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1、ITS在BRT系统中的应用研究以郑州为例马嘉良(中国人民公安大学交通管理工程系 北京 102623)摘要：面对日益增长的交通需求、城市交通拥堵问题、城市公共交通系统优化的压力以及环境污染能源紧缺等问题，郑州市政府及所属的郑州公交总公司引入发展了具有创造性的公交服务模式BRT系统。在此背景下，综合分析郑州市BRT系统中ITS的应用现状并结合郑州市公共交通系统的特点提出相应的改进措施。关键词：郑州市BRT-ITS系统；自动定位；乘客信息服务；RFID；车后视频监控1. 引言快速公共交通系统（Bus Rapid Transit,简称BRT）是目前世界成功推广的一种新型公共交通措施，是一种介于快速轨道
2、交通与常规公交之间的新型公共客运系统。BRT享有道路优先权，灵活的集成车站、车辆、运营、智能技术和乘客服务等要素，具有快捷、舒适、成本低、大运量及绿色环保等特征。快速公共汽车系统具有三项构成要素：（1）设施要素：车道、车站；（2）运营要素：线路、车辆；（3）管理要素：收费系统、ITS智能管理系统。BRT与常规公交相比，主要具有运量大、速度快、服务水平高等优点；与地铁、轻轨相比具有造价低、灵活性高、建设周期短等优点。其将与轨道交通一同成为我国特大城市和大型城市公共交通的骨干系统。同时由于BRT造价较低，更适合我国大、中型城市的经济实力和交通需求，ITS在其中的应用使它具有智能、高效、操作性强的特
3、点，具有较好的应用前景。2.郑州市BRT-ITS系统现状2.1 BRT-ITS系统概述智能交通系统(ITS ) 是上个世纪70 年代提出的概念。当时由于条件所限, 大部分仍然停留在概念阶段。从上个世纪90 年代开始, 随着通信技术、计算机处理技术及自动控制技术的飞速发展,ITS 技术也开始快速发展, ITS 的应用也逐渐普及。作为城市公交的一个崭新形式, BRT 需要ITS 的强有力支持, 具体来说ITS 需要为BRT 提供以下保障:(1) BRT专用车辆的优先性(2) BRT专用道路的路权(3)运营管理系统的智能化及高效性(4)通信调度系统的先进性(5)BRT系统的安全性(6)历史运营数据的
4、分析及决策支持BRT 一ITS 系统需要运用到的技术包括:(1)光通信技术(2)无线通信技术(3)大型软件设计技术(4)GPS技术(5)音/ 视频处理技术.(6)自动控制技术.(7)先进传感器技术从组成视角看, 它分为以下四个部分: (1)BRT专用道路(2)BRT专用车辆(3)BRT专用车站(4)BRT运营管理中心2.2 BRT站点线网发展现状郑州市近些年来机动车保有量持续增长，外来流动性人口数量翻倍，交通需求与日俱增，城市交通高峰时段拥堵现象严重，在2009年引入BRT环城快速公交与已有的公交网络相互结合共同，形成城市中心地区普通公交的密集网状线路与城市外围环线BRT环形线路、对角交通线路
5、和单边放射线路的交织，使公交出行全面链接无盲区。郑州市目前有136万辆机动车，2008年一年就增加了12万辆，2009年增加了近18万辆。郑州BRT于2009年5月28号开通，郑州BRT共有1条主线，8条支线。主线为二环环线，途经农业路，桐柏路，航海路，未来路，中州大道，全长30公里，设有中央专用道以及中央侧式站台，支线全长110.5公里，覆盖郑州大部分城区。郑州快速公交的一条主线（B1线）配备了65台BRT专线车，开通半年，仅B1一条线65台车的客流量就达到12万人次，最高峰时，仅B1一条线65台车，一天就运送市民178万人次。目前，每天BRT运营的人数是21万人次，普通公交一条新线路至少有
