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1、 城市公交智能查询系统的优化设计 团队名称： 知行团队 所在单位： 能源科学与工程学院 参与学生： 指导老师 ： 完成时间： 2013年3月26日 城市公交智能查询系统的优化设计摘要：根据我国城市公交的现状，特点以及人们的出行规律设计出来的城市公交智能查询系统已经在各个城市得到了广泛的应用，但各城市的公交信息服务系统大多是静态的，不能满足人们对实时动态公交信息发布的需求，本文在传统的公交智能查询系统的基础上，通过GPS，无线通信系统，数据库系统等技术,实现公交车，公交站点和数据处理中心的实时数据交换，发布实时动态的公交出行信息。另外，本文摒弃传统的以距离作为最优出行路线算法的标准，而采用更加科
2、学的以时间作为标准，更符合人们对出行的要求。关键词：城市公交；智能；查询；GPS；无线通信；数据库智能公交查询系统现状及不足随着城市的迅速发展，新建小区的大量出现，公交路线也渐渐增多，但是面对多条选择路线，乘客会变的盲目。特别是在旅游城市，游客在选择公交车路线时会比较困难。目前，我国的城市公交信息服务系统多是静态的，乘客获得的信息很少，且公交信息的完整性和准确性得不到保证。城市交通信息服务存在着混乱和低效的问题。我们现在发布的数据多是多年的统计值，数据不够贴近客观情况。因为现在的公交查询系统是以距离最短作为路线选择的标准,不考虑实时的路况信息,而且提供的路线大多经过市中心,所以必然会有以下弊端
3、:1增加市中心的交通压力，造成拥挤2在拥挤的情况下,花费的时间可能比绕行还长3不能处理交通拥堵情况虽然目前在一些城市里,智能交通已经有了长足的发展,像北京，广州,杭州,武汉等,已经能够做到根据不同时段的路况，实时动态发布信息,但是也只能做到按照道路拥挤程度进行分级,预测班车到站时间,等待时间等,还不能做到科学实时动态的“公交路线选择”,因此远远不能满足乘客的需求。 所以我国现在的查询系统总体处于低水平，是发展的困难，也是机遇，通过基于时间的智能公交查询系统的改进，提高公交车利用率，增强公交的吸引力，缓解城市交通压力，实现顺畅交通。改进方案的系统结构传统的公交智能查询系统包括公交换乘查询系统，公
4、交线路查询系统，公交站点查询系统，公交进站时间实时查询系统等，这些系统发展的较为成熟，在其他文献中也已经有了很详细的介绍。我们这次的优化设计主要是在原有的系统上增加了个人出行方案查询模块，该模块的工作机理是数据中心对公交车辆传回来的实时数据处理以后再回传到公交车辆和公交站点，乘客根据这些信息可以随时 选择自己的出行方案或者对原有的出行方案作出修订。如图所示：数据中心用户端 公交车公交站牌公交站牌： 感应装置有源RFID，可以接受不同频段信号，在10米范围内通过信号衰减程度来感应公交车的停车，靠站和离去。公交车:安装有相应频率的接收器，当公交车进入到感应区时，会记录到站时间，当离开车站时，车上的
5、计数器会计算车上的乘客数量，然后利用信号发送装置，向数据中心发送该车的车辆信息包括到站时间，车载人数，所在路段和第几路公交车等数据中心：数据中心将接收的车辆信息存储到数据库，对原数据进行刷新，当乘客查询时，服务器会调用最新的数据进行计算，生成基于时间最短的路径出行方案，并发给用户。 改进方案实现原理及模型本方案建立在2个符合现实情况的假设上：一、车辆发车间隔足够短（515分钟）以致对结果的影响足够小。二、路况间的变化是连续的。1. 数据采集原理每个公交站牌都安装有感应装置(有源RFID)，当公交车进入某个站台感应范围时公交车记录一个时间，当公交车进入下一站时又记录另一个时间，两者之差便是两站之
