城市公交車道借行預約系統的設計

周海俊

(廣東省佛山市南海軟件科技園廣東東軟學院,廣東 佛山 528225)

隨著社會車輛保有量的提升,大部分城市道路交通呈現供需不均衡狀態,而公交車道中尚有許多可利用空間,故需開發城市公交車道借行預約系統,優化城市道路資源分配,提高交通運行效率。

1 發展現狀

1.1 交通現狀

2023年一季度,我國100個主要城市中,通勤交通達到嚴重擁堵的有1個,中度擁堵的有5個,輕度擁堵(緩行)的有27個[1],其中通勤交通擁堵程度最嚴重的城市為北京,高峰擁堵指數為2.085,通勤高峰實際速度為25.63 km/h。汽車保有量日益增加,中度擁堵以上的城市數量明顯增加,交通擁堵情況有進一步加重的趨勢。同比2022年一季度,78%的城市通勤高峰交通擁堵指數上漲,平均漲幅為6.42%,最大漲幅為22.76%,漲幅前三的城市依次為武漢、上海、長春。環比2022年四季度,全國100個主要城市中,65%的城市通勤高峰交通擁堵指數上漲,平均漲幅9.87%,最大漲幅為34.67%,漲幅前三的城市依次為蘭州、武漢、石家莊。

有學者指出,大部分城市道路交通供需不均衡,即城市道路交通需求明顯大于道路資源供給,這將進一步加劇道路交通壓力。應加快城市道路資源供給,緩解城市道路交通供需不均的矛盾[2]。

1.2 公交車道發展現狀

公交專用車道是城市交通網絡建設的配套基礎設施,有兩種專用時段,即24 h只允許公交車行駛與通勤時段只能公交車行駛其余時間才允許其他社會車輛行駛,通勤時段的設置每個城市略有不同。目前,大部分城市通勤時段公交車道幾分鐘才通過一輛公交車,而其他車道社會車輛堵塞嚴重,故城市公交車道利用率有待提高。多地已有專門針對公交專用車道開放的相關措施[3-5],這些管理政策對提升公交車道的利用率及緩解非公交車道的擁堵程度有一定的積極作用。

圖1 2023Q1通勤高峰交通擁堵指數同比2022Q1上漲TOP 10城市Fig.1 TOP 10 cities of 2023Q1 commuter peak traffic congestion index increase compared with 2022Q1

2 系統分析

2.1 需求分析

大部分公交車道的啟用時段是早晚高峰,在此期間除公交車外的其他社會車輛不能在公交車道上行駛。而早晚高峰是城市交通最為擁擠的時段,此時非公交車道堵塞嚴重,而公交車道空間較大,利用并不充分。由此設計了城市公交車道借行預約系統,需求分析如下：車主根據出行需要,在系統預約借用公交車道的時段,預約成功后將車輛預約信息同步至系統數據庫。當違章攝像頭拍攝到行駛在公交車道內的車輛時,系統將車牌號碼與數據庫中的車牌號碼進行比對,若該車處于預約時間段內則不進行處罰。為保證公交車運行效率,后臺可根據路況自動或手動設置借行預約數量上限,車主預約借行公交車道應按時長收費(如某車主預約某日早上7點30到8點借行公交車道總計30 min,假設收費0.1元/min,則借行費用為3元)。

2.2 可行性分析

技術可行性分析。本系統采用前后端分離開發模式,前端包括小程序與網頁,普通用戶通過小程序進行借行預約及車輛信息綁定等操作,管理員通過網頁端對系統進行管理,后端用于處理預約信息、車輛信息、車牌比對等。后端開發基于SpringBoot框架,使用MySq l 8.0.31數據庫。目前,微信小程序、網頁、SpringBoot、MySql的開發技術已十分成熟,故系統開發具備技術可行性。

