基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的智慧公交停靠系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

馮敏　王穩(wěn)凱　李冰茜　任珂　倪雪莉

摘 要：為了避免公交車(chē)在無(wú)人上下車(chē)的停靠站的不必要停靠，也為了簡(jiǎn)化公交OD大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作，本文基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)了一套智慧公交停靠系統(tǒng)。我們利用問(wèn)卷調(diào)查法對(duì)其必要性及功能需求進(jìn)行分析，并通過(guò)合理的方案研究提出設(shè)計(jì)方案：將一定區(qū)域內(nèi)公交站牌與公交車(chē)及交管部門(mén)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，乘客通過(guò)公交站牌輸入訖點(diǎn)信息，服務(wù)平臺(tái)實(shí)時(shí)傳輸、處理反饋信息，從而實(shí)現(xiàn)：（1）公交車(chē)司機(jī)提前知道下一站是否需要停靠;（2）乘客獲取最優(yōu)的公交推薦，并得到到站提醒;（3）交管部門(mén)能很方便地獲取公交出行OD大數(shù)據(jù)，綜合統(tǒng)計(jì)各條道路站點(diǎn)客流量數(shù)據(jù)，為公交調(diào)度與路線規(guī)劃提供參考。最后，本文對(duì)設(shè)計(jì)方案的可行性做了簡(jiǎn)單分析并指出了本系統(tǒng)的推廣應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：智慧公交停靠系統(tǒng);公交站牌;無(wú)線網(wǎng)絡(luò);OD大數(shù)據(jù)

1 引言

同美國(guó)及其他歐盟國(guó)家相比，我國(guó)的智能交通事業(yè)起步較晚，但綜合我國(guó)國(guó)情來(lái)看，大力發(fā)展智能交通事業(yè)是非常有前景的。在有著13億人口的中國(guó)，交通擁擠早已成為了人們?nèi)粘３鲂兴仨毧紤]的問(wèn)題之一。為響應(yīng)中央關(guān)于節(jié)能減排的各種號(hào)召，考慮到軌道交通方式并不適用于所有城市，推行公交優(yōu)先政策有極大的必要性。[1]

劉賓等設(shè)計(jì)了由無(wú)線傳輸模塊、信息處理模塊以及信息顯示模塊組成， 實(shí)現(xiàn)了能夠顯示、反饋實(shí)時(shí)公交狀態(tài)、位置信息、緊急信息的智能公交站牌顯示系統(tǒng)。[2]在此技術(shù)基礎(chǔ)上，本文主要關(guān)注系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)。

通過(guò)實(shí)際調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)：（1）在客流量稀少的路段或時(shí)間段，在某些站點(diǎn)并沒(méi)有上下車(chē)乘客，但由于司機(jī)不能提前預(yù)知此情況，導(dǎo)致公交車(chē)在每一站都需要經(jīng)歷減速停靠再加速啟動(dòng)的過(guò)程，短途高頻率的加減速會(huì)增加能耗并且不利于行車(chē)的順暢和安全。（2）公交調(diào)度與線路規(guī)劃的數(shù)據(jù)資料目前主要由乘客上車(chē)刷卡提供，即只有起點(diǎn)數(shù)據(jù)，補(bǔ)全訖點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)公交調(diào)度與線路規(guī)劃具有重要意義。

從此類問(wèn)題入手，本文設(shè)計(jì)了一種基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的智慧公交停靠系統(tǒng)方案。

2 設(shè)計(jì)方案調(diào)查分析

2.1 調(diào)查方法

首先，要了解公交乘客的出行需求情況，因此本文設(shè)計(jì)了一套“面向乘客的智慧公交停靠系統(tǒng)的調(diào)查”的電子調(diào)查問(wèn)卷，分為四部分：基本信息情況、問(wèn)題感知調(diào)查、系統(tǒng)功能吸引程度調(diào)查、改進(jìn)需求調(diào)查。問(wèn)卷鏈接通過(guò)社交網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，最后實(shí)際回收502份有效電子調(diào)查問(wèn)卷，表1是調(diào)查問(wèn)卷設(shè)計(jì)表。

2.2 調(diào)查結(jié)果分析

選取問(wèn)卷中問(wèn)題感知調(diào)查、系統(tǒng)功能吸引程度部分中的代表性的問(wèn)題與結(jié)果如圖1。

對(duì)問(wèn)卷結(jié)果進(jìn)行分析，圖1數(shù)據(jù)分析結(jié)果如表2所示：整體來(lái)說(shuō)，減少公交車(chē)多余停靠是有必要的;乘客有預(yù)知最優(yōu)公交選擇的意愿;本系統(tǒng)對(duì)乘客有較大的吸引力;目前從公交獲取OD數(shù)據(jù)很不方便，公交出行還不夠智慧，乘客滿意度還不夠高[2]。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案研究

隨著大數(shù)據(jù)的發(fā)展以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的大面積覆蓋，本文設(shè)想通過(guò)將公交乘客（公交站牌）、區(qū)域內(nèi)所有公交車(chē)以及交通運(yùn)輸管理部門(mén)三方互聯(lián)減少公交的不必要停靠以及簡(jiǎn)化公交OD大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作。

