慧公交项目打造成为全国公共交通智慧出行的典范。

承建（参与）单位：长沙智能驾驶研究院有限公司、湖南湘江智芯云途科技有限公司、湖南力唯中天科技发展有限公司、长沙海信智能系统研究院有限公司等