改进型智能公共交通系统修改概要Word格式.docx

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同时通过改进信息传输方式，可以做到信息实时反馈。

全智能化的调度策略综合了路况、人数、车辆周转状况等众多因素，能够实现即时车辆调度、管理。

1系统概述

1.1系统组成

改进型智能公共交通调度系统由用户端、车载端、站台端以及运管中心端四部分构成。

1.2用户端

用户端由乘客的智能手机以及内置APP构成，具有接收车辆位置、人数信息以及发送人数反馈的功能。

1.3车载端

车载端由安装在公交车辆上的终端构成，包括监控模块、人员监测模块、车辆信息联动模块、信息传输模块以及驾驶员反馈模块。

车载端是整套系统的主体。

1.4站台端

站台端由公交候车亭内置的信号收发模块以及电子站牌（LED显示屏）构成。

负责接收车辆以及乘客人数信息，同时兼有信号中转的功能。

1.5运管中心端

运管中心端是设置在客运企业的控制中心，由视频监控系统、车辆位置定位通信系统、运量统计系统以及自动化调度系统构成，是整套系统的核心部分。

具有统揽系统运营的作用。

1.6系统组成图示

图1-1系统组成图示

2系统功能介绍

2.1绪论

在吸收已有的智能公交系统车辆实时位置、车速、视频监控等功能的基础上，本系统增加了人数统计、无线AP服务、车辆实时降耗、全自动化调度等功能。

现列举如下。

2.2用户端功能介绍

2.2.1参与乘客人数反馈

站台、车辆通过对乘客手机信号强度与信号密度的探测估测人数。

2.2.2获取车辆信息

乘客通过下载安装应用程序，可了解到公交车实时位置、公交车上人数、线路临时调整情况等信息，同时通过程序内置的分析功能选择最便捷出行路线。

2.3车载端功能介绍

2.3.1发送位置、人数等信息

通过GPS信号以及移动网络位置来确定位置信息，通过内置监控模块监测车辆速度、人数等信息并将信息反馈到运管中心。

驾驶员还可随时反馈路况信息，以改进调度策略。

2.3.2实时获取调度信息

运管中心通过向车载端发送调度数据，可实现零成本调度。

同时运管中心可随时连接到任一车载端，与驾驶员进行通话。

2.3.3利用信息优化车辆运营

通过对人数等信息的监控可以控制车内设施的开闭，从而做到节能降耗。

同时，通过对车辆运行数据的检测，可以合理安排车辆调度、监督驾驶员违章行为。

2.3.4为车内乘客提供无线网络热点（AP）服务

系统内置无线网络发射模块，可以为车内提供无线网络。

2.4站台端功能介绍

2.4.1检测人数

通过安装在站台上的信号探测设备来估测乘车人数，同时反馈给途径线路驾驶员。

2.4.2信号中继

接收附近公交车辆发送的数据信号，并通过无线发射（或者线缆连接）发送到更高一级的信号发射塔，继而将信息传送到运管中心.

