公交智能交通调度系统解决方案V20.docx
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公交智能交通调度系统解决方案V20
城市公交智能调度解决方案
第一章前言
1.说明
城市公交系统在无人售票等先进科技的应用方面都走在全国的前列，目前不仅有自动投币机、非接触式刷机、IC卡插卡设备等，但在智能调度方面，不仅未能如广州上海方面使用智能调度系统平台进行调度，甚至未能使用职能交通的必备设备——GPS。
主要对本项目软件系统及技术特点进行叙述，而较少涉及关于经济效益的分析。
公交智能调度可分两步进行建设。
第一步建设调度平台给公交营运商使用，第二步建设电子站牌，方便市民出行，提升城市交通形象。
本方案重在提炼产品本身的亮点及在公交方面的价值
2.技术特点
v自主知识产权的GIS平台和WebGIS服务平台
v良好的基础地理信息数据基础
v开放式体系结构
v应用国际领先的数据访问与图形处理技术
v高效的负载均衡体系
v灵活强大的数据处理功能（排序、组合查询、分组、统计等）
v所见即所得的报表设计工具
v完整的安全机制
v支持海量数据
v完善的管理信息系统
v具有丰富的成功应用经验
第二章公交智能调度系统用户需求分析
1.概述
城市公交智能调度平台是面向城市市人民政府、城市市交通局及城市市名区交通局,为城市市各公交营运部门提供公交交通规划与建设综合信息服务，具备综合信息查询、设计、分析、预测和管理的动态服务系统，该系统建设的核心是软件的建设，它是一套GIS地理信息系统、MIS管理信息系统以及OA办公自动化系统融会贯通、灵活运用的综合性业务处理及信息交换平台，该平台以GIS地理信息系统作为城市及交通规划基础地理信息的管理与数据共享平台，以MIS管理信息系统为交通规划建设和基建管理的工作平台，以Intranet/Internet站点为实时应用的操作平台，三者紧密结合，再佐以决策支持分析模块（ESS），交通规划建设知识库模块，共同构成《城市公交智能调度平台》的全部软件内容。
2.城市公共交通现状
2.1国内外概况
公交系统是城市交通系统的重要组成部分，公交系统有序高效地运营对整个城市交通状况的改善有着举足轻重的作用。
自八十年代以来，许多国家公共交通部门开始应用先进的信息与通信技术进行公交车辆定位、车辆监控、自动驾驶与路径引导、计算机辅助调度以提高公交服务水平。
美国、日本、加拿大、英国、法国、韩国等国家都投入了较大的人力和物力从事智能公共交通系统研究，并已取得了显著的成果。
国内的广州、上海等城市也在部分线路开始试用智能公交调度系统，试用的结果表明，在调度的机动性、直观性、客观性等各方面都取得了显著的效果。
2.2城市公交建设现状
城市目前有多家公司在参与公交车辆的运营。
在调度方面主要依靠无线电话与司机联系，这种人工方式突发事况、应急指挥方面有很大的缺陷。
2.3政府信息化的要求
目前，我国正实施以宽带网为基础的网络互联平台建设，政府网上应用将获得高速、海量的信息疏通与转接，从而构筑电子政务信息高速公路，下一步发展的重点是“电子政府服务”：
在确保网络和信息安全的前提下，实现政府可公开信息资源共享和动态更新，提供政府网上便民服务应用项目，推动各行业上网进程。
电子政务必将成为专用技术与网络应用的一片沃土。
从20世纪80年代的协同办公工程、90年代初的“三金”工程、90年代末的政府上网工程、2000年的“三网一库”建设任务，到2002年的“两网、十二个重要业务系统和四个基础信息库”，我国的电子政务和政府信息化建设已走过了一段不短的路程。
电子政务建设作为今后一个时期我国信息化工作的重点，政府先行，带动国民经济和社会发展信息化，对于应对加入世界贸易组织后的挑战，加快政府职能转变，提高行政质量和效率，增强政府监管和服务能力，促进社会监督，实施信息化带动工业化的发展战略，具有十分重要的意义，政府公众网站作为电子政务的窗口和应用平台，近年来在我国呈现出良好的发展势头。