6、间该公交车的运行时间（包括停车靠站时间）当同一路的公交车经过每一个路段时，系统就会对原来的数据进行实时动态的更新。当乘客在站点查询时，我们将此时路径上的各路段上更新的时间差相加，结果称为乘客在此路径上的乘车时间。2. 建立模型1. 表示乘客查询时某辆公交车最近通过（i,i+1）两站的运行时间（包括停靠站时间）。2.当公交车刚到 i 站时记录一个时间，当公交车到下一站i+1又记录一个时间，两者之差就是3.所有的必须是由同一路线的公交车产生的且实时刷新。 具体运算过程如图所示： 1 a 2 b 3 c 4 5 d 6 e 7上图是乘客查询时同一路的5辆公交车在各站点的分布图，假如乘客查询的是（1，
7、6）站之间，那对于这条路线的首班车，在查询时并没有实时刷新的时间数据可用，这时我们参考上个星期同期的历史数据，直到该路线每个路段都产生更新的数据。公交车等待时间的查询已经发展的比较成熟，在本方案中，为了更符合实际情况，我们在公交车行程时间的基础上加上乘客等待公交车的时间，所以如果乘客选择该路公交车，消耗的总时间为为了提高公交车的乘客满意程度，根据排队心理学原理：当乘客等待的时间比他期望的时间少（或等于）时，乘客才会感到满意，所以我们将得到的原始时间数据赋予了一个动态的权值，处理如下:其中是根据交通流状况而选择的参数，建议取值1.0-1.2.我们将这个时间作为下一辆公交车在这条路线上所需要的时间
8、，当然这里会有一个误差.最后将每一条路线最终得到的时间按照从小到大的顺序排列，生成路线选择方案，提供给乘客选择。客户端的效果显示乘客可以通过公交站点和公交车的显示屏以及手机客户端来查询实时数据，显示页面与原有系统大体相同，只要将原有系统显示的时间转换为数据中心传回来的数据即可。 1.我们把时间作为目标函数，在追求快速，节省时间的同时，但是不能人为的降低人们的乘车体验，和公交车的服务质量。我们将车内的拥挤程度一并发给乘客，而乘客根据自身的需要，选择出行方案。 2.由于我们假设研究的交通情况是连续变化的，所以当拥堵缓慢产生时，通过拥堵路段的时间就会延长，那么系统在进行路线的选择时，该方案的优先值就
9、会降低，乘客会自动排除，这样就可以在上车前避开拥堵路线。 但是如果乘客的路线较长， 拥堵很有可能在乘客上车之后才产生，为了降低乘客的损伤，让乘客有知情权，我们将重新计算通过前方拥堵路段的延误时间，拥堵路段告知乘客。但为了乘客能有更直观的视觉效果，我们通过建立公交运行评价方案，将不同的拥堵情况分成不同等级，并按照不同的颜色予以标识，让乘客 能知道到达目的地的准确时间信息 ，具体图例如图所示： 其中，等表示通过这个路段的时间。本次方案设计在公交车运行情况的评价上，参照北京市的交通指数作为评价道路网的运行情况，建立公交运行指数，我们本方案评价公交车的运行情况也采用同样的分级，但分级标准会发生变化。对
10、应的路况在LED显示屏上分别用绿色，浅绿，黄色，橙色和红色表示。如表所示：交通指数对应路况显示颜色0至2畅通2至4基本畅通4至6轻度拥堵6至8中度拥堵8至10严重拥堵其中， 畅通每天首班车通过该路段的时间； 基本畅通比畅通时多耗时0.2至0.5倍 ； 轻度拥堵比畅通时多耗时0.5至0.8倍 ； 中度拥堵比畅通时多耗时0.8至1.1倍 ； 重度拥堵比畅通时多耗时1.1倍以上 ；对于公交车来讲，延误一方面是由路段上的交通拥堵所造成的，另一方面是由乘客上下车所造成的。所以在计算两站之间的行程时间时，也包括了乘客上下车的时间，所以这里的交通拥堵不仅包括路段上所造成的延误，也包括乘客在站点形成的“拥堵延误”。 新方案的优点和社会效益1.基于实时动态，可以有效的避免拥堵路线2.可以减少市中心交通压力3.在一定拥挤的情况下，有可能找着一条在距离上虽然不是最短，但却可以节约时间的路线方案，供乘客选择。4.该系统是对原有查询系统的改进，使用方便，具有很好的可扩展性。
