王小磊：高級工程師，中國土木工程學(xué)會城市公共交通分會智庫專家，曾經(jīng)任重慶市公共交通控股（集團(tuán)）有限公司電車公司總工程師、BRT公司書記兼副總經(jīng)理、公交維修公司總經(jīng)理、恒通客車顧問等。現(xiàn)任吉爾吉斯斯坦共和國史德洲（ШыдырЖолКейДжи）有限責(zé)任公司總機(jī)械師。

　　公交智能化如今已從可有可無的示范項目，已成為公交企業(yè)、出行者、相關(guān)管理部門日常工作不可或缺的“利器”，然而受通信技術(shù)環(huán)境的影響，諸多功能的研發(fā)與應(yīng)用不盡人意。2019被稱為5G元年，曾經(jīng)因通信環(huán)境限制的公交智能化，將迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。

　　現(xiàn)狀

　　城市公共交通系統(tǒng)在向出行者提供服務(wù)的過程中，因“人、車、路”等因素變化的影響所提供的服務(wù)，導(dǎo)致出行者不能按計劃達(dá)到目的地。在如今倡導(dǎo)綠色出行、提升公交服務(wù)質(zhì)量的背景下，對出行質(zhì)量的需求在不斷增加，這些非公交企業(yè)所為的、以前看似“不可抗逆”因素，對出行產(chǎn)生的影響，已經(jīng)越來越不為出行者所接受。長期以來，雖然公交企業(yè)的經(jīng)營者為提高服務(wù)質(zhì)量做出過許多努力，作為現(xiàn)代公交管理不可或缺的公交智能管理系統(tǒng)的功能也有大幅度提高。但是隨著城市經(jīng)濟(jì)大環(huán)境的變化，影響公共交通管理的因素也增加了不少。而公交智能管理系統(tǒng)除自身的因素外，其信息的采集、處理的能力受到通信系統(tǒng)技術(shù)的限制，跟不上運(yùn)營現(xiàn)場的實時變化，以至于不能及時更新運(yùn)營計劃，導(dǎo)致乘客出行耗時延長、舒適度下降等現(xiàn)象，成為公交企業(yè)提高管理水平的一道門檻和瓶頸。

　　1.1運(yùn)營管理

　　公交運(yùn)營中，因為堵車等道路突發(fā)擁堵事件時有發(fā)生，此時在同一車道運(yùn)行的公交車堵在一起，出現(xiàn)公交車“列車長龍”的現(xiàn)象也成為常態(tài)。為了避免此類事件對運(yùn)營的這類干擾，需要智能管理系統(tǒng)自動提醒駕駛員控制運(yùn)營車速，提前與前車保持適當(dāng)?shù)木嚯x行駛，以避免公交車擠在一起“扎堆兒”。這就需要運(yùn)用大數(shù)據(jù)將各車隊（運(yùn)營線路）的車輛進(jìn)行統(tǒng)一管理，才能有效、及時的調(diào)整運(yùn)營計劃。在目前的通信環(huán)境下，要同時實施對上千輛車的數(shù)據(jù)實時監(jiān)控與運(yùn)營計劃的自動調(diào)整，其難度與成本公交企業(yè)基本都不能接受。

　　1.2無人駕駛公交車

　　通過無人駕駛公交車的試運(yùn)行證明，僅靠激光雷達(dá)，是不能要確保城市中無人駕駛公交車的安全運(yùn)行的。而目前的無線通信網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致V2X（vehicletoeverything）大規(guī)模應(yīng)用的難度增加，使無人駕駛公交車不能融入整個城市的智能交通系統(tǒng)中，不能使用V2X也成為增加車輛造價的因素之一。因此通信技術(shù)的升級也成為無人駕駛公交車大規(guī)模發(fā)展的瓶頸之一。

　　1.3出行即服務(wù)（MasS）

　　在推廣運(yùn)用出行即服務(wù)（MasS）的過程中，需要將城市中包括公交車、軌道交通、輪船、飛機(jī)等所有交通方式與出行者的需求進(jìn)行匹配，運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行資源配置優(yōu)化、決策，建立無縫銜接的、以出行者為核心的交通系統(tǒng)，并使用安全、快捷的移動支付新方法，來提供符合出行者需求的、更為靈活、高效、經(jīng)濟(jì)的出行服務(wù)。目前的4GLTE通信對數(shù)據(jù)互聯(lián)互通的速率及帶寬，是滿足不了上述基于數(shù)據(jù)的共享服務(wù)（Sharedservicesbuiltondata）的較高要求的。

