屈晓光

（天津市政工程设计研究总院有限公司，天津 300392）

引言

随着城市人口以及机动车保有量快速增长，城市交通供需矛盾日益突出，交通拥堵、出行难已成为我国大中城市普遍存在的城市病[1]。国务院《“十四五”节能减排综合工作方案》要求，大力推动节能减排，推进经济社会发展全面绿色转型，助力实现碳达峰、碳中和目标。而保证公共交通优先，提高公共交通竞争力，增加公交覆盖是缓解交通拥堵、提升城市品质和低碳节能的重要手段。各大城市都在大力推进公交专用道建设，而常规公交专用道依靠专用的标志、标线以及交通监控系统，虽然保证了公交车通行专属路权，但在交叉口处通行权受到信号灯周期时间限制，造成公交车在交叉口处停车等待。

近年来，智能网联汽车产业和车路协同技术的蓬勃发展，为传统交通优化赋予了更多可能。常规公交专用道设置是利用公交专用标志、标线以及交通监控系统来保障公交专用路权；在现今车路协同环境下，还可把公交车、路侧感应单元、联网信号机作为公交专用道系统的一部分考虑。利用车路协同环境下公交车、道路、信号机等数据的实时交互，优化时间路权，减少公交车停车等待时间，保障公交优先，且公交车运行路径、速度及车种明晰，在公交专用时段干扰小，在车路协同环境下可实施性较强。

1 常规公交专用道设置

公交专用道是指在符合条件的城市道路中专门为公交车设置的独立路权的行车道，按照专用道在横断面上行驶位置，可分为外侧式、次外侧式和路中式三种[1]。常规公交专用道布置一般由公交专用道标志系统、公交专用道标线系统、公交专用道监控抓拍系统等组成。

（1）公交专用道标志系统：为保持公交专用道的连续性和公交车辆的优先通行权，在必要路口或路段应设置公交专用道标志（图1），提高公交专用道的识别度。按照专用道服务时间划分，公交专用道可分为分时段公交专用道和全天候公交专用道两种，分时段公交专用道通常是在道路高峰时段公交流量大，平峰时段公交流量小的情况下设置，这样可以避免平峰时段道路资源的浪费[2]。

图1 公交专用道标识示例

（2）标线铺装系统：公交专用道标线系统常采用文字或图案铺装车道，使得公交专用道易于识别，有较好的警示效果，减少社会车辆的干扰。公交专用道车道分界线一般为黄色虚线，公交专用道内标写路面文字“公交专用”和使用时段。根据铺装形式的不同，公交专用道标线隔离可分为常规标线隔离、半彩铺装隔离和全彩铺装隔离[1]（图2、图3、图4）。

（3）违法驶入抓拍系统：为突出公交专用道的专用路权，在公交专用道出口（交叉口进口）、路段设置违法抓拍设施（图5），也可在公交车上增加车载抓拍装置作为补充，对公交专用时段内违法驶入的车辆按照规定进行处罚，强化行政监督效力。

2 车路协同环境公交专用道系统介绍

车路协同系统（Cooperative Vehicle Infrastructure System，CVIS）是指利用高精度传感器、广域的无线通信方式、新一代物联网和云计算、大数据等技术，将车车、车路、车人、车云等数据信息进行整合，并实时交互。通过全方位的车辆数据信息和路侧数据信息采集、融合，实现车辆主动安全控制和基于路侧端的信息协同管理和调度，达到人-车-路-云的高效有机统一，从而为满足高效、安全、绿色的交通环境建立基础[3]。

图2 公交专用道常规标线铺装

图3 公交专用道半彩铺装

图4 公交专用道全彩铺装

图5 违法驶入抓拍示例

车路协同环境下，在常规公交专用道系统中增加车载单元OBU的网联公交车、路侧交叉口安装路侧单元RSU以及网联信号机等设备单元，无需进行大量的土建施工，利用各感应元件的信息交互，在保障公交车专用路权的同时，也可以保障公交通行时间优先。

（1）车载单元OBU（图6）：车载单元OBU内置WIFI、LTE、C-V2X等多功能通讯模块，支持GPS/北斗等系统，可对公交车辆进行高精度定位，并读取网联信号灯数据以及路况等信息，实时将车辆获取到的信息发送至云平台进行监控与管理[4]。

图6 车载单元示例

图7 路侧单元示例

（2）路侧单元RSU（图7）：路侧单元RSU内置模块与OBU基本类似，同样内置 WIFI、LTE、C-V2X等多功能通讯模块，支持GPS/北斗等系统，作为RTK定位基站，支持高精度RTK定位增强信息发布（路端限速、车速建议、红绿灯状态等）[4]。可作为路端智能感知基站，外接交通信号控制机、交通流量视频分析机，可将实时路况信息发送至云端管理，也可通过云端获取动态交通信息。

（3）智能联网信号机：智能联网交通信号灯是在传统交通信号灯的基础上进行网联化设计的产品。联网交通信号灯集成组合传感器感知技术、传感器融合算法、V2X技术等[4]，可实现信号灯与智能网联公交车之间的信息传递，使得公交车拥有与信号机通信的能力，为公交信号优先提供保障。

在实施过程中，利用车载设备（OBU）和路侧设备（RSU）为通信媒介，使到达路口的公交车与信号灯以及后台调度中心可以实时通信。如图8所示，通过车载设备（OBU）实时收集公交车的速度、加速度、转向角等信息；RSU通过接受到的公交车数据（位置、速度、航向角等）[4]计算出公交到达路口所需时间，同时根据实时的相位状态信息、车辆状态信息以及辅助信息（如道路限速、流量、排队等），通过一定的优化指标，利用车载单元（OBU）对公交车给出引导车速，并结合到达路口时公交相位的信号灯状态，采用相应的公交优先控制策略。

车路协同环境下，三个模块的协同作用主要反映公交信号优先的控制策略。其中主动信号控制策略包括绿灯延长、相位插入、红灯早断等[3]（图9）。

图8 各元件模块组成示例

图9 公交信号优先策略示例

公交专用路权下，公交车具有车种、运行速度、驶轨迹明晰以及受行车干扰小等特点。利用车载设备（OBU）、路侧设备（RSU）、网联信号灯等通信媒介，可保证公交车的位置信息、到达路口时间、联网信号机的相位状态等信息实时交互，保证公交优先信号的高效实施，减少公交车在交叉口的时间延误，保障公交优先。随着智能互联和车路协同技术的发展，公交优先信号控制策略可进一步挖掘和优化。

3 结语

设置公交专用道是大力推进“公交优先”“绿色交通”策略的重要举措之一。本文在常规公交专用道设置的基础上，结合未来交通发展趋势，提出在车路协同环境下，把车载单元OBU、路侧单元RSU、联网信号机作为公交专用道系统有机组合的构想，在保障公交车专用路权的同时，也可保障公交信号优先，减少公交车停车延误时间，可为智能化公交专用道系统的深入研究提供参考。