6、一年的客流培育期，有的培育期需要3年才能达到理想要求，但郑州快速公交则打破了这个规律，其开通后，在短短不到1年的时间内，不但把传统公交客流拉到了快速公交上，还把大量的电动车、自行车、私家车等摇摆客流也吸引到快速公交。根据郑州市的规划，郑州将对快速公交一期线网增加支线和主线公交车的数量，同时建设二期线网，二期线网主要有两条线路，一条是从马寨开发区到郑州经济技术开发区，最终会一直延伸到中牟，另一条是从郑州西大学城到郑东新区。图1 BRT站点线网图2.3 ITS应用现状2.3.1车载定位系统郑州市BRT专用公交车均安装有GPS车载定位装置以及出入门处的监控摄像头，利用车辆定位算法技术分析处理由GPS
7、、传感器、通信网络等技术从智能车辆的自动定位装置所获取的数据，将处理后的信息发送给车辆运营调度中心，进行车辆的排班调度及信号控制，并为出行者提供交通信息服务。其车载系统主要有三个组成部分：（1）车辆位置确定系统，如GPS、传感器（2）通讯网络系统，如Radio Systems（3）储存、处理、发布交通数据的控制中心现在已经实现的辅助监控功能有:（1）实时动态监控车辆的运行轨迹（2）历史运营情况回放（3）车辆是否按规定发车（4）车辆是否在线路上运营（5）满载系数是否超标（6）有没有按规定停站（7）停站时间和位置是否合理（8）行驶时车门是否关妥（9）各路段是否遵守车速限制（10）各路段行驶时间是否
8、符合计划要求通过对车队运营的实时监控, 一方面可以实时确定车辆的各项运行参数, 另一方面也确保了车辆在运行过程中的安全, 真正在起到运营管理辅助的功能上提高公共交通工具对公众的服务水平。在车辆出入门处安装的监控摄像头主要针对车辆在运营过程中的异常情况, 并且每一次的异常都将被长期保存进数据库系统中, 将来可以通过查询分析的功能进行检索。2.3.2乘客信息服务系统郑州市BRT-ITS系统共有以下三种信息服务方式：（1）车辆内置的电子站点信息提示板。在车辆前部和后部分别安装有指示该线路公交车沿线站点的电子信息牌，牌上显示该车辆实时到站地点，使车内乘客可以实时、准确地掌握车辆行驶到达地点，避免过站获
9、其他错站下车。图2车载电子站点信息提示板（2）车站电子站牌。在每一个BRT公交站内部都安装有两到三个电子站牌，除了显示各个线路的车辆行驶路线，还提供有各个线路车辆最近的一班车辆到达该站点的剩余时间，是站内候车的乘客能够及时了解车辆到达状况，做好登车准备。图3站内电子站牌（3）公交公司网络信息服务平台。公交公司设立了官方网页为广大市民提供BRT公交的各方面信息，利用车辆定位与控制技术，控制中心储存、处理收集的交通数据并通过官方网站实时发布。图4信息平台乘客信息服务系统为出行者最易接触的ITS技术系统可以为出行者提供实时的交通信息服务，包括车站或站牌的信息服务系统、车载的信息服务系统、远程公交信息
10、网络服务系统等。乘客信息服务系统能够准确、及时地提供必需的乘车信息，提高乘客对公交服务的满意程度，最大限度的吸引交通需求，促进城市公共交通的发展，缓解城市交通压力。3.郑州市BRT-ITS系统的不足郑州市的快速公交系统从2009年开始引入起步较晚，其中ITS的应用主要体现在车辆运行必须的方面，现阶段郑州市BRT-ITS系统主要存在以下两点不足：（1）信号优先权的缺失。现阶段郑州市BRT公交车在交叉口通行时也需要和社会车辆一起等待通行信号，有时甚至在一条长直路线上通行需要连续等待三个以上红灯。以紫金山路为例，全长约五公里，自与商城路交叉口开始到与花园路的过度交接处每200米就有一个信号控制的交叉
11、路口，在高峰时段要和社会车辆一起等待红灯有时要连续等上四五个红灯才能通过。这大大增加了BRT公交车的通行时间，降低了行程车速，使BRT达不到建设目标。（2）BRT专用车道的保护不足。现阶段郑州市专设了多条BRT专用车道，并禁止一切社会车辆通行，在一条路段的两端分别设置了监控摄像头查处违法占用BRT专用车道的社会车辆。但是，专用车道与允许社会车辆通行的普通车道没有进行物理隔离，并且在路段中部没有任何的监控设施，导致个别社会车辆钻空子在路段中部占用BRT专用车道而不受任何处罚与制约。4.ITS在郑州市BRT系统中的发展4.1 信号优先权的保护交通信号优先技术指在信控交叉口让BRT公交车优先通行，避
