基于移動互聯網的智能拼車系統設計

摘 要：該系統旨在服務于乘客和出租車司機，以解決乘客高峰時段打車難，出租車座位利用率低等問題。系統主要采用C/S結構，客戶端主要分為乘客與出租車兩個用戶角色。后臺服務器主要實現定位、智能匹配、路徑導航及費用計算等。

關鍵詞：移動互聯網；智能；拼車系統

中圖分類號：TP309 文獻標識碼：A

1 引言（Introduction）

出租車是城市公共交通的重要組成部分，是以公交車、地鐵、輕軌為主的大規模客運交通的合理補充。出租車行業的日趨發展與完善，給人們的出行帶來了極大的快捷，有效的緩解了城市交通壓力。然而，縱觀出租車的運營情況不難發現其存在的嚴峻問題，主要體現在：①客流分配問題。即上下班高峰期乘客打車難，其余時間出租車空載時間長。②出租車座位利用率低問題。大多數時候出租車載客為單個乘客，導致了資源的浪費。為有效解決乘客在上下班高峰時間段打車難、平日出租車座位利用率低等問題，本研究設計了基于移動互聯網的實時智能拼車系統。

本研究設計的基于移動互聯網的實時智能拼車系統，主要是基于出租車乘客之間的“拼車”行為，為乘客和出租車司機提供服務。該系統可以快速定位乘客與司機位置，從而可以幫助乘客快速的找到空載座位的出租車，此外，該系統還提供路徑的智能導航與路徑匹配功能，從而為智能行駛提供了便捷。因此，基于移動互聯網的實時智能拼車系統的設計具有深遠的研究意義和應用前景。

2 國內外研究現狀（The research progress and status）

拼車概念最初由Daganzo在1982提出，其主要是為了解決在網絡中均衡交通流分配的問題[1]。后來隨著人們對出行、旅游的盛行，拼車概念也越來越流行。越來越多的學者開始對“拼車”相關問題進行研究。鑒于拼車在實際應用中復雜性，目前大多學者主要以拼車行為為研究主體，對影響拼車普及和發展的因素進行分析。此外，拼車費用分配問題是拼車系統研究中的關鍵問題之一。自1983年Fagin and Williams第一次提出公平合乘概念至今[2]，很多學者對拼車費用的公平性提出了不同的算法模型，其中比較有代表性是Moni Naor，該模型運用博弈論算法來解決合乘公平問題，為拼車費用分配研究提出新的分析模式[3]。

根據我國城市交通運營特色，有學者提出拼車的另一種實現方式即拼出租車出行，成為具有中國特色的更為創新的研究課題[4]。目前，對于這一領域的研究成果還不是很多，但較為矚目的是Chi-ChungTao[5]和Chun-Yin Chen[6]兩位學者研究了基于“貪婪”方法和時空網絡兩種啟發式算法的“拼出租車”問題，通過在臺北市Nei-Hu科技公園路段的實際驗證，結果證明運用適當的科學設計，拼出租車這種交通方式平均節省距離是63873千米，從而節省了大量的人力、物力和能源，更改善了國內出租車空駛率高的問題[7]。

3 系統功能設計（The research progress and status）

基于移動互聯網的實時拼車系統設計，其主要采用C/S

（Client/Server）模式，客戶端（司機和乘客）通過移動網絡或者無線接入到Internet來與服務器進行通信；服務器端為客戶端提供智能路徑導航、路徑優化與匹配與費用計算。本系統主要分為手機客戶端及服務器端，其功能主要有：

手機客戶端支持用戶注冊、乘客發布拼車請求、查詢結果、定位、司機行駛路徑發布等功能。具體流程如圖1所示。

圖1 系統功能圖

Fig.1 Systems function diagram

乘客客戶端功能模塊設計，如圖2所示。

圖2 乘客乘車模塊

Fig.2 Passengers module

充分考慮出租車“拼車”服務系統的安全性，合乘出租車的申請者需要登錄系統，如果是新用戶將被要求進行注冊，成為有效用戶后方能進行拼車申請。

（1）用戶信息模塊

該模塊要求乘客和出租車用戶完善個人的基本信息資料。用戶注冊后才能進行相關權限的操作，比如發布拼車服務、搶單服務、行駛線路、費用查看等操作。

（2）用戶定位

利用手機自帶的GPS功能，結合百度地圖，定位司機與乘客的地理位置，從而為系統有效的為乘客和司機提供智能匹配與推送服務。

（3）系統查詢模塊

該模塊主要功能包括：預期起始地、預期目的地、乘坐時間、有效聯系電話、網絡聯系方式、出租車大約到達時間等。

（4）費用計算模塊

主要是根據不同乘客不同的起始點，根據行駛公里數提供智能的費用計算功能。

司機功能模塊設計：

圖3 司機拼車模塊

Fig.3 Carpooling module

出租車“拼車”服務器根據乘客的拼車請求，需要對乘客的請求路線、出租車的行駛路線進行自動篩選、優化處理、自動匹配后進行系統推送。其模塊主要功能如下：

（1）路徑匹配模塊

該模塊為本設計的重點，主要是根據智能匹配算法來實現同一線路上的乘客與出租車用戶之間行駛線路相似度的匹配。

（2）智能導航模塊

出租車根據系統推送的信息進行搶單，然后系統生成導航線路，該線路要求接送乘客的最短路徑為最優路徑。

根據出租車“拼車”車輛調度模型設計實現過程，運用智能算法來解決路徑優化問題。從而為申請拼車服務的乘客提供更為合理的合乘路線及快捷的乘車服務。

4 結論（Conclusion）

本文以目前普及的Android（其他系統平臺開發類似）智能手機為載體，出租車司機在第一位乘客上車時啟動該軟件發布其行駛線路，并設定該線路的若干關鍵點；當乘客發布拼車請求后，由后臺服務器進行路徑的智能匹配，并將匹配到的出租車信息推送給乘客與出租車司機，并自動生成智能行駛導航線路與費用計算，最終完成乘客的拼車行為。

參考文獻（References）

[1] Daganzo C.Equilibrium model for carpools on an urban network[J].

Transportation Research Record，1982：74-79.

[2] R.Fagin，J.H.Williams.A fair carpool scheduling algorithm[J].

IBM J .Res. Development，1983，27（2）：133-139.

[3] Hirten John，Beroldo Steve.Ridesharing programs cost little-do a

lot[J].Transportation Quarterly，1997，51（2）：9-13.

[4] Moni Naor.On fairness in the carpool problem[J].Journal of

Algorithms，2005（05）：93-98.

[5] Robert.B，Nlanda，Wlliam A.Cowart，Lewis M.Fulton.Travel

demand policies for saving oil during a supply emergency[J].

Energy Policy，2006（34）：2994-3005.

[6] Jaimyoung Kwona，Pravin Varaiya.Effectiveness of California's

High-Occupancy-Vehicle（HOV）system[J].Transportation

Research Part C，2007（28）：1002-1005.

[7] Shuo Ma，Yu Zheng，Ouri Wolfson.T-Share：A Large-Scale

Dynamic Taxi Ridesharing Service[J].IEEE International

Conference on Data Engineering，2013（1）：86-91.

作者簡介：

俞立峰（1978-），男，碩士，講師.研究領域：信息安全.