智能公共交通管理系統(tǒng)框架構(gòu)建研究

1城市智能公共交通管理系統(tǒng)簡(jiǎn)介隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市汽車的數(shù)量不斷增加，城市交通流量不斷增加，交通事故頻發(fā)，交通擁堵日益嚴(yán)重。為解決這一系列問題,近年來(lái)各國(guó)都比較重視對(duì)交通系統(tǒng)管理和控制技術(shù)的研究和開發(fā),致力于通信技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)等現(xiàn)代高新技術(shù)來(lái)系統(tǒng)地解決道路交通問題。于是提出了智能交通系統(tǒng)(intelligenttransportationsystem,ITS)的概念。ITS通過(guò)對(duì)有關(guān)交通信息的實(shí)時(shí)采集、傳輸和處理,把握當(dāng)前交通運(yùn)行狀況以及預(yù)測(cè)未來(lái)的交通狀況,借助多種手段和設(shè)備對(duì)各種交通情況進(jìn)行處理。通過(guò)有力的信息交流手段,使用戶迅速獲知交通信息,從而有效地提高交通效率和安全,并使交通設(shè)施得到充分利用,實(shí)現(xiàn)交通系統(tǒng)的集約式發(fā)展。城市智能公共交通管理系統(tǒng)是集計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)、全球衛(wèi)星定位技術(shù)、地理信息技術(shù)為一體的交通系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有公交車輛的定位跟蹤、輔助導(dǎo)航、車輛調(diào)度指揮、動(dòng)態(tài)發(fā)布公交信息以及出行者最佳路徑查詢等功能。通過(guò)建設(shè)智能公交管理系統(tǒng)可以大大提高城市公交車輛的綜合管理和調(diào)度的智能性,從而有效緩解城市交通的壓力。2車載智能車改自動(dòng)調(diào)度管理本文設(shè)計(jì)的智能公交管理系統(tǒng)主要由車載設(shè)備、服務(wù)器、GIS(地理信息)系統(tǒng)、車隊(duì)調(diào)度、總調(diào)度中心以及公交信息發(fā)布等組成。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。車載設(shè)備通過(guò)無(wú)線通信向服務(wù)器發(fā)送本車的定位信息和接收來(lái)自調(diào)度端的各項(xiàng)調(diào)度指令。調(diào)度端主要負(fù)責(zé)對(duì)公交車輛的日常調(diào)度管理工作。服務(wù)器可以對(duì)車載設(shè)備發(fā)送來(lái)的動(dòng)態(tài)公交信息進(jìn)行分析匯總,并且將公交信息通過(guò)多種形式向外發(fā)布,還可以響應(yīng)用戶通過(guò)Internet、SMS或者觸摸屏等方式向服務(wù)器提交的各種公交查詢請(qǐng)求。各車隊(duì)調(diào)度中心與總調(diào)度中心以及服務(wù)器之間采用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通信,下面對(duì)各部分分別介紹。2.1車載終端的可擴(kuò)展性車載設(shè)備安裝于公交車上,由于其工作環(huán)境比較差,而且對(duì)設(shè)備的體積也有一定的要求,我們采用了工作穩(wěn)定可靠、抗干擾能力強(qiáng)的嵌入式設(shè)備。將嵌入式設(shè)備作為車載終端應(yīng)用于智能公交管理系統(tǒng),可以使車載終端具有更高的智能性、穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性。車載設(shè)備是建立全方位、實(shí)時(shí)準(zhǔn)確、高效的智能公交管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)。車載設(shè)備主要包括嵌入式設(shè)備、輸入輸出設(shè)備、GPS(全球定位系統(tǒng))設(shè)備以及GPRS(通用分組無(wú)線業(yè)務(wù))設(shè)備等。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。整個(gè)設(shè)備通過(guò)GPS接收車輛的位置信息,并且將車輛信息經(jīng)過(guò)處理后在電子地圖上顯示,同時(shí)通過(guò)GPRS連入網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器端。通過(guò)在車載設(shè)備上編寫應(yīng)用軟件,可以將該車輛的地理位置動(dòng)態(tài)地在電子地圖上顯示,也可以根據(jù)GPS的定位信息進(jìn)行自動(dòng)報(bào)站,并隨時(shí)接收調(diào)度端發(fā)來(lái)的各種指令以及響應(yīng)鍵盤事件等。