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智能公交论文

城市智能公交系统

城市公交具有运载量大、运送效率高、能源消耗低、相对污染少、运输成本低等优点，优先发展城市公交是提高交通资源利用效率、缓解交通拥堵的重要手段，也是世界各国公认的解决大、中城市交通问题的最佳策略。

在我国大力发展公共交通的政策导向下，公交系统的队伍逐渐壮大，需要通过信息化的手段去管理；公交智能化运营管理系统作为大力发展公交的产物，是“绿色出行、公交优先”得以实现的技术保证。

国内已有许多城市部署了公交的智能化系统，但综合来说，与国外发达国家和地区相比，仍然存在较大的差距，如系统功能相对简单化、历史数据挖掘能力不足、乘客信息服务能力薄弱等问题，难以满足交通管理部门对公交运营调度和公交优先的要求，与广大乘客对优质服务的强烈需求有一定的距离，导致了公交系统的魅力和亲和力的降低，不利于公交优先的推广应用。

技术先进、运行高效、可靠实用的城市智能公交系统，可以充分实现“人一车一站一道”的一体化、智能化的监控、调度、管理与服务，将公交优先、合理调度、快速上下、安全舒适、优质服务等特点完全地发挥出来。

城市智能公交系统综合运用智能识别、短程通信、网络通信、控制、信息处理等技术，集成城市ITS大系统，动态获取信息，对车辆进行实时动态定位；充分运用车辆监控、信号优先等智能交通技术，对停车场、车站进行可视监控，建造“站车道”一体化公交管理体系，实现了公交优先、合理调度；建立先进的售、检票系统和准确、方便的BRT公交信息服务系统，方便乘客快速上下、安全舒适，为其提供人性化服务。

城市智能公交系统是一项涉及众多组织协调合作、各子系统协同工作、实时调控的综合性系统。

系统的结构框架决定了智能化运营管理系统的技术应用和相关信息需求。

一、公交智能化运营管理系统

主要包括10个子系统，智能调度子系统、运营监控子系统、视频监控子系统、统计分析子系统、企业信息管理子系统、计划排班子系统、通信子系统、信号优先子系统和乘客信息服务子系统。

为了使各子系统协调一致地工作，需要将各个智能子系统进行有机集成。

实现有线／无线网络、数据一语音一视频、各类电子设备、人一车一站一道（路口）的一体化监控和调度、企业业务一资金一数据三流合一的有机集成。

1智能调度子系统是整个系统的核心，它沟通了各外场设备与调度管理中心的联系并且负责对交通、气象环境等数据的实时收集、处理，通过外场诱导显示设备发布公交信息，同时根据实时发生的突发事件（交通事故、道路阻塞、车辆事故、求助报警等）做出迅速的反应。

2运营监控子系统实现对公交线路运营情况的实时监控和历史查看。

通过地理线路和模拟线路提供线路中运行车辆的实时状态信息，为线路发车调度、车辆违规违章监控和处理，以及设备运行状态监视提供实时、直观和易操作的平台。

同时具有公交行车路线的历史查询和轨迹回放等功能。

3乘客信息服务子系统是依托多媒体网络技术，以计算机系统为核心，以站台和车载显示终端为媒介向乘客提供信息服务的系统，通过本平台向路口站台发送相关的乘车、广告、公告信息，并在路口I。

ED屏上显示，使乘客能实时了解乘车动态。

LED屏具体的显示信息包括：

当前日期和时间、当天天气、各线路距离本站站数信息、意外临时停靠站台的其他公交线路信息，乘客提示信息或公益信息。

4企业信息管理子系统对企业人力资源、车辆信息、票务以及日常的文档等进行综合管理，实现办公自动化，优化企业业务流程，提高企业管理效率。

5计划排班子系统的主要功能有计划管理、人车关联管理以及发车时刻表和劳动排班的制订和管理。

通过计划管理，对发车时刻表的制订设置约束条件，从而获得更加严谨的发车时刻表，结合人与车之间的关联关系，生成配车配班表，也即劳动排班表，以及考虑大型活动和节假日对公交系统的运营带来的影响，制订应急预案。