2.4.3显示车辆信息、路线

车站电子站牌实时反馈附近公交车辆位置以及乘坐人数信息，电子站牌同时提供查询路线等便民服务。

2.4.4提供无线网络热点（AP）服务

系统内置无线网络发射模块，可以为站台提供无线网络。

2.5运管中心端功能介绍

2.5.1实时监控车辆、站台

运管中心作为数据流、信息流的总汇集端，监测所有系统内车辆的车内实况、人数信息、车辆数据，站台乘客人数等信息。

2.5.2调度车辆

运管中心通过自动化调度系统，对每日车辆运行圈数、发车时间、发车间隔进行统筹安排并反馈到在线车辆。

遇到严重堵车、施工、车辆故障等影响线路运营的不确定因素时，及时对调度策略进行调整并重新反馈到在线车辆。

同时对车辆驾驶员进行监控考核，随时纠正制止违规行为，提高运营安全性。

2.5.3管理系统并进行维护

运管中心负责对整套系统进行管理维护，以提高其效率。

3系统安装

3.1用户端

用户只需要从网络上下载相关应用程序即可获取到车辆位置等信息，系统区域内的所有手机都纳入信号探测范围。

3.2车载端

安装车载端系统需要对现有车辆进行改造（示意图见图3-1），改造如下：

①驾驶台安装终端主机，通过车载电源供电，主机连接车内CAN总线系统。

②车厢中部安装集成模块（图3-2），集成模块包括三方向（行进方向、后方、前车门）监控摄像头、手机信号探测装置以及无线网络发射天线。

集成模块通过车顶布设暗线与主机连接。

③车外安装信号发射天线，通过车顶内侧暗线与主机连接。

④车内安装前后LED显示屏、电子站节牌、投币箱与卡机等设备

⑤车轮安装无线胎压监测模块

图3-1车内系统安装示意

图3-2集成模块示意图

3.3站台端

安装站台端需要对现有公交候车亭进行改造（示意图见3-3），改造如下：

①安装电子站牌（LED显示屏）以及主机设备，主机安装在广告灯箱中。

②候车亭顶棚安装集成模块，集成模块包括站台视频监控探头、手机信号探测装置以及无线网络发射天线。

③与信号基站通过电缆进行连接（或直接通过4G网络传输信号）

图3-3公交候车亭改造示意图图3-4简化版站牌示意图

没有条件安装候车亭或暂不具备电子站牌安装条件的地方，可以用简化版的一体式站牌（图3-4）来代替。

3.4运管中心

客运企业建设运管中心，搭建总服务器以及客户机系统。

（示意图见图3-5）

总服务器使用商用服务器，负责数据总处理与存储，通过网关与信号接收发射塔、调度终端机等相连。

总服务器系统硬盘容量应在16TB以上，24小时开机。

调度终端机十台以上，通过网关与主机相连，负责调度数据的创建和更改，由一般商用计算机构成。

交管部门数据可通过网络、无线传输或是电话线路传递，存储在总服务器当中。

同时为防止数据意外丢失，主服务器安装UPS电源系统。

图3-5运管中心网络示意图

4系统作用过程

4.1人数信息采集、发送、处理

4.1.1人数信息采集

人数信息通过站台端的手机信号探测器和车载端的手机信号探测器、组合投币卡机采集（图4-1），兼参考车载WLan连接设备数。

手机信号探测器用于估测实时人数，作用原理是通过检测手机信号的大小以及密集程度初步估算人数。

探测器的最大探测范围10米，车载探测器使用电压24V的客车直流电源，站台探测器使用电压220V的市政照明电源（与广告灯箱并联）。

组合投币卡机通过统计刷卡人数以及投币人数，从而得出当日当程累计乘客量。

WLan连接用户数作为参考数据，用于运营客流量数据比较。

4.1.2人数信息发送

有关人数信息统计在车载端以及站台端的主机当中，随其他数据压缩并发送到运管中心。

4.1.3人数信息处理

运管中心接收到数据后对数据进行解包和数据处理，得出有效乘车人数。

*

*注释：

95.5%是指我国大陆手机用户数占总人口数的比值（2015年），可随时更新

当日累积乘车人数可使用投币箱与卡机数据，也可使用无线WLan热点连接人数的数据

根据有效乘车人数，可以得出公交车相对拥挤指数，从而得出公交车拥挤情况，从而进一步采取措施

相对拥挤指数<

0.5代表公交车拥挤程度低，相对拥挤指数≥0.5代表公交车拥挤，相对拥挤指数≥0.8触发应急机制。

应急机制触发时，运管中心自动将信息发送到有关车辆，在车辆前后的LED显示屏以及所经过路线的公交电子站牌显示“拥挤”标志。

用户查询相关线路信息时，发送改变出行线路的提醒。

同时调度自动增加发车密度，以缓解运力紧张局面。

4.2确认车辆位置

车载端通过接收GPS定位信息以及移动网络位置从而获取到实时位置，并发送到附近的车站，由车站进一步发送到运管中心。

GPS接收卫星数在5颗以上时，系统将自动采纳GPS定位信息；

GPS信号较差时，系统将通过站台端与车载端之间信号强度测算车辆发出的信号强度来测算距离。

4.3提供无线网络热点（AP）

数据信息通过FDD-LTE4G网络发送，传输必要数据的同时可为车内提供无线网络接入服务，二者共用带宽。

为保证数据传输通畅，无线网络传输带宽限制为1.5MB/s.

车载端的无线网络发射点设置在车厢中部区域，信号强度17dBm，站台端的无线网络发射点设置在候车亭顶棚上，信号强度23dBm。

4.4指导车辆运行

4.4.1绪论

乘车人数、路况信息等作为重要的参考数据，可以指导驾驶员安全驾驶、有效节能降耗。

同时，车载系统能针对数据，自动对车内设施进行优化。

4.4.2灯光、广播系统节能

驾驶员开启自动节能模式时，车载端系统自动根据人数对车内灯光系统以及广播系统进行优化，相关参数如下表：

相对拥挤指数a

夜间灯光亮度以及广播音量（参考值）

a＜0.3

60%

0.3≤a＜0.5

80%

0.5≤a＜0.8

90%

a≥0.8

100%

4.4.3安全驾驶提醒

车载系统通过对车内开关、制动器、方向盘等设施的检测，有效预防和阻止违章行为。

系统对驾驶员操作进行记录，车速大于10千米/小时时，如果120秒内行驶的车辆没有任何有效操作，系统将自动报警提醒驾驶员，并将信息上传运管中心，以防止驾驶员疲劳驾驶。