2.4网络和GIS技术的成熟
随着网络技术的不断发展和人们对地理信息系统（GIS）的深入认识，利用网络在Web上发布和出版空间数据，为用户提供空间数据浏览、查询和分析的功能，已经成为GIS发展的必然趋势。
地理信息系统（GeographicInformationSystem，简称GIS）是一种能把图形管理系统和数据管理系统有机地结合起来，对各种空间信息进行收集、存储、分析和可视化表达的信息处理与管理系统。
结合交通规划建设管理的特点，引进网络技术、GIS技术，可以进一步实现交通规划建设管理的实时动态化。
在城市规划建设与管理中，在城市生产与生活中，充分利用数字化信息处理技术和网络通信技术，以地理信息系统为基础，将城市的种种基础信息资源，诸如区划人口、水陆交通、地下管线、产业布局、城市设施等加以整合和加载，用直观的图形方式向用户提供各种二维（平面）和三维（空间）数据的信息服务系统。
它将以最新的观念，最先进的技术和最快的速度去解决城市的各方面问题，让数字技术渗透到社会运行的方方面面。
3.建设目标
结合城市市交通规划和建设的实际情况，建设面向城市市人民政府、城市市交通局和各公交运营公司的综合公交智能调度平台。
这对于实现城市市公交系统实时动态化智能管理，推进智能化城市交通网络建设，方便市民出行，提高职能部门办事效率和办事透明度，提高政府公信力和提升政府形象等均具有重要的意义。
可以让政府和运营公司真正做到“运筹帷幄之中，决胜千里之外”。
具体目标包括：
v公交智能调度平台
v信息管理平台
v综合地理信息服务平台
v地理信息可视化
v业务数据处理与建库
v业务工作流管理
v基于网络的资源组织与调度
v业务质量管理
v业务安全管理
v业务项目管理
v业务资金流管理
v电子站牌
4.系统在城市交通建设中的作用
4.1系统的社会效益及经济效益
公交ITS是城市ITS的一个重要组成部分，在公交优先的背景下，公交对缓解城市交通拥堵的作用将越来越重要。
公交ITS可以改善公交乘客的乘车信息服务，改善公交公司运营调度与企业管理。
4.2公交智能化的意义主要体现在以下几个方面：
为企业提供更高的服务水平
∙运行管理智能化使公交服务准时性和可预见性提高；
∙运行管理智能化提高调度适应客流的水平，增强公交服务灵活性，缩短等候时间，提高舒适性；
∙使换乘衔接更为高效，换乘方案可预见性强；
∙便于乘客更有效利用候车时间和乘车时间；
∙方便结算管理和节省时间的IC卡支付方式；
∙扩展服务内容，推出新形式的服务。
公交信息服务系统能够为乘客提供完善的信息服务：
∙多种公交运输方式间信息的互通和综合；
∙事故等紧急信息的有效应用；
∙信息维护更新的及时性；
∙建立多方式间、不同运营公司间、政府与企业间、不同区域间横向信息服务体系及企业内部管理层、车队、场站、公交工具、司乘人员等之间的纵向信息交换服务体系。
公交ITS为运营者提供高度的智能化运营管理：
∙丰富和完善实时掌握公交车辆运行状况的技术手段；
∙调度管理的灵活性和适应性；
∙事故等紧急信息运用的有效性和及时性；
∙多方式换乘和接驳的协调有序性；
∙实时掌握客流数据；
∙车辆、人力资源开发运用的高效性、经济性；
公交ITS便于为线路调整、规划等方面的决策提供基础数据信息。
GPS在公交系统的应用，使公交公司可以及时掌握车辆运行状况，实施车辆的科学调度，可随时了解车辆状况，及时解决许多问题。
应用GPS公交系统，不仅使司机的操作变得更加简单，而且数据的统计将更加及时、准确。
乘客可以从GPS公交应用系统中获得：
轻松自如选线路，明明白白等公车；乘车环境较宽松，资讯风景收眼中；不会乘车坐过站。
总之，公交ITS在改变落后的运营管理和调度模式、实现公交资源的最优配置、提高公交企业效率、提升公交的服务水平、吸引乘客等方面成效显著。