6统计分析子系统对运营过程产生的数据进行分析，可作为运营规划辅助、智能调度等子系统制订相应方案的依据。

7信号优先子系统是相对独立的子系统，目前在快速公交（BRT）智能化系统中的应用居多。

在BRT线路上实行公交优先是实现BRT系统高效、安全、平稳运行的前提，信号优先是BRT系统实现快速公交的重要技术手段。

信号优先技术必须能同时实现BRT车辆在空问和时间通行权上的优先。

空问上的优先可以通过设置公交专用道或分道器来实现。

时间上的优先也即信号优先，是指交通信号系统对BRT车辆在“时间”上给予的优先，它主要体现在：

当BRT车辆行驶到十字交叉路口附近时，交通信号系统识别到车辆并判断车辆的运行方向，为BRT车辆提供优先通行信号。

二、公交智能化运营调度指挥系统

智能公交运营调度指挥系统从技术上主要是采用GPS、GIS、GPRS／CDMA、视频监控技术进行车辆定位、动态跟踪，实现公交车辆运营调度、指挥、监控的自动化，同时以计算机代替繁杂的手工记录工作，真实、快速、精确地进行运营指标、数据的统计分析，实现公交运营生产的智能化、现代化管理。

运营调度指挥系统体现了BRT的核心业务，是整个智能系统中实施最困难，也是最关键的一部分。

运营调度系统需要利用车辆定位和通信系统、视频监控系统、信息传输系统实现车辆的动态跟踪，从而为调度员把握车辆状态、进行车辆指挥调度服务。

同时，运营调度指挥系统也可以为乘客信息服务系统提供车辆到站和预测信息。

运营调度指挥系统一般需要实现以下业务环节：

（1）计划编制。

根据历史数据和客流分析，确定行车计划的发车时刻表，制定配车指标和发车指标，根据指标制定行车计划．结合每日的可用车辆和人员资源制定当天的配车排班表。

（2）劳动管理。

按照营运指标管理和配置线路资源，包括车辆和人员的配备，车辆管理和维护。

人员培训、休假和考核。

（3）实时调度。

包括按照配车排班表自动发车．根据实时获取的信息，在必要的情况下调度员更改配车排班计划，手动发车，在紧急情况下提供应急调度。

（4）实时监控。

利用车辆识别技术、GPS定位技术、移动通信技术，为实时调度系统提供实时、准确的车辆和线路的营运信息，给调度员提供远程监控和指挥能力。

（5）统计分析。

自动生成各种统计报表，计算和分析各种营运指标，与营运计划指标进行比较，并对报表进行显示和打印，为进一步改进和完善营运丁作提供参考。

系统功能

（1）信息管理信息管理用于实现业务基本数据资料的分类管理。

主要内容包括：

人员信息、车辆信息、线路和站点信息、系统设备信息、公司基本资料等。

同时能实现新增、清除、变更、查询、打印等功能，并能与其他系统数据共享。

（2）运营计划系统能够根据行车时刻表和线路人员安排进行每日计划排班，生成排班表，包括车辆排班、司乘人员安排等。

支持用户快速高效地制定、审批行车计划。

但要求编制行车时刻表和日常排班的功能分开设置。

（3）车辆监控主要是利用智能系统的自动检测能力，发现车辆违规行为，统计车辆运行数据，分析车辆运行状况，便于调度员做出快速响应。

车辆监控基于GIS地图的车辆运行监控能力，可以实时看到车辆的行驶轨迹、当前位置、瞬时速度等状态；能够接收车载机发送到后台的信息；提供线路简易图的方式实现车辆的监控；支持GPS补偿功能，实现车辆在GIS地图上显示的连续性；可以显示车辆实时定位信息，如经纬度、时间、速度、方向等；可以显示车辆的属性数据，如驾驶员、车辆自编号、车牌号等；可以显示车辆实时状态信息，如路阻、车辆故障、事故、报警等。

