上海產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院

1 共享單車的發(fā)展背景及存在問題

隨著“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”發(fā)展理念的不斷深入，共享單車發(fā)展迅速，據(jù)統(tǒng)計截止到2017年底，滬上12家企業(yè)投放已超150萬輛。共享單車較好解決了城市交通最后一公里的問題，給市民“最后一公里”的出行帶來了便利。與過去多個城市推出的市政公共自行車相比，無樁的停放形式、隨時走隨時停的使用體驗優(yōu)勢明顯，使得共享單車非常流行。但在使用過程中，存在企業(yè)運營管理不善單車占道停放，影響城市環(huán)境及交通秩序的問題，當(dāng)“隨停隨放”缺乏管理時，就變成了亂停亂放，不僅給管理者和市民帶來極大的不方便，也給運營者帶來極大的困擾[1]。目前上海市區(qū)可供共享單車停放點位在60萬輛左右，而已經(jīng)在上海投放的共享單車數(shù)量卻遠(yuǎn)超出這個數(shù)字，需要政府行業(yè)管理部門與相關(guān)運營企業(yè)積極作為、規(guī)范管理，同時共享單車的使用者也應(yīng)該遵守停放規(guī)則，維護(hù)城市秩序。目前可行的技術(shù)解決方案中，電子圍欄技術(shù)成了首選，全國各主要城市和運營商都在加快電子圍欄技術(shù)的研究和應(yīng)用。

2 電子圍欄技術(shù)介紹及主要形式

簡單來說，共享單車電子圍欄技術(shù)是利用信息技術(shù)，在GIS地圖上虛擬出一個停車框，用戶將車輛停在指定的停車框中，實現(xiàn)實時掌握停車區(qū)域內(nèi)單車的數(shù)量、狀態(tài)、位置及各區(qū)間的流量情況等信息，為車輛投放、調(diào)度和運維等提供智能指引[2]。

電子圍欄形式主要有兩種，一種是基于衛(wèi)星定位技術(shù)的電子圍欄系統(tǒng)，借助地面增強(qiáng)系統(tǒng)，北斗系統(tǒng)的定位精度可以達(dá)到亞米級。另一種是通過在地面建立信號發(fā)射裝置來實現(xiàn)對停車區(qū)域的識別，即藍(lán)牙短距離無線通信技術(shù);從主導(dǎo)方來劃分，一種是由政府統(tǒng)一規(guī)劃的“公共電子圍欄”，即在非機(jī)動車道上劃線設(shè)置停放區(qū)域，通過高精度定位測繪工具結(jié)合紅外線探測取得數(shù)據(jù),并將坐標(biāo)系最終體現(xiàn)在GIS圖層，提供相關(guān)各方使用；另一種是共享單車企業(yè)自行設(shè)置的獨立電子圍欄，但在實際落地過程中，兩種電子圍欄也有重合的可能，兩種電子圍欄設(shè)置目的都在于限制停車位置，共享單車通過一定的定位技術(shù)識別用戶是否將車停放在指定區(qū)域內(nèi)，從而對用戶進(jìn)行獎勵或懲罰[3]。

3 目前各城市開展主要有四種共享單車電子圍欄技術(shù)

3.1 基于衛(wèi)星定位技術(shù)(GPS/GNSS)的電子圍欄方式

這種方法是在共享單車鎖中安裝衛(wèi)星定位和移動通訊模塊，利用衛(wèi)星定位上傳數(shù)據(jù)，將單車的停放限制在地圖上規(guī)定位置附近的一定范圍內(nèi)。目前我國北斗導(dǎo)航已經(jīng)可以提供亞米級精度的位置服務(wù)，但在城市建筑物比較多的環(huán)境中或是室內(nèi)，仍會受到較大的影響。而且車鎖使用定位通訊模塊上傳位置信息，會消耗較多電能，例如摩拜提供太陽能板充電的共享單車能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能，據(jù)了解，OFO也在積極研發(fā)新產(chǎn)品，在即將投入運營的共享單車中集成具有定位和通訊功能的智能鎖。隨著我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的不斷發(fā)展，地基增強(qiáng)系統(tǒng)提供精準(zhǔn)的位置服務(wù)，衛(wèi)星定位技術(shù)的電子圍欄是將來應(yīng)用的主要采用方式，適合城市大多數(shù)環(huán)境下共享單車運營監(jiān)管的需要，見圖1。

