城市公交車道借行預(yù)約系統(tǒng)的設(shè)計

周海俊

(廣東省佛山市南海軟件科技園廣東東軟學(xué)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(xiàn)供需不均衡狀態(tài),而公交車道中尚有許多可利用空間,故需開發(fā)城市公交車道借行預(yù)約系統(tǒng),優(yōu)化城市道路資源分配,提高交通運行效率。

1 發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 交通現(xiàn)狀

2023年一季度,我國100個主要城市中,通勤交通達到嚴(yán)重?fù)矶碌挠?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(yán)重的城市為北京,高峰擁堵指數(shù)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(shù)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(shù)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(huán)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(shù)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(xué)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(yīng)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(fā)展現(xiàn)狀

公交專用車道是城市交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的配套基礎(chǔ)設(shè)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(shè)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(yán)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(guān)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(shù)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(tǒng)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(yán)重,而公交車道空間較大,利用并不充分。由此設(shè)計了城市公交車道借行預(yù)約系統(tǒng),需求分析如下：車主根據(jù)出行需要,在系統(tǒng)預(yù)約借用公交車道的時段,預(yù)約成功后將車輛預(yù)約信息同步至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。當(dāng)違章攝像頭拍攝到行駛在公交車道內(nèi)的車輛時,系統(tǒng)將車牌號碼與數(shù)據(jù)庫中的車牌號碼進行比對,若該車處于預(yù)約時間段內(nèi)則不進行處罰。為保證公交車運行效率,后臺可根據(jù)路況自動或手動設(shè)置借行預(yù)約數(shù)量上限,車主預(yù)約借行公交車道應(yīng)按時長收費(如某車主預(yù)約某日早上7點30到8點借行公交車道總計30 min,假設(shè)收費0.1元/min,則借行費用為3元)。

2.2 可行性分析

技術(shù)可行性分析。本系統(tǒng)采用前后端分離開發(fā)模式,前端包括小程序與網(wǎng)頁,普通用戶通過小程序進行借行預(yù)約及車輛信息綁定等操作,管理員通過網(wǎng)頁端對系統(tǒng)進行管理,后端用于處理預(yù)約信息、車輛信息、車牌比對等。后端開發(fā)基于SpringBoot框架,使用MySq l 8.0.31數(shù)據(jù)庫。目前,微信小程序、網(wǎng)頁、SpringBoot、MySql的開發(fā)技術(shù)已十分成熟,故系統(tǒng)開發(fā)具備技術(shù)可行性。

非技術(shù)可行性分析。本系統(tǒng)的運作依賴交管部門數(shù)據(jù)庫中與公交車道相關(guān)的交通數(shù)據(jù),故需交管部門的授權(quán)。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(guān)措施,以精準(zhǔn)分配道路資源,探索適時適度開放公交車道[6],故本系統(tǒng)具有應(yīng)用可行性。

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 總體設(shè)計

城市公交車道借行預(yù)約系統(tǒng)包含前端與后端部分。前端由微信小程序及后臺管理網(wǎng)頁組成。車主注冊并登錄微信小程序后可設(shè)置車輛信息及用戶身份信息,通過預(yù)約模塊查看所在城市中每個時段的預(yù)約情況,根據(jù)出行需要設(shè)置預(yù)約借行時間并提交訂單,系統(tǒng)會反饋預(yù)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(wǎng)頁查看數(shù)據(jù),根據(jù)歷史數(shù)據(jù)對不同時段的可預(yù)約借行數(shù)量設(shè)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(yè)務(wù)流程設(shè)計

已注冊用戶的預(yù)約借行公交車道業(yè)務(wù)流程如下：登錄微信小程序,在預(yù)約模塊中查看各個預(yù)約時段的預(yù)約情況,設(shè)置預(yù)約時間,繳費后即可生成訂單。在預(yù)約時間段內(nèi),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(diào)整各個時間段的可預(yù)約數(shù)量。在發(fā)生事故或有交通調(diào)控等情況下,可手動調(diào)整公交車道可預(yù)約借行數(shù)量。通常情況下系統(tǒng)默認(rèn)選擇自動調(diào)整公交車道可預(yù)約借行數(shù)量。

系統(tǒng)自動調(diào)整公交車道可預(yù)約借行數(shù)量所使用的算法可根據(jù)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(tǒng)部署后經(jīng)反復(fù)實踐調(diào)查來滿足實際需要。

3.3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

采用前端與后端分離模式,便于開發(fā)及維護。

前端由Web頁面和微信小程序構(gòu)成,Web頁面的開發(fā)使用Vue框架,微信小程序的開發(fā)使用MINA框架[7]。Web頁面供系統(tǒng)管理員使用,通過Web頁面對系統(tǒng)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(yù)約付款等操作。用戶使用微信小程序產(chǎn)生的數(shù)據(jù)交由后端處理,與后端的數(shù)據(jù)交互通過RESTful風(fēng)格的WebService接口實現(xiàn),后端開發(fā)基于SpringBoot框架與MySQL。小程序由負(fù)責(zé)渲染頁面結(jié)構(gòu)及樣式的渲染層,負(fù)責(zé)邏輯處理、數(shù)據(jù)請求、接口調(diào)用等功能的邏輯層構(gòu)成。

后端由DAO層、Service層及Controller層構(gòu)成。DAO層負(fù)責(zé)存儲用戶預(yù)約數(shù)據(jù)、個人信息等,通過設(shè)計接口和類配合MySQL實現(xiàn)。Service層將DAO封裝成一個服務(wù),根據(jù)請求中的車牌號、預(yù)計出發(fā)時間等信息檢查公交車道的可用性,計算預(yù)約費用。Service層調(diào)用DAO層將預(yù)約信息存儲到數(shù)據(jù)庫中,記錄車主的預(yù)約狀態(tài)。Controller層負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)模塊的流程控制,將小程序或Web頁面發(fā)送的請求傳送到Service層進行處理。后端將處理結(jié)果封裝成Json數(shù)據(jù)形式發(fā)送給前端微信小程序或Web頁面。

當(dāng)有車輛違規(guī)行駛在公交車道上,后端會從交管部門的數(shù)據(jù)庫中獲取相關(guān)數(shù)據(jù),將車牌與本地數(shù)據(jù)庫中的預(yù)約信息進行對比,如果車輛處于預(yù)約時間段內(nèi),則不予處罰,否則,進行相應(yīng)的處罰處理,并將違章記錄存儲到數(shù)據(jù)庫中。

4 結(jié)束語

針對城市公交車道使用現(xiàn)狀提出提升使用效率的設(shè)計方案,介紹了總體設(shè)計、主要業(yè)務(wù)流程、系統(tǒng)部署架構(gòu)。由車主付費預(yù)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(shù)環(huán)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(yù)約流程Fig.3 Flow of owner appointment

圖4 管理員修改可預(yù)約借行數(shù)量流程Fig.4 Flow of administrator modifying reservable bank loans