城市公交智能查詢系統(tǒng)的優(yōu)化設計

1、 城市公交智能查詢系統(tǒng)的優(yōu)化設計 團隊名稱： 知行團隊 所在單位： 能源科學與工程學院 參與學生： 指導老師 ： 完成時間： 2013年3月26日 城市公交智能查詢系統(tǒng)的優(yōu)化設計摘要：根據我國城市公交的現(xiàn)狀，特點以及人們的出行規(guī)律設計出來的城市公交智能查詢系統(tǒng)已經在各個城市得到了廣泛的應用，但各城市的公交信息服務系統(tǒng)大多是靜態(tài)的，不能滿足人們對實時動態(tài)公交信息發(fā)布的需求，本文在傳統(tǒng)的公交智能查詢系統(tǒng)的基礎上，通過gps，無線通信系統(tǒng)，數(shù)據庫系統(tǒng)等技術,實現(xiàn)公交車，公交站點和數(shù)據處理中心的實時數(shù)據交換，發(fā)布實時動態(tài)的公交出行信息。另外，本文摒棄傳統(tǒng)的以距離作為最優(yōu)出行路線算法的標準，而采用更加科

2、學的以時間作為標準，更符合人們對出行的要求。關鍵詞：城市公交；智能；查詢；gps；無線通信；數(shù)據庫智能公交查詢系統(tǒng)現(xiàn)狀及不足隨著城市的迅速發(fā)展，新建小區(qū)的大量出現(xiàn)，公交路線也漸漸增多，但是面對多條選擇路線，乘客會變的盲目。特別是在旅游城市，游客在選擇公交車路線時會比較困難。目前，我國的城市公交信息服務系統(tǒng)多是靜態(tài)的，乘客獲得的信息很少，且公交信息的完整性和準確性得不到保證。城市交通信息服務存在著混亂和低效的問題。我們現(xiàn)在發(fā)布的數(shù)據多是多年的統(tǒng)計值，數(shù)據不夠貼近客觀情況。因為現(xiàn)在的公交查詢系統(tǒng)是以距離最短作為路線選擇的標準,不考慮實時的路況信息,而且提供的路線大多經過市中心,所以必然會有以下弊端

3、:1增加市中心的交通壓力，造成擁擠2在擁擠的情況下,花費的時間可能比繞行還長3不能處理交通擁堵情況雖然目前在一些城市里,智能交通已經有了長足的發(fā)展,像北京，廣州,杭州,武漢等,已經能夠做到根據不同時段的路況，實時動態(tài)發(fā)布信息,但是也只能做到按照道路擁擠程度進行分級,預測班車到站時間,等待時間等,還不能做到科學實時動態(tài)的“公交路線選擇”,因此遠遠不能滿足乘客的需求。 所以我國現(xiàn)在的查詢系統(tǒng)總體處于低水平，是發(fā)展的困難，也是機遇，通過基于時間的智能公交查詢系統(tǒng)的改進，提高公交車利用率，增強公交的吸引力，緩解城市交通壓力，實現(xiàn)順暢交通。改進方案的系統(tǒng)結構傳統(tǒng)的公交智能查詢系統(tǒng)包括公交換乘查詢系統(tǒng)，公

4、交線路查詢系統(tǒng)，公交站點查詢系統(tǒng)，公交進站時間實時查詢系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)發(fā)展的較為成熟，在其他文獻中也已經有了很詳細的介紹。我們這次的優(yōu)化設計主要是在原有的系統(tǒng)上增加了個人出行方案查詢模塊，該模塊的工作機理是數(shù)據中心對公交車輛傳回來的實時數(shù)據處理以后再回傳到公交車輛和公交站點，乘客根據這些信息可以隨時 選擇自己的出行方案或者對原有的出行方案作出修訂。如圖所示：數(shù)據中心用戶端 公交車公交站牌公交站牌： 感應裝置有源rfid，可以接受不同頻段信號，在10米范圍內通過信號衰減程度來感應公交車的停車，靠站和離去。公交車:安裝有相應頻率的接收器，當公交車進入到感應區(qū)時，會記錄到站時間，當離開車站時，車上的

