淺析隨車控制器與城市公交中的應(yīng)用

        今年來，隨著我國各城市公交優(yōu)先政策的不斷實施，城市公交已經(jīng)得到快速發(fā)展，城市公交已經(jīng)成為人們出行主要選擇的方式之一。隨著公交數(shù)量的不斷增多，隨之而來的問題就是如何對城市不同路線的公交進行合理管理，以達到能充分發(fā)揮公交利用率，并且保障公交運營快速安全，營造一個安全舒適的運營環(huán)境。目前，隨著智能交通技術(shù)在我國的不斷發(fā)展與應(yīng)用，通過無線通訊模塊將隨車控制器和地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，能夠?qū)Χň€行使的公交車輛進行實時監(jiān)控，以實現(xiàn)智能化管理的目的。利用這種智能系統(tǒng)，公交管理部門不僅可以隨時得知公交車的運行狀況，還可以實時的了解道路情況，更加合理的進行公交調(diào)度，提高公交運營效率。

　　通過智能公交系統(tǒng)控制中心可以實時監(jiān)測車輛、車站的運行實況，根據(jù)客流情況跨線、跨區(qū)域調(diào)度車輛。整個系統(tǒng)包括車載系統(tǒng)和智能車站(站牌)，則能給在車上和在車站候車的乘客提供關(guān)于公交車運行的實時信息服務(wù)(比如何時到站，是否擁擠等)，極大地方便乘客候車與乘車。當然，控制中心與駕駛員也可以時刻保持聯(lián)系，公交車如果在途中遇到意外情況，就可以更快地得到幫助，目前國內(nèi)多家系統(tǒng)集成商提出的公交車輛監(jiān)控系統(tǒng)的定位部分都是基于GPS實現(xiàn)的，它們的特點是車載終端通過接收全球衛(wèi)星信號測出車輛所在位置的經(jīng)緯度，并將測量值經(jīng)無線通信網(wǎng)絡(luò)傳送到控制中心，經(jīng)分析處理后按測定的經(jīng)緯度在電子地圖上顯示出車輛位置，但是在千米高空的GPS衛(wèi)星信號的傳輸和接收很容易受環(huán)境的影響，因此GPS車輛跟蹤定位系統(tǒng)對車輛定位的準確度與車輛運行的環(huán)境有密切關(guān)系，容易被地形、地物遮擋，導致定位精度降低，甚至無法使用，尤其在高樓林立、立交橋縱橫的大城市車載終端接收到的衛(wèi)星信號的有效性將降得更低，導致電子地圖上顯示出的車輛所在位置有較大誤差，而且系統(tǒng)成本較高，功能也比較單一。

　　智能公交系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　整個系統(tǒng)由4大部分組成：信號采集部分、隨車控制器、無線通訊網(wǎng)絡(luò)(電子站牌)及調(diào)度控制中心，系統(tǒng)組成如圖1所示。每個公交車輛配備一個隨車控制器，并且每個隨車控制器有唯一識別的ID號，以區(qū)分各個公交車輛，每個站牌安裝一個無線通訊模塊，公交車上采集的數(shù)據(jù)由無線通訊經(jīng)站牌串行傳回顯示控制中心，結(jié)合GIS電子地圖進行數(shù)據(jù)處理后，實時顯示出各個公交車輛的狀態(tài)以及位置。在系統(tǒng)中，公交車輛與站牌之間采用應(yīng)答的方式進行通訊，當公交車得到應(yīng)答時，安裝在車上的隨車控制器經(jīng)站牌傳回一組數(shù)據(jù)(車速、里程、車行方向)，在調(diào)度控制中心的電子地圖上將車輛的位置實時地顯示出來。

　　隨車控制器硬件組成

　　隨車控制器大體上包括以下部分，如圖2所示。信號采集部分主要由霍爾傳感器、紅外反射式傳感器以及微動開關(guān)組成：霍爾傳感器采集車速信號和里程信號，直接安裝在車輛專用接口上，與車輛軟軸相連，軟軸轉(zhuǎn)1周，傳感器輸出1個TTL電平的負脈沖信號；紅外反射式傳感器用于采集站點位置信號，公交車每進一站便會觸發(fā)紅外反射式傳感器產(chǎn)生一個脈沖信號；微動開關(guān)用于采集公交車的開門信號，通常車輛行駛過程中，只有進站才可以允許開門，這時便會采集一脈沖信號。

