先进的公共汽车交通优先系统结构（ABPS）

国际上自80年代后期，提出了智能交通系统（Intelligent Transport Systems）的概念，其基本出发点便是利用当代高新技术：电子、信息、通信、计算机、GPS、GIS等，提高交通系统中的人（交通参与者：乘客和管理者）、交通设施（道路等）和交通工具（车辆等）之间的有机联系，从而最佳地利用交通系统的"时空"资源，降低运输成本，提高运输效率。目前，日本、欧美已推出诸多的ITS实用系统。其中，先进的公共交通系统(Advanced Public Transportation Systems, 以下简称APTS)就是极其重要的子系统。ITS技术在改善交通的同时还形成巨大的产业。因此，目前国内外都极其重视ITS的发展，运用高新技术提高现代城市交通系统的服务水平已成必然的趋势。

　　APTS可使交通供给动态地适应交通需求，真正意义上实现提高公共交通的吸引力：准时、快速与舒适；提供快速、便捷、经济的换乘服务；调度与运营的效率化、优先管理智能化等目标。先进的公共汽车优先系统(Advanced Bus Priority Systems, 以下简称ABPS)又是APTS的重要组成部分，有关于此的开发研究对于改善中国城市的交通更具特别的意义。本研究是国家自然科学基金资助项目"公共汽车交通优先控制理论研究"框架的一部分，并以上海市浦东新区的"先进公共汽车交通系统"实验工程为背景。

1 先进的公共汽车交通优先系统基本结构

　　智能化公共汽车交通系统结构体系是建立其系统的基础。这里试图从中国公共汽车交通系统的特征及其系统智能化发展的需求出发，结合国外的经验，提出构筑适应于中国的先进的公共汽车交通优先系统结构体系的一些见解，包括：先进的公共交通系统的逻辑结构体系（Logical Architecture）、物理结构体系(Physical Architecture)。

1.1 系统结构体系（System Architecture, 缩写为S/A）的定义

　　为了实现系统目标，概念地表现系统各要素以怎样的形式相互作用，或作为整体共同作用，描述系统及各要素的机能以及各要素间的信息交换等。

1.2 逻辑结构体系（Logical Architecture，以下简称L/A）,试图描述系统关于用户服务的功能。　　它定义了：

• 为了满足用户服务要求先进的公共汽车交通优先系统应具备的功能；
• 规定了各功能间的关系，即需要在各功能间交换的信息流或数据流；
• 首先通过功能分解过程定义结构体系内外部元素，然后通过数据流图来描述系统的功能结构。

1.2.1 系统功能

• 采集信息：公共汽车行驶状态、公交乘客动态分布信息、运营管理信息（包括相关公共交通换乘系统、道路交通管理信息）等；
• 处理信息：乘客及管理者所需信息、形成最佳调度运营方案、管理业务报表等；
• 提供信息：面向乘客、驾驶员和运营管理者的信息；
• 智能管理：适应于路上交通情况和乘客的需求情况，实现最佳的调度运营与管理。

1.2.2 系统逻辑结构

　　系统的主要构成要素间的基本逻辑关系。目前国际上ABS的逻辑构成尚未超出这些基本功能。

1.3 物理结构体系(Physical Architecture，以下简称P/A)

　　基于功能相似性原则和实现功能的定位，把由逻辑结构定义的各种功能分类为各实体系统，定义了：

(1) 以L/A所定义的功能和构成要素作为输入；
(2) 通过物理的移动（Transportation）和通信(Communication)等实体来实现L/A的功能；
(3) 在实际的系统中，P/A包括以下三个层次：

• 移动层（Transportation Layer），由出行者子系统（出行者公共交通信息获取）、中心子系统（提供公共交通信息服务和公共交通管理）、路侧子系统和车辆子系统（公交车辆）四部分组成；
• 通信层（Communication Layer），由广域无线通信（Wide Area Wireless Communication）、有线通信（Wireline Communication）、车车通信（Vehicle-to-Vehicle Communication）和短程漫游无线通信（Short Range Wireless Communication）四要素组成；
• 制度层（Institutional Layer），对先进的公共汽车交通系统所涉及诸多部门间的政策、费用负担加以制度化。

