新能源车辆公交智能调度系统设计研究

刘开元+罗威+李犁峰

摘要： 针对新能源公交车辆的使用特点以及公共交通信息化建设存在的问题，以数据共享为基础，以新能源车辆的电池监控与充电调度为重点，构建新能源车辆的公交智能调度系统的功能体系，保障并提升新能源公交的使用效率。

Abstract： This paper is aiming at the characteristics of new energy bus and the problems of public transport information construction， based on data sharing， battery monitoring and charging schedule of new energy vehicles as the focus， it is setting up the function system of intelligent dispatching system of new energy vehicles， security and improve the efficient use of new energy bus.

關键词： 公交智能调度系统；新能源；公共交通；调度

Key words： public transport intelligence dispatching system；new energy；public transport；dispatching

中图分类号：U491.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）15-0128-03

1 新能源公交车应用背景

作为国家七大新兴战略产业之一，节能与新能源汽车是实现中国制造2025以及汽车产业转型升级的重要战略支撑。从“十五”期间开始，我国针对新能源汽车开始进行大规模研发，通过“十五”奠定基础、“十一五”进行布局、“十二五”重点立项，中国新能源汽车已经从示范考核阶段发展到产业化启动阶段。

2015年11月10日，工信部与财政部、交通部联手制定了《新能源公交车推广应用考核办法（试行）》，加快了新能源汽车在公交行业的使用步伐。各地方政府随之加大了新能源汽车推广的力度，如2016年4月18日，广东省正式公布了《广东省人民政府办公厅关于加快新能源汽车推广应用的实施意见》，提出珠三角地区要成为全国纯电动公交车推广应用的示范区域。深圳市计划在2017年公交全部使用纯电动大巴。因此，城市公交企业使用新能源汽车势在必行。

2 新能源公交运营信息化中存在问题

2.1 新能源公交使用中存在的问题

国内外新能源汽车的研发和试用已有较长时间，但量产化和规模推广却始终举步维艰，推广新能源汽车面临动力电池容量不足而价格高、充电桩配套不足、缺乏可持续的商业模式等着多方面难题亟需破解，在运营过程中主要存在以下问题：

①车辆技术的不稳定性制约公交运营。

纯电动公交车辆处于技术的起步阶段，以动力电池为主的关键零部件技术还难以达到安全、可靠运营要求，在运营过程中需持续监控其技术状况，积累技术数据。

②电池的续航能力制约公交的运营效率。

新能源车辆续航能力有限，充满电一次的运营里程约为150-180km，达不到公交车日运营里程220km以上要求，需在运营过程中安排充电。而充电设施不足与布局不合理，导致对动力电池的监控与充电调度必不可少。

③运营的复杂性。

新能源公交运营模式有别于传统公交，除需考虑线路本身的情况外，还要综合考虑车辆的续航里程、充电站布局、充电桩的使用情况等。因此，要保证新能源公交车的高效使用，必须建立高度信息化的调度系统。

2.2 公交信息化过程中存在的问题

①信息孤岛严重。

在公交企业信息建设过程中，以业务版块为导向进行信息化建设，缺乏统一的规划和技术标准，无统一的数字化基础数据及承载平台，线路、车辆、人员等数字化基础信息各自采集，信息孤岛现象严重，已经成为公交企业业务流程信息化的瓶颈。

②核心生产业务信息化程度低。

由于公交属传统劳动密集性行业，在公交运营各环节基本上沿袭了传统的手工操作，信息化建设还处于初级阶段，如采用人工录入表格来传递作业计划，投入的车载设备及其配套的调度软件系统由于没有与作业流程进行融合，在生产组织中并未发挥期望的作用。

③日常运营监管和应急指挥手段单一。

公交日常运营监管和应急指挥主要由总公司和各运营分公司相关人员按照工作流程和经验，通过电话、现场指挥等传统人工方式进行，缺乏有效的应急联动手段与工具。

④对于日常管理和决策辅助不足。

公交企业的数据和信息的集成范围广、内容多，但分散的信息平台难以支撑运营组织与信息发布的一体化趋势，大量的运营基础数据仅作为存档和统计用，缺乏数据挖掘、决策辅助功能。

3 新能源公交运营信息化系统建设的目标

3.1 新能源公交的运营调度模式

实现公交高效运营的核心是对运动中的公交车辆进行实时监控和调度，借鉴公交信息化经验，新能源公交信息化系统建设应以智能调度为核心，建立包括新能源车辆状态监控在内的远程集中调度模式，如图1所示。

3.2 新能源公交信息化系统建设目标

针对新能源公交运营需求，新能源公交智能调度系统的建设目标为：“五个平台（数据综合共享平台、集中调度平台、综合监控平台、应急指挥平台和信息发布平台）、一个系统”（辅助决策系统）。

①数据综合共享平台。

数据综合共享平台是公交企业信息化建设和推广的重要基础平台，要统一数据标准，整合人力资源系统、运营统计系统、车辆档案等现有系统，实时共享数据，消除信息孤岛，建成整个企业资源的基础数据共享平台，实现日常作业数据的实时更新、汇集、处理和分析。