12、免和普通社会车辆一起等待通行信号，提高了车辆平均速度，降低行车延误，保障其快速优先，公交信号优先技术主要分被动优先、主动优先与实时优先三类。4.1.1 被动优先技术被动优先，道路上交通信号灯配时方案的制定以BRT公交车平均行程车速、交通量与路段长度为设计依据，进行干线信号协调同步配时，保证在道路上行驶的BRT公交车获得有效的绿波交通。主要有以下种被动优先方式：（1）在专用车道铺设感应线圈，根据BRT公交车交通量（缩短）调整信号周期（不能采用最短周期时间）（2）在一个两相位交叉口（如A、B相位），可用其中一个相位（如B）把BRT工交车专用相位（如C）的绿灯时间分成两段（如A C1 B C2）以增
13、加其通行次数。4.1.2 主动优先技术主动优先，公交车在交叉口进口到被检测到，可采取延长、提前、增加或减少相位来来适应公交车的快速通过。主要有以下两种方式：（1）RFID技术的应用：在快速公交车的车头位置安装RFID标签，记录车辆信息，在道路沿线灯控路口安装了SCATS信号控制设备和RFID车辆身份识别系统，当公交车行驶至距路口100米的地方时，设于接近路口的RFID读取设备就能采集到公交车的信息，将之传递给交叉口信号控制机，根据计算，适当延长绿灯的时间或是缩短红灯的时间。从交通管理部门数据统计，平均每个路口信号优先时间为8秒。 RFID车辆身份识别系统与交通信号的联网区域控制相配合，能准确定
14、位车辆并迅速调整信号灯，根据需要，在恰当的时候让公交优先，加大流量。如果是正点运行，系统经过判断则不优先，如果是晚点的，才会优先。如果东西向车是正点，南北向晚点，则南北向优先通过。可以借鉴杭州市BRT系统中RFID装置的应用，杭州现在普遍使用的SP-RFS-300远距离读卡器信号可有效穿过汽车金属贴膜，信号覆盖角度可调整（45-360度）识别距离更远（0100米以上），汽车时速200公里以上通过仍能可靠读取，防冲突性能更佳（每次读卡200张以上）。由于采用圆极化天线，对RFID卡片的放置角度没有任何要求，不需要贴在挡风玻璃上，无论怎么摆放，都能可靠地读取。（2）BRT公交车专用信号灯：专用信号
15、灯呈方形与普通信号灯有明显差别，安装在专用车道的检测器测到公交车即将到达时（80m），专用信号灯在相隔全红时间长度后显示绿色，持续最短时间长度（通行的临界时间）并根据检测器信号分段加长，其他车辆在公交车通行后通行。4.1.3 实时优先技术 实时优先，通过GPS等车辆定位与控制装置传来的信息，总控中心分析系统现状，考虑网络上所有机动车实时交通信息，包括BRT车辆、车上乘客数和BRT运行状况，经过系统软件的分析处理不断优化交叉口信号配时以适应BRT的优先通行。4.2 违法占用BRT专用车道的监控郑州市为BRT设置了专用车道，禁止一切社会车辆通行，在路段两端分别设置了监控摄像头查处违法占用BRT专用车道的社会车辆。但专用车道与允许社会车辆通行的普通车道没有进行物理隔离，而且在路段中部没有任何的监控设施。针对郑州市BRT专用车道的特点与现状，可以采取在BRT公交车后方安装视频监控装置的措施来全面监控查处违法占用专用车道的非法行为。车后视频监控，即在公交车后挡风玻璃处加装一个监控摄像头，BRT公交车在专用车道行驶时可以全程记录车辆后方专用车道的使用状况，视频可以记录下非法驶入专用车道的社会车辆的信息，视频资料交由公安机关交通管理部门处理并定期更新，及时、有效、全面地查处违法占用专用车道的行为。安装车后视频监控装置，可以有效避免现有占用BRT专用车道违法行为监控体系的监控范围小、形式固