4.3使用系统的必然性
公交系统作为一个社会公益事业，公交ITS的启动同当地政府的支持密切相关。
许多政府部门都为发展当地的公交ITS制定了长远规划。
随着城市客运市场的开放，客运市场竞争激烈。
提高运送效率和服务质量已经成为重要的竞争手段之一。
一些公交企业愿意在此领域进行投入。
另一方面，今日的公共交通企业已经度过了维持简单再生产时期，他们有能力将一定的人力和财力投入现代科技的应用与推广项目之中。
各级政府的支持也为他们提供了依托，增强了活力。
因此，公交的ITS系统的建设，可以采取政府、企业、社会三位一体的方式。
公交智能调度系统庞大、技术复杂，经济上亦不可能一步到位，因此，由试点入手，逐步推广是十分必要的。
第三章公交智能调度系统的设计原则
1.系统建设原则
《城市公交智能调度系统》建设总的原则是：
保证系统的效益性、功能性、可靠性、可维护性、可扩充性、安全性全面实现。
也就是系统的建设将以提高公交单位的投资效益为目的，全面实现本次系统提出的公交地理信息及公交调度的所有功能，保证系统在一定的约束条件下能够稳定的运行，建成的系统易于理解和维护，能灵活的添加或修改系统的功能。
系统能抵抗人为的攻击或自然因素的破坏。
2.设计原则要求
2.1设计原则要求
v稳定性
系统运行必须稳定可靠，应保证系统长期连续不停机正常运行。
v集成性
系统可以以统一的地图平台集成和支持多种不同的应用，保证地图数据的共享和统一性。
v开放性
包括功能的开放性和数据的开放性：
功能的开放性：
可以方便地将地图功能与应用系统的功能集成；数据的开放性：
应提供外部数据导入接口，可以方便地集成用户自有的地图数据，应可以将地图数据与任何属性数据集成，并可以对任何属性数据进行可视化的查询、统计、分析。
v可扩充性
系统应采用灵活的三层结构和组件式开发，确保系统可方便扩充。
v可管理性和可维护性
系统提供系统运行性能分析、访问量分析、系统管理和维护工具，保证整个应用系统的可管理性和可维护性。
v实时与共享
可以随时、随地地访问系统，实现各类数据的实时发布、查询和分析，同时最大程度地实现数据共享。
2.2实施要求
公交智能调度系统是一个由多个子系统所组成的有机的系统，在进行系统的设计和实施过程中以系统工程的观念，从整体出发，充分考虑各子系统之间的关系，结合城市市的现状和实际情况，把该系统建设成高度智能化的信息管理访问系统，同时对系统的持续应用及有效的维护提出商业化的运行建议。
在子系统中的各类数据源可共享查询、设计、分析预测评估，子系统具有多功能化、高自动化，高扩展性等特点。
项目实施应按照系统软件工程的规范进行组织实施，具体内容包括：
v确定项目实施的组织结构
v设计项目实施策略
v建立项目质量保证体系
v设计开发策略与方法
v制定项目分期目标与工作安排
v制定测试与验收计划
v制定培训与售后服务计划
3.设计原则
3.1可行性和适应性
系统保证技术上的可行性和良好的性价比，并要有对于今后社会和经济发展的适应性；
3.2经济性
系统建设始终贯彻面向应用、注重实效的方针，坚持实用、经济的原则，在设计和建设应充分考虑并确保投资的长期有效使用，既保护已有设备投资又考虑新设备投资。
在实现系统功能的原则基础上，尽量减少项目的经费投入。
经济性原则主要表现在：
v系统本身的价格，包括系统、技术服务和培训等
v系统运行后经济效益预算的可能收益
v对系统实施现场的特殊要求所需的费用
v对系统集成所需的有关费用
3.3实用性
系统设计时充分考虑我国国情和市政，严格按照国家有关标准，适应中国的政策法规、企业组织形式、数据格式、现有的设计及习惯，并同时体现系统优化后的适应性和优越性，操作界面、应用平台普通化，操作方便、快速、简捷。
系统可以在不对原有网络环境和计算机管理系统做重大改变的基础上加挂其他系统。