②集中调度平台。

实现智能调度的重要标志是远程集中调度，通过调度平台进行行车监控和实时调度，同时监控车辆动力电池的电量、充电设施的使用情况，支持调度平台与车载终端进行信息交互，实现不同线路调度员在统一的调度平台上对车辆进行远程集中调度以及车辆充电调度。

③综合监控平台。

综合监控平台包括行车监控、地图监控、车厢视频监控和场站视频监控等，利用统计图表、视频图像、实时数据分析等方式，分层级监管线路运营情况，如基础资源、运营状况、服务质量、实时路况、视频图像等。

④应急指挥平台。

应急指挥是公共交通运营调度水平的重要指标，通过智能调度系统实时掌握车辆运行信息、路况信息以及相应的视频信息等应急所需信息，下达应急指令，监控应急车辆、人员的工作过程和应急事件的完成情况。

⑤信息发布平台。

在监控指挥平台和数据共享平台的基础上，建设一个对外信息发布平台，面向上级主管部门和行业监管部门、大交通应用和信息联动、公众（包括企业内、社会公众和乘客）等三个层面发布运营信息，服务于公交出行。

⑥辅助决策系统。

在收集运营监控和应急响应数据的基础上，利用数据挖掘技术，建立针对公交运营的辅助决策数据模型，包括行车作业计划编制模型、运营状况评估模型和线网评价模型等，持续改进公交运营效率。

总体上来看，数据共享是基础，日常监控、集中调度和应急指挥是目的，信息发布和辅助决策是提升。针对新能源公交车辆，重点要对新能源公交车辆的技术、动力电池、充电设施设备等情况进行实时监控采集，并与运营调度、应急指挥等子系统实时共享。

3.3 智能调度系统构架

根据智能调度的建设目标，公交信息化系统应以智能公交调度系统为核心子系统，集成公交企业现有或正在建设的单独业务信息系统，实现子系统间数据有效对接和共享，提升整体信息化程度，系统功能体系如图2所示。

4 新能源公交信息化系统建设的关键点

借鉴公交企业的信息化建设成功的经验与教训，在新能源车辆的公交信息系统建设过程中，需要把握以下关键点：

4.1 数据共享中心建设

数据共享中心是集成、处理和分发公交企业基础数据和业务信息的枢纽，有别于常规动力公交车辆，新能源公交信息化系统要突出车辆技术、动力电池以及充电设备的监控。

信息采集层主要由车辆信息系统（含电池电量）、停车场信息系统（充电设施使用情况）、站点信息系统（包括终点站、枢纽站、中途站等）、客流集散点或重要地点地段信息采集系统组成；信息处理主要由数据中心来完成，包括数据服务、通信服务、业务数据处理服务等；信息发布主要是对内信息的利用（服务于日常运营和生产作业等日常管理）和对外作为行业、社会公众信息发布平台的信息来源。功能结构如图3所示。

从图中可以看到，统一集成的数据由综合业务处理模块结合基础数据，形成内部业务数据流后，直接发送到实时信息服务和统计分析服务进行分析和处理，再结合GIS服务、数据同步服务，形成数据中心对上层应用和各个外部应用的综合数据服务平台。

4.2 电池状态监控与充电调度

在新能源车辆的信息化系统建设中，须导入动力电池监控系统，更好地为新能源车辆公交运营提供支持与服务。动力电池监控系统与智能运调系统相结合，实时采集新能源公交车辆运行数据（包括动力电池衰减趋势、充电时间、百公里电耗、续航里程、故障频率和种类等），服务于日常的运营组织，同时积累的运营数据为制定行业标准、扶持政策等提供数据支撑。

系统至少具有三大功能：①监测整车充电与行驶中动力电池实时性能；②监控联网充电机运行状况及使用情况；③根据电池电量、充电设施使用情况以及线路运营计划，合理安排车辆充电等。

动力电池监控系统与充电调度系统将车辆、动力电池、充电设备系统地联接起来，在保证电池电能满足运营需求、提高充电设施使用效率的同时，建立电池系统安全体系，一旦出现设备故障或电池性能超出设定阀值，系统将在第一时间作出反应，及时启动相应保护措施。

5 结语

建立一体化、数字化的公交信息系统对于提升车辆运营效率、推动新能源汽车产业可持续发展有着深远意义。在新能源公交信息化过程中，不能是技术的简单堆砌，系统规划以及企业管理制度与信息化系统的匹配需要建设过程中不断思考完善。

参考文献：

[1]滕靖，杨晓光.城市公交监管信息系统需求分析与功能设计[J].城市交通，2010，5.

[2]王可平.城市公共交通信息系统的构成与实践[J].城市公共交通，2000，5.

[3]陈茜，陈学武，王炜.城市智能公交中的信息采集与整合[J].城市公共交通，2003，5.

[4]杨兆升，胡坚明.中国智能公共交通系统框架与实施方案研究[J].交通运输系统工程与信息，2001.

[5]呂颖，陈小鸿、叶建红.基于出行特征的新能源车辆交通系统设计研究[J].交通与运输，2010，12.