电子站牌成"摆设"的原因浅析

　   绿色出行，公交先行

　　随着人们生活水平的提高和车辆制造成本的减少、以及政府有关的优惠措施的实施，越来越多的汽车在给人们出行带来方便的同时，也产生了许多诸如交通事故、交通拥堵、排气污染、噪音等的对环境负面的影响。尤其在2009哥本哈根国际节能减排会议后，全世界都在对节能减排的措施进行重新思考，希望找出新的节能减排方案。我国也作出在近几年中大幅削减二氧化碳的排放的承诺。在这样的一个大趋势中，促进从私家车出行转向公共交通转变是其中一个重要的举措。其次，在一些城市中，公共交通的利用率年年降低，自家用车的利用率在不断的增加，特别是作为公共交通的重要组成部分的公交系统，在城市地铁建成后，更面临着严峻的乘客减少的挑战。

　　此外，我国改革开放不断的深入和扩大、经济和城市建设不断的发展、城市的面貌正在改变和提升。但是对城市的管理、服务的能力和水平却与城市的发展速度不相应。现有的的管理手段方法方法单一。就城市公共交通事业的发展来说，城市中车辆不断的增加，给城市的交通带来的很大的压力，在地铁还没有完工建成之时，城市道路阻塞、堵车的现象日益严重。除了增加公交运营线路、加宽路面、设置公交专用行驶路面等手段，就是增加公交的车辆数量。以西安市为例，公交系统已经投入4000万用来购置新车，缓解交通的压力。但这些管理上的难题却始终没有得到解决，也没有新的有效的管理手段被广泛应用。目前的道路交通状况还是依靠出租车公司和交警等人员的实时报告来取得。尤其是无法有效的根据车辆在行驶过程中的位置和状况等信息进行调配协调、动态管理。

　　电子站牌应用的尴尬

　　固定路线的公交车与私家车相比，乘客每人占有的城市空间和环境负荷、能源消费都非常少。同时，可以整合资源，将原本依靠私家车出行的乘客聚集，节约了出行成本和能源的消耗。伴随着通信技术和ITS技术的急速发展，将广域的公交车位置信息在运行中心进行统一的管理已经成为可能。除了公交停车站以及终端的公交车接近指示之外、可以经过网络或者手机来了解公交车的位置信息的系统也开始出现，也有在车内提示车辆移动的位置信息的例子。

　　为了增加公共交通的利用率，公共交通的管理运行部门有必要向乘客提供更为便利的乘坐条件。公交电子站牌系统（Buslocationsystem）作为其中的一项策略，通过电子站牌这一通讯终端提供了公交车的现在位置、到站时刻等信息，使"下一辆车什么时候来？"这个问题得到了解答，极大的方便了乘客乘车，同时，配合公交调度系统，对最大限度使用公交运力、分流乘客，缓解高峰期城市交通拥堵情况给出了有效的解决方案。

　　然而，投入使用的系统目前在我国公共交通系统中所占比例极低，不仅如此，如杭州、上海等导入此项系统的城市中，真正做到无障碍运行的系统很少，且动辄需要数千万~数亿元程度的初期投资。同时运行所需的通信费用、二次施工费用非常昂贵，特别是后者。公交定位系统中得到的公交车运行情况信息是道路管理者掌握道路交通状况的非常有效的手段。但如北京、武汉、郑州、广州、苏州等地出现的电子站牌线路预测不准确，导致本应是服务乘客的公交电子站牌变成了广告牌、街边的摆设。

　　电子站牌成摆设的原因分析

　　经过仔细分析对比，笔者认为造成电子站牌不能发挥预期作用，在开通之后就成为摆设的原因有这么几个：

　　1、前期投入巨大

　　1.1系统前期导入费用

　　国内外的智能化公交改造项目，初期投资基本都在几千万元以上。一些大公司的产品多而全，向政府推销和承建项目时，便会将各种系统集合起来打个包，预算巨大。作为公交电子站牌这样一个需要首先以实验线路的建设开始的智能化ITS系统来说，许多城市盲目追求大而全，首先花巨资建设城市级别的公交监控指挥中心，而忽视了公交电子站牌的专用网络和传输解决方案。这使得很多城市花了大钱做了几平方米的巨型显示墙的公交监控指挥中心，却让几条线路的公交电子站牌系统预报不准、失灵。

　　1.2二次施工费用

　　在调研中我们发现，一些城市（如杭州）的公交电子站牌是通过光纤等有线方式连接到公交公司的计算中心的。这样一种方式有数据传输比较稳定，同时单位时间内传输数据量很大的优势。但是，首先不说光纤等线路的造价，在建设这样的公交电子站牌系统时，需要市政部门配合重新开挖道路，光是这样的二次施工就是一笔不小的开支。这样的星型网络拓扑结构+有线传输方式，一旦中心的数据线路被切断，或者中间的线路遭到了破坏，就会造成大范围的公交电子站牌的罢工。并且很难检测出到底确定是哪里的线路故障。