　　2.移動通信技術(shù)的發(fā)展及5G

　　1976年美國摩托羅拉公司的工程師馬丁·庫珀于首先將無線電應(yīng)用于移動電話。1978年底，美國貝爾試驗室研制成功先進(jìn)移動電話系統(tǒng)(AdvancedMobilePhoneSystem，AMPS)，1986年，第一套移動通訊系統(tǒng)在美國芝加哥誕生。發(fā)展至今，已經(jīng)有誕生了第五代（5G）通信技術(shù)：

　　1)1G（語音時代）：這是指第一代無線電話技術(shù)，即移動通信。它使用模擬信號，速度高達(dá)2.4kbps；

　　2)2G（文本時代）：被稱為GPRS（GeneralPacketRadioService，通用分組無線服務(wù)），這是指數(shù)據(jù)速率介于56－114kbps的第二代數(shù)字移動技術(shù)。2G實現(xiàn)了語音通信數(shù)字化，功能機(jī)有了小屏幕可以發(fā)短信了；

　　3)3G（圖片時代）：是指提供384kbps數(shù)據(jù)速率的第三代移動電話技術(shù)，它可以輕松瀏覽網(wǎng)站和流式傳輸音樂；（WCDMA/CDMA2000/TD-SCDMA）；

　　4)4G（視頻時代）：被稱為LTE（LongTermEvolution長期演進(jìn)），是指數(shù)據(jù)速率可達(dá)100Mbps以上第四代移動技術(shù)，與家中或辦公室的Wi-Fi一樣，穩(wěn)定快速。

　　5)5G（互聯(lián)時代）：指的是第5代移動通信技術(shù)，第一個5G國際標(biāo)準(zhǔn)，是2018年6月13日在美國圣地亞哥3GPP（3rdGenerationPartnershipProject第三代合作伙伴項目）5GNR標(biāo)準(zhǔn)SA（Standalone，獨(dú)立組網(wǎng)）方案在3GPP第80次TSGRAN全會正式完成并發(fā)布的。相比前者，5G網(wǎng)絡(luò)主要有三大特點，極高的速率(eMBB)、極大的容量(mMTC)、極低的延時(URLLC)。

　　3G時，我們有了手機(jī)QQ，開始了聊天的文字、語音時代。接著4G帶我們享受到了視覺盛宴，從3G文字、語音時代邁向了4G視頻時代，而5G則顛覆性的改變了通信的定義。

　　3.5G與公交

　　現(xiàn)代城市對公共交通的要求是綠色、快捷、安全、準(zhǔn)時，其中“準(zhǔn)時”涉及到出行者在各種公交工具間的一體化換乘與接駁效率。但是在公共交通服務(wù)過程中，如發(fā)生：道路條件、交通事故、車輛故障、各種突發(fā)事件等情況，由于5G的極高的速率(eMBB)、極大的容量(mMTC)的優(yōu)勢，可提高涉及系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)的采集與傳輸速度，通過信息共享和云計算，極低的延時(URLLC)可以確保實時數(shù)據(jù)處理的實時更新，使相關(guān)管理部門得以有效調(diào)控交通流；使公交企業(yè)得以及時調(diào)整運(yùn)營方案。同時，通過各種媒體和APP，讓出行者在第一時間獲取信息。針對這一系列影響整個服務(wù)環(huán)節(jié)“人、車、路”的信息互聯(lián)互通，公共交通的管理系統(tǒng)盡可能的減少了這些因素對服務(wù)質(zhì)量的影響，盡可能的減少了因為各種突發(fā)事件而導(dǎo)致較大的延誤，使城市中采用公共交通系統(tǒng)的出行者，由此可以獲得相對較高的出行效率。