2.2車輛的感知調(diào)度根據(jù)我國(guó)城市公交的現(xiàn)狀,每一個(gè)車隊(duì)設(shè)有一個(gè)車隊(duì)調(diào)度中心,主要負(fù)責(zé)整個(gè)車隊(duì)的日常調(diào)度工作,如圖3所示。車隊(duì)調(diào)度作為一個(gè)客戶端通過(guò)TCP/IP協(xié)議與服務(wù)器及總調(diào)度中心通信,可以接收服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)的屬于該車隊(duì)的所有處于連接狀態(tài)的車輛的運(yùn)營(yíng)信息,根據(jù)這些信息可以將正在運(yùn)營(yíng)的車輛的位置、速度、方向等相關(guān)情況在調(diào)度端動(dòng)態(tài)顯示,以便于調(diào)度人員隨時(shí)掌握車隊(duì)的運(yùn)營(yíng)情況。調(diào)度端也可以利用GSM網(wǎng)的短信功能向指定車輛或者向所有車輛發(fā)送短消息,如新聞、天氣預(yù)報(bào)等。系統(tǒng)還將在后臺(tái)自動(dòng)生成數(shù)據(jù)、記錄信息、制作報(bào)表,以備必要時(shí)查詢。系統(tǒng)同時(shí)自動(dòng)生成每一輛車的出發(fā)時(shí)間、到達(dá)各站時(shí)間、完成全程的耗時(shí)、行駛里程等數(shù)據(jù),可根據(jù)不同需要打印格式化的車輛、車隊(duì)營(yíng)運(yùn)報(bào)表。2.3整理交通信息總調(diào)度中心負(fù)責(zé)整個(gè)城市公交車輛的宏觀調(diào)度管理工作,也是作為一個(gè)客戶端與服務(wù)器及各車隊(duì)調(diào)度中心通過(guò)TCP/IP進(jìn)行通信?？傉{(diào)度中心的優(yōu)先級(jí)最高,除了可以直接與車隊(duì)調(diào)度中心通信外,還可與所有公交車輛進(jìn)行通信?？傉{(diào)度中心的另一主要工作是將各數(shù)據(jù)搜集單位所搜集到的數(shù)據(jù)經(jīng)由歸納、整合、處理,轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂谜呷菀琢私獾男畔??？傉{(diào)度中心將所搜集的交通資料加以整理匯總,配合歷史交通、路況、路網(wǎng)屬性等數(shù)據(jù),根據(jù)系統(tǒng)管理者提供的策略與內(nèi)容,配合適當(dāng)?shù)乃惴▽?shù)據(jù)轉(zhuǎn)為有用的交通信息。調(diào)度中心取得實(shí)時(shí)路況數(shù)據(jù)后,將數(shù)據(jù)匯整為數(shù)據(jù)庫(kù),并將這些數(shù)據(jù)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)格式,以標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議傳輸?shù)絼?dòng)態(tài)信息發(fā)布服務(wù)器?？傉{(diào)度中心歸納整理的交通信息主要有:(1)交通擁擠信息:包含擁擠地區(qū)及其所影響的范圍。(2)交通障礙信息:包含事故、路上障礙物、施工及其他作業(yè)等障礙信息。(3)交通管制信息:包含禁止通行、速度限制、車道管制、橋梁限重、隧道限高、危險(xiǎn)路段、臨時(shí)管制及管制原因等信息。(4)運(yùn)行時(shí)間信息:車流狀況、行車速度、行車距離、運(yùn)行時(shí)間預(yù)估等信息?？傉{(diào)度中心通過(guò)對(duì)這些信息的歸納整理再加上對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析,可以為決策者制定交通發(fā)展政策及規(guī)劃提供宏觀的信息分析,從而進(jìn)一步提高交通管理質(zhì)量。2.4車輛的充放電查詢服務(wù)器是整個(gè)系統(tǒng)的核心,隨著公交車輛數(shù)目的增多,數(shù)據(jù)量會(huì)越來(lái)越大,因此對(duì)服務(wù)器的各項(xiàng)性能指標(biāo)要求都比較高。服務(wù)器負(fù)責(zé)接收所有車載設(shè)備發(fā)來(lái)的車輛位置信息,處理后存入數(shù)據(jù)庫(kù),同時(shí)根據(jù)車輛的編號(hào)將數(shù)據(jù)發(fā)送到對(duì)應(yīng)的車隊(duì)調(diào)度中心。另外,服務(wù)器還存有整個(gè)城市的路口、路段以及各公共設(shè)施等地理信息,車載端和調(diào)度端可以按各種條件進(jìn)行查詢,為將來(lái)的車輛自主導(dǎo)航系統(tǒng)提供支持。根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)存有的這些靜態(tài)信息,結(jié)合由車載設(shè)備提供的動(dòng)態(tài)交通信息,我們可以在服務(wù)器上開發(fā)公交換乘服務(wù)程序來(lái)響應(yīng)用戶的各種查詢請(qǐng)求,例如可以讓用戶通過(guò)Internet、手機(jī)短信或者是設(shè)在公共場(chǎng)所的觸摸屏來(lái)