李煒驥

摘要：隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，城市人口日益膨脹，城市交通的壓力越來(lái)越大，各大城市交通堵塞問(wèn)題變得越來(lái)越突出，并嚴(yán)重地影響到人們正常的生活和工作。無(wú)論是發(fā)達(dá)國(guó)家還是發(fā)展中國(guó)家，這一瓶頸都已經(jīng)嚴(yán)重威脅到了城市的綜合發(fā)展?？焖俟幌到y(tǒng)BRT作為一種新型的客運(yùn)模式，以其工程投資少、建設(shè)周期短、運(yùn)輸效率高等優(yōu)點(diǎn)而被認(rèn)為是解決城市交通擁堵問(wèn)題的有效方式之一，并在世界范圍內(nèi)得到成功地推廣和應(yīng)用。同時(shí)，RFID、安全閘機(jī)門等高科技設(shè)備就在這樣的情況下有了用武之地。但因?yàn)檐壍澜煌ǎㄝp軌）的推行， BRT逐漸被忽略?？墒?，我對(duì)于城市公交快速系統(tǒng)還是充滿希望，本文即為個(gè)人對(duì)BRT實(shí)施內(nèi)容和設(shè)計(jì)進(jìn)行一些粗淺的技術(shù)探討。

關(guān)鍵詞：快速公交;設(shè)計(jì);實(shí)施部署

1.快速公交BRT的設(shè)計(jì)

1.1整體設(shè)計(jì)

在軌道交通線路尚未建成的情況下，城市可以分期建成“十字型”的快速公交網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，先完成對(duì)公交專用道升級(jí)改造，再實(shí)施快速公交線路建設(shè)，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)城市快速公交系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)：a.有專門的公交專用道;b.大容量舒適豪華公交車;c.類似地鐵的站外刷卡買票模式，為同臺(tái)免費(fèi)換乘提供硬件條件。因此，快速公交智能化系統(tǒng)建設(shè)包括以下內(nèi)容：

（1）車載系統(tǒng)：包括車載視頻終端和GPS定位設(shè)備、無(wú)線通信終端，RFID讀卡器等，為系統(tǒng)調(diào)度指揮提供基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)。

（2）站臺(tái)系統(tǒng)：包括自動(dòng)安全門、道閘、投幣刷卡系統(tǒng)、電子站牌、自助查詢終端、安全報(bào)警系統(tǒng)等。

（3）進(jìn)場(chǎng)系統(tǒng)：包括出入站管理系統(tǒng)、信息采集系統(tǒng)、安全監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)等。

（4）指揮調(diào)度中心：包括大屏幕顯示墻、電子地圖、視頻查詢及存儲(chǔ)系統(tǒng)、運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)、應(yīng)用服務(wù)器系統(tǒng)等，是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的中樞。

（5）傳輸系統(tǒng)：包括有線和無(wú)線的通信傳輸設(shè)備及介質(zhì)，通過(guò)傳輸系統(tǒng)完成各部分的連接和信息交流，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的有序運(yùn)行。

1.2 關(guān)鍵RFID核心技術(shù)及組成原理

RFID技術(shù)是公交BRT信號(hào)接收控制的核心技術(shù)

1.2.1 工作原理

RFID的工作原理是：標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，如果接收到閱讀器發(fā)出的特殊射頻信號(hào)，就能憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息（即Passive Tag，無(wú)源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽），或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)（即ActiveTag，有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽），閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。

RFID技術(shù)，其應(yīng)用形式為標(biāo)記（tag）、卡和標(biāo)簽（label）設(shè)備。標(biāo)記設(shè)備由RFID芯片和天線組成。標(biāo)記類型分為三種：自動(dòng)式，半被動(dòng)式和被動(dòng)式。BRT采用的是被動(dòng)式。