　　2、技术原因

　　2.1基于GPRS的电子站牌系统

　　目前国内外应用最多的公交电子站牌系统，都是GIS+GPS+GPRS这样的方式。即地理信息系统（GIS）配合全球定位系统（GPS），通过GPRS的第三方网络进行数据传输。在这样的系统中，数据流大概是这样的：（如下图1）

        公交车上的车载设备将GPS模块收到的GPS数据通过GPRS网络发出，经由第三方通讯服务基站到达公交公司的计算中心（公交监控指挥中心）。在计算中心对公交车辆的位置进行计算和到站时间预测后，再将这一数据通过GPRS网络发出，经第三方通讯基站到达电子站牌进行公交到站时间显示。

　    在这样的电子站牌系统中，提供GPRS/GSM的数据传输服务的第三方通信服务商的角色非常重要。GPRS是中国移动、中国联通推出的2.5G的无线宽带网络，本身是很多人的手机都在使用的公众网，并没有单独为公交电子站牌系统单独开辟的带宽资源。且受公网业务开通状况及信号覆盖范围、通讯高峰期等的影响较大。实时性差，尤其是节假日系统的负荷会达到高峰，系统及网络堵塞严重，信息不畅，不能及时发送或收到有用信息。能否在某处使用，完全取决于运行商的系统建设情况，不如无线专网灵活。大部份产品"掉线"及"死机"问题比较严重，当然这不仅是产品本身的问题，与网络运行情况也很有关系。GPRS网络安全性不高，越来越容易受到攻击，造成瘫痪。

　　 2.2基于Zigbee的电子站牌系统

　　 Zigbee网络近些年在油田、林区和小区抄表系统中应用较广泛。Zigbee技术主要为10~100米以内的通信设计，通信距离短。2.4G通信时波长短，绕射性、穿透性都不好。障碍物厚度等严重影响通信距离。遇到建筑物较高、或者在道路交叉点、拐弯处会遇到通信死角，造成信息显示中断，造成系统预测和计算的不准确。为了增加覆盖范围、减少通信盲点，只有架设更多的视距Zigbee模块。这样做需要更多的设备，施工部署起来也更复杂。

　　2.3基于RFID射频的电子站牌系统

　　专门用于长距离识别的的有源RFID系统，不仅读写器往往需要固定位置安装，对RFID卡的方向位置和读写器天线的方向的匹配还有一定的要求，因而系统的灵活性大受限制，而且整个系统(包括有源卡)的成本已经不再便宜.

　　RFID系统中的标签与读写器之间是一种主从关系，它们之间的通信完全依赖于RFID标签耦合或反射出的信号。而要通过这种通信方式来增加通信距离非常困难。实际上，当使用RFID在进行远距离读写时，它已经超出了它最初设计的应用领域，即作为一种代替条码标签的低成本，近距离的射频身份识别系统的领域。RFID系统中的标签与读写器之间的主从通信关系，与微功率收发机之间的对等通信关系比起来，在远距离通信上，RFID系统当然处于劣势，而且，在使用灵活性和多功能方面，根本就无法与微功率收发机相比。

　　RFID的优点是标签便宜，使用寿命长。当RFID变成有源时，价格优势也就丧失了。

　　2.4基于有线通信方式的电子站牌系统

　　此种电子站牌系统基于有线通信，站牌需要地下铺设数据通信线路，在城市中大范围实施的话往往需要二次的、市政施工。系统架构属于星型网络拓扑，有线的数据传输方式在传输速率和可靠性上有很大的优势，但是一旦硬件线路出现问题，检修、维护和更换等都非常麻烦。十分不可取。

　　2.5基于DSRC及CDPD的电子站牌系统

　　专用短程通信DSRC网络在架设时同样具有RFID的通信距离和设备架设数量之间的两难全的问题，且基于5.8GHz的数据通信模组在频道使用、功率等方面存在诸多限制。同时，5.8GHz的频率在绕射和穿透性能上不好，在实际的城市通信中必然会存在通信盲点，造成系统的预测失灵等情况的发生。

　　蜂窝数字分组数据网CDPD基于专组的移动网络，设备价格高昂，同时系统也是构建在一种类星型的网络拓扑结构上，所有信息必须通过分组服务器、网管服务器、管理服务器等设备汇集到中央控制系统，在计算结束后，再将这些信息"下发"，同样具有时效和数据丢失的情况。同时，此系统部署极复杂，并不适合实际的应用。