运管中心对车速设置限定阈值，超过阈值系统报警，并将信息发送到运管中心。

车速大于55千米/小时时，系统将通过前置摄像头自动判断与前车的车距，低于安全刹车距离时系统自动报警。

4.4.4合理安排车辆维护

对于没有安装车辆诊断系统的老旧车型，车载系统可代替部分维护诊断功能，通过对胎压、蓄电池等车辆设施的检测，及时提醒驾驶员维护保养，运管中心可随时知晓详细车况。

每次保养结束后系统将自动记录车辆运行里程数，达到保养期限后自动提醒。

充电完毕降杆运行时，双源无轨电车上的车载终端综合对车内电容器电量、行驶车速以及车辆所处位置检测，提前选择升杆位置，并发送到运管中心的主机。

避免出现由于未及时升杆造成的车辆运行中断。

4.4.5提供与反馈路况信息

调度系统自动从交管部门获取交通流量数据，并发送到车载终端提醒驾驶员。

同时驾驶员可随时通过终端一键反馈路况信息，发送到运管中心和交管部门。

运行车辆超过360秒瞬时速度小于5km/h时，车载终端将自动判断为堵车，并发送反馈信息。

4.4.6零成本调车

车载系统与车内LED显示屏、投币机、卡机等设施相连。

客运企业临时增加运力调配车辆时，运管中心程序生成车内信息数据，并通过配置文件发送到对应的车载终端。

车载终端根据配置文件内容自动更改LED显示屏、投币箱、卡机数据。

4.5自动调度

4.5.1绪论

车辆调度包括线路配车安排、发车间隔与发车频率、驾驶员换班次数、路线调整等内容，是城市公共交通系统的核心组成部分。

本系统的自动调度系统利用云计算、大数据等手段可对车辆进行零成本调度，节约人力、物力。

4.5.2自动调度系统流程概览

图4-2自动调度系统示意图图4-3自动调度流程

4.5.3自动调度系统流程详细说明

4.5.3.1自动调度原始数据的生成

运管中心工作人员利用专有程序，将发车间隔、线路信息、配车信息等输入到程序中，程序自动生成原始调度信息，并将有关代码写入文件（示例见图4-4）。

图4-4原始调度信息示例

4.5.3.2原始调度数据的修正

系统自动生成调度原始数据后生成直接调度数据，并立即执行（示例见图3-5）。

运营过程中系统将会根据车辆反馈信息进行调度修正，然后向车辆发送调度数据。

图4-5调度数据示例

公交车辆运行遇到高峰期运力不足或是车辆故障时，调度系统将自动从数据库中寻找机动车辆或是其他线路空余运力车辆，并安排加班车次，原有的车次发车间隔也将调整。

调度系统自动获取交通流量数据，对于严重堵车路段等影响车辆周转效率的情况，系统将自动评估周边其他道路路况，并规划出临时调流路线。

车辆运行过程中系统将会自动评估运营车辆的油量（或电量），并安排驾驶员加油（充换电）时间，加油（充换电）时间车辆将不参与正常运营，并自动在车载LED上显示“停运”字样。

以上数据由系统自动处理成为修正数据（示例见图4-6），每15分钟更新一次，修正数据将自动用于调整调度（示例见图4-7）。

调度数据的改变经过人工确认后立即发送到所有车辆，并通知到所有驾驶员，对于临时调流的线路，调度信息同时发送到沿途调流站点的电子站牌，以便乘客合理安排出行。

临时增配车辆收到调度信息后对调度数据进行解包，车内LED自动更改。

图4-6调度修正数据示例

图4-7调整后调度数据示例

4.6考核驾驶员

驾驶员驾驶车辆过程中，车载系统将会记录超速、急刹车次数、晚点率、路况信息反馈次数等信息，并根据以上信息自动评定驾驶员分数，显示在车辆内的LED显示屏上，同时运管中心可随时对数据进行修改。

分数计算公式如下：

5结语

本系统通过自动人数检测这一方式有效统计客流量，同时通过获取路况信息以及自动判断路况，从而能够做到自动智能调度。

采用速度较快且频段相对空余的FDD-LTD4G网络，提高了信息传输的效率，降低运行成本。

通过智能调度系统，在提高客运企业效率的同时，为广大乘客提供方便，具有比较深远的社会价值。

参考文献

[1]《基于物联网的智能公交系统设计》，任晓莉，《电子设计工程》，2013-06-20

[2]《基于站点信标的智能公交信息系统研究》，龚霖阳，2012-06-01

[3]《公交乘员检测及电子站牌设计与实现》，姜鹏，2013-04-01