1.4 信息流结构体系

　　先进的公共汽车交通优先系统信息流结构体系，是关于信息流及其基本关系的描述（略去解释）。

2 先进的公共汽车交通信息及其应用

　　由前述分析可知，先进的公共汽车交通优先系统的重要子系统是其交通信息系统，大系统功能的实现也是以该子系统为基础的。先进的公共汽车交通信息系统是以：交通出行者、公共汽车运营管理者和相关交通系统为其主要的服务对象。

2.1 面向交通出行者的信息特征

　　对交通出行者而言，一次出行涉及到：出行目的→交通方式→出行路径→出行时刻的选择，而且，这种选择在出发前和出行途中还将发生动态的变化，因此，交通出行者为快捷而通畅地到达目的地，希望获得如下的信息：

　　①出发前信息：制定出行计划的关联信息，出行目的及目的地的信息，最佳交通方式和交通路径信息，以及适当的出发时刻；②行驶中信息：所采用的交通方式和可能换乘的交通系统的行驶路径及其状态信息（行程时间、拥挤度或突发事件）；③换乘信息：利于换乘公共汽车交通系统的交通线路和换乘点的信息等。

2.2 面向公共汽车交通管理者的信息特征

　　为了提高公共汽车交通的运营与运行效率，管理者往往希望获得：公共汽车自身的位置信息、上下客信息、公交线路沿途的交通信号、交通状态及关联交通系统和交通集散点的信息等。

2.3 公共汽车交通优先运营与管理

　　根据上述的不同信息的需求特征，可以建立先进的公共汽车交通优先运营与管理信息系统，并实施智能化的运营与管理，包括：

1. 公交车辆的动态调度　自动产生固定路线车辆的时刻表，安排固定路线车辆的运营，同时在路线上优化配置驾驶员，实现公共汽车的服务能力(发车频率和发车数)与乘客需求间协调的公交调度管理；
2. 公共汽车交通收费与动态管理　实施自动收费管理和灵活的车辆调配，同时支持公交驾驶员和交通设施之间的双向通信；
3. 公共交通与多种交通方式间的协调　在路段和特定交叉口运用公共交通优先通行措施，与其他交通方式进行协调（运能与换乘时间的协调）；
4. 公共汽车交通安全管理　运用视频和音频技术监控车辆，及时发现突发事故，并可对驾驶员提供危险警告，并提供最佳救援；
5. 公共汽车交通业内管理自动化　档案及数据库管理与更新，报表的自动生成等。

3 运用高新技术改善中国公共交通系统的基本措施

　　中国的公共交通系统要想一步到位，直接过渡到智能化公共交通系统是不现实的。所以目前只能做一些前期性、基础性的工作，引导它逐步发展到智能化公共交通系统阶段。改善中国公共交通系统的基本措施如下：

3.1 合理布置公共交通结构与网络

　　城市轨道交通作为一种运量大、速度快、舒适、污染小的现代化交通工具，不仅能够有效地解决不断增长的客运需求，而且还会为城市带来多方面的间接经济效益和难以量化的社会效益。发展轨道交通是解决城市交通问题的一项重要措施，我国已经具备了一定的技术力量和设备条件，一些城市已经修建了地铁和轻轨。构筑一个多平面、多模式的公共交通系统，为智能化打下坚实的物质基础。

　　同时应优化公共交通网络布局，强调整体化概念，使各种交通模式的空间衔接和时间衔接达到最优化，以方便乘客利用公共交通系统。

3.2 实施公交优先措施

　　实施公交优先措施包括开辟公共汽车专用道和建立公交优先控制和管理系统。

　　公共汽车专用道实现了空间通行权上的优先。而公交优先控制和管理系统则实现了时间通行权上的优先，它决定了专用道上的车辆能否顺利通过交叉口，沿线的行车延误是否最小等。

3.3 动态信息的采集与提供

　　利用先进的信息和通讯技术，动态实时采集公共交通信息，加以处理后提供给用户。例如若能最大限度确保公交车辆的准时性，在公交沿途的各停靠站上提供到站时刻表，并同时提供行驶中车辆的动态信息（如现在所处的位置、到达本站所需要的时间等），可以提高公共交通系统的吸引力。随着INTERNET的普及，因特网已成为获取信息的重要途径，交通信息已经可以在网上获取，但还需进一步动态化和实时化。

3.4 开发相应的基础设施

　　根据现有的电子、信息和通讯技术，开发APTS相应的基础设施，例如车内导行系统、路车间双向通讯设施等。