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城市客车信息集中控制与CAN总线1李刚炎，胡剑

（武汉理工大学机电工程学院，武汉，430070）

摘要：本文在分析中国城市公共交通现状和城市公共交通功能需求的基础上，构建了城市客车信息集中控制系统，提出了系统的关键技术；介绍了专用车载网络CAN的基本特性及其在汽车中的应用技术与实例，给出了典型CAN接口，设计了基于CAN的城市客车信息集中控制系统结构。最后，本文分析了基于CAN的城市客车信息集中控制系统对中国城市公共交通的影响及实施对策，为我国城市公共交通系统智能化的实施提供参考。

关键词：CAN；城市客车；集中控制；公共交通

1引言

城市公共交通[1~3]是指维持社会上多数居民的日常生活及活动，可以公用，而且具有平等性的客运方式。优先发展城市公共交通，改善公交服务水平，吸引更多民众乘坐公交出行无疑是实现城市可持续发展，解决城市交通堵车、低效、环境污染等矛盾的首选途径。为此，就必须要提高城市公交服务质量，让乘客真正感受到公共交通的方便、经济、安全、快捷等优点。目前，城市公共交通的发展存在着分担率较低、混合式城市公共交通加剧交通拥挤、服务水平较低、公共交通尾气污染需进一步降低、公交企业普遍亏损等问题。同时，也因此引发了道路交通状况复杂、管理难度加大、公共交通设施的使用效率降低、城市交通设施与城市交通需求失衡、城市客车安全事故多、速度慢、耗时长、舒适性差、调度管理水平低等问题。

综合分析国内外发展的成功经验[4]，为了解决目前我国城市公共交通所存在的问题，在技术层面上，通过实施城市公共交通的系统智能化可以提高客车的便利性、安全性和舒适性，降低排放与安全事故，从而达到吸引民众乘坐城市客车、丰富城市服务功能、改善公众服务质量、增强企业竞争力等目的。城市公共交通系统智能化的核心部分是城市客车信息集中控制系统，对此的研究、开发与应用关系着城市公交系统智能化实施的成败。

控制器局部网CAN[5]（ControllerAreaNetwork）是一种串行数据通信总线，满足SAE所定义的三类车载网络(低速、中速和高速网络)，适合于实时控制与检测，是目前通用的车载网络平台。在城市客车信息集中控制系统中，CAN是一项关键技术基础，是系统构建的基础平台，起着信息传输与控制通道的作用。

因此，本文首先研究城市客车信息集中控制系统的体系结构，分析其关键技术，提出基于CAN的城市客车信息集中控制系统结构，分析其对中国城市公共交通的影响及实施对策，为我国城市公共交通系统智能化的实施提供参考。

1本课题得到教育部高等学校博士点专项科研项目基金资助项目（20020497009）资助。

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2CAN总线及其在汽车中的应用

2.1CAN总线的特点

CAN满足SAE（世界汽车工程师协会）所定义的三类车用网络(A类低速网络≤10Kbps，如门锁、电动门窗等车身电子系统；B类中速网络≤125Kbps，如仪表显示、故障诊断等；C类高速网络≤1Mbps，如发动机控制、ABS等)，适合于实时控制、检测等。由于采用了许多新技术和独特的设计，CAN总线与一般的通信总线相比，它的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。

CAN总线采用多主工作方式，网络上任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送数据，不分主从；在报文标识符上，节点分成不同的优先级，可满足不同的实时要求，优先级高的数据最多可在134μs内得到传输；采用非破坏总线仲裁技术，当多个节点同时向总线发送信息出现冲突时，优先级较低的节点会主动地退出发送，而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据，从而大大节省了总线冲突仲裁时间。CAN总线直接通信距离最远可达10km(速率在5kbps以下)，通信速率最高可达1Mbps（此时通信距离最长为40m）；其节点数主要取决于总线驱动电路，在标准帧，报文标识符有11位，而在扩展帧，报文标识符有29位，节点个数几乎不受限制；报文采用短帧结构，传输时间短，抗干扰能力强，数据出错概率小于4.7×10-11；每帧信息都有CRC校验及其它检错措施，检错效果良好；通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤；节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响。结构简单，器件购置容易。CAN总线具有较高的性能价格比，每个节点的价