智能网联公交系统的系列思考

智能网联汽车已上升为我国国家战略，是未来发展的必然趋势，其中公交客运是重要应用示范场景。2020年12月，交通运输部发布《关于促进道路交通自动驾驶技术发展和应用的指导意见》明确提出，2025年道路基础设施智能化、车路协同等关键技术将取得重要突破，稳步推动自动驾驶客运出行服务，支持在封闭式快速公交系统、产业园区等区域探索开展自动驾驶公交通勤出行示范应用，视情推广至其他客运场景，提供安全、便捷、舒适的客运出行服务。同时，深圳市也即将出台《深圳经济特区智能网联汽车管理条例（征求意见稿）》，将成为全国首部智能网联汽车管理法规，允许智能网联汽车销售、智能网联公交上路、运营收费，为智能网联公交规模化商业化落地应用提供支撑。

现状常规公交服务尚面临出行时间无法准时可靠、无法末端到门、无法实现全天24h服务、车辆盲区导致安全隐患等问题，无法满足市民对高效可靠、灵活到门、全天候的高品质公共交通服务需求（图1、2，坪山自动驾驶小巴线路问卷调研分析）。在此背景下，智能网联汽车新型技术更新将带来城市空间的变革、运行效率、服务模式等[1] [2]的改变，有望提升未来公交服务品质。本文充分借鉴国内外先进城市智能网联公交应用发展经验，探索融合“车-路-网-云”系统的智能网联公交对传统常规公交服务品质的改变，打造精准可靠、品质到门、全天候的智能网联公交服务系统。

图1 全天出行目的呈现差异多样化需求

图2 福田中心区全天24h不同出行目的时空分布图，夜间出行需求旺盛

01智能网联公交应用案例综述

从各城市智能网联公交应用场景来看，当前主要在半封闭园区或枢纽末端接驳等应用场景提供灵活到门以及在客流干线通过专用空间提供准时可靠的服务。

1.半封闭园区提供灵活到门服务

前期主要在车流量少的工业园区、景区、会议中心等相对封闭区域内运行，线路固定且行驶速度较低，一般不超过15km/h，沿途根据需求设立站点，满足日常短途出行刚需，例如EasyMile 首辆自动驾驶微型公共汽车在荷兰 Wageningen 大学内运送乘客以及佛罗里达迈尔斯堡Badcock Ranch自动驾驶公交，提供校园内吸引点灵活到门服务、学校与居住小区的点到点公交服务。

图3 佛罗里达迈尔斯堡Badcock Ranch自动驾驶公交学校班车

图4 EasyMile微型公共汽车在荷兰 Wageningen 大学内运送乘客

在谷歌为多伦多规划打造的“明日之城”方案中[3]，私人小汽车被禁止驶入这座城市片区，内部出行全部由自动驾驶大运量公交车、精准化调度的小运量自动驾驶公交车、出租车和共享单车代替，为片区提供高效可靠的干线公交以及自由灵活的公交到门服务。新加坡在《自动驾驶汽车打造未来城市》规划中也提出采用灵活自动驾驶公交提供门到门服务。

图5 伦敦“明日之城”自动驾驶公交交通场景图

图6 新加坡自动驾驶汽车打造未来城市场景

2.交通枢纽/轨道站点末端接驳，撮合需求提供直达到门服务

当前自动驾驶微循环公交更多作为对公共交通补充，各城市纷纷应用于高铁站、轨道站等大客流站点最后一公里接驳，针对市民多样性化出行需求，聚焦公交线网可达性，提供更灵活、自由的服务。荷兰鹿特丹Rivium是欧洲首个自动驾驶公交应用案例，线路主要承担商业办公园区（Rivium）与地铁站、公交枢纽之间短距离接驳服务，根据乘客所有选定目的地，自动规划行驶最短路线，提供快速接驳服务。此外，美国加利福尼亚、华盛顿以及国内苏州、深圳等城市已落地多条自动驾驶公交轨道站末端接驳线路。

图7 荷兰鹿特丹Rivium自动驾驶公交接驳案例（线路、车辆及灵活站点）

深圳坪山高铁站至坪山区政府的智能网联公交小巴串联服务沿线居住区、学校、剧院、区政府等主要吸引点，设置10处站点，单向全程约3.5公里，为高铁枢纽周边客流最后一公里提供灵活可靠的出行服务，客流稳步增长，目前已累积接驳6000余人次，乘客满意度高达90%以上。根据轻舟智航自动驾驶公交的用户画像分析来看[4]，深圳市民日常通勤用户占比最多，且平均乘坐里程最远，最易于接受自动驾驶公交。

