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摘 要：为解决传统公交出行“候车久、行车慢、行程长、换乘不便捷，公交吸引力下降”的痛点，本研究在长沙市11条核心路段的39条客流量较大的公交线路打造智能网联公交，改造139个路口。研究采用智能网联手段，从端（车）、路（路侧）、管（网络）和云（云控平台）等四个方面构建端到端的C-V2X车路协同解决方案，建设具备前瞻性的智慧公交应用场景，符合技术演进趋势及未来可扩展需求。
关键词：智能网联汽车;测试场景;路侧系统;信息传输系统;智能网联云平台
1 研究背景
当前，传统的公交出行面临“候车久、行车慢、行程长、换乘不便捷，公交吸引力下降”的痛点，城市公交在运营和管理等方面正面临严峻的挑战，主要表现在如下两个方面：公交出行的需求和供给矛盾，导致公交分担率、客运量、线路效率下降;当前公交信息化手段，难以有效提升服务水平，实现“客流”和“运力”的均衡供需匹配。
常见的技术手段难以解决公交车的痛点问题。目前，智能联网汽车（自动驾驶）已成为汽车产业发展新方向、新动力以及未来发展制高点，本研究采用智能网联手段，依托长沙市2019年的100公里智慧高速、100平方公里城市开放道路的建设成果在示范区内深耕细作，加大示范区智能网联的覆盖范围，打造智能网联公交。为提升长沙市新一轮科技革命和产业变革引领能力，打造全国规模最大、技术应用领先、配套设施完善的交通强国示范区、国家车联网先导区、国家公交都市建设示范城市。
2 建设内容
（1）建设范围。研究选择长沙市范围内公交车流量、载客量最大的11条核心路段，依托长沙市交通局统计公交车辆日载客量数据排名，同时选择与核心路段贴合度较高39条客流量占比较大的公交线路，选取线路覆盖长沙部分主、次干道。路侧系部署主要服务于长沙市范围内客流量较大的公交车、特种车辆交通信号优先通行功能和社会车辆的辅助驾驶功能。本研究将有助于构建“公交优先、车路协同”高水平、高品质的城市公交服务体系，引导城市公交服务健康可持续发展。
（2）项目建设计划。本研究改造139个路口、合已建成2019年38个路口，共计约177个路口。基于车路协同公交信号优先技术将惠及长沙市20%的公交车辆、长沙市11条核心道路相关乘客共计18万人次。
（3）测试场景设计。本研究可实现公交信号优先等场景，通过V2X技术填补车辆自身的传感器盲区，系统可进阶实现“车、路、人”的动态信息实时交互。在为人工驾驶提供辅助的同时，也可为单车自动驾驶技术提供更可靠的环境信息支撑。实现车-路-云的有效协同，能够在一定程度上保证交通安全，提高通行效率，从而形成的安全、高效和环保的道路交通系统。
本研究V2X网联场景应用服务主要包含以下场景服务功能：1）公交优先通行;2）信号灯感知和绿波车速引导;3）紧急车辆优先、特勤保障;4）闯红灯预警;5）公交车专用车道偏离报警;6）路网运行状态提醒。
3 设计方案
（1）总体设计架构——“车-路-云”体系框架。本研究充分结合车路协同V2X、交通大数据及云计算等新兴技术，搭建智慧公交-路侧智能系统-创新中心云控平台的“车-路-云”体系框架，充分融合长沙城市超级大脑、长沙市交通综合运行协调与应急指挥中心（TOCC）、智能网联云控管理平台等交通大数据的应用，建设具备前瞻性的智慧公交应用场景，优化基础设施建设成本，来支持面向不同类别的创新应用，符合技术演进趋势及未来可扩展需求。
（2）车端。智能车载终端的加装主要实现与车辆运行系统和车端显示系统的对接，在智慧管理方面，智能车载终端实时上传自车运行信息并接收中心平台下发指令，实现管理者对智慧公交的远程跟踪与管理。
（3）路侧系统。智能路侧系统是一个综合的路侧平台，向上与管理中心进行对接，向下与路端基础设施、路端传感系统、路端发布系统等进行对接，具备基于车路交互技术获取车辆的运行信息能力。
本研究针对需求重点改造的139个路口，每个路口配置一套/两套智能路侧终端，实现车与路、路与云之间信息上传下载，保证该区域车路云三者之间互联互通。同时在每个路口设置一套信号机学习终端，实时采集该路口信号机状态信息，并通过智能路侧终端将信号灯数据广播出来。
