通过采用技术模块实现车载公共汽车综合装置系统的设计

1、装置所具备功能

“车载公共汽车运营状态记录及自动报站装置”可对公共汽车的运营状况进行全程监控并记录，并可实现全自动报站。仪器监控项目包括：公共汽车在各站间匀速运行状态以及是否脱线行驶、车站外“停车捡客”和“超时等客”等。目前，公共交通管理部门采取了设定准点站、监理人员不定期巡查等管理措施，但终因手段陈旧，收效不佳。本装置如应用于公共交通管理，将根本改变当前这一被动局面，并会取得良好的社会效益和经济效益。

只需在单程运营前，对“车载公共汽车运营状态记录及自动报站装置”一次性设定运营方向，运营过程中该装置既可全自动报站名和各种提示信息，同时还可以自动记录下各站或各准点站的实际运营时间、站外开车门情况、超速行驶、脱线行驶等不规范行为。

大中城市新增公交车辆90%以上是无人售票。真正意义上的无人售票，车辆运营时车上应只设一名驾驶员。而目前，车辆安装的是半自动报站装置，驾驶员在操纵车辆的同时还要操纵报站装置。这样既增加了驾驶员的劳动强度，又增加了不安全因素。本装置可以在运营过程中进行全自动报站并自动为乘客提供各种提示信息，完全不需要驾驶员直接操纵。

2、系统组成概述及主要功能实现方法

“车载公共汽车运营状态记录及自动报站装置”主要由7个模块组成：微控制器、信号采集模块、集成语音模块、音频功率放大器和扬声器、到站信息和运行时间显示模块、运营信息记录模块（IC卡）、手动调整输入模块等。“车载公共汽车运营状态记录及自动报站装置”组成如图1所示。

本装置的工作原理为：事先保存到站信息和各种提示信息，其中语音信息保存于集成语音模块中。信号采集模块在运行中采集车辆的里程信号、转向信号、车门开启和关闭信号等。以上信号经过微控制器综合分析后，判断出车辆的运营情况，如：车速、起车、途中、转弯和到站等状态。微控制器进一步依据当前状态、控制显示器显示站号等信息，并从语音芯片中取出相应语音信息放大送出。同时把各站点到站时间、运营状态和不规范运营行为记录在非易失、可移动存储设备（IC卡）中。

在运营线路的两端还应设置“运营信息汇总、分析、评价装置”。该装置设于调度室，由调度人员操作。当车辆单程运营结束，司机取出IC卡送至调度室。“运营信息汇总、分析、评价装置”将IC卡中信息读出，记录汇总后，给出评价结果。随后清除IC卡记录信息，在下次运营前把运营任务下达到IC卡中，并预留出存放运营状态的空间。该装置与前述“运营状态记录及自动报站仪”配套使用。IC卡可以重复使用十万次以上。

3、补充功能

为了保证装置在特殊情况下能够正常报站，还增设了手动调节功能。当道路条件恶劣，如冰雪路面路程计量出现较大误差时，可手动消除误差（注：较小的误差，车载装置可以自适应，不必调整）。或者经批准临时改变部分运营路线时，可手动调整报站时机，调整操作同时被记录在IC卡中，备查。

以上装置还可以选择增加其他功能。如：大屏幕显示功能、播放广告功能、介绍行车沿途的城市风貌等。

4、技术关键分析

IC卡存储、电脑语音报站及LED点阵屏幕显示等都是成熟技术。车辆位置、状态识别的智能化是实现全自动报站的关键。有人通过车门的开关来控制报站，但是车门的误操作或多次开关会使自动报站失效。本装置在综合分析里程信号、开关门信号、转向信号的基础之上，准确确定车辆位置，实现全自动报站。

公共汽车每站都要经历4个过程。

出站 在站台上车门已关，打左转向信号（我国右侧通行），报告起车信息驶出站台；

前半程 介绍行车沿途的城市风貌、播放广告、预报下站站名等；

后半程 接近下站，打右转向信号，报站名，进站停车；

在站内 报告到站信息，开车门下客，向车下乘客报告车辆行驶方向，上客结束，关车门。除了始点和终点稍有差别，其他各站都是这几个过程的循环。

根据这4个过程，将车辆一站的运行区间分成4个状态：状态0“站内” 、状态1 “出站”、状态2“前半程”、状态3“后半程”。这4个状态除了状态0，其他3个状态车辆均处于行驶中。设定状态1车辆驶过固定距离，即每站取相同距离（如100 m），然后进入状态2。状态2车辆驶过特征距离，特征距离是根据各站间的不同距离而事先设定。状态3车辆理论驶过距离也是固定值（如60 m）。则状态1、2、3的理论车辆行驶距离之和大于站间距离（20 m）。状态定义如图2所示。

4个过程之间这样切换：车辆处于状态0，检测到左转向信号，系统进入状态1；在状态1行驶过程中记录行驶距离，到固定值（如100 m）系统进入状态2；处于状态2再驶过事先设定特征距离后系统进入状态3；处于状态3检测到停车开门，系统进入状态0。切换逻辑如表1所示。

状态3到状态0之间不单单依靠里程变化来切换，系统允许车辆停靠位置在小范围内（如-40~+20 m）变化。切换时遇到错误操作，系统能够自适应。一种情况，车辆处于状态3，驾驶员越站没有停车，当行驶里程超过状态3固定值（60 m），系统自动跳过状态0进入状态1，此时相当于越站20 m，同前所述“状态1、2、3的理论车辆行驶距离之和大于站间距离20m”相吻合。另一种情况，车辆处于状态0，驾驶员没有打左转向直接起车，系统检测到车辆位移超过1 m，自动进入状态1。系统对上面2种错误操作自适应后，将其记录在IC卡中。

语音信息发布分别位于：状态1开始，进行起车提示；状态2开始，介绍行车沿途的城市风貌、播放广告、预报下站站名等；状态3检测到打右转向信号，报站名；状态0开始报到站信息、循环报车辆行驶方向等信息。

综合里程信息、转向信号和开门信号；判断车辆位置和状态；控制语音、文字信息发布是自动报站装置的控制核心。车辆进站打右转向信号、出站打左转向信号是交通法规要求的规范操作，公共汽车驾驶员都能遵守，而且动作已经“机械”化。由于只是在状态0时左转向信号可以促使系统切换到状态1，行驶途中的其他左转向信号不会引起误切换。同时，只有在状态3时检测到打右转向信号时报站名，此时车辆距站台40 m以内，其他的距站台40 m以外右转向信号也不会引起误报站。而且一般十字路口40 m以内不设公共汽车站台。

IC卡可记录下各站到站时间、各站发车时间、各站间最高车速、车速不为0和不在状态0的开门操作、进出站不打转向信号、手动调整误差等，作为管理车辆和考核驾驶员的依据。

5、结语

本装置一方面可以降低司乘人员的劳动强度；另一方面可以加大公共交通运营管理力度，增强车队一级管理的科学性。对维护运营秩序，提高运营效率，保证运营安全都具有积极意义。投放市场后，将产生巨大的社会效益和经济效益。

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