互联网+CAN 总线(车联网)在公交系统的应用
近年来，公交系统在理顺运营管理体制、扩大运营规模、提升服务水平等方面都取得了长足的进步。但是另一方面，随着公交系统路队规模和服务范围的日益扩大，在运营调度、安全管理、节能降耗等方面，也面临着越来越大的挑战。在互联网、物联网、大数据、云计算等先进IT技术迅猛发展的时代背景下，公交系统积极探索利用以互联网和CAN为核心的车联网技术，提升运营调度、安全管理和节能降耗管理水平的方法和 手段，进行有益的实践，取得了初步的成效。
车联网是物联网在汽车领域的典型应用，它以车内CAN总线网络、无线通信网、互联网（含移动互联网）为基础，按照约定的通信协议和数据交互标准，在车-人、车-路、车-车之间，进行实时的无线通讯和信息交换，从而能够实现智能交通管理、智能动态信息服务和车辆智能化控制的一体化网络体系。
作为智能车联网的核心，CAN总线远程监测技术在公交路队管理中具有独特的优势。CAN总线远程监测技术能够以非常高的频率采集车辆的发动机、传动、制动、储能、灯光、车门、电气，以及里程、速度、定位等各方面的运行数据，并实时传送到数据平台，在公交路队的机务管理、能耗管理、驾驶员行为管理、运营调度管理中具有重要且不可替代的作用和价值，是目前能够有效实现对车辆运行状态监测、预警报警、故障诊断、智能维保、驾驶员行为监测、能耗实时管理、运营调度优化等管理功能的先进技术，对提高机务保障效率、降低维修成本、提高安全水平、以及降低能耗，有显著的作用。
一 .互联网+CAN总线技术简介
CAN总线又称作汽车总线，其全称为“控制器局域网（CAN—Controller Area Network）”。CAN总线是一种现场总线，是德国Bosch公司为解决现代汽车中众多的电控模块(ECU)之间的数据交换而开发的一种串行通信协议。CAN总线的设计充分考虑了汽车上恶劣工作环境，可靠性高。因此CAN总线在诸多现场总线中独占鳌头，成为汽车总线的代名词。
随着移动通信网络技术的迅猛发展，通过车载智能终端设备采集CAN总线传感数据，依托移动互联网技术，实现对车辆运行数据的实时传输和远程监测、控制。这种技术称为车联网技术，正在成为汽车制造和路队运营的主流方向。在公交客运领域，CAN总线能够采集和监测的数据情况如下：
CAN 总线公交应用平台优化信息见附件《红色预警项清单》，要采集全部信息需要相应主车厂提供CAN终端的全部数据项。目前部分车型的主车厂未提供具体数据项，只提供故障代码，那么我们也只能按其提供的故障码反馈，而无法根据现有数据按公交集团的要求进行灵活的预警报警设置。
二. 公交互联网+CAN总线的总体结构
根据公交系统管理体系特点，公交系统CAN总线远程监控应用方案的整体逻辑结构分为四层：
（一）CAN总线数据-采集/传输层，采用车载CAN智能车载终端，实现车辆CAN总线数据的全面采集和上传，同时实现后台CAN总线控制指令下发和执行。
（二）CAN总线数据-平台层，采用云计算软件服务体系架构，实现CAN总线存储-分析-共享，是整个体系的基础性技术平台。
（三）CAN总线数据-作业支撑层，采用软件接口智能封装技术，将CAN总线数据的查询和调用功能封装为高效率的APP接口，为公交车运营监控系统、运营调度系统和乘客信息服务系统，提供实时车况、实时能耗、驾驶员行为、到站预报等重要数据，实现更加先进和高效的智能化运营调度。
（四）CAN总线数据-管理支撑层，采用大数据智能分析和软件接口智能封装技术，为公交运营管理、安全管理、能耗管理、机务管理、服务管理等，提供运营班次里程、能耗指标、驾驶行为报告、车况报告与故障分析报告等基于CAN总线数据的准确管理信息，这些管理信息不仅可以直接生成管理报表用于实际管理工作；还可以通过APP接口，将其自动上传至公交系统ERP系统，为公交系统ERP提供精确管理信息。
三. 公交互联网+CAN总线的主要功能
（一）CAN总线数据远程数据采集
CAN总线车载智能终端，按照默认2秒一次的采样频率（最高采样频率可达到0.2秒一次），对公交车的动力、制动、灯光、能源、控制、故障报警等运行工况数据进行全面采集和实时回传数据平台；终端具备接受后台发送的车辆控制指令远程执行、参数远程设置功能；终端也具备高精度GPS定位功能，定位精度<=3米。
