城市公共自行车租赁的通信技术分析

摘 要：公共自行车系统已发展50多年，近10年该系统在世界范围内日渐普及和流行。随着公共自行车的发展给人们的生活带来极大便利的同时，借车、还车不方便，好车担心被盗，普通的车维护起来又麻烦等问题日益突出，本文介绍了公共自行车的发展历史，并对公共自行车的通信技术进行了分析和总结。

关键词：公共自行车，借车还车，维护

一、公共自行车的发展历史

自20世纪60年代公共自行车问世以来，得到了迅速发展，已有三代公共自行车交通系统和最近新兴的无桩共享单车。

第一代公共自行车，车未上锁，免费，无固定站点；第二代公共自行车，车身上锁，硬币存取，免费，特定站点；第三代公共自行车，车身上锁，智能卡存取，收费，特定站点，存取亭，实时可用，GPS追踪。

新型无桩共享单车，智能开锁、无固定桩、向全社会开放的自由骑行成为无桩共享单车的创新点。如摩拜单车，与传统公共自行车不同，新型单车不需要办卡。每辆车都内置了GPS芯片以及单独的二维码和编号，通过App和智能锁的物联，让用户经App查询周边可使用的单车，扫码解锁使用，手机扫码后，由云端向该车的CPU发送无线信号，然后由CPU控制开锁。在骑行过程中，时钟模块计时，定位模块记录车辆位置。骑行结束后，就近将单车停到街边非机动车停车区域，即可结束使用，用户关锁结账，APP上显示骑行时间和费用，行程详情中还可以看到骑行的路线和距离。自行车失窃一直是困扰很多用户的难题，新型单车的智能车锁很好地解决了这个问题。在新型单车的车锁中，设置了报警模块，由CPU和各模块形成防盗锁，并用防盗通信设备进行配合。防盗通信设备接收由自行车防盗锁发送的定位信息，并可以对该自行车的防盗锁直接进行控制。

二、公共自行车的通信技术

自第三代公共自行车起，自行车租赁系统结合了RFID、信息集成、互联网等先进技术，实现对公共自行车租赁系统的智能化管理。

具体而言，第三代公共自行车由后台管理系统、站点控制平台、自行车、停车桩，每辆自行车都有智能化的装置，对应唯一的电子标签号，每个车位都设置了自行车控制器，在提供自行车存取服务的同时可以采集停靠自行车的信息。建立从后台管理系统、站点到自行车锁桩的一整套通信系统，并实现远程监控、用户界面操作、租还车等全方位智能化功能。站点控制平台通过对锁桩的控制，可以提供车辆租赁服务，用户自助服务。用户在此处可租还车辆、查询用户和周围站点车辆信息、登陆并进行个人业务处理。后台管理系统则提供了前端 Web、数据库支持，存储整个系统的数据，用户可通过网页登陆系统的网站，同时，系统内操作所产生的数据都会在后台管理系统中储存。

公共自行车租赁系统集IC卡交通管理技术、RFID身份识别技术、通讯技术、计算机网络技术、机电一体化技术等先进技术及交通管理理论的于一体。一个公共自行车租赁点包括一个终端设备和一些自行车停车桩，终端设备可以和每个电子车锁联系在一起，而自行车锁又是和自行车停车桩一一对应的。当租赁系统使用者租车时，终端会收到该车位已空的信号，而还车者只能将自行车锁到这些空车位上，所有的租赁与归还的操作都将被系统记录，并实时传输给中央处理设备。即无线通讯网络把每辆带有RFID的公共自行车和公共自行车租赁点控制设备有效联系在一起，实现数据的实时交换，管理中心实时监控所有租赁终端的设备状态。通过这样的系统网络，管理中心可以实时获得并不断更新数据，在进行调度时，调度人员可以实时获得各个站点的公共自行车数量及空车位数量，了解各个租赁点的状态；另外，可以根据IC卡数据进行需求预测，根据需求与租赁点自行车库存量之间的关系制定运营调度管理计划，合理分配各个公共自行车租赁点的公共自行车配置。

用户凭IC卡进行租车业务。公共自行车租赁管理系统规定一张用户卡只能租借至多一辆公共自行车。租车过程中，用户首先选择一个有公共自行车的锁止器（桩位），在锁止器刷卡面板上刷IC卡。锁止器相关读卡设备通过射频识别等技术，读取到IC卡上的基本信息和自行车交易记录内容。如果用户卡片可以正常租车，则再通过物联网络通知相应的锁止器，控制其进行IC卡写记录等操作，打开锁开关，释放公共自行车，并向中控柜控制程序返回操作的结果，一次完整的租车交易就此完成。如果因为余额不足、卡片已挂失等子流程而无法租车的，则会控制相应的锁止器播放相应的语音或LED提示。

当用户要来还车时，先选择一个空的锁止器，将车辆推进锁止器后，锁止器会通过语音、蜂鸣器等途径通知用户进行还车刷卡。如果验证成功，锁止器读卡设备会进一步读取卡片上的交易信息和钱包区信息。锁止器通过物联网技术，将卡上的租车信息传到中控上到中控程序。中控程序结合后台的信息，得到最后的费用结算结果。中控程序再通过物联网将结果返回给锁止器。如果能够还车，则锁止器则会从用户IC卡上扣取本次费用，并播放提示语音，有的锁止器还会显示本次交易产生的金额以及卡上的余额等信息。站点控制平台与停车桩通過CAN总线的方式进行通信的，CAN总线具有实时性强可靠性高的特点，保证了车辆租还的实时可靠，站点控制平台与后台管理系统通过有线和无线两种方式进行通信，在两种方式都可用的情况下，优先使用有线通信方式进行通信，在特殊情况下使用GPRS方式进行网络通信，保证网络数据能够正常可靠的进行。

对于新型无桩共享单车，运营策略中心与云端连接，用于为云端提供自行车管理策略，移动通信设备经由云端通过无线网络对自行车进行控制，自行车定时向云端上报解锁状态信息、锁车状态信息、位置信息、骑行距离、骑行 时间、骑行速度、电量等状态信息。用户登录时使移动通信设备与云端建立连接，根据用户当前位置为用户提供当前位置附近的可用自行车的信息，并引导用户找到当前位置附近的可用自行车，根据用户的移动通信设备和/或云端发出的解锁指令来打开自行车的车锁，在用户骑行过程中将自行车自动获取到的该用户所骑行的自行车的状态信息发送给该用户的移动通信设备和/或云端，在用户骑行结束后，云端确认锁车状态并结束本次用车。

二、公共自行车的技术展望

公共自行车租赁系统具有灵活、低碳、环保、占地面积小等特点，不仅能够有效缓解城市交通压力，减少交通事故和环境污染，而且可以作为城市末端最后一公里出行工具，弥补现有城市交通旺覆盖不全的的缺点，因此成为未来城市公共交通发展的一个重要方向。本文综合分析了当前公共自行车租赁系统的各种通信技术，为进一步完善公共自行车租赁系统提供了一定的参考。

参考文献：

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[4]高瑞洁. 基于网络形态分层框架的公共自行车系统分析[D].北京交通大学，2016.

作者简介：

李姝妺（1991-），女，硕士，研究实习员，研究方向：网络通信。