1. 引言

　　1.1 成功案例與項目介紹

　　1.1.1 江蘇連云港快速公交BRT 1號線

　　2012年12月參與連云港BRT一號線智能交通項目順利驗收，從科技手段上有效地保障了BRT公交車輛的“信號優(yōu)先”和“路權優(yōu)先”。 全長約34公里的港城BRT一號線，是迄今為止國內(nèi)最長的BRT線路,結(jié)合公司提供有源RFID射頻產(chǎn)品和技術，為“信號優(yōu)先”和“路權優(yōu)先”的科技保障提供了先進的解決方案，從運營使用情況來看，達到了設計預期效果，得到了用戶的好評

　　1.1.2 浙江杭州快速公交BRT 2號線

　　2009年8月參與浙江杭州快速公交BRT 2號線的設計開發(fā)，為BRT項目提供有源RFID射頻產(chǎn)品和技術，保證了項目的順利實施驗收與運營;

　　1.1.3 江蘇鹽城快速公交BRT1號線

　　2011年1月參與江蘇鹽城快速公交BRT1號線設計開發(fā)，為BRT項目提供有源RFID射頻產(chǎn)品和技術，保證了項目的順利實施驗收與運營;

　　1.1.4 廣東佛山快速公交BRT 1號線

　　2011年7月參與江蘇鹽城快速公交BRT1號線設計開發(fā)，為BRT項目提供有源RFID射頻產(chǎn)品和技術，保證了項目的順利實施驗收與運營;

　　1.2 術語與縮寫解釋

　　術語 解釋

　　RFID\射頻識別 一種通信技術，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或光學接觸

　　RFID有源射頻卡 由嵌入式處理器及其軟件、卡內(nèi)發(fā)射和接收天線、收發(fā)電路和高能電池組成，特殊編號預存儲于微控制器中，并間斷發(fā)射唯一的加密識別碼無線電信號?？▋?nèi)高能電池為有源卡正常工作提供能量，卡內(nèi)電池可更換。

　　定向讀寫器 由信息采集、處理、信息傳輸、嵌入式軟件組成，其主要功能是完成對車輛識別編碼輸出信號的實時采集、處理。

　　智能交通控制系統(tǒng)(信號控制機柜) 接收交通信號機發(fā)送的公交優(yōu)先申請指令，實現(xiàn)交叉路口綠燈延遲，紅燈早斷

　　2. 項目背景

　　2.1現(xiàn)狀分析

　　快速公交系統(tǒng)作為一種新型的客運模式，以其工程投資少、建設周期短、環(huán)境污染小、運輸效率高等優(yōu)點而被認為是解決城市交通擁堵問題的有效方式之一，并在世界范圍內(nèi)得到成功地推廣和應用。在世界諸多城市建設快速公交系統(tǒng)的大力影響和我國相關政策的有力推動下，國內(nèi)交通界和各大城市開始把快速公交系統(tǒng)推到了緩解城市交通壓力的前臺，今后5年內(nèi)，國內(nèi)將有10座以上的城市建成快速公交系統(tǒng)，預計其總長度將達到300～500公里，日客流量達到200～400萬人次;

　　公共交通是提高交通資源利用效率，緩解交通擁堵的重要手段，是大城市解決交通問題的主要方向。隨著城市規(guī)模的擴張和經(jīng)濟水平的發(fā)展，城市居民對于改善出行條件的需求尤其是公共交通的便捷性問題越來越迫切;

　　公司在這個大背景下，通過大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術來改善我國的城市公交建設水平，提高服務質(zhì)量，開發(fā)了基于RFID技術的快速公交信號優(yōu)先控制智能化管理系統(tǒng);

　　2.2系統(tǒng)建設意義

　　1. 降低公共線路行程時間，減少公共車輛交叉路口延誤;

　　2. 減少公共車輛停車次數(shù)，提高公共車輛行車穩(wěn)定性及準確率，提高公交服務水平;