圖1 北斗導(dǎo)航提供的亞米級精度芯片型號

3.2 停放點設(shè)立藍(lán)牙基站接受車鎖藍(lán)牙設(shè)備的廣播信號的電子圍欄方式

這種電子圍欄是在停放點豎立標(biāo)識桿，在桿體上安裝了藍(lán)牙讀取設(shè)備。通過讀取電子圍欄區(qū)域周邊的單車鎖的藍(lán)牙廣播信號，來控制共享單車的停放范圍，實現(xiàn)對共享單車的停放管理。這種方法的優(yōu)點可以解決設(shè)施通電，維護(hù)也簡單；缺點是安裝在共享單車鎖中的藍(lán)牙設(shè)備頻繁發(fā)布廣播信號，將消耗較多的電能，因而必須要使用大容量電池并頻繁更換，或者單車采用太陽能板充電形式。由于受各地政府管理部門對城市美觀整潔要求的限制，大多不贊同城市街道普遍設(shè)置標(biāo)示桿，而且豎立標(biāo)示桿也需要城市管理立法的過程，目前顯然不適合該技術(shù)的大規(guī)模推廣應(yīng)用，見圖2。

3.3 用戶手機(jī)藍(lán)牙讀取停放點藍(lán)牙電子標(biāo)簽及車載藍(lán)牙標(biāo)簽的電子圍欄方式

圖2 設(shè)立藍(lán)牙基站接受車鎖藍(lán)牙設(shè)備廣播信號的電子圍欄效果示意圖

圖3 基于用戶手機(jī)短距離通訊“藍(lán)牙道釘”電子圍欄解決方案示意圖

通過控制藍(lán)牙標(biāo)簽與藍(lán)牙讀寫器的通信距離，來實現(xiàn)對共享單車停放位置的規(guī)范管理。根據(jù)停車區(qū)域形狀以及定位精度要求，在停放點只安裝一個或幾個不需維護(hù)的地表貼裝的藍(lán)牙標(biāo)簽（即“藍(lán)牙道釘”），與貼在道路上的道釘類似，一次性充電可以使用一年左右，便于大批量、快速地進(jìn)行推廣部署。共享單車的停放位置信息和開鎖取車以及鎖車停放的信息，通過用戶的手機(jī)傳到后臺管理平臺，用戶手機(jī)APP在共享單車開鎖或停放時，從智能鎖的藍(lán)牙模塊獲取開鎖信息或關(guān)鎖信息，同時讀取停放點處所部署的藍(lán)牙標(biāo)簽信息，然后一并傳到后臺管理平臺，實現(xiàn)對共享單車的實時定位，用戶信息追蹤與管理，以及根據(jù)共享單車使用的實時流量信息的有效調(diào)度。這種方式適合目前大多數(shù)單車運營企業(yè)的車輛，適合政府引導(dǎo)型監(jiān)管模式的推廣，但由于受限于用戶手機(jī)的定位精度，在電子圍欄上顯示還存著實際距離誤差，見圖3。

3.4 基于人工智能視頻設(shè)別的電子圍欄方式

依托路燈站桿或交通設(shè)備等公用設(shè)施安裝高清攝像裝置，設(shè)置基于視頻的電子圍欄，利用計算、大數(shù)據(jù)等深度學(xué)習(xí)的人工智能技術(shù)對停放區(qū)域進(jìn)行實時監(jiān)控分析，通過抓拍區(qū)域范圍內(nèi)的非機(jī)動車，可以準(zhǔn)確了解現(xiàn)場情況，例如：電子圍欄內(nèi)車輛停放的數(shù)量以及停放秩序是否符合規(guī)定，通過本地的數(shù)據(jù)處理，傳輸?shù)胶笈_，并將數(shù)據(jù)定時與后臺進(jìn)行交互分析，實現(xiàn)對現(xiàn)場停放秩序的管控和超量預(yù)警的目標(biāo)。及時將違規(guī)企業(yè)的單車信息推送到各運營企業(yè)進(jìn)行處理。該方式的特點不受單車自身技術(shù)的影響，監(jiān)控實時準(zhǔn)確，缺點是前期投入成本較大，適合交通樞紐、地鐵口或需要嚴(yán)格管控的區(qū)域，見圖4。

4 浦東陸家嘴地區(qū)開展電子圍欄技術(shù)應(yīng)用實例

圖4 基于人工智能視頻設(shè)別的電子圍欄方式示意圖

為促進(jìn)共享單車健康有序發(fā)展，提升城市管理運行水平，浦東交通管理部門明確小陸家嘴環(huán)路內(nèi)為禁止非機(jī)動車騎行、停放道路。為了配合管理，相關(guān)部門設(shè)置正面清單，在浦東3639個點位劃線設(shè)置了非機(jī)動車規(guī)范停放點。根據(jù)政府相關(guān)部門的要求，目前新區(qū)實施的是以“負(fù)面情況”禁行，重點區(qū)域倡導(dǎo)“正面情況”的管理方式。