在设计应用层软件时，系统提供宜人化向导型界面，丰富的在线帮助，统一的界面风格，易学易用，具有数据导航机制与全键盘操作支持，使数据输入又快又准。
跟踪查询机制能帮助用户追踪数据来龙去脉，理清业务流程和进行事后监督。
3.4先进性和成熟性
系统设计采用先进的概念、技术和方法，同时注意结构、设备、工具的相对成熟。
技术水平达到国内外同期同类的水平，不但能反映当今的先进水平，保证系统在一个相当时期不落后，在未来若干年内占主导地位，且具有发展潜力，能顺利地过渡到下一代技术。
系统整体设计适应地理信息系统和WEB技术发展的特点及信息网络通讯技术的更新换代，借鉴目前主流网络体系结构和网络运行系统的经验，采用目前成熟的系统设计模式、最新浏览器技术，在主机选择、网络结构设计、网络设备配置、网络管理方式等方面保持系统的先进性，达到国内领先水平，同时采用现代管理理论，吸收国内外成功经验，为相关部门管理水平上一个台阶铺平道路。
3.5开放性和标准性
为了满足系统所选用的技术和设备的协同运行能力、系统投资的长期效应以及系统功能不断扩展的需求，必须要求系统的开放性和标准性；系统在设计时遵循了开放分布式的设计思想，符合操作系统工业标准，图形用户接口标准，数据库结构及其访问标准，网络通信标准，语言标准，文档标准等；子系统可独立运行，也可选择挂接大型数据库。
为连接相关应用软件等设计数据接口，采用工具化设计使系统的维护与功能扩充方便。
由于地理信息系统涉及范围广，组织性强，中心系统必须考虑与各子系统以及外部系统的互联，系统须支持多种协议，这也要求系统必须具有较高的开放性。
3.6可靠性和稳定性
《城市公交智能调度系统》的实时性决定了该系统必须具有高度的可靠性，系统设备必须能可靠、稳定工作。
系统设计在考虑技术先进性和开放性的同时，还从系统结构、技术措施、设备性能、系统管理、厂商技术支持及维修能力等方面着手，确保系统运行的可靠性和稳定性，达到最大的平均无故障时间。
3.7安全性和保密性
《城市公交智能调度系统》直接牵涉到广大人民群众的利益和安全，各项数据信息的实时性、安全保密性要求较高，因此，在系统设计中既考虑信息资源的充分共享，更要注意信息的保护和隔离。
系统分别针对不同的应用和不同的通信环境，采取不同的措施，建立完善的安全管理体系，防止外部非法访问者的攻击和来自内部的侵害，包括系统安全机制、数据存取的权限控制等；系统具有高可靠性和强大有效的容错能力，以及数据库的多层次管理、分级授权安全保密机制，用权限管理工具可进行分层权限派生，数据安全可靠，操作员责权分明。
3.8扩展性和易维护性
由于《城市公交智能调度系统》包括众多的、地理上分散的操作节点，这些操作节点可能采用不同的系统平台，通过不同的方式进行通讯，因此，通过完善的网络管理，划分各种逻辑网段和物理网段，使网络管理员能够方便地增加、减少网络节点，新增节点可以灵活的注册进入系统。
系统采用B/S结构，B/S最大的优点就是可以在任何地方进行操作而不用安装任何专门的软件。
只要有一台能上网的电脑就能使用，客户端零维护。
系统的扩展非常容易，只要能上网，再由系统管理员分配一个用户名和密码，就可以使用了。
系统可根据管理部门结构的特点灵活定义各子系统功能。
大部分子系统可独立运行，自动计算与人工干预相结合，从广度和深度上满足分步实施、逐渐过渡的需要。
用户灵活选择查询方式和设置查询条件。
系统的设计能够支持《城市市公交智能调度系统》不断发展的功能和系统规模的要求，便于增加新的应用系统功能；随着系统信息量的增加，只需要增加存储设备即可。
系统能够和业务部门其它信息管理系统、数据采集系统以及其它系统进行在线和离线的信息交互，因此，同时也要求其它系统必须采用开放的系统和数据库平台，必须提供符合标准的通用组件访问接口。
系统在设计上达到可不断优化、平滑升级的要求，同时满足与其它系统兼容互连的未来发展需要，并且易于维护，有良好的售后技术支持和完善的服务体系。
