雙式呼叫出租車系統的設計

□周密

雙式呼叫出租車系統的設計

□周密

出租車運輸；雙式呼叫；結伴呼叫；自主呼叫；信息系統；通信工程

生活中會經常出現這樣的問題：部分出租車在某些時段的某地點出現空載，無謂地消耗了許多燃油，而與此相同時間段的某些地點，則是多數人排隊等待出租車。這樣造成了嚴重的資源浪費和不合理應用。針對上述問題，筆者提出了一種行而有效并且十分經濟的呼叫出租車方式——“雙式呼叫出租車”。

一、系統功能和結構設計

1.系統總體框架設計

雙式呼叫出租車系統總體上由路邊裝置、車載裝置和控制中心組成，共同實現了結伴呼叫、獨立自主呼叫和信息轉移等功能。

該系統的物理框架如圖1所示。城市道路兩側相隔一定距離交叉設置路邊裝置（不與公交停靠站相沖突），城市出租車全部安裝車載裝置，控制中心設置在城市非鬧市區。三者有機結合，共同實現各項功能。

圖1中，黑色信號線按路邊裝置——控制中心——路邊裝置與車載裝置路線形成了“結伴呼叫”系統。路邊裝置發出“結伴呼叫”信號，控制中心接收信號并作出最優處理，然后將乘客與車輛信息分別發送給一個車載裝置和多個路邊裝置，建立起一輛出租車與多名乘客的橋梁。

藍色信號線按路邊裝置——車載裝置路線形成了“獨立自主呼叫”系統。路邊裝置發出“獨立自主呼叫”信號，在信號覆蓋區域內，距之最近的空載車輛接收乘客信號并對其做出信息反饋，建立起一輛出租車與一名乘客的橋梁。

圖1 系統物理框架

紅色信號線按路邊裝置——控制中心——路邊裝置與車載裝置路線，形成了信息轉移系統。當路邊裝置在其覆蓋范圍內未呼叫到車輛時，會將信號發送到控制中心，控制中心為其尋找最近距離的車輛，并將車輛信息發送到路邊裝置，建立起一輛出租車與一名乘客的橋梁。

2.各子系統的結構設計

該系統由結伴呼叫子系統、獨立自主呼叫子系統、信息轉移子系統、預防惡意行為子系統和智能計費子系統等組成，如圖2所示。

圖2 系統總體結構

（1）結伴呼叫子系統的設計。本系統的主要功能是為需要結伴而行的乘客制定出一個最佳方案。為實現“結伴呼叫”功能，乘客在路邊信號發射器（路邊裝置）選擇“結伴呼叫”，然后選擇呼叫“空載車輛”或“未載滿車輛”，并輸入目的地，控制中心處的電子圖（包括城市道路線路圖、所有路邊裝置信號點和所有車載裝置信號點）會顯示出信號發射地并接收到乘客的所有信息。若乘客選擇的是“未載滿車輛”，控制中心會在10秒內從將要經過此地的車輛中尋找合適車輛。若乘客選擇的是“空載車輛”，控制中心將在30秒內在附近區域（周邊2公里以內）為此乘客尋找“同路伴侶”和距出發點最近的車輛。若“配對”成功，系統將把乘客信息（每位乘客所在地以及各自目的地和最終目的地）和車輛信息（車牌號）分別發送到車載裝置和路邊裝置上。若“配對”失敗，系統將使路邊裝置的乘客進行呼叫方式的重新選擇。

（2）獨立自主呼叫子系統的設計。該系統的主要功能是為需要“獨自”而行的乘客快速呼叫出租車。為實現“獨立自主呼叫”功能，乘客在路邊裝置選擇“獨立自主呼叫”，信號發射器將在本身信號覆蓋區域內自動搜索（10秒內）出距此地路線距離最短的空載車輛。若呼叫成功，被呼叫的車載裝置將把本車信息（車牌號）發送給此信號發射器。若呼叫失敗（即此區域內無符合條件車輛），系統將搜索時間延長10秒，若結果仍為失敗，系統將啟動信息轉移功能為乘客進行車輛呼叫。

（3）信息轉移子系統的設計。該子系統主要功能是完善“獨立自主呼叫”子系統，使其消除短距離呼叫的弊端，從而對整個城市范圍內進行搜索。信息轉移功能的啟用是在“獨立自主呼叫”子系統無法完成乘客任務之時，路邊裝置將把信息轉移到控制中心，由控制中心為之在整個城市范圍內搜索距信號發射器路線距離最短的空載車輛，并將乘客與車輛信息分別發送給此車載裝置與路邊裝置。若城市內沒有符合條件（距離信號發射器5公里以外）的空載車輛，控制中心會建議乘客選用其他交通工具的信息。該子系統作為一種輔助系統，完善了主系統的功能，為乘客提供了更為周到的服務。

（4）智能分類計費子系統的設計。該子系統的主要功能是對“結伴”同行的乘客進行分類計費（因城市而異）。此系統作為一個獨立單元，單獨在車輛上運行，以起步價2公里以內5元和每公里加價1.5元為例。若采用“結伴呼叫”方式，計費顯示器上對每位乘客的行程進行獨立計費，每位乘客的起步價減少30%～40%（此處減少2元，為3元），每公里加價也減少30%～40%（此處減少0.5元，為1元）。因此乘客的個人消費相對降低約40%而司機的個人收入也相對增加40%，達到了雙贏的目的。

