智慧校園背景下公交出行系統設計研究

王秀良 孫瑞妮 張焰佳

摘 要：根據高校學生日常出行中目的性強、人流車流集中的特點，越來越多的高校引入校園公交車以便利日常的校園內出行。伴隨而來的是人車混行的安全問題以及高峰時間的車輛擁堵，為解決目前校園公交運行中的諸多問題，利用智慧校園理念，通過智慧公交系統模塊間的相互協同作用，實現信息的同步更新并保障車輛運行安全，改變校園交通環境。將公交運行變得信息化、可視化、智能化，構建一個專為高校校園服務的智慧公交系統。

關鍵詞：智慧校園;智慧公交系統模塊;科學調度;出行舒適度

1 研究背景

“智慧校園”是2010年浙江大學所提出的未來規劃，是融合了物聯網、智能感知等多種綜合信息技術，能夠集校園工作、學習和生活為一體，為廣大師生提供一個全面的智能感知環境和綜合信息服務平臺。目前智慧校園理念已經推出網頁、微信公眾號以及手機APP等多種方式試驗運行，涵蓋包括家校互動、學生記錄等多種功能，以加強家校聯系、管理學生信息為主要目的，主要作為一種信息溝通平臺在家校兩端運營。基于此平臺的已有概念，我們提出利用智慧校園理念創建一個專用于校園的公交出行系統，該系統主要應用于高校校園，希望能在合理安排校園公交車調度、減輕校園人力物力負擔、完善校園公交服務以及保障校園交通安全、提高校園交通效率、倡導公交先行、提倡綠色環保等諸多方面起到促進作用。搭配利用軟件開發技術以及智能化管理，綜合多系統協作，從管理公交調度方案到為學生提供APP端收集信息，全方位一體化提供多項服務以優化目前的校園公交運營情況，創建公交出行系統，改善校園公交不足。

2 江蘇大學校園公交現狀

江蘇大學校園公交每輛公交車滿載約載客45人，全線路票價1元，刷卡或是掃碼支付可享受半價優惠。目前共有三條線路，其中1、2號線途經圖書館、三江樓等大部分主要客流集散地，運營時間為7：00—18：00;3號線不經過圖書館，運營時間18：00—21：30。三條路線起點均為六食堂公交調度中心，繞校園一周后回到起點，屬于人工實時調度并循環往復運營，客觀來說從很大程度上已經起到緩解了目前校園內的公交壓力的作用，屬于校園內交通的重要組成部分。

校園公交運行時與步行學生和非機動車完全混行，無獨立路權，江大校園內多為雙幅路，寬度較窄，因此學校為安全起見規定校園公交時速不得超過20Km/h。高峰時段上下課時間，目前公交通行先后順序全部依靠行人和非機動車與公交司機之間自主讓行，公交司機經常鳴笛示意讓路，即便公交車會提前在主要客流集散地等候并且經常多車并發，但依然無法滿足客流需求。[1-2]

3 研究目標

基于以上背景，我們在項目實施過程中力圖實現以下目標：（1）通過現狀調查收集公交運營大數據并匯總分析，在大數據基礎下，分析現狀主要矛盾的同時還要合理編撰數學算法，利用回歸分析模型實現對乘客數量、車次安排的自動運算安排，統籌規劃并線上合理調度;（2）針對目前所存在的問題提出相應改進措施，從硬件設備更新和線上數據計算兩個方向入手，把針對校園公交的優化改進方案集成于智慧公交系統模塊中，并嘗試將線上信息與手機APP端進行聯系;（3）進行方案評估，檢測APP運行狀況，并記錄試驗期間能否達到緩解校園公交擁堵，提高乘客出行舒適度，合理調度并提高運輸效率的最終目的。

4 問題分析

針對江蘇大學校園公交運營現狀，基于更便利、更高效的主要目標，我們對江蘇大學校園公交運行情況信息展開調查，收集到包括公交班次時刻、每站大致停靠時間、各站平均上下車人數等數據，并對江蘇大學師生進行校園公交滿意度調查，包括等車時長、乘車體驗等相關內容，總結得出目前江大校園公交存在的主要問題。根據調查階段乘坐出行體會、公交基礎設施的實地調查和調查問卷所得結果，發現以下問題：

4.1 從乘客角度

（1）早中晚高峰時段內，公交站臺內乘客等車人數很多，排隊隊伍過長甚至于堵塞宿舍區出入口，發車時間間隔長短不定，尤其是早高峰時段，發車間隔甚至達到近10分鐘，嚴重影響學生等車體驗;（2）公交站臺內沒有電子牌顯示公交車位置信息，導致部分同學急于上課選擇中途放棄等車，選擇其他方式去上課;（3）學生無法及時了解公交車內空余座位數情況，存在終于等到車卻因沒有位置無法上車的情況;（4）高峰時段為運送盡可能多的乘客，公交車的行駛速度偏快，特別是在轉彎處，存在站客由于慣性摔倒的情況;（5）高峰時段內，公交車內乘客多，環境嘈雜，存在司機聽不到乘客喊到站的情況，導致部分乘客坐過站。

4.2 從公交運營調度角度

（1）校園公交車在不同時段增減發車數主要憑借調度員從公交司機行駛途中觀察到的等車情況反饋，再結合其個人經驗調整發車車輛數;（2）二號線四食堂至汽車學院的狹窄路段，全程均為雙幅路，人車混行，存在安全隱患的同時還可能在高峰時段內阻礙公交車輛的通行。

5 改進措施

為保障智慧校園公交出行系統的有序運行，首先需要把站牌信息改為能夠實時更新的電子設備，并根據目前發現的主要矛盾，我們從公交車輛、公交基礎設施和公交車運營調度三個方面提出有針對性的優化措施：