对指定时间、指定范围的车辆运行轨迹进行轨迹回放，同时显示轨迹时间的车辆定位信息、车辆实时状态等。

（4）场站监控场站布设的电子设备和监控设备要实现牟场、车站内部的系统设备视频监控，可以控制车站上的电子站牌、屏蔽门等设备，通过视频或计算机实时查看站台客流。

（5）场站勤务场站勤务系统为场站和站台的司乘人员考勤、查看班次提供手段，使调度人员能够掌握当班司、售人员出勤情况，以免由于司、售人员临时缺勤影响发车；使司、售人113…一j员能够方便查询本人下一班何时、何地接班等信息；还能够为司机向调度中心提出报修、加油请求提供手段。

场站勤务需要必要的设备提供支持，一般包括场站计算机、触摸式信息查询机、调度指令牌、语音广播、车辆进出场自动识别设备等部分。

（6）实时调度实时调度系统通过对人员、车辆进行组织，按照编制的运行计划执行调度，并根据实际发生的需求变化对运行计划进行实时调整，以满足运营的需要。

运行调度系统应提供实时运营调度、维修调度、加油调度、临时区间车调度、放空调度、编组调度、直达调度、故障等异常调度等功能；能够在调度中心实现计算机辅助调度：

按计划自动发车、手动发车、预案发车、应急调度、区间调度，并自动下发调度指令；能够提供调度员至少调度两条线路的能力；能够让调度员对线路的运行情况做总体直观把握；能够提供司机和调度人员信息确认沟通的手段；能够让调度员安排登记包车、维修、加油等活动；能够支持处理车辆故障、事故等突发信息；能够提供数据查询功能；车辆运行和调度过程中的动态信息、实际车次汇总信息。

（7）乘客信息服务为乘客提供车辆等待时间、换乘信息、乘车提示等方便乘客出行的一系列服务。

系统能够根据线路车辆运行情况，在电子站牌上显示车辆所在运营区段，提示车辆到站时间；同时提供多媒体信息服务。

能够实现对即将到达的车辆位置进行预报，通知乘客准备乘车；对线路运营异常状态向乘客做出通知。

在车辆内部显示车辆在线路中所在位置，为乘客提供乘降提示。

为乘客告知站名，预告下站站名，提示乘客乘降。

自动进行站名、车辆运行状态（停站、转弯）的语音播报；对乘客进行安全提示。

（8）数据统计分析数据统计分析是指对公交企业日常运营业务数据进行收集、传递、汇总、加工、整理。

然后进行分析和判断，从而找出相关规律，提供决策依据，服务于运营生产。

数据统计分析应用指标对比法、因素分析法、比率分析法、动态分析法等主要技术分析手段，详细总结过去，科学规划未来，有效控制公交企业的生产经营活动，不断提高其经营管理水平和经济效益。

（9）技术管理预留将来能实现的部分功能，如接收公交公司下达的车辆保养计划，执行车辆保养计划，反馈保养计划的实施情况。

对车辆的油（气）／电消耗情况进行管理。

对各类车辆运营故障情况进行处理。

随时进行技术稽查，完成技术稽查报告。

检查司机的各项工作，完成个人考核记录。

（10）系统管理对系统的设置参数进行管理；对系统的用户权限设置等方面进行管理；增加软件的实用性，便于模块增加和减少。

三、GPS车辆定位及无线通信系统

1．系统概述车辆定位通信技术是BRT智能系统的核心与关键技术之一，为了实现对公交车辆的实时跟踪、实时调度和信号优先，就必须能够连续、实时、精准地确定车辆的位置。

通过集成设计的公交车载电子设备，利用车载设备的智能CPU、总线连接，具备了GPS车辆定位、GSM／GPRS／CDMA通信、乘客上下车电视监控（司机显示屏）、LED自动显示前方到站、自动站牌显示、报站器自动报站、LED动态信息服务及信息下载等功能，是公交运营调度和乘客信息服务的重要支撑。