图8 深圳坪山高铁站-区政府智能网联公交小巴线路

综上所述，半封闭园区或枢纽末端微循环接驳服务作为智能网联公交小巴重要落地示范应用场景，弥补了常规公交最后一公里末端接驳不便，可为乘客提供更加灵活、便捷的到门服务。

3.智能网联公交干线提供精准可靠的服务

《美国自动驾驶设计手册》指出为迎接自动驾驶汽车的到来，城市和公交机构应该大胆地为公交指定专用空间，其中LYFT公司联合Perkins&Will建筑设计事务所在洛杉矶Wilshire街区完成了全球首个基于自动驾驶的街道空间重新设计方案[5]，现状双向10条机动车道运输效率约为2.96万人次/时，基于自动驾驶势必造成共享出行快速增加的考虑，提出将10条机动车道优化为双向3车道，其中两条为自动驾驶公交车专用通道，另外一条为自动驾驶、共享汽车和普通私家车共用车道，将原道路改造为人行道、自行车道及绿地，预计每小时可运输7.7万人次/时；其中自动驾驶公交专用空间为无人车队提供了实施条件，进一步提升公交走廊通行效率，在混合交通或半专用公交车道下难以实现，仅一条自动驾驶公交车专用通道，每小时可运输35000人次。

图9 美国洛杉矶威尔逊大街现状断面图

图10 美国洛杉矶威尔逊大街重新设计自动驾驶通道断面图

此外，美国公共交通和运输机构组成的自动化巴士联盟2021年完成首个自动化巴士规范[6]，联盟包含达拉斯地区快速公交、亚特兰大都市交通局等多个机构，并预计初步购买75到100辆全自动化公交车在各个城市公交走廊试点，并提供自动驾驶公交专用路权（图11）。此外，国内厦门市应用5G等新技术打造BRT智能网联公交干线，通过专用路权提供高效精准的公交服务，目前已完成60公里BRT道路和5个红绿灯路口的智慧化改造以及50辆BRT公交车的智能网联改造，可实现超视距防碰撞、实时车路协同、智能车速等功能，也将成为国内第一个经过成熟商业模式验证的智能网联公交干线落地项目。

图11美国自动驾驶公交巴士联盟计划试点（2021-2023年）

综上可知，智能网联公交具备高灵活性、可靠性、联网性等优势，结合城市居民出行需求及车路协同技术快速发展，打造精准可靠、品质到门、安心驾驶、全天候24h的智能网联公交出行服务。基于此目标，本文从城市道路设施空间预留配套设施、智能网联平台调度、车辆本身优势等方面对系统设计画像做部分思考，为即将规模化落地的智能网联公交客运系统设计提供参考。

02、关于智能网联公交的系统设计画像

1.提供专用空间设施保障，打造精准可靠的公交出行服务。

(1) 结合常规公交首末站集约设置智能网联公交车停放空间

造成现状常规公交服务品质低的一个重要原因为场站基础设施配套不足，公交车“无家可归、露宿街头”现象普遍，据统计全国主要中心城市公交车辆进场率不足60% [7]。为避免智能网联公交规模化落地后面临同样问题，需提前规划预留车辆停放空间，现阶段可考虑结合常规公交首末站集约配套设置（图11），包含智能网联公交车的维修保养室、远程遥控室等设施空间。

图12 结合常规公交首末站预留智能网联公交车停放空间

(2) 提供多样化专用通道空间保障以及路口信号优先服务

①公交干线提供专用通道空间

根据相关研究，在无人驾驶、有人驾驶的混合交通车道中道路通行能力显著降低，当自动驾驶公交车与小汽车互相干扰情况下，自动驾驶公交将降低单车道通行能力。综合考虑效率及公交服务品质要求，建议结合客流走廊设置智能网联公交专用通道空间，且目前百度、宇通、轻舟智航等自动驾驶公交车设计速度为40-60km/h，专用通道可减少与其他车辆干扰，实现编队行驶，保障路段高效通行。

图13 智能网联公交专用空间断面（以南科大凌菊路项目设计为例）

通过车路协同融合感知技术，信控路口处信号机可提前感知智能网联公交车承载人数，通过绿灯延长、红灯早断等技术动态实现公交优先。从长沙应用实际情况来看，目前2条智能网联公交线通过路口信控优先运行效率提高20%，并吸引24.7%的乘客由原来的开车上下班变为现在的公交车上下班[8]。