　　3、高昂的系统维护费用

　　可以提供固定线路公交车行驶位置信息的公交定位系统BLS（BusLocationSystem），现在在实际应用却受到极大的限制。这是因为为收集和显示公交车位置信息，众多BLS系统都使用了GPS（GlobalPositioningSystem）和专用的手机数据的通信网，同时将停车场的站牌电子化，导致设备投资和维持的经费负担非常重。

　　GPRS是按流量计费，那样通过网络侵入的无用信息也会被计费。多数类似的项目需要政府财政每年约百万元左右的财政支持才可以维持正常的"城市规模"的公交电子站牌系统的正常运作，否则，则面临系统被迫终止运行的类似问题。

　　巨额通信费让日本智能公交"停摆"

　　在日本，公交系统电子化、信息化的趋势早在2000年就被提出，现在存在的公交系统从2000年左右开始投入使用。2004年8月开始，大约有80个公交运营事业者导入了公交定位系统。然而据JICE的调查，日本全国27个实验性应用的公交定位系统中，18个已经停止了服务，BLS的应用率到现在仅为16%。

　　另外的一个终止信息提供的原因是，公交定位系统的运营费用非常高。因为这些系统在使用GPS车载定位器的时候，采用了包通信的方式，利用NTTdocomo提供的包通信网络，即手机模块，将车辆收到的来自定位卫星的定位信息通过docomo的网络发送给接收站，再通过数据的采集和传输，将数据发送到中心服务器进行分析、处理。就这种方式来说，NTT作为日本一家全国性的通信服务公司，因此不可否认，在公交道路定位系统和电子站牌系统的覆盖上来说，占有着天时地利的优势。可是，由于使用了第三方的NTTdocomo无线包通信网络，使得公交系统运营事业者不得不在初期设备和使用费用投入之后，还需要向第三方的NTT缴纳每年产生的巨额通信网络使用费用和通信费用。举例来说，在某一个地区的路线公交应用案例中，产生了约750万日元/年的通信费用（11条路线，车载终端70台）。这个费用，是按照一次的乘车费用160日元（该公交线路的最低车票价格），相当公交公司一年约43,000人次的乘客数为此买单。这种每年都会产生的通信费用，对公交运营者、政府财政来说都是不小的负担。

　　这个道理同样适用于国内。在我们的调研中，基于GPRS服务的公交电子站牌系统的一些城市同样面临这种受制于第三方通信网络通讯商的情况。虽然通讯商在安装SIM模块时会对政府部门适当打折，但是以每月60元/车（国内某地区GPRS包月费用），每月200元/电子站牌，一个布置了200个电子站牌和2000辆公交车的电子站牌系统每年需要向中国移动、中国联通等第三方通讯商缴纳约192万元的通信费用。在成都，为了解决由于GPRS公网通信实时性缺陷造成电子站牌不准的问题，甚至在每辆车上安装了2个通讯商的GPRS模块，虽然提高了系统实时更新速度和预测的准确度，却不得不负担双倍的通讯费用。

　　公交电子站牌系统是智能公交系统的重要组成部分，对于这样一个城市级的系统工程来说，如果没有连接起公交车辆、电子站牌的后台系统和有效的通信网络的支持是不行的。而电子站牌作为显示实时车辆到站信息的终端，如果没有调度系统配合的话，在缓解城市交通和分流乘客方面也没有用武之地。

　　作者简介

　　王凯平：西安京大智能科技有限责任公司创始人。日本信息处理学会、日本人工智能学会会员。日本产业技术研究所研究员。日本全球GCOE研究机器人听觉小组成员。日本CrestMuse计划：战略性创新科学与技术核心研究推进项目京都大学researchgroup核心成员。日本京都市交通系统智能化推进项目研究小组核心成员。

　　相关文献1《适用于公交电子站牌系统的数据传输设备》

　　出处：CN201010261958.8(2010-8-24)【申请人】北京交通大学.

　　相关文献2《基于DSRC和CDPD的先进公交系统》

　　出处：李瑞敏史其信，电讯技术,2002,42(2)，p24-28

　　相关文献3《智能化城市公共交通信息系统无线传输技术的研究》

　　出处：牛庆庆硕士同济大学电子与信息工程学院2007

　　相关文献4《深圳公交电子站牌系统的设计与实现》

　　出处：温锦郑旭峰李展荣等，科学技术与工程,2004,4(10)，p847-853

　　相关文献5《GSM短消息在公交调度和电子站牌系统中的应用》

　　出处：文芳徐斯伟钟宏志等，移动通信,2003,3(2)，p128-130

　　相关文献6《广州智能交通GPRS应用》

　　出处：李为，中国公共安全（综合版）,2003,(6)，p158-159

　　相关文献7《智能交通系统信息发布系统的关键技术研究》

　　出处：宋卫锋硕士上海交通大学2003

　　相关文献8《基于GPS定位的智能公交服务系统研究与设计》

　　出处：文雄军硕士中南大学2007

　　相关文献9《基于GPS定位的智能公交服务系统的设计与开发》

　　出处：刘植俊硕士东南大学2008

　　相关文献10《基于GPRS无线网络的多线路公交电子站牌系统》

　　出处：CN200710045444.7(2007-8-30)【申请人】上海交通大学.