（4）信息传输系统。信息传输系统分为无线传输和有线传输2个部分，其中车与车、车与路、车与云、路与云端采用无线传输方式。车与车、车与路采用C-V2X通信方式，车与云、路与云采用运营商4G/5G公网传输方式。
路与云之间除了采用无线通信方式之外，为了保障可靠性及安全性，本次研究采用有线通信方式。
（5）智能网联云平台。在2019年长沙双一百项目，创新中心已搭建一套区域性协同智能网联云控管理平台（以下簡称云控平台），云控平台是一个宏观感、处、控中心，具有精细化感知宏观区域交通状态、道路状态、动态目标状态信息，并进行实时和历史数据分析，进而实现宏观交通流优化的功能。
本研究新增智能路侧系统应匹配云控平台，满足智能路侧系统协同管理、支持多路侧设备协同场景调度要求。
云控平台负责接收车辆上报的信息，并经过策略计算，将相关信息推送到车辆，云控平台应包括IT基础设施、外场设备管理中心和V2X业务中心等软件功能模块或类似功能模块。
4 点位设计方案
本项目在路口设置智能路侧终端RSU，实现车与路、路与云之间信息上传下载，保证该区域车路云三者之间互联互通。在RSU安装的杆件上配置抱杆机箱，机箱内配置路口汇聚交换机、光纤收发器、信号避雷器、电源避雷器等设施。
智能路侧终端与交换机之间通过STP-6连接。
本项目根据路口的形式不同配置不同数量的智能路侧终端RSU：1）标准十字形平交口/T形平交口：每个路口配置一套智能路侧终端RSU;2）特殊十字形平交口：特殊十字形平交口是指平交口有上跨桥梁的路口，每个路口配置2套智能路侧终端RSU;3）环岛形平交口：在每个路口配置4套智能路侧终端RSU。
亮点与创新点：本研究的智能网联公交改造基于车路协同公交信号优先技术，将惠及长沙市20%的公交车辆、相关乘客共计18万人次。
本研究具有以下亮点与创新点：1）引领“公交优先、车路协同”
行业标准、政策制定;2）全面支持智能公交的城市开放道路;3）开放道路与V2X技术高度融合，提供全面触达群众日常出行服务;4）打造效率公交、引领公交出行新风范;5）深化公交信号优先体系，服务日常民众出行;6）实现重点车辆优先通行、服务大众;7）提供智慧交通精细化管理服务;8）充分考虑车路云一体化信息安全。
关键词：智能网联汽车;测试场景;路侧系统;信息传输系统;智能网联云平台
1 研究背景
当前，传统的公交出行面临“候车久、行车慢、行程长、换乘不便捷，公交吸引力下降”的痛点，城市公交在运营和管理等方面正面临严峻的挑战，主要表现在如下两个方面：公交出行的需求和供给矛盾，导致公交分担率、客运量、线路效率下降;当前公交信息化手段，难以有效提升服务水平，实现“客流”和“运力”的均衡供需匹配。
常见的技术手段难以解决公交车的痛点问题。目前，智能联网汽车（自动驾驶）已成为汽车产业发展新方向、新动力以及未来发展制高点，本研究采用智能网联手段，依托长沙市2019年的100公里智慧高速、100平方公里城市开放道路的建设成果在示范区内深耕细作，加大示范区智能网联的覆盖范围，打造智能网联公交。为提升长沙市新一轮科技革命和产业变革引领能力，打造全国规模最大、技术应用领先、配套设施完善的交通强国示范区、国家车联网先导区、国家公交都市建设示范城市。
2 建设内容
（1）建设范围。研究选择长沙市范围内公交车流量、载客量最大的11条核心路段，依托长沙市交通局统计公交车辆日载客量数据排名，同时选择与核心路段贴合度较高39条客流量占比较大的公交线路，选取线路覆盖长沙部分主、次干道。路侧系部署主要服务于长沙市范围内客流量较大的公交车、特种车辆交通信号优先通行功能和社会车辆的辅助驾驶功能。本研究将有助于构建“公交优先、车路协同”高水平、高品质的城市公交服务体系，引导城市公交服务健康可持续发展。
（2）项目建设计划。本研究改造139个路口、合已建成2019年38个路口，共计约177个路口。基于车路协同公交信号优先技术将惠及长沙市20%的公交车辆、长沙市11条核心道路相关乘客共计18万人次。