3.1 功能定位

簡(jiǎn)而言之，本系統(tǒng)以給乘客提供更為智慧化與個(gè)性化的出行信息服務(wù)為設(shè)計(jì)宗旨，擁有三大基礎(chǔ)功能。第一，減少公交不必要的停靠。第二為乘客提供最優(yōu)車(chē)輛推薦服務(wù)。獲取公交乘客出行的OD數(shù)據(jù)。

3.2 硬件設(shè)計(jì)

3.2.1 停靠站處設(shè)施

如圖2中a所示，每個(gè)公交停靠站處設(shè)置智能公交站牌，它主要由上方液晶最優(yōu)公交指示屏以及每一站下方目的地按鈕組成。

3.2.2 公交車(chē)內(nèi)設(shè)備

如圖2中b所示，在公交車(chē)司機(jī)駕駛處設(shè)置一個(gè)小型電子顯示屏，實(shí)時(shí)以紅色顯示線路中需要停靠的停靠站，綠色標(biāo)記無(wú)需停靠的停靠站。并設(shè)有語(yǔ)音提示，提示司機(jī)下一站是否需要停靠。同時(shí)，可以避免乘客操作有錯(cuò)使公交不停靠而導(dǎo)致錯(cuò)過(guò)下車(chē)。

3.2.3 服務(wù)平臺(tái)

如圖2中c所示，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)，實(shí)時(shí)傳遞、處理、反饋和存儲(chǔ)信息，為乘客匹配最優(yōu)公交，讓司機(jī)實(shí)時(shí)掌握停靠信息，并同時(shí)對(duì)公交出行OD大數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。

3.3 功能實(shí)現(xiàn)流程設(shè)計(jì)

項(xiàng)目流程如圖3所示：

例如：

（1）某乘客在停靠站處等車(chē)時(shí)先按下對(duì)應(yīng)自己公交線路的目的地的按鈕，如在D站按下對(duì)應(yīng)K站的按鈕。為不給后面乘客使用造成干擾，設(shè)置按鈕紅燈亮起后兩秒即滅。

（2）乘車(chē)信息實(shí)時(shí)地傳遞給服務(wù)平臺(tái)。服務(wù)平臺(tái)根據(jù)對(duì)應(yīng)線路上的公交車(chē)信息，利用算法選出交通阻抗最小的公交車(chē)。將公交車(chē)信息通過(guò)站牌設(shè)備實(shí)時(shí)地反饋給乘客，例如此時(shí)乘客在最優(yōu)公交顯示屏上看到B12及其到站所需時(shí)間。

（3）系統(tǒng)實(shí)時(shí)地將乘客的上下車(chē)信息傳給B12公交車(chē)的公交司機(jī)。

（4）公交司機(jī)面前的車(chē)載顯示器實(shí)時(shí)地顯示當(dāng)前更新的下游所有需要停靠的站點(diǎn)，其中必然包括D與K。

（5）公交司機(jī)在到達(dá)D停靠站前100米處收到關(guān)于前方站臺(tái)需要停車(chē)的語(yǔ)音提醒。

（6）所有的數(shù)據(jù)都將錄入系統(tǒng)，如起訖點(diǎn)對(duì)D-K。

3.4 核心功能軟件設(shè)計(jì)

圖4為本系統(tǒng)的軟件界面。

4 設(shè)計(jì)方案可行性分析

4.1 系統(tǒng)可靠性分析

對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)而言，在各個(gè)環(huán)節(jié)上均有可能出現(xiàn)使系統(tǒng)可靠度降低的因素，影響本系統(tǒng)可靠性的主要因素及對(duì)策見(jiàn)表4，通過(guò)現(xiàn)有手段可以減少這些影響，使本系統(tǒng)可靠性可以滿足日常應(yīng)用需求。

5 結(jié)論

（1）公交能根據(jù)乘客信息智慧停靠必將減少資源的浪費(fèi)，提高乘客公交出行舒適度，進(jìn)而提高城市公交出行率。這有利于達(dá)到推動(dòng)公交優(yōu)先政策的目的。

（2）公交作為綠色高效的城市交通運(yùn)輸方式，受到國(guó)家和政府的大力扶植，本系統(tǒng)具有出色的實(shí)用功能與社會(huì)效益，符合時(shí)代需求。

（3）人性化智慧化創(chuàng)新化的設(shè)計(jì)是行業(yè)的追求目標(biāo)，所以亦很有市場(chǎng)前景。

（4）系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，功能實(shí)用，易于被接受。我們相信基于互聯(lián)網(wǎng)的智慧公交停靠系統(tǒng)未來(lái)可以推廣于各大中小型城市甚至鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村的公交系統(tǒng)。

項(xiàng)目資助：中國(guó)博士后科學(xué)基金面上資助項(xiàng)目2018M642790

參考文獻(xiàn)：

[1]方蘭.基于嵌套C/S架構(gòu)的智能公交電子站牌的研究與設(shè)計(jì)[D].武漢工程大學(xué)，2013.

[2]劉賓，陳占帥，褚志鵬，任會(huì)權(quán).基于GPRS的智能公交站牌顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2014，22（11）：134-136.

[3]王煒，陳學(xué)武.交通規(guī)劃[M].人民交通出版社，2017.

[4]方加寶，夏天，劉欣，梁曉成.智能公交系統(tǒng)中電子站牌的研究[J].中國(guó)儀器儀表，2006（10）：73-75.