淺析隨車控制器與城市公交中的應用

        今年來，隨著我國各城市公交優先政策的不斷實施，城市公交已經得到快速發展，城市公交已經成為人們出行主要選擇的方式之一。隨著公交數量的不斷增多，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境。目前，隨著智能交通技術在我國的不斷發展與應用，通過無線通訊模塊將隨車控制器和地理信息系統相結合，能夠對定線行使的公交車輛進行實時監控，以實現智能化管理的目的。利用這種智能系統，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度，提高公交運營效率。

　　通過智能公交系統控制中心可以實時監測車輛、車站的運行實況，根據客流情況跨線、跨區域調度車輛。整個系統包括車載系統和智能車站(站牌)，則能給在車上和在車站候車的乘客提供關于公交車運行的實時信息服務(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，目前國內多家系統集成商提出的公交車輛監控系統的定位部分都是基于GPS實現的，它們的特點是車載終端通過接收全球衛星信號測出車輛所在位置的經緯度，并將測量值經無線通信網絡傳送到控制中心，經分析處理后按測定的經緯度在電子地圖上顯示出車輛位置，但是在千米高空的GPS衛星信號的傳輸和接收很容易受環境的影響，因此GPS車輛跟蹤定位系統對車輛定位的準確度與車輛運行的環境有密切關系，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，而且系統成本較高，功能也比較單一。

　　智能公交系統結構

　　整個系統由4大部分組成：信號采集部分、隨車控制器、無線通訊網絡(電子站牌)及調度控制中心，系統組成如圖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，公交車上采集的數據由無線通訊經站牌串行傳回顯示控制中心，結合GIS電子地圖進行數據處理后，實時顯示出各個公交車輛的狀態以及位置。在系統中，公交車輛與站牌之間采用應答的方式進行通訊，當公交車得到應答時，安裝在車上的隨車控制器經站牌傳回一組數據(車速、里程、車行方向)，在調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紅外反射式傳感器產生一個脈沖信號；微動開關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。數據分析處理器包括CPU處理器、接口電路，CPU采用低功耗、高性能的單片機AT89S8252，它是系統的核心部分。系統還設有一個紅色的發光二極管，發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；內裝E2ROM及看門狗電路，可掉電記憶設置參數；采用CRC檢驗，具有組網通信模式，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據存在存儲器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據通過模塊經過站牌傳送個調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，記錄的里程數會自動清零。功能按鍵有:存儲鍵、結束鍵、模式設置鍵2個(數據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。

　　軟件設計

　　由于C語言具有良好的可移植性和可讀性，用它來開發單片機程序提高了開發周期和效率。智能車載終端程序設計，由主程序、子程序和中斷服務程序組成，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環境下編譯調試通過。隨車控制器將車輛的狀態數據采集后，需要在控制中心的上位機上通過專用軟件再現出來并顯示出車輛的位置。系統利用VC6.0有效地完成串行通訊的任務，為了節省資源，采用事件觸發方式，接收緩沖區接收到數據便會觸發OnComm事件。在通訊方式上選擇串行異步通訊，設置數據傳輸速度、發送單位、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邀請的數據傳輸形式，自定義幀字節數為10，按照1200bps的傳輸速度計算，每幀數據的傳輸時間為67ms左右，基本上可以滿足實時性的要求。若隨車控制器有數據要發送，使用D7HA3H命令后跟要發送的信息傳送給模塊SA68D21，其中前兩個字節固定為D7、A3，這是通訊模塊SA68D21本身的傳送格式需要。

　　結語：文中設計的隨車控制器，采用公交車實時發送數據的方式，代替了GPS實時定位技術，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度，并可動態查詢車輛的當前位置區間及對運行的車輛進行有效管理。在實施上，與基于GPS的調度系統相比，系統投資小，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、容易與其他相關系統銜接。
 

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