　　各路信號在車輛運行過程中應(yīng)不斷輸出采集到的脈沖信號，并將車速、里程、到站信號、以及開門這四路信號直接傳送到CPU的I/O口上，以達到良好的實時處理性能。數(shù)據(jù)分析處理器包括CPU處理器、接口電路，CPU采用低功耗、高性能的單片機AT89S8252，它是系統(tǒng)的核心部分。系統(tǒng)還設(shè)有一個紅色的發(fā)光二極管，發(fā)光時代表車輛運行在下行方向，否則為上行方向。無線通訊模塊采用北京捷麥通信器材有限公司具有TTL、RS232、RS485半雙工多種電平接口；內(nèi)裝E2ROM及看門狗電路，可掉電記憶設(shè)置參數(shù)；采用CRC檢驗，具有組網(wǎng)通信模式，便于點對多點通信等功能的模塊。

　　隨車控制器有兩種工作模式：信號采集模式和正常工作模式。在采集模式下，智能車載將行駛中汽車到達的站點數(shù)據(jù)存在存儲器E2ROM中，只要公交車跑一個來回，就收集完了所有的站點信息。在正常模式下，CPU不斷將當前采集到的信號進行分析處理，將當前采集的各種數(shù)據(jù)通過模塊經(jīng)過站牌傳送個調(diào)度控制中心并進行語音報站，語音報站可以極大方便公交司機的操作，語音芯片選用美國ISD公司的ISD系列芯片。汽車每到達終點站后，記錄的里程數(shù)會自動清零。功能按鍵有:存儲鍵、結(jié)束鍵、模式設(shè)置鍵2個(數(shù)據(jù)采集模式和正常模式)、預報站鍵、報站鍵、快進鍵、快退鍵、交通事故鍵。

　　軟件設(shè)計

　　由于C語言具有良好的可移植性和可讀性，用它來開發(fā)單片機程序提高了開發(fā)周期和效率。智能車載終端程序設(shè)計，由主程序、子程序和中斷服務(wù)程序組成，主要完成信號采集、初始化、信號分析處理、模塊通訊等功能。全部程序在KeilC51環(huán)境下編譯調(diào)試通過。隨車控制器將車輛的狀態(tài)數(shù)據(jù)采集后，需要在控制中心的上位機上通過專用軟件再現(xiàn)出來并顯示出車輛的位置。系統(tǒng)利用VC6.0有效地完成串行通訊的任務(wù)，為了節(jié)省資源，采用事件觸發(fā)方式，接收緩沖區(qū)接收到數(shù)據(jù)便會觸發(fā)OnComm事件。在通訊方式上選擇串行異步通訊，設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸速度、發(fā)送單位、起始位或停止位以及校驗碼。在通訊的處理上，模塊的通訊方式采用系統(tǒng)邀請的數(shù)據(jù)傳輸形式，自定義幀字節(jié)數(shù)為10，按照1200bps的傳輸速度計算，每幀數(shù)據(jù)的傳輸時間為67ms左右，基本上可以滿足實時性的要求。若隨車控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送，使用D7HA3H命令后跟要發(fā)送的信息傳送給模塊SA68D21，其中前兩個字節(jié)固定為D7、A3，這是通訊模塊SA68D21本身的傳送格式需要。

　　結(jié)語：文中設(shè)計的隨車控制器，采用公交車實時發(fā)送數(shù)據(jù)的方式，代替了GPS實時定位技術(shù)，能夠在每個站點的電子站牌上顯示距離本站最近車輛到達所需時間。同時控制中心可對車輛進行實時調(diào)度，并可動態(tài)查詢車輛的當前位置區(qū)間及對運行的車輛進行有效管理。在實施上，與基于GPS的調(diào)度系統(tǒng)相比，系統(tǒng)投資小，收益快，成本低，很適合城市公交的智能化，具有一定的可擴展性，方便、容易與其他相關(guān)系統(tǒng)銜接。
 

聲明:

凡文章來源標明“中國智能交通網(wǎng)”的文章版權(quán)均為本站所有，請不要一聲不吭地來拿走，轉(zhuǎn)載請注明出處，違者本網(wǎng)保留追究相關(guān)法律責任的權(quán)利；所有未標明來源為“中國智能交通網(wǎng)”的轉(zhuǎn)載文章均不代表本網(wǎng)立場及觀點，“中國智能交通網(wǎng)”不對這些第三方內(nèi)容或鏈接做出任何保證或承擔任何責任。