4.1 實施“負(fù)面清單”、“正面清單”區(qū)域情況介紹

①“負(fù)面清單”：根據(jù)規(guī)定，陸家嘴環(huán)路為非機(jī)動車禁止進(jìn)入?yún)^(qū)域，明確要求以摩拜、OFO為代表的共享單車企業(yè)應(yīng)及時以短信的形式提醒用戶并扣除相應(yīng)的誠信積分。

②“正面清單”：為了達(dá)到實時有效的監(jiān)管目標(biāo)，在公交樞紐、大型商圈、景觀道路等重點區(qū)域設(shè)置“電子圍欄”等方式，加強(qiáng)共享單車管理。政府相關(guān)部門在陸家嘴街道設(shè)置了170個自行車停放點位，合計216個停放框，并委托上海產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院對上述點位進(jìn)行了厘米級精度地圖測繪。結(jié)合摩拜、OFO兩家企業(yè)提供的智能鎖（具備高精度定位通訊功能）共享單車，選擇陸家嘴街道若干個點位開展衛(wèi)星定位、視頻識別、藍(lán)牙短程通訊等多種方式“電子圍欄”精細(xì)化智能監(jiān)管方式的試點工作，實現(xiàn)對共享單車停放實時監(jiān)控和超量預(yù)警，探索共享單車企業(yè)獎懲機(jī)制，同時對多種智能監(jiān)管方式進(jìn)行評估，既要考慮選擇方式的有效性、準(zhǔn)確性，也要考慮合理的投入成本，為下一步推廣打好基礎(chǔ)，見表1、圖5。

4.2 電子圍欄技術(shù)評估

4.2.1 基于高精度北斗定位電子圍欄方式

①選取了摩拜和OFO兩家企業(yè)提供的亞米級定位精度單車進(jìn)行了測試，據(jù)統(tǒng)計，35%達(dá)到了誤差小于1 m的要求，45%誤差在1～3 m之間，20%誤差較大（5～10 m）；對試點的周邊環(huán)境進(jìn)行了分析，誤差較小的點位周邊沒有明顯的高架或者高樓的遮擋，而誤差較大的點位則明顯有建筑物的影響因素；

②評估：由于技術(shù)限制，衛(wèi)星在定位車輛時暫時無法做到百分百準(zhǔn)確，此外定位還會受實際環(huán)境影響，需要適當(dāng)借助地面增強(qiáng)系統(tǒng)才能更準(zhǔn)確進(jìn)行定位。而該技術(shù)的優(yōu)勢是兼容性強(qiáng)，目前市場上絕大多數(shù)共享單車，均可直接接入系統(tǒng)。但由于目前大部分企業(yè)的單車尚未安裝高精度定位智能鎖，因此還需要其他技術(shù)的有效補(bǔ)充。

4.2.2 基于藍(lán)牙基站的電子圍欄方式

表1 陸家嘴地區(qū)部分非機(jī)動車停放點厘米級精度定位數(shù)據(jù)表

圖5 基于厘米級地圖測繪共享單車管理系統(tǒng)平臺效果展示

①該方式藍(lán)牙設(shè)備頻繁發(fā)布廣播信號，消耗單車鎖較多的電能，目前只有輔助充電形式單車可以使用這種方式；而且試點需要在機(jī)動車停放點豎立標(biāo)識牌，須經(jīng)過政府相關(guān)部門同意，陸家嘴屬于城市景觀地區(qū)，不宜過多增加戶外設(shè)施；鑒于上述原因，尚未進(jìn)行這種方式的測試。

②評估：由于需要戶外豎立標(biāo)識牌，對于城市街道普遍布設(shè)這種設(shè)施顯然不合適，建議在校園、社區(qū)、公園相對封閉的環(huán)境可以采取這種形式。

4.2.3 基于藍(lán)牙標(biāo)簽的電子圍欄方式

①本質(zhì)是藍(lán)牙和衛(wèi)星定位協(xié)同運作的形式，經(jīng)過測試定位相對準(zhǔn)確，70%可達(dá)到亞米級，即控制在1 m內(nèi)，但需要配備地面發(fā)射器，“有時鋪設(shè)發(fā)射器需要施工排線加裝道釘，還要定期更換電池”，建設(shè)成本和維護(hù)費用較大。一般情況下，按照電子圍欄的長短，道釘至少要安裝四個，一個非機(jī)動車點位需要投入一定費用，并且還需進(jìn)行定期維護(hù)。

