新能源車輛公交智能調度系統設計研究

劉開元+羅威+李犁峰

摘要： 針對新能源公交車輛的使用特點以及公共交通信息化建設存在的問題，以數據共享為基礎，以新能源車輛的電池監控與充電調度為重點，構建新能源車輛的公交智能調度系統的功能體系，保障并提升新能源公交的使用效率。

Abstract： This paper is aiming at the characteristics of new energy bus and the problems of public transport information construction， based on data sharing， battery monitoring and charging schedule of new energy vehicles as the focus， it is setting up the function system of intelligent dispatching system of new energy vehicles， security and improve the efficient use of new energy bus.

關鍵詞： 公交智能調度系統；新能源；公共交通；調度

Key words： public transport intelligence dispatching system；new energy；public transport；dispatching

中圖分類號：U491.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）15-0128-03

1 新能源公交車應用背景

作為國家七大新興戰略產業之一，節能與新能源汽車是實現中國制造2025以及汽車產業轉型升級的重要戰略支撐。從“十五”期間開始，我國針對新能源汽車開始進行大規模研發，通過“十五”奠定基礎、“十一五”進行布局、“十二五”重點立項，中國新能源汽車已經從示范考核階段發展到產業化啟動階段。

2015年11月10日，工信部與財政部、交通部聯手制定了《新能源公交車推廣應用考核辦法（試行）》，加快了新能源汽車在公交行業的使用步伐。各地方政府隨之加大了新能源汽車推廣的力度，如2016年4月18日，廣東省正式公布了《廣東省人民政府辦公廳關于加快新能源汽車推廣應用的實施意見》，提出珠三角地區要成為全國純電動公交車推廣應用的示范區域。深圳市計劃在2017年公交全部使用純電動大巴。因此，城市公交企業使用新能源汽車勢在必行。

2 新能源公交運營信息化中存在問題

2.1 新能源公交使用中存在的問題

國內外新能源汽車的研發和試用已有較長時間，但量產化和規模推廣卻始終舉步維艱，推廣新能源汽車面臨動力電池容量不足而價格高、充電樁配套不足、缺乏可持續的商業模式等著多方面難題亟需破解，在運營過程中主要存在以下問題：

①車輛技術的不穩定性制約公交運營。

純電動公交車輛處于技術的起步階段，以動力電池為主的關鍵零部件技術還難以達到安全、可靠運營要求，在運營過程中需持續監控其技術狀況，積累技術數據。

②電池的續航能力制約公交的運營效率。

新能源車輛續航能力有限，充滿電一次的運營里程約為150-180km，達不到公交車日運營里程220km以上要求，需在運營過程中安排充電。而充電設施不足與布局不合理，導致對動力電池的監控與充電調度必不可少。

③運營的復雜性。

新能源公交運營模式有別于傳統公交，除需考慮線路本身的情況外，還要綜合考慮車輛的續航里程、充電站布局、充電樁的使用情況等。因此，要保證新能源公交車的高效使用，必須建立高度信息化的調度系統。

2.2 公交信息化過程中存在的問題

①信息孤島嚴重。

在公交企業信息建設過程中，以業務版塊為導向進行信息化建設，缺乏統一的規劃和技術標準，無統一的數字化基礎數據及承載平臺，線路、車輛、人員等數字化基礎信息各自采集，信息孤島現象嚴重，已經成為公交企業業務流程信息化的瓶頸。

②核心生產業務信息化程度低。

由于公交屬傳統勞動密集性行業，在公交運營各環節基本上沿襲了傳統的手工操作，信息化建設還處于初級階段，如采用人工錄入表格來傳遞作業計劃，投入的車載設備及其配套的調度軟件系統由于沒有與作業流程進行融合，在生產組織中并未發揮期望的作用。

③日常運營監管和應急指揮手段單一。

公交日常運營監管和應急指揮主要由總公司和各運營分公司相關人員按照工作流程和經驗，通過電話、現場指揮等傳統人工方式進行，缺乏有效的應急聯動手段與工具。

④對于日常管理和決策輔助不足。

公交企業的數據和信息的集成范圍廣、內容多，但分散的信息平臺難以支撐運營組織與信息發布的一體化趨勢，大量的運營基礎數據僅作為存檔和統計用，缺乏數據挖掘、決策輔助功能。

3 新能源公交運營信息化系統建設的目標

3.1 新能源公交的運營調度模式

實現公交高效運營的核心是對運動中的公交車輛進行實時監控和調度，借鑒公交信息化經驗，新能源公交信息化系統建設應以智能調度為核心，建立包括新能源車輛狀態監控在內的遠程集中調度模式，如圖1所示。

3.2 新能源公交信息化系統建設目標

針對新能源公交運營需求，新能源公交智能調度系統的建設目標為：“五個平臺（數據綜合共享平臺、集中調度平臺、綜合監控平臺、應急指揮平臺和信息發布平臺）、一個系統”（輔助決策系統）。