　　相关文献11《一种基于GIS的公交电子站牌系统》

　　出处：CN200610104821.5(2006-10-30)【申请人】西安交通大学.

　　相关文献12《公交车电子站牌系统》

　　出处：CN200910306283.1(2009-8-28)【申请人】四川虹微技术有限公司

　　相关文献13《移动通讯环境下的智能公交站牌设计》

　　出处：许铁，闽江学院学报,2010,31(2)，p80-85

　　相关文献14《多线路公交电子站牌》

　　出处：CN200420021194.5(2004-3-23)【申请人】上海科臻投资咨询有限公司

　　相关文献15《用于公交车站台上的电子站牌显示板》

　　出处：CN200520074044.5(2005-8-1)【申请人】南京普天通信股份有限公司

　　五、检索结果：（续）

　　相关文献16《智能公交电子站牌》

　　出处：CN200720078787.9(2007-3-16)【申请人】四川省电信有限公司

　　相关文献17《可显示车辆位置的新型电子站牌》

　　出处：CN200520102578.4(005-5-31)【申请人】关亮.

　　相关文献18《基于无线传感网络的IVC系统网络关键技术研究》

　　出处：张国庆博士武汉理工大学2003

　　相关文献19《基于无线收发芯片CC1020的电子公交站牌设计》

　　出处：吴嘉澍郭寒军王志强等，电子技术应用,A2007,33(12)，p51-53

　　相关文献20《基于无线令牌的公交管理系统及电子站牌开发》

　　出处：朱景瑞硕士大连理工大学2007

　　相关文献21《基于ITS城市公交车电子站牌的研究》

　　出处：周大帅硕士哈尔滨工业大学2005

　　相关文献22《基于射频传输的公交信息服务系统的研究与设计》

　　出处：陈法国硕士武汉理工大学2006

　　相关文献23《一种基于RFID／GSM的公交车运营管理系统》

　　出处：吴晓斐陈德智，第十四届全国青年通信学术会议论文集2009，p57-60

　　相关文献24《一种基于电信通讯技术的智能公交系统及其通信方法》

　　出处：CN201010123793.8(2010-3-15)【申请人】任兆玉

　　相关文献25《一种RFID智能公交系统》

　　出处：CN200820004965.8(2008-3-18)【申请人】辛克瑜

　　相关文献26《公交电子站牌系统分析》

　　出处：陈胜董德存，交通科技与经济2009,11(4)，p1-3,7

　　相关文献27《基于ZigBee无线通信的智能交通控制系统》

　　出处：CN200710039150.3(2007-4-5)【申请人】复旦大学

　　相关文献28《基于ZigBee的城市智能公交网络系统研究》

　　出处：朱开宇硕士天津大学2009

　　相关文献29《基于ZigBee/ARM技术的智能公交系统的研究与实现》

　　出处：张典硕士青岛科技大学2009

　　相关文献30《基于扩展通信节点的智能公交预报系统研究》

　　出处：刘希猛硕士山东大学2009

　　相关文献31《ZigBee技术在智能公交调度系统上的应用研究》

　　出处：高辉硕士长安大学2008

　　(一)．国内联机数据库：

　　1．中国科技成果库(万方数据)1985-

　　2．中国学位论文数据库(万方数据)1986-

　　3.中国学术会议论文数据库(万方数据)1989-

　　4．中国科技文献数据库(万方数据)1989-

　　5.中国科技期刊数据库(维普资讯)1981-

　　6．中国科技经济新闻数据库(维普资讯)1992-

　　7．中国专利数据库(万方数据)1989-

　　8．中国期刊全文数据库(清华同方)1997-

　　9．中国重要报纸全文数据库2000-

　　10．国家科技图书文献中心（http://www.nstl.gov.cn/index.html）

　　11．国家科技成果网(www.nast.org.cn)

　　12.科技型中小企业技术创新基金立项项目公告

　　(www.innofund.gov.cn/innobull/search.asp)

　　13．Google(www.google.com.hk)

　　(二)．检索式

　　F1("电子站牌"+"智能站牌")*("交通信息系统"+"公交信息系统")

　　F2("智能交通"+"智慧交通")*("云计算"+"分布式计算"+

　　"自组织"*("无线网"+"无线通信网"))