（二）CAN总线监测数据在机务管理中的应用功能
CAN总线监测数据主要在故障诊断和智能维保两方面改进传统的机务管理：
1.远程报警。系统能够实时监测车辆运行参数。当参数异常时，能够第一时间回传报警参数，并将报警推送给监控平台、维修人员和驾乘人员的接入互联网的智能手机端，报警处置结果最后在平台进行反馈记录。系统同时还具有报警统计和分析功能。
2.故障诊断。基于CAN总线监测数据，能够获得车辆运行过程中，各个系统的故障预警信号、故障报警信号和故障代码。结合车辆故障远程智能诊断算法，可以在车辆不回场的情况下，在第一时间掌握车辆的故障情况或隐患情况，并将诊断结果发送到维保人员。
3.智能维保。在具备CAN总线监测数据的前提下，能够提前监测到各类易损件的实际状况，也能够提前准确知道各类重要部件的故障隐患。
4.能耗管理。系统能够准确的监测和计算天然气气瓶剩余气量，同时具有天然气加气和气耗统计分析功能。
上图：查询当日红色预警，根据预警等级（颜色）信息协调车辆的检修工作
（三）CAN总线监测数据在运营调度管理中的应用功能
CAN总线实时监控数据，能够对基于GPS监控的传统智能调度系统起到重要的改进和支撑作用：
1. CAN总线能准确计算营运和非营运里程。CAN总线测得的仪表里程和车速数据，不存在信号盲点；在GPS信号漂移或缺失的情况下，仍然可以利用漂移前的GPS信号，结合仪表里程和车速数据，准确定位车辆位置和行驶速度。
2.基于CAN总线的仪表里程数据，结合GPS定位数据，可以准确的实时计算车辆当前的执行班次和行驶里程，调度人员能够准确掌握当前路队的计划执行情况。
3.基于CAN总线实时远程监测的车辆故障报警信息，结合故障智能诊断软件，可以实时掌握线路运行中的车辆故障发生或故障隐患预警情况。
4.基于CAN总线实时远程监测的天然气气瓶压力数据，结合智能算法，得到准确的天然气剩余气量。
5.基于CAN总线数据，能够准确计算车辆每日运行班次和里程数据，能源消耗数据，故障报警数据等。
（四）互联网+CAN总线监测数据在驾驶员行为管理中的应用功能
在现有条件下，能够通过CAN总线监测数据管理的驾驶行为包括：
1.不安全驾驶行为，主要包括：超速、急加速（猛踩油门）、急减速（猛踩刹车）、急速过弯、频繁变道等；
2.高能耗驾驶行为，主要包括：高速行驶、频繁刹车、车速档位不匹配、急停急起、长时间怠速等。
左图为运行管理数据显示（部分） 右图为驾驶行为管理数据显示（部分）
四. 互联网+CAN总线的应用
（一）机务管理模式不断创新
在CAN总线数据采集技术没有实施之前，公交系统的车辆保养维修，主要由驾驶员提供故障描述，调度员填报报修内容，保养作业人员根据报修内容对故障进行维修，同时填写纸质报修或保养记录。车辆保养、维修后，将以车辆发生相关故障再发的几率来评估保养、维修质量。当车辆发生重大故障后，人工找出纸质的车辆保养、维修记录、人工进行多个维度的分析，确定故障原因。原由的车辆维修保养存在故障描述错误或不全面、维保人员填写维修保养记录不规范不全面的情况、个别车辆维修时间较长、无法及时掌握车辆的全面质量情况等诸多问题。
CAN总线技术的应用通过系统实现了车辆部件运转工况与人（驾驶员、修理技工、管理人员）的实时连接，CAN总线实时监测、分析车辆各部件工况，随时通过系统推送结果，实时维护、实时修复，避免故障扩大化、减少机械故障隐患、减少车辆抛锚占道。
为加快CAN总线数据采集技术在公交系统机务维修方面的应用，公交系统在部分线路、维修分公司进行了大量前期准备、测试工作，在修理厂维修车间布置WIFI网络、安装系统接收终端（智能手机、平板电脑等）等硬件设施。同时分步骤推广CAN总线监测数据在机务维修的应用，第一阶段通过选定保养、维修小组初步试用，试用内容包含驻站技工使用随身手机记录驻站维修内容，提交小修内容；车辆保养时由保养组长暂代驾驶员录入报修内容（第二阶段将由驾驶员自己录入）；保养作业人员使用平板电脑查看保养项目、小修任务、提交保养结果、小修结果。第二阶段对试用保养组、小修组、驻站技工扩展车辆范围。第三阶段在所有保养组、维修组开始推广实施。
