浅析随车控制器与城市公交中的应用

        今年来，随着我国各城市公交优先政策的不断实施，城市公交已经得到快速发展，城市公交已经成为人们出行主要选择的方式之一。随着公交数量的不断增多，随之而来的问题就是如何对城市不同路线的公交进行合理管理，以达到能充分发挥公交利用率，并且保障公交运营快速安全，营造一个安全舒适的运营环境。目前，随着智能交通技术在我国的不断发展与应用，通过无线通讯模块将随车控制器和地理信息系统相结合，能够对定线行使的公交车辆进行实时监控，以实现智能化管理的目的。利用这种智能系统，公交管理部门不仅可以随时得知公交车的运行状况，还可以实时的了解道路情况，更加合理的进行公交调度，提高公交运营效率。

　　通过智能公交系统控制中心可以实时监测车辆、车站的运行实况，根据客流情况跨线、跨区域调度车辆。整个系统包括车载系统和智能车站(站牌)，则能给在车上和在车站候车的乘客提供关于公交车运行的实时信息服务(比如何时到站，是否拥挤等)，极大地方便乘客候车与乘车。当然，控制中心与驾驶员也可以时刻保持联系，公交车如果在途中遇到意外情况，就可以更快地得到帮助，目前国内多家系统集成商提出的公交车辆监控系统的定位部分都是基于GPS实现的，它们的特点是车载终端通过接收全球卫星信号测出车辆所在位置的经纬度，并将测量值经无线通信网络传送到控制中心，经分析处理后按测定的经纬度在电子地图上显示出车辆位置，但是在千米高空的GPS卫星信号的传输和接收很容易受环境的影响，因此GPS车辆跟踪定位系统对车辆定位的准确度与车辆运行的环境有密切关系，容易被地形、地物遮挡，导致定位精度降低，甚至无法使用，尤其在高楼林立、立交桥纵横的大城市车载终端接收到的卫星信号的有效性将降得更低，导致电子地图上显示出的车辆所在位置有较大误差，而且系统成本较高，功能也比较单一。

　　智能公交系统结构

　　整个系统由4大部分组成：信号采集部分、随车控制器、无线通讯网络(电子站牌)及调度控制中心，系统组成如图1所示。每个公交车辆配备一个随车控制器，并且每个随车控制器有唯一识别的ID号，以区分各个公交车辆，每个站牌安装一个无线通讯模块，公交车上采集的数据由无线通讯经站牌串行传回显示控制中心，结合GIS电子地图进行数据处理后，实时显示出各个公交车辆的状态以及位置。在系统中，公交车辆与站牌之间采用应答的方式进行通讯，当公交车得到应答时，安装在车上的随车控制器经站牌传回一组数据(车速、里程、车行方向)，在调度控制中心的电子地图上将车辆的位置实时地显示出来。

　　随车控制器硬件组成

　　随车控制器大体上包括以下部分，如图2所示。信号采集部分主要由霍尔传感器、红外反射式传感器以及微动开关组成：霍尔传感器采集车速信号和里程信号，直接安装在车辆专用接口上，与车辆软轴相连，软轴转1周，传感器输出1个TTL电平的负脉冲信号；红外反射式传感器用于采集站点位置信号，公交车每进一站便会触发红外反射式传感器产生一个脉冲信号；微动开关用于采集公交车的开门信号，通常车辆行驶过程中，只有进站才可以允许开门，这时便会采集一脉冲信号。

　　各路信号在车辆运行过程中应不断输出采集到的脉冲信号，并将车速、里程、到站信号、以及开门这四路信号直接传送到CPU的I/O口上，以达到良好的实时处理性能。数据分析处理器包括CPU处理器、接口电路，CPU采用低功耗、高性能的单片机AT89S8252，它是系统的核心部分。系统还设有一个红色的发光二极管，发光时代表车辆运行在下行方向，否则为上行方向。无线通讯模块采用北京捷麦通信器材有限公司具有TTL、RS232、RS485半双工多种电平接口；内装E2ROM及看门狗电路，可掉电记忆设置参数；采用CRC检验，具有组网通信模式，便于点对多点通信等功能的模块。

　　随车控制器有两种工作模式：信号采集模式和正常工作模式。在采集模式下，智能车载将行驶中汽车到达的站点数据存在存储器E2ROM中，只要公交车跑一个来回，就收集完了所有的站点信息。在正常模式下，CPU不断将当前采集到的信号进行分析处理，将当前采集的各种数据通过模块经过站牌传送个调度控制中心并进行语音报站，语音报站可以极大方便公交司机的操作，语音芯片选用美国ISD公司的ISD系列芯片。汽车每到达终点站后，记录的里程数会自动清零。功能按键有:存储键、结束键、模式设置键2个(数据采集模式和正常模式)、预报站键、报站键、快进键、快退键、交通事故键。

　　软件设计

　　由于C语言具有良好的可移植性和可读性，用它来开发单片机程序提高了开发周期和效率。智能车载终端程序设计，由主程序、子程序和中断服务程序组成，主要完成信号采集、初始化、信号分析处理、模块通讯等功能。全部程序在KeilC51环境下编译调试通过。随车控制器将车辆的状态数据采集后，需要在控制中心的上位机上通过专用软件再现出来并显示出车辆的位置。系统利用VC6.0有效地完成串行通讯的任务，为了节省资源，采用事件触发方式，接收缓冲区接收到数据便会触发OnComm事件。在通讯方式上选择串行异步通讯，设置数据传输速度、发送单位、起始位或停止位以及校验码。在通讯的处理上，模块的通讯方式采用系统邀请的数据传输形式，自定义帧字节数为10，按照1200bps的传输速度计算，每帧数据的传输时间为67ms左右，基本上可以满足实时性的要求。若随车控制器有数据要发送，使用D7HA3H命令后跟要发送的信息传送给模块SA68D21，其中前两个字节固定为D7、A3，这是通讯模块SA68D21本身的传送格式需要。

　　结语：文中设计的随车控制器，采用公交车实时发送数据的方式，代替了GPS实时定位技术，能够在每个站点的电子站牌上显示距离本站最近车辆到达所需时间。同时控制中心可对车辆进行实时调度，并可动态查询车辆的当前位置区间及对运行的车辆进行有效管理。在实施上，与基于GPS的调度系统相比，系统投资小，收益快，成本低，很适合城市公交的智能化，具有一定的可扩展性，方便、容易与其他相关系统衔接。
 

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