（5）預防惡意行為系統的設計。該子系統是針對一些道德低下的人和某些突發事件而設計的。其功能是防止他人的惡意行為損害到司機的利益。該系統簡單方便，乘客僅需一枚硬幣啟動防惡意系統即可，不會給乘客帶來麻煩。因系統組成簡單，資金投入不大，防惡意行為的作用較明顯。

二、系統通信工程的設計

1.路邊裝置的網絡覆蓋范圍及其選址的確立

對于路邊裝置網絡覆蓋范圍的確立，結合理論與實際，運用速度、位移公式進行計算。據調查，我國城市居民能承受的平均公交車距到站站數約為兩站，而城市公交車站的平均站距為650米，從而可以計算出路邊裝置的網絡覆蓋范圍為半徑為1300米。

路邊裝置的選址，應該建立在路邊裝置的網絡覆蓋范圍之上。宏觀全局，城市道路的所有公交站點構成了公交網，而且路邊裝置的網絡覆蓋范圍半徑為公交站距地的2倍，因此將路邊裝置設于兩公交站點之間，相鄰兩路邊裝置之間相距4個車站的距離，從而形成了遍布整個城市的呼叫網。這種選址方案不僅滿足了各地居民對呼叫出租車的需要，又能防止公交車與出租車之間產生行駛牽制。

2.路邊裝置的布設規劃

針對我國目前大、中城市的出租車營運情況，若在整個城市相隔2公里安裝一個路邊裝置，其投資過于龐大，因此應在實地調查的基礎上做好路邊裝置的布設計劃。經調查分析，一般處于城市中心與城市郊區分界線之間的是出租車供不應求問題較顯著的地段，所以，只需將路邊裝置遍布于該類地段即可。

以濟南市為例，將濟南泉城廣場定位城市中心，并以此向外擴張將該市劃為5環。通過居民調查發現，在城市1～2環是出租車運營的活躍地段，且車輛分布較為均勻，一般不會出現供不應求的情況。而在城市5環的居民一般不會選擇出租車，取而代之的是公交車和私家車。因此，只需在區域性供不應求問題較顯著的3、4環內設置路邊裝置，形成城市中間環帶內部引導和向內、外環帶形成交通發生和吸引的格局，這樣也能漸漸促進車輛運行進入一個良性循環。

三、系統的硬件軟件設計

1.系統的硬件設計

系統的硬件設計主要包括路邊裝置、車載裝置和控制中心3個部分。其中，路邊裝置和車載裝置設計基本相同，車載裝置相比多一個LCD和響鈴電路。其控制單元采用51系列的單片機AT89S52，該單片機功耗低、性能高，擁有靈巧的8位CPU，用于負責控制收發單元的信息發送和信息接收。收發單元則采用CC2500射頻芯片，該芯片是一種低成本真正單片的2.4GHz收發器，負責信息通信傳輸距離可超過1公里。控制中心則主要由大型信號收發器和電腦處理系統組成，是信息通信的中轉站并負責進行復雜的數據處理信。

2.系統的軟件設計

系統的軟件設計主要是實現對單片機的編程和對射頻芯片的控制。這里主要對結伴呼叫子系統和獨立自主呼叫子系統來進行軟件設計。

（1）結伴呼叫子系統的軟件設計。該子系統的軟件設計（如圖3所示）主要在于控制中心對呼叫信息的處理，當控制中心接收到結伴呼叫信號，首先識別結伴呼叫方式，再讀取呼叫禎的原始地址與幀中乘客的目的地信息，然后以現數據庫所存放的城市地理位置信息為基礎為其搜索目的地相同或同路的呼叫信息或車輛，將相匹配的信息配對接著為其搜尋最佳車輛，在向目標車輛發送呼叫信息之后，最后根據目標車輛的反饋信息作出相應的應答。

圖3 結伴呼叫子系統（路邊裝置、車載裝置和控制中心）程序流程

（2）獨立自主呼叫子系統的軟件設計（如圖4所示）。首先，車載單元處于隨時接受信號狀態，當乘客打開路邊裝置選擇獨立自主呼叫時，路邊裝置向一定范圍內（如半徑為2公里米的區域范圍）隨機發送一組無目的信號，當車載單元收到信息后，馬上將原信號以反射形式返回（并且信號中設計車載裝置的具體位置）。這時最近的車載裝置返回的信號將在第一時間被路邊裝置接收，路邊裝置再次有目的向該車載裝置發送信息，車載與路邊裝置建立聯系。如果在一定時間范圍內（如2分鐘）沒有信號回復，說明附近沒有可選擇車輛，這時顯示無車，再由乘客選擇是否啟動信息轉移系統。通信結束后，路邊裝置復位，車載裝置在結束當前任務后由司機操作復位。

圖4 獨立自主呼叫子系統（車載裝置和路邊裝置）程序流程

筆者針對城市出租搭乘的弊端，提出了一種“雙式”呼叫出租車系統的新穎的設計理念。重點研究了“結伴呼叫”子系統、“獨立自主呼叫”子系統、信息轉移子系統、智能分類計費子系統和預防惡意行為子系統5大系統以及路邊裝置、車載裝置和控制中心3個組成部分的功能。該系統不僅提出了一種雙贏的經營模式，使快速應答乘客呼叫成為現實，而且還促進了節能減排，體現走向低碳的環保意識。“雙式”呼叫出租車系統具有廣闊的應用前景，隨著系統的普及，給社會帶來的經濟效益會更加顯著。

（作者單位：中國民航大學機場學院）

10.3963/j.issn.1006-8864.2014.9.021