4.参考规范
系统的设计和安装必须严格遵照国内的有关规范，并参照相关的国际规范。
主要的国内规范包括：
v《国家电子政务标准化指南》
v《电子政务标准化总体组组织机构》
v《电子政务总体标准》
v《国家电子政务标准体系框架》
v《国家电子政务标准研究项目管理办法（试行版）》
v《信息技术设备安全》（GB4943-1995）
v《工业企业通信设计标准》（GBJ42-81）
v《国土基础信息数据分类与代码》（国家标准GB13923-92）
v《中华人民共和国行政区划代码》（国家标准GB2260-1995）
v《全国河流名称代码》（国家标准送审稿）
v《中国周边国家和地区名称代码》（国家标准GB/T2659-94）
v《国家干线公路名称和编号》（国家标准GB917.2-89）
v《全国山脉山峰名称代码》（国家标准征求意见稿）
v《国家基础地理信息系统元数据标准》（草案）
v《地名类别代码》（内部标准）
v《1：
5000、1：
10000地形图图式》（GB/T5791-93）
v《1：
500、1：
1000、1：
2000地形图要素分类与代码》（GB/T14804-93）
v《1：
500、1：
1000、1：
2000地形图数字化规范》（GB/T17160-1997）
v《国土基础信息数据分类与代码》（GB/T13923-92）
v《道路交通标志和标线》（GB5768-1999）
v《中华人民共和国行政区划代码》（GB/T2260-1999）
v《国家基本比例尺地形图修测规范》（GB/T14268-93）
v《地图用公共信息图形符号通用符号》（GB/T17695-1999）
v《国家基本比例尺地形图分幅和编号》（GB/T13989-92）
v《测绘产品检查验收规定》（GH1002-95）
除上述规范以外，还应遵循国家现行的规范和标准要求。
第四章 公交智能调度系统的地理信息平台
地理信息系统（GIS）是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算分析、显示和描述的技术系统。
处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。
1.交通信息中心地理信息平台特点
传统的GIS产品主要面向十分专业的高级应用，其软件宠大，功能复杂，操作繁琐，价格昂贵，要求用户投入高额资金，配备专业的操作人员，且系统建立周期长、风险大，但与此形成鲜明对比的是在绝大多数一般应用中，它的80%以上的功能很少用到甚至根本不用，常用功能只占有10—20%左右，这样便造成很多浪费。
JtGISWindows98/NT/2000/XP版（以下称JtGIS）是我中心基于二维的地理信息系统产品，经受了从简单的地理信息系统平台的研制到结合许多先进的设计思想和概念的专业的地理信息系统平台推出一个长时间的考验。
JtGIS是标准的COM（组件对象模型）结构，支持面向对象的数据结构和数据管理，允许用户根据需要对其进行扩展和重新定义。
JtMap还支持具有工业标准的开发环境，可以对JtGIS进行用户自定义以及基于平台的二次开发，它的体系结构如下图所示：
2.功能特点
2.1绘图系统
电子地图可以根据当前图幅的大小自动计算地图浏览的边界，并且对最小和最大显示比例进行调整。
全图显示时，视图刚好能够覆盖当前图幅上的所有地物。
在电子地图绘制方面，我们抛弃了传统的GDI绘图方式，采用最新的MicrosoftDirectX绘图技术，不仅大幅度提高地图绘制效率，且电子地图在缩放和漫游过程中显示更为平滑，不会出现闪烁的现象。
实际测试表明，与主流GIS平台相比，交通信息中心的地理信息系统在效率方面有非常优越的表现，在处理各种不同矢量格式的地图数据时都比主流的GIS产品快几倍。