（3）测试场景设计。本研究可实现公交信号优先等场景，通过V2X技术填补车辆自身的传感器盲区，系统可进阶实现“车、路、人”的动态信息实时交互。在为人工驾驶提供辅助的同时，也可为单车自动驾驶技术提供更可靠的环境信息支撑。实现车-路-云的有效协同，能够在一定程度上保证交通安全，提高通行效率，从而形成的安全、高效和环保的道路交通系统。
本研究V2X网联场景应用服务主要包含以下场景服务功能：1）公交优先通行;2）信号灯感知和绿波车速引导;3）紧急车辆优先、特勤保障;4）闯红灯预警;5）公交车专用车道偏离报警;6）路网运行状态提醒。
3 设计方案
（1）总体设计架构——“车-路-云”体系框架。本研究充分结合车路协同V2X、交通大数据及云计算等新兴技术，搭建智慧公交-路侧智能系统-创新中心云控平台的“车-路-云”体系框架，充分融合长沙城市超级大脑、长沙市交通综合运行协调与应急指挥中心（TOCC）、智能网联云控管理平台等交通大数据的应用，建设具备前瞻性的智慧公交应用场景，优化基础设施建设成本，来支持面向不同类别的创新应用，符合技术演进趋势及未来可扩展需求。
（2）车端。智能车载终端的加装主要实现与车辆运行系统和车端显示系统的对接，在智慧管理方面，智能车载终端实时上传自车运行信息并接收中心平台下发指令，实现管理者对智慧公交的远程跟踪与管理。
（3）路侧系统。智能路侧系统是一个综合的路侧平台，向上与管理中心进行对接，向下与路端基础设施、路端传感系统、路端发布系统等进行对接，具备基于车路交互技术获取车辆的运行信息能力。
本研究针对需求重点改造的139个路口，每个路口配置一套/两套智能路侧终端，实现车与路、路与云之间信息上传下载，保证该区域车路云三者之间互联互通。同时在每个路口设置一套信号机学习终端，实时采集该路口信号机状态信息，并通过智能路侧终端将信号灯数据广播出来。
（4）信息传输系统。信息传输系统分为无线传输和有线传输2个部分，其中车与车、车与路、车与云、路与云端采用无线传输方式。车与车、车与路采用C-V2X通信方式，车与云、路与云采用运营商4G/5G公网传输方式。
路与云之间除了采用无线通信方式之外，为了保障可靠性及安全性，本次研究采用有线通信方式。
（5）智能网联云平台。在2019年长沙双一百项目，创新中心已搭建一套区域性协同智能网联云控管理平台（以下簡称云控平台），云控平台是一个宏观感、处、控中心，具有精细化感知宏观区域交通状态、道路状态、动态目标状态信息，并进行实时和历史数据分析，进而实现宏观交通流优化的功能。
本研究新增智能路侧系统应匹配云控平台，满足智能路侧系统协同管理、支持多路侧设备协同场景调度要求。
云控平台负责接收车辆上报的信息，并经过策略计算，将相关信息推送到车辆，云控平台应包括IT基础设施、外场设备管理中心和V2X业务中心等软件功能模块或类似功能模块。
4 点位设计方案
本项目在路口设置智能路侧终端RSU，实现车与路、路与云之间信息上传下载，保证该区域车路云三者之间互联互通。在RSU安装的杆件上配置抱杆机箱，机箱内配置路口汇聚交换机、光纤收发器、信号避雷器、电源避雷器等设施。
智能路侧终端与交换机之间通过STP-6连接。
本项目根据路口的形式不同配置不同数量的智能路侧终端RSU：1）标准十字形平交口/T形平交口：每个路口配置一套智能路侧终端RSU;2）特殊十字形平交口：特殊十字形平交口是指平交口有上跨桥梁的路口，每个路口配置2套智能路侧终端RSU;3）环岛形平交口：在每个路口配置4套智能路侧终端RSU。
亮点与创新点：本研究的智能网联公交改造基于车路协同公交信号优先技术，将惠及长沙市20%的公交车辆、相关乘客共计18万人次。
本研究具有以下亮点与创新点：1）引领“公交优先、车路协同”
行业标准、政策制定;2）全面支持智能公交的城市开放道路;3）开放道路与V2X技术高度融合，提供全面触达群众日常出行服务;4）打造效率公交、引领公交出行新风范;5）深化公交信号优先体系，服务日常民众出行;6）实现重点车辆优先通行、服务大众;7）提供智慧交通精细化管理服务;8）充分考虑车路云一体化信息安全。