基于公交车运行轨迹的到站时间预测系统研究

段光中

摘 要：随着城市容量的扩大及交通拥挤情形的加剧，人们花费在公共交通出行方面的等待时间日益增多，极大地降低了交通出行的效率。运用智能交通技术，实现公交车运行轨迹及到站时间预测，可以极大方便乘客合理安排出行计划，并节约社会出行总时间。

关键词：公共交通 智能交通技术 出行时间

中图分类号：U491 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）03（c）-0023-02

随着社会经济的发展及城市聚集效应的显现，人们对交通出行的需求越来越多，基于环保及能源节约的理念，大力发展公共交通系统，是未来解决人们交通出行的首要选择。然而在实际交通生活过程中，人们对交通出行的需求与公共交通资源承载能力之間的矛盾日益凸显，导致人们在乘坐公共交通以满足出行要求时需要花费大量的时间进行等待，据不完全统计，平均每次等待公交车的时间大于20 min，平均每次等待地铁等轨道交通的时间也有10～15 min，其它长途公共交通出行等待的时间更是以小时计算，这样导致的社会总等待时间更是一个天文数字，形成了极大的社会资源浪费。

要解决该问题，基本上存在两种思路：一是大幅提高交通车辆频次，而这将牵扯到更大资源的投入及整个交通系统的优化升级，在短时期内将是无法解决的；另一种思路是利用智能交通技术，准确地预测公共交通到站时间，以方便人们合理安排出行计划，以尽可能减少等待时间，该思路无论在技术实现及资源需求方面均是当前较理想的方案。

该文基于BDS/GPS卫星定位系统，利用移动互联技术及智能学习技术，通过对公共交通运行轨迹的相对固定，充分考虑交通拥堵、交叉路口红绿灯放行等待时间以及司机驾驶习惯和风格等因素，运用后台计算机的数据采集、数据挖掘及数据整理等功能，不断归因每次公交车到达每个站点的时间，通过智能学习技术，准确预测公交车靠站时间，并通过移动互联技术，将公交车的运行轨迹及到站时间预测数据发布到手机等移动终端，从而让乘客能合理安排行程计划，实现减少出行等待时间的目的。

1 系统分析

BDS北斗卫星定位系统是我国自主开发、独立运营的卫星定位导航系统（GPS则是美国提供的全球卫星定位系统），具有定位、通信、授时三大主体功能，目前业务已经进入大规模商业应用阶段，一般定位精度为5 m。由于公共交通线路及停靠站点相对固定，通过BDS/GPS终端可以较为精确地实时描述公交车的运行轨迹，进一步可得到公交车的运行方向、进站时间、出站时间、中途运行时间、区间平均运行速度等参数，可以较轻松地估算出公交车到达乘客所指定停靠站点的运行时间，实现公交出行时间预测功能。

比如，某公交线路有A/B/C/D/E/F六个站点，公交车运行轨迹及停靠站点的固定，站与站之间的距离也是相对固定的恒值，假若公交车当前位置处于站D和站C之间的某个点，我们需要计算其到达C站大约需要多长时间。如图1所示。

我们可以在后台定位导航轨迹地图上设立站前10 m和站后10 m两个触发点，当触发站前触发点时即为进站时刻，触发站后触发点时即为出站时刻，这样当公交车每运行一次，我们即可知道其从E站到D站需要多长时间、在D站停留多长时间、从D站到C站需要多长时间、在C站停留多长时间等等，现在公交车处于如图D站和C站之间的某个点，要预测其到达C站尚需多长时间，则只要将从D站到C站共需运行多长时间减去从D站出发已经运行了的时间t2即可。从D站到C站共需运行多长时间（假设为t）则可采用智能学习技术，即公交车运行一次之后，上次运行的时间即为时间t；当公交车运行两次之后，则上两次运行时间的加权平均期即为时间t；以此类推，即该次公交车从D站到C站的运行时间t即为以前所有历史运行时间的加权平均值，这样随着运行次数的增加，则从D站到C站的运行时间t也就会越准确。同理，我们可以知道公交车在每个站点的停留时间。同时考虑不同时段交通的不同特性，我们在进行加权平均时分不同时段予以分别计算，则预测的精度将得到进一步的提升。采用该方式同样可以预测公交车到达B站、A站所需的时间。

信息提供与发布模块相对简单，随着移动互联网技术的发展，可以利用手机App或直接通过网页的形式，将公交车的实时运行轨迹及乘客关心的到站预测时间推送给乘客，供乘客安排自己的出行时间计划作参考。

2 结语

利用BDS/GPS卫星定位导航技术、移动互联技术和智能学习技术等智能交通技术，可以较好地实现公共交通在线实时运行轨迹及到站时间预测及信息发布，能极大地解决人们搭乘公共交通出行的等待时间。同时，公交公司也可利用该系统精准安排公交车辆调度，防止车辆扎堆到站现象，降低公交车辆的数量。

参考文献

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