图14 根据公交车人数动态分配实现公交优先（以长沙智能网联公交应用为例）

②半封闭园区柔性化设计提供专用通道空间

针对半封闭园区，可考虑在地面施画标线、结合绿化设施分隔等多样方式设置智能网联公交的专用空间，保证智能网联公交服务效率。

图15 可通过施画标线、绿化隔离等方式设置专用空间示意图

③可动态灵活分配利用空间，保障空间设施不浪费

在为智能网联公交提供专用空间基础下，可进一步通过“车-路-云-网”体系精确获取所有车辆出行需求（如物流车、外卖车等），统筹分配管理空间，高效均衡分配利用道路时空资源，例如高峰时段满足智能网联公交载客需求，平峰时段允许无人配送、无人零售等临时停泊等功能，局部路段可封闭释放给外摆和慢行空间，进一步实现空间的高效利用。

图16灵活分配路侧空间

其中在罗丹[9]提出基于自动驾驶技术重塑空间形态与空间方案中，在高峰时段，通过云计算系统可为机动车优先分配路权；而非高峰时段，因机动车路权缩小而释放的道路空间将为户外餐饮和露天音乐会等活动提供场所，高效分配空间使用。 

图17 结合景观柔性化设计无人驾驶汽车专用车道效果图

a.早高峰场景(机动车道为主)

b.午间场景(公交通道、休闲设施为主)

c.晚间场景（休闲）

图18 空间灵活利用示意图

(3) 设置灵活停靠站点空间

①结合轨道站/公交站设置站接驳站点

轨道站点作为城市通勤客流主要交通方式，高峰期乘客高达1.5-2.2万人次/时，可结合出入口设置微枢纽，包含常规公交、无人驾驶公交、出租车等多种接驳方式，结合周边设施空间可设置路内深港湾站台（图a/b）或单独接驳枢纽（图c）。其中路内可结合公交站设置深港湾站台，双开门实现无缝接驳公交站及轨道客流，并设置临时蓄车停靠位，实现“车等人”品质服务。

a.结合轨道站设置自动驾驶公交接驳微枢纽样式（路内空间）

b.单独自动驾驶公交接驳泊位样式示意图（路内空间）

c.结合轨道站/首末站设置自动驾驶公交接驳站样式（单独空间）

图19 自动驾驶公交接驳站点设置样式

②设置更加灵活的到门停靠站点

智能网联公交灵活性更高，在传统路侧公交站点基础上，可结合商业区、办公区、居住区等建筑设置门厅式简易公交站点，提供便捷式上下客空间，实现真正公交末端到门服务，可结合站点同步配套预约二维码。

图20 结合建筑体门厅灵活设置自动驾驶公交到门站点

2.撮合客流需求，通过平台协同动态调度算法，打造品质到门服务

(1) 实现共享公交出行+动态式按需响应的服务

自动驾驶技术充分和移动互联网结合，使得单车搭载乘客量可显著提升，根据高盛《2025汽车行业预测报告》，现状汽车闲置时间高达95%，随着自动驾驶技术成熟，将高效整合人、车资源，自动驾驶共享交通工具运力将提高10-30倍[10]。共享出行成为出行方式的主流，自动驾驶技术的发展将会加速共享移动服务发展[11]。大苏黎地区无人车队基于真实出行需求的模拟结果表明，70.3%的出行需求可在5min等待时间内得到满足，10辆共享无人车可代替100辆现有私家车[12]。可通过“车-路-网-云-图”支撑体系，基于用户需求提供动态车辆分配，实现按需响应服务，目前由深城交主导的坪山小巴云控平台已接入小巴及客流数据（图21），为下一步动态调控提供基础。

图21 基于“车-路-网-云”协同调度的按需响应服务

图22 智能网联公交云控平台（以坪山小巴平台为例）

(2) 实现全链条信息服务

此外，可通过平台赋能乘客出行服务。一是行程前，可通过整合常规公交、小汽车、响应式自动驾驶公交等多种出行方式资源信息，提供精准的路线及出行时间规划；通过小巴预约出行，提供精准透明的出行时间信息，出行者可提前规划出行时间，并掌控全程（图22）。二是行程中，以坪山智能网联公交小巴为例，车内显示屏可向乘客提供前方到站信息及预计时间、线路接驳高铁班次信息，以及前方交通拥堵、交通事件等相关信息，提高市民乘车体验感（图23）。在路口通过摄像头、雷达检测路口过街行人、信号灯实时等信息并通过路侧设备传递至公交车，实现盲区超视距感知、信号灯传递等，减少转弯碰撞、追尾碰撞（图24/25）；在公交站台可检测到站台车辆违停或占道等违法信息，识别违章车辆车牌并拍照，自动上传至监管部门（图26）。

