公交站台乘客诱导系统

陈凌子 李岱潍

摘 要：系统包括数据的接收和处理设备、乘客及驾驶员信息提示设备。数据的接收和处理设备负责对实时的粗采样粒度的公交车行驶状态数据进行传输和处理;乘客及驾驶员信息提示设备包括LED显示屏和电子站牌，负责车辆到站信息的提示，实现对乘客的行为诱导和规范;整个诱导系统通过车联网技术对公交车的运行时空特性进行描述并进行车辆排队状态估计，根据车队实时排队状态对即将进入公交站台的公交车辆进行动态车位分配，利用智能的信息化手段引导乘客排队乘车，解决公交站点乘客拥挤、追车等问题，有效缩短公交车辆的停靠时间，提高运行效率。

关键词：排队诱导 停靠预测 车联网

一、研究背景及意义

大力发展公共交通事业，提高道路利用率和居民出行效率，是缓解交通问题的重要措施，对构建良好的城市交通系统具有重要的意义。在现有的公交系统中，乘客信息服务平台可以为乘客提供车辆进站的大致时间，不能确定多辆公交车进站时的进站次序。当多辆公交车同时进站时，乘客只能根据个人视觉感官判断所乘公交车的停靠位置情况，从而产生追逐车辆、拦截车辆、拥挤上车等不文明现象。不仅影响乘客乘车效率和公交车整体运行效率，还会引起一定的安全问题。在智能公交系统中，公交车都安装有GPS等定位设备，具备记录车辆全时空行驶状态数据的功能。这些信息可以为公交车的进站次序判別提供依据。

二、系统整体设计

利用公交车的轨迹数据对进入公交站台的车辆顺序进行判别，通过在站台预设固定车位，在车辆进站之前动态分配公交车停靠车位，并将公交车辆的停靠站信息通过终端设备发送给乘客，乘客根据车辆到达信息进行排队乘车。在公交数据采集层，利用车辆GPS设备对公交车的行驶轨迹进行采集，并利用站台车位停车地磁判别车位是否占用;在数据处理层，利用路侧处理设备对GPS轨迹数据进行分析，判断来车状态和车辆即将停靠的车位;在诱导展示层，面向乘客发布停车信息，并提示乘客进行排队乘车。

三、详细设计

本作品的提出的基于车联网的排队乘车诱导系统实现流程如图1所示。

具体如下：

（一）实时行驶数据的采集与传输

中心系统通过无线数据传输方式获取公交车实时行驶状态信息，并通过无线方式将公交车行驶状态信息转发至公交站台数据处理终端。采集到的公交车行驶数据主要包括以下内容：

（二）原始数据的预处理

1.数据冗余处理：提取有用的数据，对于无用数据，进行删除;对于数据冗余，删除多余数据，仅保留一条。对于删除的数据要进行数据补偿。

2.速度异常处理：装有GPS车载机的公交车辆在城市道路上运行，接收机接收到的速度为瞬时值，其合理范围与固定检测器所测定的速度范围相同。

3.定位异常处理：根据历史数据设置预订路线的有效范围，超出范围则判定为定位错误，剔除该错误数据并补偿;若时间序列中连续两次GPS数据中行驶速度低于所设阈值，认为车辆静止，选择前一定位点作为当前定位点。

4.数据缺失补偿

（三）基于公交车轨迹数据的车辆到站顺序确定方法

1.基本参数配置和行驶数据。具体工作包括：获取所述站台正常运行的公交停靠线路，划定第一预设区域和第二预设区域，预设区域位置、大小、形状等参数设置均与站台和目标车辆的基本情况有关，基于停靠线路和预设区域以GPS坐标为划分依据，筛选进入预设区域内的具有站台停靠权利的车辆采样数据。进入目标范围（预设区域）内的车辆，才会在短时间内停靠站台，此时的车辆具有预测其行驶顺序的价值。当车辆进入第二预设区域内时，站点信息显示设备应输出即将到站车辆。

2.跟踪采样。在预设时间间隔内，对预设区域内的公交车辆行驶状态的数据参数进行跟踪采样，得到各车辆在当前采样时刻的行驶数据。

3.车辆回溯。基于各公交车辆在当前采样时刻及前一采样时刻的行驶数据，推测车辆在基准时刻的GPS位置信息，进而对多辆公交车辆的行驶顺序进行排列，得到车辆行驶序列。

①基准时刻的原理为：由于每辆车上传数据的时刻是不一致的，无法直接比较车辆的行驶顺序，故需将车辆的经纬度位置规范到同一时刻，即基准时刻。

②确定基准时刻后，根据各车辆的当前采样时刻的行驶数据和前一采样时刻的行驶数据，计算各车辆在基准时刻时的经纬度坐标。

③得到车辆在基准时刻的经纬度数据后，根据N辆目标车辆在时刻的同步位置，判定N辆目标车辆的车辆行驶序列。

4.车辆停靠的确定方法。在站台现场预先规划完成停靠车位的渠化。基于车辆驶入第二预设区域的情况及排序结果确定车辆停靠位置并进行现场信息发布。具体方法如下：

判断当前采样时刻是否显示有车辆进入第二预设区域。

基于排序结果输出一辆或多辆即将到站的车辆所属线路。

当得到车辆行驶序列后，停靠信息发布时需要根据车辆行驶序列依次安排停靠车位。

5.车辆停靠信息发布。在站台固定停车位排队通道位置安装有LED显示设备和语音提示设备，为乘客提供该停车位即将到达的公交车线路号。驾驶员信息发布分为两种：在公交站台上方设置LED显示设备，对即将进入公交站台的公交车进行提示，确保驾驶员能够停靠在正确的车位;站台数据处理终端以无线方式将停靠车位信息发送给驾驶员车载终端显示屏。

四、创新特色

（一）提出了基于粗采样粒度轨迹数据的公交车排队状态估计方法，在对公交车轨迹数据进行系统的预处理基础上，设置二级预设区域对公交车数据仅筛选，并根据筛选后的数据进行跟踪采样，设置基准时刻对不同车辆的运行状态进行回溯，进而实现车辆队列顺序的准确判别。

（二）设计了基于车联网的排队乘车诱导软硬件系统，利用智能的信息化手段解决公交站点乘客拥挤、追车等问题，为公交乘客乘车管理提供了一种新手段。

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