　　3.1運(yùn)營管理

　　相對于4G，5G在傳輸技術(shù)方面有根本性的差異，并且突破了現(xiàn)有4G技術(shù)帶寬不夠的壁壘，全面逼近理論極限，其速率比4G提高10倍以上，帶寬則是4G的100倍。在此通信環(huán)境下，通過引入人工智能進(jìn)行“感知、預(yù)測、決策”，可以實現(xiàn)真正的無人調(diào)度：將實時采集的數(shù)千輛行駛于同向道路的公交車定位數(shù)據(jù)，與共享的全城交通大數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理，自動調(diào)整運(yùn)營公交車的合理間距及運(yùn)營計劃。高質(zhì)量的無人調(diào)度系統(tǒng)，因此而提高公交企業(yè)的管理效益，進(jìn)而大幅度降低運(yùn)營成本。

　　3.2無人駕駛公交車

　　1)V2X

　　V2X是指包括車輛到車輛（Vehicle-to-Vehicle，V2V），車輛到基礎(chǔ)設(shè)施（Vehicle-to-Infrastructure，V2I），車輛到行人（Vehicle-to-Pedestrian，V2P）和車輛到網(wǎng)絡(luò)（Vehicle-to-Network，V2N）通信等組件。具有車與車，車與路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施、車與路人之間的傳遞信息的能力，實時感知車輛周邊狀況，實現(xiàn)車與X（人、車、路、后臺等）智能信息的交換共享，具備復(fù)雜的環(huán)境感知、智能決策、及時預(yù)警、協(xié)同控制和執(zhí)行等功能。V2X將幫助汽車與周邊車輛、交通信號燈、云端等進(jìn)行直接連接。能夠?qū)⑺熊囕v、道路基礎(chǔ)設(shè)施等都在一個公共頻段上將各自的位置、意圖等信息廣播出來，讓汽車更快速感知周邊環(huán)境并做出響應(yīng)。雷達(dá)可能會受到天氣、障礙、距離等因素影響，V2X則能夠彌補(bǔ)各種雷達(dá)等現(xiàn)有視距傳感器的不足，比如轉(zhuǎn)彎時提示駕駛員轉(zhuǎn)角盲區(qū)有汽車、自行車等障礙物靠近，遠(yuǎn)距離的向車輛提供信號燈狀態(tài)信息等。在這個多元化的生態(tài)系統(tǒng)中，V2X能保證車輛安全、舒適、節(jié)能、高效行駛。V2X的特點提高了無人駕駛車輛的安全性能，根據(jù)美國交通部提供的數(shù)據(jù)，V2V技術(shù)可幫助預(yù)防80%各類交通事故的發(fā)生。

　　2)V2x與5G

　　由于V2X需要高速傳輸海量數(shù)據(jù)，并且必須保證其控制信號能夠一直以足夠快的響應(yīng)速度來傳輸，將車輛控制信號傳輸延時控制到盡可能的小，才能確保無人駕駛公交車在遇到極端危險狀況緊急制動時仍可最大限度保證安全。在DSRC（DedicatedShortRangeCommunications，專用短程通信）和4GLTE條件下，V2X會延遲和“堵車”，無法滿足大規(guī)模行駛的無人駕駛公交車對通信環(huán)境的需求。而5G的大容量、高速率和低延時性特點，卻能夠超低延遲的高速傳輸大數(shù)據(jù)文件，讓公交車能夠像第六感一樣近乎實時地獲取與周圍環(huán)境相關(guān)的信息。無人駕駛公交車搭載的“CV2X”，因為有了5G通信環(huán)境的支持，才能夠正常使用基于云的人工智能和數(shù)據(jù)，并能與路上其他汽車和包括紅綠燈、等的各種交通基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行“溝通”，進(jìn)而提高運(yùn)營的可靠性、安全性。

　　3.3MasS

　　MasS并不僅是一種交通工具，而是一種服務(wù)的方式。MasS是一個由客車制造商、租賃公司、渠道商、金融、租賃、保險等多方機(jī)構(gòu)組建的出行服務(wù)的生態(tài)系統(tǒng)，這個大的生態(tài)系統(tǒng)就是為公共出行服務(wù)的MasS平臺。因為有了5G通信，就可保障MasS平臺系統(tǒng)內(nèi)各方以及出行者安全、快捷的聯(lián)通，為平臺的生態(tài)融合與運(yùn)行創(chuàng)造了條件。5G通信因其大容量、快速的特點，也會加快具有高效率、低成本優(yōu)勢的無人駕駛公交車進(jìn)入MasS平臺的步伐。因為無人駕駛公交車的助力，MasS這種創(chuàng)新的出行服務(wù)模式，為出行者提供個性化、定制化、門到門全鏈條服務(wù)效果更容易得到出行者的認(rèn)可。當(dāng)然，各種無人駕駛車輛大規(guī)模使用之后，將顛覆傳統(tǒng)公共交通的服務(wù)理念，并可能對傳統(tǒng)城市公交企業(yè)產(chǎn)生沖擊，如何融入MasS平臺，也將成為一道現(xiàn)有傳統(tǒng)公交企業(yè)意味深長的思考題。