图23 行程前：出行预约+到门服务

图24 行程中：车端-实时动态信息服务

a.路口左转弯盲区预警

b.右转弯盲区预警

c.慢行横穿马路提前预警

d.慢行闯红灯预警

e.信控路口启动预警(右侧非机动车提醒) 

f.信号灯透传

图25 行程中：路端-路口盲区预警场景

a.根据实际载客人数合理优先通行

b.绿波建议速度

图26行程中：路端-效率类提升场景（公交优先+绿波通行+速度推荐）

图27 行程中：路端-公交站台（行人盲区预警+超视距感知公交站台占用情况）

3.智能车赋能公交出行，提供安心驾驶、全天候24h出行服务

(1) 车辆超视距感知以及更安全保守的行驶策略赋能安全出行

由于自动驾驶车辆上装载大激光雷达、毫米波雷达、视频等感知设备，可实现车辆周边环境360°无盲区感知，提供更加安全的行车超视距环境。此外，根据2020年全球自动驾驶水平领先的Waymo公司发布的《Waymo公共道路安全性能数据》可知，其他交通参与者行人、骑行者、小汽车在错误的车道上行驶、超速、未按照交通规则让行、未在停车标志处正确停车等是事故的主要原因（图28）。总体而言，与传统驾驶员及其他交通参与者相比，Waymo无人出租车由于采取了更加保守和安全的驾驶策略、严格遵守交规，反而不会主动引起碰撞事故，表现出了更好的安全性[13]。

、     

图28 自动驾驶+车路协同技术将实现360°无盲区超视距感知

a.传统车辆信号灯闯红灯导致碰撞

b.传统车辆超速导致追尾碰撞

c.自动驾驶车在红灯路口减速被追尾

图29 Waymo公共道路事故案例图

(2) 车辆性能支持提供全天候（24h）出行服务

自动驾驶公交车由于不需要人类驾驶员，可不受时间制约，可提供全天24h出行服务，满足夜间等非高峰出行需求。随着自动驾驶及车路协同技术的不断成熟以及雷达等设备性能的不断完善，可提供夜晚、雪天、雨天等各种极端天气下的出行服务。

图30 自动驾驶公交可提供全天候24小时服务

结语

本文通过借鉴国内外各城市先进落地应用经验，结合当前常规公交面临服务准时性不高、末端灵活性低、车辆盲区安全、服务时间受限等问题，全面梳理基于“车-路-云-网”系统的智能网联公交的优势，提出打造“精准可靠、品质到门、全天候”的智能网联公交服务体系，并对首末站、专用通道、站点空间等系统设计进行了系列思考和探索，为智能网联公交落地提供一定参考借鉴。但目前智能网联公交规模化落地尚面临困难，例如通道专用空间、车路协同设施等配套基础设施尚缺乏统一指导标准，后续运营涉及自动驾驶企业、公交集团、政府等多个部门，清晰成熟的运营模式尚需探索。

近年来，深城交致力于从顶层设计、核心产品技术研发、推广应用等方面开展智能网联相关工作。一是在顶层设计方面，充分发挥技术优势，聚焦智能网联行业痛点问题，深度参与深圳（坪山）国家级车联网先导区谋划，牵头起草首部无人驾驶立法，为加快行业创新发展贡献力量；二是在核心产品技术研发方面，牵头并联合多家行业头部企业开展了“面向城市级治理的计算平台”、“面向智能驾驶的新型车路协同关键技术研发及产业化”、“基于5G的下一代智能网联编队行驶系统”等智能网联关键技术联合攻关；三是在推广应用方面，智慧快速公交车路协同系统、智慧出行即服务（MaaS）系统等相关产品已经在福田、南山和宝安等地推广应用；与坪山区联合打造的“5G车路协同自动驾驶小巴”示范线启动运营，推动自动驾驶技术迭代和应用，促进城市和交通更美好贡献解决方案。