2．系统功能GPS车辆定位及无线通信系统是实现车辆运营信息采集的主要手段，车辆的合理调度及运营过程控制在很大程度上取决于其定位精确程度。

公交车辆定位方式包括连续定位和点式定位。

公交车辆定位系统只与智能集成管理平台直接交互，并通过智能集成管理平台与其他系统间接联系。

GPS定位技术是目前应用最为广泛的连续定位方式，其特点是：

全球、全天候工作；能为用户提供连续、实时的三维位置、三维速度和精密时间，不受天气影响；定位精度高；单机定位精度优于10米，采用差分定位，精度可达厘米级和毫米级；功能多，应用广；随着人们对GPS认识的加深，GPS在测量、导航、测速、测时等方面得到广泛的应用，而且其应用领域不断扩大。

GPS定位系统在城市智能公交系统中实现以下功能：

（1）公交调度GPS接受卫星信号，对公交车辆进行准确定位（位置误差小于10米），并通过无线通信手段将车辆相关信息传送至BRT调度中心，以便调度中心对运营车辆进行调度管理。

（2）跟踪监视车载GPS终端周期性地发送自身位置信息，并在BRT调度中心的电子地图上实时显示其位置、速度、状态等信息，调度员可以了解全线车辆运行情况并实时发布调度命令。

监视界面的电子地图可任意平移漫游，并且能随时提取移动目标的档案资料，方便调度员的监视和调度T作。

（3）存储回放调度中心服务器能自动记录车载终端所发送的数据，包括经度、纬度、定位时间、运行方向、速度等，作为运营组织等各项统计数据的资料。

通过存储的基础数据也可实现车辆运行轨迹的回放功能。

（4）报警功能当车辆超速行驶、行驶路线超出设定范围或发生火灾、抢劫等异常情况时，车载终端可自启动相关报警设备向司机发出警告并且上传告警信息，公交调度中心终端同时也在监视车辆的运行状态，对车辆行驶过程中产生的异常情况自动报警。

四、乘客信息服务系统

1．系统概述乘客信息服务系统是城市智能公交系统的重要组成部分之一。

此系统主要为旅客在出行前、出行中、出行后提供静态和动态的导乘信息。

它是为乘客提供快捷的、有效准确的、利于乘客m行的信息系统。

乘客信息服务系统包括了所有关于公共交通服务的使用方法、可利用的信息类型以及提供信息的方式，让乘客了解并方便地使用这个系统。

乘客信息服务系统可有效提高公交服务质量、提升公交管理效率、改善公交形象，为乘客提供全方位、多层次、高水平的信息服务，充分体现“公交优先、以人为本、和谐交通、服务创新”的现代公交理念，以便使乘客能够及时、方便地获取所需出行信息，是提高城市智能公交系统服务质量及服务水平的重要手段。

乘客信息服务系统需要在站台、车上、互联网上为乘客提供全方位的信息服务，要借助多媒体技术，用语音、文字、图片等多种传播方式，及时、准确地为乘客提供所需信息，达到方便乘客m行、吸引出行者乘坐公交、提高企业效益和声誉的目的。

乘客信息服务系统主要完成的功能是用语音、文字、图像等方式向在站台候车乘客、车上乘客、所有乘客提供静态的和动态的信息，信息包括：

各线路经过的站点、首末班时间、线路所处的大致地理位置、车辆到达本站的剩余时间、本方向沿线所有车辆的运行位置、换乘信息、到站站名、离站站名、天气道路紧急情况、当前站点和下一站要到达的站点等

2．系统功能乘客信息服务系统主要提供静态和动态导乘信息，其主要功能是：

为车站、车内乘客提供实时、准确、便捷、高效的线路和车辆运营信息，与其他公交线路的换乘信息，BRT调度中心发布的紧急信息等，方便乘客制定出行计划和优化出行线路。

乘客信息服务系统由站台信息服务、车上信息服务、互联网信息服务组成。

站台信息服务，主要是车辆到达预报和提示信息；车上信息服务，主要是报站信息和提示服务信息；互联网信息服务，提供静态的车辆运行信息及换乘车次查询。

（1）站台信息服务站台信息服务是乘客信息服务的重要组成部分之一，该服务主要为乘客提供快捷的、有效准确的、利于乘客出行的静态和动态的导乘信息。

（2）车上信息服务通过语音、文字、图像三种方式向车上乘客提供信息服务：

语音服务通过车载语音报站系统向车上乘客提供预到达信息、到站信息、离站信息、换乘信息等服务，驾驶员人对车厢内外广播；文字服务通过数字移动电视进行信息发布，通过站节牌进行车辆信息发布；图像信息服务通过数字移动电视播放媒体信息。

