预约信息式动态公共交通系统

2018-03-27阚馨童孙懿飞张露露刘亚奇王晓原

智能城市 2018年3期

阚馨童田伟孙懿飞张露露刘亚奇王晓原

山东理工大学交通与车辆工程学院智能交通研究所，山东淄博 255049

城市公共交通因其价格便宜、乘用方便安全、线路分布较广、道路占用率低、耗能低廉、污染小等优势，目前仍然是绝大多数出行者的首选方式，也是各地城市政府大力发展的一种交通方式。预约信息式动态公共交通系统是一个非常庞大、复杂的系统，其构成要素包括系统软件建设（预约系统APP、数据处理系统等）、系统硬件基础设施建设（信息平台建设、车辆配备、公交场站等）、错综交织的城市道路（公交专用道路）和系统的主体——乘客。预约信息式动态公共交通系统（如图1）是指乘客按照自己出行的起讫点，通过客户终端预约分布在城区的地理信息桩实现定制公交，公交公司则根据信息桩预约量动态计算公交线路和匹配适应型车辆，最终达到舒适、高效、安全、快捷的交通输送。

图1 预约信息式动态公共交通系统

1 系统建设

1.1 软件系统

预约信息式动态公共交通系统是基于开发建设“智慧城市”工程，是“智能交通”的重要组成部分。公共交通作为市民上下班出行的主要交通工具，其信息查询成为一种普遍、适用的需求。随着计算机、手机及网络技术的普及，越来越多的人开始习惯将手机、计算机融入自己快节奏的生活，而手机操作系统智能化的日益进步，也使得越来越多的软件开始在手机这个使用方便、应用广泛的平台上落户。公交公司在基于目前流行的客户终端系统（Windows系统、ios系统、安卓系统）研发设计专用APP，面向所有乘客提供信息发布和定制项目，乘客通过客户终端APP搜索附近地理信息桩进行预约桩点和时刻点，并备注自己期望的合理运行时间段，公交公司对信息桩预约信息进行采集、分类、分析、生成公交线路，然后调度适应型车辆进行输送任务。

1.2 基础设施建设

（1）数据处理中心建设。建设数据中心的目标一般是为了存储数据，或者通过前瞻的计算结点来进行大量的数据运算或者进行图像的模拟，或者进行一些高级的运算。例如，我们通过前端采集的大量信息点来计算某一个地区的地下是否有石油，或者通过大量计算预测2d之后的天气情况。这些数据除了本身的存储和计算之外，还可以通过数据中心存储服务器为个人或者企业用户服务，通过这种提供服务收费的方式进行空间租赁或者容量的提供。

而建设预约信息式动态公共交通系统数据处理中心的首要目标，是保证数据处理中心能够安全接收、高效计算、可靠发布公共交通信息。安全接收和存储布置在城市全局范围的信息桩预约信息；高效统计乘客的起讫点和途径桩点，结合乘客的合理期望时间段以30、40、50、60min为运行时间生成公交线路；科学合理地计算后得到预约乘客的任务需求，向乘客可靠发布公交编号、乘车时间、运营时间、座位号等出行交通信息。乘客接收到信息后准时前往所预约桩点进行乘车。同时运行中的公交车辆能与信息处理中心实时通讯，反映当前车辆运行状况，便于数据处理中心向桩点发布新的境况信息，从而告知乘客自身当前的出行环境。除此之外，在该系统运营一段时间后，应能够实现高性能自动部署或者高度的集群应用。

随着数据中心数据量越来越大，服务器以及设备越来越多，在管理维护方面要能够降低运营的成本，将会迎来更高的要求与更多的挑战。

（2）信息桩布置及建设。信息桩是一种集信息预约、发布，具有通讯、电子显示和语音提示等多种功能的智能交通设施，是预约信息式动态公共交通系统的重要系统元件。在追求性能要求的基础上，充分重视信息桩的美感和科技感，使其成为未来智慧城市的亮点。

信息桩的布置（如图2 ）所示，类似于我们传统意义上的公交站点布置，主要涉及桩点位置的正确选择和桩点密度的合理布配。信息桩的布置要遵循运输布局的一般原则，考虑乘客的便捷性和公交车辆的可达性，同时考虑到所在区域的经济现状和发展趋势，要与所覆盖区域土地使用性质以及将来城市发展趋势相吻合。

图2 信息桩布局及公交线路示例

（3）公交枢纽及调度站建设。同传统公共交通场站建设相比，预约信息式动态公共交通系统的站场建设重点是公交枢纽站、调度站的布局规划（如图3）。遵循适应性原则、协调性原则、满足需要，适度超前原则、以人为本原则做到统一规划、远近结合，新旧站场兼容、综合开发，节约用地和投资。

