公交站臺乘客誘導系統

陳凌子 李岱濰

摘 要：系統包括數據的接收和處理設備、乘客及駕駛員信息提示設備。數據的接收和處理設備負責對實時的粗采樣粒度的公交車行駛狀態數據進行傳輸和處理;乘客及駕駛員信息提示設備包括LED顯示屏和電子站牌，負責車輛到站信息的提示，實現對乘客的行為誘導和規范;整個誘導系統通過車聯網技術對公交車的運行時空特性進行描述并進行車輛排隊狀態估計，根據車隊實時排隊狀態對即將進入公交站臺的公交車輛進行動態車位分配，利用智能的信息化手段引導乘客排隊乘車，解決公交站點乘客擁擠、追車等問題，有效縮短公交車輛的停靠時間，提高運行效率。

關鍵詞：排隊誘導 停靠預測 車聯網

一、研究背景及意義

大力發展公共交通事業，提高道路利用率和居民出行效率，是緩解交通問題的重要措施，對構建良好的城市交通系統具有重要的意義。在現有的公交系統中，乘客信息服務平臺可以為乘客提供車輛進站的大致時間，不能確定多輛公交車進站時的進站次序。當多輛公交車同時進站時，乘客只能根據個人視覺感官判斷所乘公交車的停靠位置情況，從而產生追逐車輛、攔截車輛、擁擠上車等不文明現象。不僅影響乘客乘車效率和公交車整體運行效率，還會引起一定的安全問題。在智能公交系統中，公交車都安裝有GPS等定位設備，具備記錄車輛全時空行駛狀態數據的功能。這些信息可以為公交車的進站次序判別提供依據。

二、系統整體設計

利用公交車的軌跡數據對進入公交站臺的車輛順序進行判別，通過在站臺預設固定車位，在車輛進站之前動態分配公交車停靠車位，并將公交車輛的停靠站信息通過終端設備發送給乘客，乘客根據車輛到達信息進行排隊乘車。在公交數據采集層，利用車輛GPS設備對公交車的行駛軌跡進行采集，并利用站臺車位停車地磁判別車位是否占用;在數據處理層，利用路側處理設備對GPS軌跡數據進行分析，判斷來車狀態和車輛即將停靠的車位;在誘導展示層，面向乘客發布停車信息，并提示乘客進行排隊乘車。

三、詳細設計

本作品的提出的基于車聯網的排隊乘車誘導系統實現流程如圖1所示。

具體如下：

（一）實時行駛數據的采集與傳輸

中心系統通過無線數據傳輸方式獲取公交車實時行駛狀態信息，并通過無線方式將公交車行駛狀態信息轉發至公交站臺數據處理終端。采集到的公交車行駛數據主要包括以下內容：

（二）原始數據的預處理

1.數據冗余處理：提取有用的數據，對于無用數據，進行刪除;對于數據冗余，刪除多余數據，僅保留一條。對于刪除的數據要進行數據補償。

2.速度異常處理：裝有GPS車載機的公交車輛在城市道路上運行，接收機接收到的速度為瞬時值，其合理范圍與固定檢測器所測定的速度范圍相同。

3.定位異常處理：根據歷史數據設置預訂路線的有效范圍，超出范圍則判定為定位錯誤，剔除該錯誤數據并補償;若時間序列中連續兩次GPS數據中行駛速度低于所設閾值，認為車輛靜止，選擇前一定位點作為當前定位點。

4.數據缺失補償

（三）基于公交車軌跡數據的車輛到站順序確定方法

1.基本參數配置和行駛數據。具體工作包括：獲取所述站臺正常運行的公交停靠線路，劃定第一預設區域和第二預設區域，預設區域位置、大小、形狀等參數設置均與站臺和目標車輛的基本情況有關，基于停靠線路和預設區域以GPS坐標為劃分依據，篩選進入預設區域內的具有站臺停靠權利的車輛采樣數據。進入目標范圍（預設區域）內的車輛，才會在短時間內停靠站臺，此時的車輛具有預測其行駛順序的價值。當車輛進入第二預設區域內時，站點信息顯示設備應輸出即將到站車輛。

2.跟蹤采樣。在預設時間間隔內，對預設區域內的公交車輛行駛狀態的數據參數進行跟蹤采樣，得到各車輛在當前采樣時刻的行駛數據。

3.車輛回溯。基于各公交車輛在當前采樣時刻及前一采樣時刻的行駛數據，推測車輛在基準時刻的GPS位置信息，進而對多輛公交車輛的行駛順序進行排列，得到車輛行駛序列。

①基準時刻的原理為：由于每輛車上傳數據的時刻是不一致的，無法直接比較車輛的行駛順序，故需將車輛的經緯度位置規范到同一時刻，即基準時刻。

②確定基準時刻后，根據各車輛的當前采樣時刻的行駛數據和前一采樣時刻的行駛數據，計算各車輛在基準時刻時的經緯度坐標。

③得到車輛在基準時刻的經緯度數據后，根據N輛目標車輛在時刻的同步位置，判定N輛目標車輛的車輛行駛序列。

4.車輛停靠的確定方法。在站臺現場預先規劃完成停靠車位的渠化。基于車輛駛入第二預設區域的情況及排序結果確定車輛停靠位置并進行現場信息發布。具體方法如下：

判斷當前采樣時刻是否顯示有車輛進入第二預設區域。

基于排序結果輸出一輛或多輛即將到站的車輛所屬線路。

當得到車輛行駛序列后，停靠信息發布時需要根據車輛行駛序列依次安排停靠車位。

5.車輛停靠信息發布。在站臺固定停車位排隊通道位置安裝有LED顯示設備和語音提示設備，為乘客提供該停車位即將到達的公交車線路號。駕駛員信息發布分為兩種：在公交站臺上方設置LED顯示設備，對即將進入公交站臺的公交車進行提示，確保駕駛員能夠停靠在正確的車位;站臺數據處理終端以無線方式將停靠車位信息發送給駕駛員車載終端顯示屏。

四、創新特色

（一）提出了基于粗采樣粒度軌跡數據的公交車排隊狀態估計方法，在對公交車軌跡數據進行系統的預處理基礎上，設置二級預設區域對公交車數據僅篩選，并根據篩選后的數據進行跟蹤采樣，設置基準時刻對不同車輛的運行狀態進行回溯，進而實現車輛隊列順序的準確判別。

（二）設計了基于車聯網的排隊乘車誘導軟硬件系統，利用智能的信息化手段解決公交站點乘客擁擠、追車等問題，為公交乘客乘車管理提供了一種新手段。

參考文獻

[1] 白斯吉. 基于智能公交數據的公交車進站排隊概率及站點位置研究[D].西南交通大學，2018.

[2] 李臘梅，何賢昭.基于不完全數據的公交排隊系統分析[J].科技資訊，2018，16（11）：31-33+35.

[3] 劉偉，陳科全，謝忠金.大型公交站的動態排隊論分析與優化[J].重慶交通大學學報（自然科學版），2018，37（08）：75-80.

[4] 李東岳，焦朋朋，王紅霖.基于排隊論的公交站臺優化設計[J].綜合運輸，2017，39（04）：73-77.

[5] 胥少龍.基于灰色理論的公交候車排隊客流預測[J].道路交通與安全，2016，16（01）：39-42