　　3. 減少干線上社會車輛延誤和車輛的排隊長度;

　　4. 減少車輛能源消耗、人力和運載設備;

　　3. 系統(tǒng)概述

　　3.1系統(tǒng)設計原則

　　系統(tǒng)研發(fā)與建設遵循以下原則：

　　注重整體規(guī)劃

　　快速公交信號優(yōu)先控制智能化管理系統(tǒng)由三部分組成，第一，快速公交信號優(yōu)先控制系統(tǒng)核心硬件(包括：2.4G有源電子標簽、定向讀寫器)第二，快速公交信號優(yōu)先控制系統(tǒng)平臺(包括路口控制子系統(tǒng)、信號通訊子系統(tǒng)、智能交通控制);第三，硬件中間件(包括信號控制機、工業(yè)級交換機、機柜、PC機、服務器、不間斷電源等);

　　立足自主研發(fā)

　　系統(tǒng)建設的核心技術采用市場通用的標準2.4G有源微波頻段，公司提供的所有核心設備都擁有完全自主知識產(chǎn)權，2.4G微功耗技術，對遠距離移動車輛的自動識別和非接觸性信息采集處理，把先進的信息技術、數(shù)據(jù)通信技術、電子控制技術及計算機處理技術等有效地綜合運用于地面交通管理體系，從而建立起一種大范圍、全方位發(fā)揮作用，并且實時、準確、高效的交通管理系統(tǒng)。實現(xiàn)公交信號優(yōu)先的目的;

　　著眼未來發(fā)展

　　在系統(tǒng)整體架構(gòu)、服務設備選型、有源電子標簽功能選型、基礎數(shù)據(jù)采集等方面，均充分考慮后續(xù)功能的實現(xiàn)，兼顧設備的兼容性、系統(tǒng)的擴充性、功能的擴展性和應用的多樣性;

　　強化系統(tǒng)規(guī)范

　　系統(tǒng)開發(fā)和資源建設符合統(tǒng)一的技術規(guī)范和表征體系，注重開發(fā)工作的連續(xù)性和共享性，注意為后續(xù)系統(tǒng)的研發(fā)、推廣留有規(guī)范的數(shù)據(jù)及控制接口。統(tǒng)一開發(fā)應用技術、數(shù)據(jù)存儲格式、信號傳輸制式、互聯(lián)接口模式等技術指標;

　　發(fā)揮建設效益

　　系統(tǒng)開發(fā)與建設要結(jié)合交通區(qū)域現(xiàn)有實際情況，在現(xiàn)有系統(tǒng)基礎上進一步加強交通的管理工作;按照統(tǒng)籌規(guī)劃、邊建邊用、逐步完善的建設思路，充分發(fā)揮建設效益;

　　3.2系統(tǒng)工作原理

　　快速公交信號優(yōu)先控制智能化管理系統(tǒng)指交通信號系統(tǒng)對BRT車輛在“時間”上給予的優(yōu)先，它主要體現(xiàn)在：當BRT車輛行駛到十字路口附近時，交通信號系統(tǒng)識別到車輛并判斷車輛的運行方向，為公共汽車提供優(yōu)先通行信號。

　　快速公交信號優(yōu)先控制智能化管理系統(tǒng)主要包含有源電子標簽和基站式定向讀寫器。它的基本工作原理和特點是RFID基站式定向讀寫器檢測到BRT車輛接近交叉路口時，即向路口信號機發(fā)送請求信號，同時RFID基站式定向讀寫器對檢測到的BRT車輛進行身份識別，并將該信息通過專用通訊光纖實時傳至交通信號控制系統(tǒng)，交通控制系統(tǒng)中心即下達指令給路口信號機進行配時調(diào)整。BRT車輛的交通控制系統(tǒng)配時采取兩種方案：(1)當BRT車輛接近路口遇綠燈時，則適當延長當前的綠燈相位時間8秒，保證BRT車輛順利通過路口;(2)當BRT車輛接近路口遇紅燈時，則縮短紅燈信號周期，提前8秒轉(zhuǎn)入BRT車輛行駛的綠燈相位，從而減小BRT車輛在交叉路口的延誤時間;