②評估：作為一個大中型城市，非機(jī)動車停放點基本維持在千個以上，投入的建設(shè)和運維成本明顯過高，不適于大規(guī)模推廣。建議作為高精度定位電子圍欄的一種有效的補(bǔ)充形式。

4.2.4 基于視頻識別的電子圍欄

①識別準(zhǔn)確，信息上傳及時，而且對單車本身的技術(shù)沒有要求；但前期投入較大，單個點位的投入成本較高，日常還有通訊費產(chǎn)生。

②評估：該種方式前期建設(shè)投入較大，目前不宜普遍推廣。適合于政府管理部門需要嚴(yán)格管控的區(qū)域，例如地鐵口、公交樞紐等交通流量密集又有非機(jī)動停放必要的區(qū)域。

4.3 小結(jié)

通過陸家嘴的案例分析，城市共享單車管理，應(yīng)該實施“負(fù)面清單”為主（即進(jìn)入禁行區(qū)域，企業(yè)必須履行提醒用戶的義務(wù)，并實施信用積分制度），重點地區(qū)實施“正面清單”電子圍欄的管理方式；就技術(shù)應(yīng)用角度而言，要以高精度衛(wèi)星定位為主的方式，其他技術(shù)方式作為輔助，因地制宜的開展共享單車的管理，見表2。

共享單車是利用衛(wèi)星定位、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動支付等技術(shù)，推出的一種無樁分時租賃的公共自行車。屬性就是實現(xiàn)精準(zhǔn)定位、相對自由的停放和取用，實行的也是一種精準(zhǔn)化的管理。因此，“電子圍欄”技術(shù)應(yīng)當(dāng)設(shè)在一些特定的、有需要的地方，而不是全面推行。在推行電子圍欄建設(shè)過程中，除了共享單車相關(guān)企業(yè)在積極推動之外，地方政府也參與了進(jìn)來。一線城市的共享單車已經(jīng)由于過渡的鋪設(shè)帶來了明顯的城市管理隱患，需政府介入攜手企業(yè)共同規(guī)范。通過“電子圍欄”來規(guī)范化停車，是目前較為可行的約束手段，但是是否會成為另一種形式的“定點樁”，降低用戶共享經(jīng)濟(jì)的體驗感？畢竟，在“便捷”和“規(guī)范化”這個矛盾中尋求平衡，也正是共享單車這個領(lǐng)域下一步需要解決的問題[4]。

表2 試點技術(shù)方案特點及評估分析表

5 結(jié)束語

電子圍欄是目前控制共享單車的有效方法之一，但會涉及到多方面因素，包括用戶能否適應(yīng)，政府如何規(guī)劃，企業(yè)間是否車位互通，政企間如何交換數(shù)據(jù)等，每個環(huán)節(jié)均需要時間來適應(yīng)和協(xié)調(diào)。目前不少共享單車企業(yè)還沒有實現(xiàn)衛(wèi)星定位，或者線下運維人員力量不足，單方面實現(xiàn)車輛有效管理有一定難度。隨著科技不斷的發(fā)展，尤其是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的進(jìn)一步突破，預(yù)計在可預(yù)見的幾年內(nèi)，隨著北斗衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)完成建設(shè)，采取星間傳輸、地基傳輸功能一體化設(shè)計，實現(xiàn)高軌、低軌衛(wèi)星及地面站的鏈路互通，北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)可提供亞米級、分米級，甚至厘米、毫米級的精準(zhǔn)位置服務(wù)，將滿足共享單車電子圍欄的需求?？傊?，技術(shù)監(jiān)管是必要的手段，只有企業(yè)、行業(yè)、政府、用戶多方共同努力，才能制定出共享單車停車問題的有效方案。

[1] 余國磊.淺析“共享單車”運營和管理中存在的問題和對策[J].云南民族大學(xué)學(xué)報,2017(9)

[2] 汪琴麗.打技術(shù)牌，共享單車競爭從智能鎖轉(zhuǎn)移到電子圍欄[J].安全&自動化,2017(9)

[3] 廖應(yīng)成.共享單車電子圍欄技術(shù)使用調(diào)研報告.RFID世界網(wǎng),2017(7)

[4] 李琨浩.基于共享經(jīng)濟(jì)視角下城市共享單車發(fā)展對策研究[J].城市交通,2017(5)