五、数字视频监控系统

1．系统概述数字视频监控系统主要对首末站、地面车站现场情况进行实时摄像监视和录像，并通过网络将前端图像传回调度中心，实现实时监控、监控报警联动的功能。

场站、地面站台视频监控通过智能高速球机将采集到的多路视频信号进行压缩，传输到车站、场站、地面站网络视频服务器进行显示，同时由网络视频服务将图像实时上传到监控调度中心；调度中心通过工控式视频录像服务器对图像进行实时录像，通过电子地图和电视墙选看各车站、场站、地面站台的情况，还可根据需要同时对监视视频信号进行回放。

车辆视频监控通过车载录像机进行录像，本地存储，可实时向后台传输。

2．系统功能视频监控系统主要完成对公交调度中心、各站台、场站的实时摄像监视和录像。

视频监控系统主要由车站、场站前端系统和调度中心系统组成，视频监控系统通过BRT专用网络进行数据传输。

车站、场站前端系统通过智能高速球机将采集到的多路视频信号传送给网络视频服务器进行编码压缩，同时通过光纤网络实时传送给调度中心。

调度中心首先对各个监控点传送来的图像进行实时录像，并通过电子地图仿真数字矩阵系统将各前端监控点传输过来的视频数据进行有效地管理组织，并为监控人员提供查看、控制和管理监控点图像的界面。

视频监控系统中心设备主要包括数字视频矩阵控制器、电子地图服务器、丁控式视频录像服务器、监控工作站等。

车站、场站设备主要包括智能高速球机、网络视频服务器等。

六、站台摄像端和中心监控端借助视频监控系统

（1）监视功能调度中心的管理人员和车站值班员可以实时监视各车站客流、车辆出入站以及乘客上下车等情况，使其能根据现场情况及时采取对应措施，以提高运行组织管理效率，保证BRT系统安全、正点地运送乘客。

视频监控系统的监视范围为各车站的出入通道、站台区，其中站台监视区的监视目标主要是乘客上下车的情况。

视频监控系统可为站台值班员提供对车站的站台等主要区域的监视，为调度中心调度员提供对各车站的监视。

调度中心调度员可选看全线各车站的任何一个智能高速球机传回的画面，站台调度员可选看本站的任何一个智能高速球机传回的画面。

（2）控制功能视频监控系统采用二级独立监视和两级控制的方式，二级独立监视分别为：

调度中心调度员和站台值班员；两级控制为：

中心级和站台级。

中心级和站台级的监视及控制相互独立，平时以站台值班人员监控为主，在紧急情况发生时，中心调度人员应具备最高级别控制权。

操作人员分别通过设于以上两处的控制设备对任意一台智能高速球机的焦距、方向进行独立选择控制。

智能高速球机视频信号叠加时间和摄像区域信息后分别显示在调度中心电视墙和监控工作站的显示器上。

控制设备对所有智能高速球机信号的显示可以进行手动和自动循环切换控制，自动循环时间可调，也可以选择跳过某一路。

（3）录像功能调度中心和站台可根据需要同时对多路监视视频信号进行录像，还可以通过视频服务器历史随时回放。

（4）维护管理功能维护管理终端可对系统信息集中管理，对设备T作状态、优先级控制等重要参数进行设置与监控。

七、路口信号优先系统（快速公交）

公交优先的实现途径有两种，一种是空间优先，即为公交车提供专用车道，这样可保持公交车的无阻碍通行；另一种是时间优先，即通过路口信号灯为其优先安排绿灯。

空间优先方案虽然效果显著，但快速公交专用道的空闲率较高，利用率低。

在城市道路资源日趋紧张的今天，纯粹空间优先方式已经不能满足实际需求。

因此在公交优先的技术研究中，主要偏向于时间优先，即信号优先。

为达到快速公交车辆信号优先目的，路口信号优先系统必须要实现以下几项功能：

BRT车辆的检测识别，一定的优先信号策略，信号机的优先信号实现。

具体涉及到以下三项技术内容。

1．快速公交车辆的检测、识别在距离路口100米左右对快速公交车辆进行检测，而后通过与信号机的联动以及一定的信号优先方式（如相位伸缩、优先相位插入等）实现快速公交车辆的优先通行。