5.1 公交車輛方面

（1）在公交車內安裝GPS定位設施，鋪開校園公交浮動車網絡，運用GPS定位技術與踏板式上下客計數技術，聯網同步車輛位置、乘客信息，將公交車空余座位數實時顯示在站臺的電子牌或者手機移動端上;（2）在公交車上配備“車輛轉彎，請拉好扶手”及報站等相關語音，例如將線路上轉彎點的地理位置信息記錄下來，車輛臨近轉彎點時，借助GPS定位系統，車輛通過識別判斷地理位置，自動發出相關提示音。

5.2 公交基礎設施方面

（1）在每一個公交停靠站安裝攝像監控設備并埋設壓力傳感器，基于視頻監控和壓力傳感技術，實現候車乘客數量統計，進而得出各站臺的等車人數，并通過無線傳輸技術實時傳輸給調度員，方便安排車輛調度;（2）在各站臺建立電子站牌并配有語音廣播提示，使車輛信息實時更新在電子屏幕上并同步播報，也可開發移動端APP，再結合RFID（射頻識別）技術，方便乘客實時掌握公交車的位置信息;（3）對于二號線中四食堂至汽車學院的狹窄路段，特別是在高峰時段內，可每隔三十米在路兩側設置電子指示牌，將RFID技術獲得的公交車輛位置實時顯示在電子牌上，提醒其他車輛，特別是私家車、出租車注意避讓，保證公交車在高峰時段內的優先通行。

5.3 公交車調度方面

將RFID技術、GPS定位技術、踏板式上下客計數技術和站臺下傳感器四者獲取的實時流量、地理位置等信息匯總，實時傳輸計算，方便科學合理地調整公交車發車頻率、發車路線。[3]

6 智慧公交系統模塊構建

在大數據統計的支持下，我們可以劃分出諸多模塊，用以支持智慧公交系統運行。主要包括數據統計分析系統、公交決策支持系統、公交車系統、公交站臺系統以及軟件APP幾大部分。從獲取公交車GPS定位到收集乘客信息，整個數據的收集工作一直在進行，將所有收集到的大數據匯入數據統計分析系統進行分析整理，可以得出公交車的運行屬性、乘客行為屬性、路段屬性以及站點屬性等有效信息，生成現狀公交運行線路圖、公交時刻調度表的同時，系統根據大數據統計結果可以自動預測未來時間各站臺大概排隊的乘客數量，利用公交決策支持系統根據客流的動態更新自動運行實施科學調度，并自動生成公交車調度方案，保證乘客的出行體驗和出行效率。在用大數據分析結果的支持基礎上，公交車系統、公交站臺系統以及軟件APP可以實時更新并與數據處理相互反饋，實現站臺語音播報、車內智能語音提醒、擁堵路段語音提示等諸多功能。APP客戶端也可以通過信息更新實時查看公交車位置，智能查詢路線規劃，合理安排出行計劃減少時間浪費，這就完成了整個智慧公交系統的運作流程。[4-5]

7 效果評估

從乘客提體驗角度來講，站臺有語音播報，并且當公交車的定位信息以及到站時間可以實時同步顯示后，師生可以收到系統提示的預計等車時間，除了避免不必要的等車時間浪費以外，還可以幫助合理規劃行程，提高師生出行效率。并且車內安裝語音提醒，也降低了由于車輛在行駛過程中顛簸帶來的安全風險。從管理者角度來講，在多種技術手段的幫助下，公交車可以進行自主規劃調度，省去了人工調度安排的時間，管理者就可以把更多的精力用在關于校園公交車的維修保護上，同時不需要人工指揮公交車運營，也節約了財力物力，并大大提高管理者的工作效率。從校園交通管理層面來講，校園公交能夠高效安全的運行將很大程度上緩解校園道路上的交通壓力，通過提醒其他車輛和行人的自主避讓，將聚集在道路上的行人和非機動車有意識分散開，公交優先以減少交通擁堵。除了提高師生乘車效率、管理者工作效率以外，也可以智慧公交系統的連續作用下，優化校園內的整體交通情況。

8 結論

本項目的特色是綜合運用統計學理論來研究分析校園公交現狀的主要矛盾，運用軟件編程開發和智慧交通體系從乘客方和運營調度方兩方面提高校園公交出行服務水平。在理論上，構建智慧校園公交系統模塊。本項目通過分析目前校園公交乘客出行舒適度的影響因素和公交運營調度的方法效率，根據統計數據，提出公交在智慧校園公交體系下的改進優化措施，探索乘客出行體驗最優、公交運營收益最大和公交調度最科學的最優解。在應用上，通過軟件模塊為乘客提供最佳的出行體驗、為公交科學的運營調度提供決策依據。目前校園公交還無法具備為師生提供實時、準確的公交信息的條件，公交調度為傳統人工估計決策調度，本項目旨在解決以上薄弱環節，為全校師生提供最佳公交出行體驗。

參考文獻：

[1]何怡，羅英，張路路.校園公交安全管理現狀及對策研究——以江蘇大學為例[J].中外企業家，2019（07）：239-240.

[2]蔣威，楊帆，劉佳杰，李開益.基于transcad軟件的校園公交系統層次化設計——以江蘇大學為例[J].科技視界，2014（09）：96-97.

[3]劉卓，毛麗娜，王浩鈺，張蘭，葛夢瑤.高機動化背景下高校校園交通組織方案優化設計[J].物流工程與管理，2019，41（06）：159-160+164.

[4]鄭啟明，陳孔亮，蒙慶全.華南師范大學校園智能交通管理系統的構建[J].華南師范大學學報（自然科學版），2014，46（05）：37-40.

[5]陳凱，竇路，張勇.淺談智慧公交系統的建設[J].數字通信世界，2019（11）：29+42.

指導老師：孫超。