　　3.4數(shù)據(jù)驅(qū)動的臨境仿真

　　由于VR（VirtualReality虛擬現(xiàn)實）/AR（AugmentedReality增強(qiáng)現(xiàn)實）技術(shù)在4G狀態(tài)下應(yīng)用會出現(xiàn)約70ms的時延，導(dǎo)致該技術(shù)在應(yīng)用過程中受到限制，場景就像“動畫片”不甚完美。5G的高容量、低延遲和更好的網(wǎng)絡(luò)均勻性，使這些技術(shù)在公共交通領(lǐng)域的應(yīng)用成為真正的現(xiàn)實。

　　1)線路優(yōu)化

　　為了應(yīng)對城市交通設(shè)施、交通流的變化，運(yùn)營線路、運(yùn)力、運(yùn)能的優(yōu)化已成為常態(tài)。優(yōu)化方案形成之后，需要對公共交通與其它交通方式的換乘與接駁的可靠性，以及對社會交通的影響程度等因素實地預(yù)先評估。這項工作到現(xiàn)在為止，是由運(yùn)營規(guī)劃人員按照經(jīng)驗來做的，或者直接上線路實測，其結(jié)果往往不能能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。有了5G通信條件之后，降低了VR/AR的技術(shù)與成本門檻，就可采用VR/AR與視頻場景顯示技術(shù)，通過對優(yōu)化之后的運(yùn)營現(xiàn)場進(jìn)行臨境仿真。由數(shù)據(jù)驅(qū)動實景的算法，輸入優(yōu)化數(shù)據(jù)之后，相對真實的模擬出優(yōu)化后客流、車流道路、設(shè)施的場景，并進(jìn)行直觀評估，將優(yōu)化的不理想程度降到最低，而且可縮短規(guī)劃周期、節(jié)約運(yùn)營成本。

　　2)培訓(xùn)

　　對駕駛員、修理工的培訓(xùn)，是公交企業(yè)人力資源管理的主要內(nèi)容之一，目前的培訓(xùn)的手段還局限于PPT和有限的視頻，除了實地操作，基本沒有實地互動，由于培訓(xùn)局限于課堂與書本，效果不理想。如果以VR/AR技術(shù)構(gòu)建虛擬工作環(huán)境，“沉浸感”將使駕駛員在培訓(xùn)場地體驗虛擬行車現(xiàn)場、處置障礙及突發(fā)事件、行車事故等場景；修理工則會在“沉浸感”的影響下，在培訓(xùn)場地體驗虛擬修理廠、新車結(jié)構(gòu)、故障排除等場景，通過虛擬的形象、生動、直觀的臨境仿真場景，來表現(xiàn)老駕駛員、修理師傅的經(jīng)驗和教訓(xùn)，學(xué)習(xí)參與人員通過沉浸式體驗，融入到“現(xiàn)場”實景中，其培訓(xùn)質(zhì)量會大為提高。

　　4.結(jié)束語

　　借助5G的信息技術(shù)手段，通過優(yōu)化人、車、路、環(huán)境、云端全面監(jiān)控，將改變公交行業(yè)原有的分散式、條塊式管理模式，配合開發(fā)新的數(shù)據(jù)采集、模型和算法，公共交通也由此將進(jìn)入“智能+”的智能網(wǎng)聯(lián)交通時代。公交企業(yè)應(yīng)針對行業(yè)的特點和城市交通的變化，進(jìn)一步開展相關(guān)技術(shù)攻關(guān)，完善其在不同復(fù)雜場景下的應(yīng)用，與交通部門、汽車廠商、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的通力合作，用新一輪技術(shù)創(chuàng)新將智能化真正與公交行業(yè)相融合，構(gòu)建5G環(huán)境下的公交生態(tài)系統(tǒng)，將是未來“智能+公共交通”系統(tǒng)研究的主要方向。