在车辆检测识别方面，可以采用的技术有地感线圈、视频监测和RFID等，但线圈无法实现车辆身份识别，视频监测又易受环境因素干扰，因此以RFID进行BRT车辆识别监测是一种较优的方式。

2．信号优先策略信号优先策略是BRT系统研究的热门，目前国内外关于公交优先控制的策略主要有实时控制、固定配时控制、运营计划控制和车辆间隔控制。

其中，实时控制是一种动态的方式，而固定配时控制、运营计划控制和车辆间隔控制都是属于静态的控制策略。

实时控制系统依靠获取的不断变化的信息进行决策控制，系统要求具有车辆位置、路口交通流状态等信息的采集手段，以及在此基础上合理的控制逻辑，有较好的适应性与有效性。

固定配时控制是指依照给定区域内的常规情况来进行信号控制，不需要经常性地进行信息采集与更新，系统按照预设的方案进行控制．而不是依照时刻变化的交通信息进行控制。

运营计划控制中的优先决策是依据公交车辆的运行计划执行的，信号控制与运营计划结合的多种方式有多种，与实时控制的主要区别在于系统可以不关心具体的车辆位置，仅靠运营计划制定路口的相位控制方案。

车辆间隔控制则是以公交车辆通过路口的时间间隔为控制参考指标，防止串车现象的发生，在客运低峰期可以提高运输效率，比较适合交通状况良好、公交运输需求不高的情况，具有一定的公交运营管理的作用。

3．信号机联动优先信号的实现，本质上要通过信号机完成，但当前的信号机系统并无成熟的快速公交功能，因此必须开发快速公交优先信号控制器，与先进的信号机系统联动，实现信号机的快速公交优先信号功能，如根据信号优先请求调整信号灯相位运行方式，如绿灯提前、绿灯延长、插入相位、相位次序交换等。

城市智能公交系统物理架构分为4个层次，包括前端设备层、网络传输层、中心服务层和业务应用层。

前端设备层包括了信息采集设备和控制设备，是车辆和站台正常运行的基础设备。

网络传输层是实时数据传输和指令下达到终端的传输介质，包括有线专网和无线通信网。

有线专网实现了绝大部分网络传输业务，站台、场站、路口设备的通信都是通过有线专网；无线通信网（GPRs／3G）实现运动中车辆与中心的动态数据交互。

中心服务层是系统的核心，负责数据采集、处理，智能调度，信息转发、终端设备管理、客户端管理、数据库服务、地理信息服务等核心服务。

业务应用层是用户运营管理的接口，包括电视墙、数字广播、终端电脑。

通过客户端平台，用户可以实现视频监控、车辆监控、车辆指令调度、语音通话等运营管理活动。

城市智能公交系统特点和优势主要体现在以下几个方面。

（1）高度集成的信息化系统通过城市智能公交系统集成，使“站一车一道”成为一个有机整体，提高快速公交的管理效率和运营效率。

（2）业务逻辑高效、规范满足快速公交系统运营所需的“业务资金～信息”三位一体的现代化业务要求，实现高效运营、优质服务、规范管理。

（3）智能调度智能化编制运营作业计划和劳动配班，同时结合动态监控获得的数据、现场的采集数据以及人员反馈数据，利用计算机辅助实现智能调度。

（4）准确、便捷、高效的信息服务系统通过多种途径，为广大出行者提供实时、准确、便捷、高效的信息服务，改善公交形象，提高服务水平。

（5）信号优先（快速公交）实现快速公交车辆识别，进行相对的、有条件的路口优先，并选择适当的优先策略、优先模式，实现各交叉路口的公交信号优先控制，减少其路口延误时间。

（6）相关系统的无缝集成实现城市公交智能系统与现有道路交通管理系统、公交运营管理系统的有机融合，采用标准化接口进行信息共享与无缝集成。