1.2.2 RFID系統(tǒng)的組成

射頻識(shí)別系統(tǒng)至少應(yīng)包括以下兩個(gè)部分，一是讀寫器，二是電子標(biāo)簽。另外還應(yīng)包括天線，主機(jī)等。從RFID系統(tǒng)的工作原理來(lái)看，系統(tǒng)一般都由信號(hào)發(fā)射機(jī)、信號(hào)接收機(jī)、發(fā)射接收天線幾部分組成。下面分別加以說(shuō)明：

（1）信號(hào)發(fā)射機(jī)：在RFID系統(tǒng)中，信號(hào)發(fā)射機(jī)為了不同的應(yīng)用目的，會(huì)以不同的形式存在，典型的形式是標(biāo)簽（TAG）。標(biāo)簽相當(dāng)于條碼技術(shù)中的條碼符號(hào)，用來(lái)存儲(chǔ)需要識(shí)別傳輸?shù)男畔ⅰ?/p>

（2）信號(hào)接收機(jī)：在RFID系統(tǒng)中，信號(hào)接收機(jī)一般叫做閱讀器。閱讀器基本的功能就是提供與標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐緩健?/p>

（3）編程器：只有可讀可寫標(biāo)簽系統(tǒng)才需要編程器。編程器是向標(biāo)簽寫入數(shù)據(jù)的裝置。

（4）天線：天線是標(biāo)簽與閱讀器之間傳輸數(shù)據(jù)的發(fā)射、接收裝置。

2.BRT的實(shí)施部署

2.1 BRT快速公交設(shè)備

因?yàn)楣籅RT項(xiàng)目涉及硬件設(shè)備較多，設(shè)備有：投幣機(jī)、安全門、三棍閘機(jī)、扇形閘機(jī)、RFID設(shè)備、條屏顯示器，并且在整個(gè)BRT項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中必然會(huì)涉及到對(duì)它們的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、維護(hù)、維修等困難復(fù)雜的工作。

（1）投幣機(jī)：安放在地下入站口，和閘機(jī)相連，投幣后閘機(jī)處于開(kāi)啟狀態(tài)。

（2）三棍閘機(jī)：安放在地下入站口，閘機(jī)開(kāi)啟狀態(tài)為三棍可以轉(zhuǎn)動(dòng)。

（3）扇形閘機(jī)：安放在地下入站口，閘機(jī)開(kāi)啟狀態(tài)為扇形門開(kāi)啟。

（4）安全門：安放在車站內(nèi)，公交車駛?cè)胲囌?，安全門和車門對(duì)應(yīng)后打開(kāi)。

（2）條屏顯示器：安放在車站內(nèi)，對(duì)駛?cè)胲囌緝?nèi)的車輛進(jìn)行描述顯示。

（2）RFID設(shè)備：安放在安全門和車輛中，對(duì)信號(hào)進(jìn)行接收、發(fā)送、識(shí)別。

因?yàn)樵陧?xiàng)目中擔(dān)任的角色不同，在本論文中我將重點(diǎn)介紹對(duì)實(shí)施項(xiàng)目組對(duì)RFID技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用和實(shí)施。

2.2 BRT快速公交信號(hào)控制

公交BRT系統(tǒng)的識(shí)別系統(tǒng)使用RFID系統(tǒng)來(lái)完成對(duì)車輛的識(shí)別和信號(hào)的優(yōu)先。隨著微波射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)的發(fā)展和成熟，將其應(yīng)用于快速公交車輛檢測(cè)/識(shí)別將大大提高對(duì)車輛的管理和運(yùn)營(yíng)效率。該方法由有源電子標(biāo)簽和基站式讀寫器組成，該頻段設(shè)備通信具有良好的方向性，通過(guò)調(diào)節(jié)路側(cè)讀寫器的輸出功率及天線的方向，可以獲得不同的直線通信距離。閱讀器通過(guò)發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號(hào)，當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入發(fā)射天線工作區(qū)域時(shí)將車輛ID信息通過(guò)標(biāo)簽內(nèi)置天線發(fā)送出去;系統(tǒng)接收天線接收到從標(biāo)簽發(fā)送來(lái)的載波信號(hào)，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到閱讀器，閱讀器對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼，然后送到后臺(tái)主系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理;后臺(tái)主系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該標(biāo)簽的合法性，針對(duì)不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。