非技術可行性分析。本系統的運作依賴交管部門數據庫中與公交車道相關的交通數據,故需交管部門的授權。目前部分城市為提升公交車道的利用率,緩解交通擁堵,制定了相關措施,以精準分配道路資源,探索適時適度開放公交車道[6],故本系統具有應用可行性。

3 系統設計

3.1 總體設計

城市公交車道借行預約系統包含前端與后端部分。前端由微信小程序及后臺管理網頁組成。車主注冊并登錄微信小程序后可設置車輛信息及用戶身份信息,通過預約模塊查看所在城市中每個時段的預約情況,根據出行需要設置預約借行時間并提交訂單,系統會反饋預約是否成功的信息。通過訂單模塊可刪除未出行的訂單及查看歷史訂單信息。

管理員可通過后臺管理網頁查看數據,根據歷史數據對不同時段的可預約借行數量設置限制,通過訂單管理模塊查找用戶訂單,對訂單進行修改或刪除操作。還可進行刪除用戶、修改信息、查看用戶等操作。

3.2 業務流程設計

已注冊用戶的預約借行公交車道業務流程如下：登錄微信小程序,在預約模塊中查看各個預約時段的預約情況,設置預約時間,繳費后即可生成訂單。在預約時間段內,車輛可合法行駛在公交車道上,不會受到處罰。

后臺管理員手動或自動調整各個時間段的可預約數量。在發生事故或有交通調控等情況下,可手動調整公交車道可預約借行數量。通常情況下系統默認選擇自動調整公交車道可預約借行數量。

系統自動調整公交車道可預約借行數量所使用的算法可根據城市主要道路行車平均速度、車輛密度等因子判斷,具體算法可在系統部署后經反復實踐調查來滿足實際需要。

3.3 系統架構設計

采用前端與后端分離模式,便于開發及維護。

前端由Web頁面和微信小程序構成,Web頁面的開發使用Vue框架,微信小程序的開發使用MINA框架[7]。Web頁面供系統管理員使用,通過Web頁面對系統進行運維。微信小程序供用戶使用,進行注冊登錄、綁定個人信息、預約付款等操作。用戶使用微信小程序產生的數據交由后端處理,與后端的數據交互通過RESTful風格的WebService接口實現,后端開發基于SpringBoot框架與MySQL。小程序由負責渲染頁面結構及樣式的渲染層,負責邏輯處理、數據請求、接口調用等功能的邏輯層構成。

后端由DAO層、Service層及Controller層構成。DAO層負責存儲用戶預約數據、個人信息等,通過設計接口和類配合MySQL實現。Service層將DAO封裝成一個服務,根據請求中的車牌號、預計出發時間等信息檢查公交車道的可用性,計算預約費用。Service層調用DAO層將預約信息存儲到數據庫中,記錄車主的預約狀態。Controller層負責業務模塊的流程控制,將小程序或Web頁面發送的請求傳送到Service層進行處理。后端將處理結果封裝成Json數據形式發送給前端微信小程序或Web頁面。

當有車輛違規行駛在公交車道上,后端會從交管部門的數據庫中獲取相關數據,將車牌與本地數據庫中的預約信息進行對比,如果車輛處于預約時間段內,則不予處罰,否則,進行相應的處罰處理,并將違章記錄存儲到數據庫中。

4 結束語

針對城市公交車道使用現狀提出提升使用效率的設計方案,介紹了總體設計、主要業務流程、系統部署架構。由車主付費預約借用公交車道,將非公交車道的車輛分流到公交車道,降低車輛密度,提升公交車道的使用效率。

圖2 2023Q1通勤高峰交通擁堵指數環比2022Q4上漲TOP 10城市Fig.2 TOP 10 cities of 2023Q1 commuter peak traffic congestion index increase compared with 2022Q4

圖3 車主預約流程Fig.3 Flow of owner appointment

圖4 管理員修改可預約借行數量流程Fig.4 Flow of administrator modifying reservable bank loans