①數據綜合共享平臺。

數據綜合共享平臺是公交企業信息化建設和推廣的重要基礎平臺，要統一數據標準，整合人力資源系統、運營統計系統、車輛檔案等現有系統，實時共享數據，消除信息孤島，建成整個企業資源的基礎數據共享平臺，實現日常作業數據的實時更新、匯集、處理和分析。

②集中調度平臺。

實現智能調度的重要標志是遠程集中調度，通過調度平臺進行行車監控和實時調度，同時監控車輛動力電池的電量、充電設施的使用情況，支持調度平臺與車載終端進行信息交互，實現不同線路調度員在統一的調度平臺上對車輛進行遠程集中調度以及車輛充電調度。

③綜合監控平臺。

綜合監控平臺包括行車監控、地圖監控、車廂視頻監控和場站視頻監控等，利用統計圖表、視頻圖像、實時數據分析等方式，分層級監管線路運營情況，如基礎資源、運營狀況、服務質量、實時路況、視頻圖像等。

④應急指揮平臺。

應急指揮是公共交通運營調度水平的重要指標，通過智能調度系統實時掌握車輛運行信息、路況信息以及相應的視頻信息等應急所需信息，下達應急指令，監控應急車輛、人員的工作過程和應急事件的完成情況。

⑤信息發布平臺。

在監控指揮平臺和數據共享平臺的基礎上，建設一個對外信息發布平臺，面向上級主管部門和行業監管部門、大交通應用和信息聯動、公眾（包括企業內、社會公眾和乘客）等三個層面發布運營信息，服務于公交出行。

⑥輔助決策系統。

在收集運營監控和應急響應數據的基礎上，利用數據挖掘技術，建立針對公交運營的輔助決策數據模型，包括行車作業計劃編制模型、運營狀況評估模型和線網評價模型等，持續改進公交運營效率。

總體上來看，數據共享是基礎，日常監控、集中調度和應急指揮是目的，信息發布和輔助決策是提升。針對新能源公交車輛，重點要對新能源公交車輛的技術、動力電池、充電設施設備等情況進行實時監控采集，并與運營調度、應急指揮等子系統實時共享。

3.3 智能調度系統構架

根據智能調度的建設目標，公交信息化系統應以智能公交調度系統為核心子系統，集成公交企業現有或正在建設的單獨業務信息系統，實現子系統間數據有效對接和共享，提升整體信息化程度，系統功能體系如圖2所示。

4 新能源公交信息化系統建設的關鍵點

借鑒公交企業的信息化建設成功的經驗與教訓，在新能源車輛的公交信息系統建設過程中，需要把握以下關鍵點：

4.1 數據共享中心建設

數據共享中心是集成、處理和分發公交企業基礎數據和業務信息的樞紐，有別于常規動力公交車輛，新能源公交信息化系統要突出車輛技術、動力電池以及充電設備的監控。

信息采集層主要由車輛信息系統（含電池電量）、停車場信息系統（充電設施使用情況）、站點信息系統（包括終點站、樞紐站、中途站等）、客流集散點或重要地點地段信息采集系統組成；信息處理主要由數據中心來完成，包括數據服務、通信服務、業務數據處理服務等；信息發布主要是對內信息的利用（服務于日常運營和生產作業等日常管理）和對外作為行業、社會公眾信息發布平臺的信息來源。功能結構如圖3所示。

從圖中可以看到，統一集成的數據由綜合業務處理模塊結合基礎數據，形成內部業務數據流后，直接發送到實時信息服務和統計分析服務進行分析和處理，再結合GIS服務、數據同步服務，形成數據中心對上層應用和各個外部應用的綜合數據服務平臺。

4.2 電池狀態監控與充電調度

在新能源車輛的信息化系統建設中，須導入動力電池監控系統，更好地為新能源車輛公交運營提供支持與服務。動力電池監控系統與智能運調系統相結合，實時采集新能源公交車輛運行數據（包括動力電池衰減趨勢、充電時間、百公里電耗、續航里程、故障頻率和種類等），服務于日常的運營組織，同時積累的運營數據為制定行業標準、扶持政策等提供數據支撐。

系統至少具有三大功能：①監測整車充電與行駛中動力電池實時性能；②監控聯網充電機運行狀況及使用情況；③根據電池電量、充電設施使用情況以及線路運營計劃，合理安排車輛充電等。

動力電池監控系統與充電調度系統將車輛、動力電池、充電設備系統地聯接起來，在保證電池電能滿足運營需求、提高充電設施使用效率的同時，建立電池系統安全體系，一旦出現設備故障或電池性能超出設定閥值，系統將在第一時間作出反應，及時啟動相應保護措施。

5 結語

建立一體化、數字化的公交信息系統對于提升車輛運營效率、推動新能源汽車產業可持續發展有著深遠意義。在新能源公交信息化過程中，不能是技術的簡單堆砌，系統規劃以及企業管理制度與信息化系統的匹配需要建設過程中不斷思考完善。

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