公交枢纽站应包括信息桩点的一切功能，提供公交系统内不同模式之间、不同交通之间的接驳、换乘及中转，服务于城市主要客流发生和吸引点的客流集散。

调度站的建设主要是满足预约信息式动态公共交通系统中迅速调度车辆前往指定桩点站，进行运送作业。这样的布局既充分发挥了公交车的机动性，同时避免了全部车辆集中于枢纽站前往预约信息桩，有效提高系统整体的服务水平。

图3 公交枢纽及调度站建设示例

2 公交线路分析计算与生成

分析计算与生成公交线路为预约信息式动态公共交通系统的核心组成部分，它不仅关系到是否可以高效率地运送乘客，而且是保证公交公司利益的重大举措。在信息桩获取大量的预约信息后，公交公司的数据处理中心对获取的预约信息进行分类归纳，得出每个信息桩预约起讫点数目。乘客凭手持客户端显示附近桩点的预约量，以 “聚众原则”选择适合于自己出行的信息桩为起点，而公交公司在调度车辆时，以信息桩预约量为主要参考因子，以 “就近原则”或“顺藤原则”进行集结和串联。

庞大的数据量存在着多样性、复杂性、重复性。对于一个信息桩的预约信息而言可能就存在着无数种情况，例如，预约可能性最多情况为该信息桩覆盖范围内的所有乘客的目的地都不同，最少情况为信息桩覆盖范围内乘客的出行目的地都是同一个地方。为了便于公交公司运营和保证经济效益，在起初采取不完全开放模式（如图4），即每个信息桩都会只针对相应区域的信息桩进行预约，而不是全局范围内任意预约。这样就大大减少了预约信息在源头上的零散分布，当然这有可能会让一些乘客享受不到就地坐公交的待遇，但就其效率性、经济性和公益性而言，这些损失牺牲的物有所值。

依据统计学分析信息，将信息桩预约信息“点—流”的过程就生成了公交线路。在本文中以区域A举例说明，该区域所有单元的A桩都是区域内部的交通，而区域所有单元的B、C、D桩都是从A区域前往相应区域的起点。而在运营中考虑实际情况，承接B、C、D桩交通任务的公交车辆在没有超载的前提下是可以接受A桩的交通任务，其他区域以此类比。

图4 城市区域信息桩示意图

3 数据后台与评价

数据后台是指数据的后处理、保存和运用，在累积一段时间后，统计分析数据，容易得出一定的交通规律，特别是大流量的交通规律，以此我们可以更加高效配置公交车辆和提供便捷效率的出行服务。

数据的评价主要是判定数据的稳定性和准确性。数据的稳定让我们容易获知交通产生点，而其准确性则是我们为生成一条高效率的高容量率的公交线路的必备条件。

4 运营维护和服务评价

4.1 运营维护

（1）信息采集系统。预约信息式动态公共交通系统中信息收集是通过信息采集技术实现的。信息采集系统包括车辆定位系统、车载信息记录系统、站台信息桩站系统以及乘客客户端信息采集系统等。城市公共交通运营管理中心通过互联网、无线电、GPS 等技术监控车辆，随时了解车辆的运营状况，并与乘客之间进行通讯，利用采集的公交车运行状况数据信息进行车辆调度。

（2）运营调度管理系统。运营调度管理系统（如图5）应用了全球定位系统定位技术、无线通讯技术、互联网技术、地理信息系统技术、优化调度技术、系统集成技术等。通过信息采集，运用运营调度计算机管理，科学地优化线路网络、编制时刻表、调整配车间隔、抢修车配置以及紧急调度等方案。乘客可以准确的知道下一辆车的当前位置和预计到达时间，公交服务更为可靠和人性化，公交车辆的调度水平也得到了很大提高。

图5 调度管理系统基本数据流程图

（3）信息发布及乘客服务系统。信息发布及乘客服务系统是用来统筹安排公交信息的发布与查询。根据运营调度管理子系统的变化及时刷新，给乘客提供实时准确的出行信息。

（4）收费信息管理系统。公交车上采用非接触式IC卡公交自动收费系统是公交行业走向现代化管理的重大举措，通过专用网络对电子收费系统进行管理，并可以对电子车票的发售和消费记录进行存储和分析。

（5）车辆管理系统。车辆管理系统是用来实现车辆购置、运营维护、事故处理、折旧报废等计算机管理。车辆和能源是公交最重要的生产（运营）资源，其技术状况与公司经济效益密切相关。

（6）后勤保障系统。后勤保障系统是通过计算机网络进行公司内部的全面管理，对整个运输过程进行后勤保障工作。

4.2 服务评价

预约信息式动态公共交通系统（如图6）服务质量评价是指乘客对公交运营情况满意程度的评定。公共交通系统服务满意程度与公交系统服务水平存在着正相关关系，因此，分析预约信息式动态公共交通系统服务水平的高低，对于进一步优化和提升更为人性化、智能化的公共交通服务有着重要的意义。从三个方面10项指标来评价此公共交通系统的服务质量。