　　3.3系統(tǒng)總體設計示意圖

　　3.4系統(tǒng)功能介紹

　　當車輛到達交叉口，RFID讀卡器讀到標簽，獲取車輛信息;通過與智能調(diào)度系統(tǒng)交互獲取車輛實時調(diào)度狀態(tài)，包括是否晚點、是否快車調(diào)度以及滿載率等，根據(jù)車輛實時狀態(tài)，生成請求;之后信號優(yōu)先系統(tǒng)向交通管理部門提出優(yōu)先申請，交管部門系統(tǒng)在原有的計劃信息，實時調(diào)度信息的基礎上，對請求進行處理，最后給出優(yōu)先結(jié)果;在車輛離開定位區(qū)域之后，信號控制系統(tǒng)進入信號狀態(tài)恢復狀態(tài)，直到信號狀態(tài)恢復，完成信號優(yōu)先調(diào)度過程;

　　3.5系統(tǒng)中間件軟件

　　交通信號控制系統(tǒng)

　　交通信號控制系統(tǒng)是智能交通管理系統(tǒng)的重要子系統(tǒng)，在構(gòu)建快速公交信號優(yōu)先控制智能化管理系統(tǒng)中起到神經(jīng)中樞的作用。當RFID基站式定向讀寫器檢測到BRT車輛進行身份識別，并將該信息通過專用通訊光纖實時傳至交通信號控制系統(tǒng)，交通控制系統(tǒng)中心即下達指令給路口信號機進行配時調(diào)整;

　　3.6系統(tǒng)總體建設規(guī)劃

　　快速公交信號優(yōu)先控制智能化管理系統(tǒng)的設計包括智能公交調(diào)度系統(tǒng)、BRT車輛信號優(yōu)先控制系統(tǒng)。二個部分互為獨立又密切關聯(lián)，共同形成了交通領域智能化，信息化管理;

　　以下我們從快速公交信號優(yōu)先控制智能化管理系統(tǒng)2個組成部分詳細講解。3.6.1 BRT車輛信號優(yōu)先控制系統(tǒng)

　　在離路口 100-200米處安裝好RFID基站式定向讀寫器，當公交車接近路口時，車頭的2.4G有源電子標簽和裝在路邊的RFID基站式定向讀寫器相呼應，讀寫器信號與交通指揮中心的交通信號控制系統(tǒng)聯(lián)結(jié)，路口的交通信號燈就會變化：讓BRT車輛專用車道方向的綠燈延長，或紅燈縮短;

　　3.6.2 硬件組成

　　1) RFID基站式定向讀寫器，離路口80-100米處安裝好RFID基站式定向讀寫器，用于讀取BRT車輛上有源電子標簽信息，并通過串口485或者RJ45、繼電器輸出，和交通指揮中心與交通信號控制系統(tǒng)聯(lián)接，做信號的傳輸通訊;

　　2) RFID有源射頻卡，安裝在每臺受控的BRT車輛，進行車輛信息身份識別;

　　3) 交通信號控制機，進行交通信號的配時調(diào)整，達到綠燈延遲，紅燈提前;

　　3.6.2 硬件安裝注意事項

　　1) RFID基站式定向讀寫器，需注意安裝位置，高度，接頭防水(電源接頭、網(wǎng)絡接頭)、天線面板的安裝角度;

　　2) RFID有源射頻卡在BRT車輛上的安裝位置，可以捆綁或者懸掛，粘貼在車輛前面擋風玻璃或者車輛后視鏡上;

　　3) 光纖通信系統(tǒng)安裝主要注意接頭防水;

　　4. 硬件設備介紹

　　4.1 RW-R902基站式定向讀寫器

　　4.2 RW-T908 超薄式電子標簽