实际测试数据表明，内存中的矢量图层对象在瞬间（几百毫秒）就可以完成包含50000个点的矢量数据生成和显示。
2.2缩放
对电子地图进行放大和缩小，是使用者在操作GIS系统中发生频率最高的动作。
在传统的地理信息系统平台中，通常有放大和缩小两种地图工具，很多时候使用者不得不在两种这工具间来回的切换对电子地图进行浏览。
在JtGIS中，我们除了提供这种传统的缩放方式之外，为了提高使用者进行地图缩放的操作便利性，更对地图缩放这项常用操作功能进行了全新的设计。
在这种新的操作方式中，同样可以对电子地图进行无级缩放，操作方式主要有两种：
鼠标选择缩放：
选择“地图缩放工具”后，当鼠标移动至地图窗口上方时，鼠标指针形状变为“放大镜”的图标。
进行放大操作时，用鼠标在地图上从左上角至右下角框选一个区域（这也是使用者最常用的框选方式），则所框选区域放大至整个地图窗口。
进行缩小操作时，采用非从左上角至右下角选取的框选方式，如从右至左选取或从下至上选取，则当前地图窗口的内容会缩小至所框选的区域内。
缩放操作过程中，在保持缩放中心点不变的情况下，系统可自动调整框选区域的长宽比例以适应地图窗口的长宽比例；
鼠标滚轮缩放：
电子地图还支持鼠标滚轮缩放，只要地图窗口处于激活状态下，即可使用鼠标滚轮对地图进行缩放操作，向上滚动为放大，向下滚动为缩小，如下图所示：
另外，通过操作鹰眼窗口，也可以达到对地图进行缩放的目的，关于这部分功能将在鹰眼窗口小节中详述。
通过对缩放的改进，使用者无需频繁的切换地图放大和地图缩小工具，可以更为方便快捷的完成地图缩放操作。
2.3漫游
通过漫游功能对地图进行浏览同样是使用者非常常用的操作。
在传统的地理信息系统平台中，通常通过漫游工具完成此项操作。
使用者常常不得不在缩小、漫游这几个工具上反复切换。
为了简化使用者的操作，我们对地图的漫游功能也进行了重新设计，除了支持传统的漫游方式外，还提供了中键漫游以及地图卷动条等功能。
选择“地图漫游工具”后，当鼠标移动至地图窗口上方时，鼠标指针形状变为“手掌”的图标。
这时可以使用传统方式拖动地图。
采用鼠标中键漫游时，只需在地图窗口上方按下鼠标中键，轻轻挪动鼠标即可进行自动漫游。
漫游方向在以按下鼠标处为起点，以当前鼠标位置为终点的沿线上；漫游的速度与按下鼠标处与当前鼠标位置的距离成正比。
漫游速度和方向随着鼠标的移动作即时的调整，因此使用者可以非常方便的控制电子地图的漫游。
在地图窗口的左侧和底部分别放置的垂直和水平滚动条，通过拖动滚动条，也可以对地图进行漫游。
在传统的地理信息系统平台中，漫游过程中通常会出现反白现象。
我们通过对底层数据访问机制以及绘图效率的改进，解决了漫游中的反白问题，实现了地图的平滑漫游，且在平滑漫游的过程中，仍可以完成地物的自动避让以及动态注记。
由于实现地物避让和动态注记需要的运算量较大，在传统的地理信息平台中要在漫游过程中实现动态注记基本上是不可能的。
通过对操作方式的改进，使用者只要使用鼠标操作即可完成对电子地图的缩放和漫游，无需在各种工具按钮之间进行频繁切换，大大提高了操作效率，同时也增加了系统的易用性；按下鼠标中键就可以实现快速、准确的浏览，流畅而且刷新极快，不会出现闪白现象，标注点会自动避让并且是实时地进行注记，所有的地物名称都会随着屏幕显示区域移动。
一般视图下漫游速度可以达到30帧/秒，平滑流畅。
2.4地物查询
JtGIS提供了方便灵活、形式多样的地物查询功能，主要包括关键字查询、门牌号码查询、交互式选择查询、参数式查询、公交查询等。
关键字查询是指使用者通过输入地物名称的关键字进行查询，系统具有强大的模糊查询能力，使用者可以像使用搜索引擎一样使用本查询功能，如查询包含有“中山”和“大学”两个关键字的地物，只要在查询框中输入空格风格的关键字即可，形如“中山大学”。
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