2.2.1信號(hào)控制原理

信號(hào)優(yōu)先控制系統(tǒng)是指交通信號(hào)系統(tǒng)對(duì)BRT車輛在“時(shí)間”上給予的優(yōu)先，它主要體現(xiàn)在：當(dāng)BRT車輛行駛到十字路口附近時(shí)，交通信號(hào)系統(tǒng)識(shí)別到車輛并判斷車輛的運(yùn)行方向，為公共汽車提供優(yōu)先通行信號(hào)。

信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng)主要包含有源電子標(biāo)簽和基站式讀寫器。有源電子標(biāo)簽可通過(guò)無(wú)線通訊方式來(lái)與基站式讀寫器信息交互，提供車輛位置、方向等信息，基站式讀寫器通過(guò)對(duì)該信息的處理和優(yōu)化，向信號(hào)控制機(jī)發(fā)出請(qǐng)求優(yōu)先信號(hào)，并由信號(hào)控制機(jī)對(duì)信號(hào)燈相位進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)公交車輛的信號(hào)優(yōu)先。

2.2.2 信號(hào)優(yōu)先控制方案設(shè)計(jì)

基于RFID的快速公交信號(hào)優(yōu)先控制系統(tǒng)由主要由4部分構(gòu)成，這些部分都被安裝于車輛或者車站終端中。其結(jié)構(gòu)如下圖所示：

基于RFID的信號(hào)優(yōu)先控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) （1） 車載單元：射頻卡（RF標(biāo)簽）;采用2.4G/5.8G頻段，安裝在每輛 BRT車輛前方車頂，識(shí)別距離為2—200米可調(diào)，識(shí)別速度在200 公里/小時(shí)，可同時(shí)識(shí)別200張卡，ID全球唯一，使用壽命可以達(dá)到5年（有源），且不易損壞;

（2） 路邊單元：讀寫器的定向天線是室外板狀定向天線，具有增益高、前后輻射比大、三維尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，是一種高質(zhì)量的室外通信天線;

（3） 信號(hào)控制系統(tǒng)：中心信號(hào)控制機(jī)為信號(hào)優(yōu)先請(qǐng)求的處理部分;系統(tǒng)采用嵌入式的請(qǐng)求處理模塊，通過(guò)條件判斷是否給予優(yōu)先通行的權(quán)力，對(duì)路口信號(hào)控制機(jī)發(fā)出指令，用以控制信號(hào)燈相位;

（4） 通信設(shè)備：可選以太網(wǎng)方式進(jìn)行車輛定位信息的傳輸，也可以選用無(wú)線形式，如3G、4G、wifi等。

3.結(jié)束語(yǔ)

公共交通作為關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的生命線工程，肩負(fù)著向社會(huì)提供重要公共產(chǎn)品、服務(wù)以及為市民提供更加安全、舒適、便捷、經(jīng)濟(jì)出行方式的光榮使命。在這一機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的時(shí)刻，公交BRT應(yīng)在政府“公交優(yōu)先”政策的指導(dǎo)和支持下，積極運(yùn)用先進(jìn)的信息、網(wǎng)絡(luò)、通信和控制等技術(shù)手段，建立現(xiàn)代化的快速公交智能化系統(tǒng)和科學(xué)的管理體系，進(jìn)一步提升企業(yè)形象和公眾認(rèn)同度，通過(guò)公交人的不懈努力，真正實(shí)現(xiàn)“公交優(yōu)先、公交優(yōu)惠、公交優(yōu)秀”的奮斗目標(biāo)。