通过CAN总线远程监测技术在公交系统机务维修的应用，系统对提高机务保障效率、降低维修成本、提高车辆的使用效率、以及降低事故率，起到了显著的作用。
1.CAN总线数据采集技术，对公交车50多项参数进行实时的分析处理，实现130多项机务预警，不仅将车辆各部件自生产成的故障码实时反映到监控端（电脑、手机等），还通过大数据的处理分析，提前发现前端部件的故障情况，发出预警，修理技工不仅可以针对性的进行修复，还减少了人工诊断带来的误判和诊断时间，部分小修车辆维修时间缩短了近1/3。
2.系统实施实时诊断、车辆360检测，全部车辆日诊断、月诊断报告定时出具，预防了车辆行驶过程中带来的安全隐患。
3.根据“紧急预警功能”、 “诊断功能”所形成的数据，系统生成的维保建议任务单，自动指派给维保人员。维保人员通过登陆系统平台或手机APP，查询到分配给自己的任务详细信息，同时通过手机APP上报反馈维保处理结果，有效的提高了公交维修人员维修效率和维修质量，车辆维修工时整体缩短16%。
4.基于CAN总线的远程监测数据，系统准确的计算出了天然气剩余气量，并能有效反映驾驶员不良操作行为带来的能耗损失，实现了对能耗的量化管理。部分优秀驾驶员能耗节约增加10%-15%。
（二）运营效益不断提高
通过CAN总线收集、处理、共享道路与车辆信息，有效实现智慧交通，提高营运效益主要体现在以下几个方面：
1）远程监控能耗数据，系统能准确检测和计算天然气气瓶剩余气量，调度员及时做出合理的车辆加气调度安排；对于电动车，根据实时监测的剩余电量数据，调度员能够根据数据准确的安排车辆充电，通过系统应用平均每车每日减少非营运公里5公里。
2）基于CAN总线的数据，能准确核算班次里程，大大提高了调度人员智能化排班管理，丰富调度了日报表数据，从而也有效的改进了公交运营管理的数据可靠性和完整性。
3）通过CAN远程监测远程数据，及时发现了驾驶员高速行驶、频繁刹车、车速档位不匹配、急停急起等不良行为，并分析剩余气量、车辆故障、道路拥堵情况，较好的帮助了调度员合理安排车辆运行。
4）通过CAN总线数据的采集技术，根据需求设置相应的预警以及零件故障预警，帮助维修人员有效地提高了维护的质量与效率，降低了维护工作的成本。
5）基于互联网+CAN总线应用，合理调配车辆，提高了市民满意度，运营类服务投诉下降12%，服务质量得到了提升，运营收入得到了提高。
（三）安全管理水平不断加强
基于CAN总线监测数据，实现了对车辆安全部件提前预警，准确的识别和记录驾驶员的驾驶行为，有效的预防了事故发生，驾驶行为管理得到精确量化，公交安全管理水平的得到了整体提升。主要表现在：
1.CAN总线所带来的远程监控功能，对刹车气压、刹车蹄片、动力系统、车门、车灯等直接影响行车安全部件做到了提前预警，预防事故发生。
2.根据采集CAN总线全面记录数据和车辆运行状况，了解了急停急起、急速过弯、频繁变道、开门滑行、不正确使用灯光等驾驶员不良行为，预防重大事故发生，及时发生事故，同时还根据分析驾驶员行为状况，结合车载视频，有效的分析事故原因和划分事故责任，有效的提升了公交整体安全管理水平。
3.基于CAN总线的远程监控，对驾驶员的驾驶行为进行了定量系统分析，建立了每位驾驶员的驾驶行为量化评价档案，根据优秀驾驶员的驾驶行为分析对比，合理划分了不同层次、星级驾驶员，为驾驶员管理和培训提供了依据和指导。
（四）乘客满意度不断提升
CAN总线准确的监测甩站、赖站等不良现象，急停急起、急速过弯、频繁变道等不良驾驶行为，同时提供更为准确、更稳定的到站预报信息，有效规范了服务标准，提高服务管理能力，乘客满意度得到了较大提升，乘客的乘车舒适度带来了质的飞跃。
五. 结尾
伴随着国家相继出台优先发展城市公共交通的政策，公交企业在加强企业内部管理、提高服务水平上有了新的追求。公交企业在运营生产、机务管理、节能减排不能再沿袭原来的粗放型管理路子，必须依托互联网+CAN总线技术，把管理的触角延伸到人力所不能的每个一个环节，全面提高人与车、车与环境的良好匹配。
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