5、計數(shù)器會計算車上的乘客數(shù)量，然后利用信號發(fā)送裝置，向數(shù)據中心發(fā)送該車的車輛信息包括到站時間，車載人數(shù)，所在路段和第幾路公交車等數(shù)據中心：數(shù)據中心將接收的車輛信息存儲到數(shù)據庫，對原數(shù)據進行刷新，當乘客查詢時，服務器會調用最新的數(shù)據進行計算，生成基于時間最短的路徑出行方案，并發(fā)給用戶。 改進方案實現(xiàn)原理及模型本方案建立在2個符合現(xiàn)實情況的假設上：一、車輛發(fā)車間隔足夠短（515分鐘）以致對結果的影響足夠小。二、路況間的變化是連續(xù)的。1. 數(shù)據采集原理每個公交站牌都安裝有感應裝置(有源rfid)，當公交車進入某個站臺感應范圍時公交車記錄一個時間，當公交車進入下一站時又記錄另一個時間，兩者之差便是兩站之

6、間該公交車的"運行時間"（包括停車靠站時間）當同一路的公交車經過每一個路段時，系統(tǒng)就會對原來的數(shù)據進行實時動態(tài)的更新。當乘客在站點查詢時，我們將此時路徑上的各路段上更新的時間差相加，結果稱為乘客在此路徑上的"乘車時間"。2. 建立模型1. 表示乘客查詢時某輛公交車最近通過（i,i+1）兩站的運行時間（包括?？空緯r間）。2.當公交車剛到 i 站時記錄一個時間，當公交車到下一站i+1又記錄一個時間，兩者之差就是3.所有的必須是由同一路線的公交車產生的且實時刷新。 具體運算過程如圖所示： 1 a 2 b 3 c 4 5 d 6 e 7上圖是乘客查詢時同一路的5

7、輛公交車在各站點的分布圖，假如乘客查詢的是（1，6）站之間，那對于這條路線的首班車，在查詢時并沒有實時刷新的時間數(shù)據可用，這時我們參考上個星期同期的歷史數(shù)據，直到該路線每個路段都產生更新的數(shù)據。公交車等待時間的查詢已經發(fā)展的比較成熟，在本方案中，為了更符合實際情況，我們在公交車行程時間的基礎上加上乘客等待公交車的時間，所以如果乘客選擇該路公交車，消耗的總時間為為了提高公交車的乘客滿意程度，根據排隊心理學原理：當乘客等待的時間比他期望的時間少（或等于）時，乘客才會感到滿意，所以我們將得到的原始時間數(shù)據賦予了一個動態(tài)的權值，處理如下:其中是根據交通流狀況而選擇的參數(shù)，建議取值1.0-1.2.我們將

8、這個時間作為下一輛公交車在這條路線上所需要的時間，當然這里會有一個誤差.最后將每一條路線最終得到的時間按照從小到大的順序排列，生成路線選擇方案，提供給乘客選擇。客戶端的效果顯示乘客可以通過公交站點和公交車的顯示屏以及手機客戶端來查詢實時數(shù)據，顯示頁面與原有系統(tǒng)大體相同，只要將原有系統(tǒng)顯示的時間轉換為數(shù)據中心傳回來的數(shù)據即可。 1.我們把時間作為目標函數(shù)，在追求快速，節(jié)省時間的同時，但是不能人為的降低人們的乘車體驗，和公交車的服務質量。我們將車內的擁擠程度一并發(fā)給乘客，而乘客根據自身的需要，選擇出行方案。 2.由于我們假設研究的交通情況是連續(xù)變化的，所以當擁堵緩慢產生時，通過擁堵路段的時間就會延

9、長，那么系統(tǒng)在進行路線的選擇時，該方案的優(yōu)先值就會降低，乘客會自動排除，這樣就可以在上車前避開擁堵路線。 但是如果乘客的路線較長， 擁堵很有可能在乘客上車之后才產生，為了降低乘客的損傷，讓乘客有知情權，我們將重新計算通過前方擁堵路段的延誤時間，擁堵路段告知乘客。但為了乘客能有更直觀的視覺效果，我們通過建立公交運行評價方案，將不同的擁堵情況分成不同等級，并按照不同的顏色予以標識，讓乘客 能知道到達目的地的準確時間信息 ，具體圖例如圖所示： 其中，等表示通過這個路段的時間。本次方案設計在公交車運行情況的評價上，參照北京市的交通指數(shù)作為評價道路網的運行情況，建立公交運行指數(shù)，我們本方案評價公交車的運行情況也采用同樣的分級，但分級標準會發(fā)生變化。對應的路況在led顯示屏上分別用綠色，淺綠，黃色，橙色和紅色表示。如表所示：交通指數(shù)對應路況顯示顏色0至2暢通2至4基本暢通4至6輕度擁堵6至8中度擁堵8至10嚴重擁堵其中， 暢通每天首班車通過該路段的時間； 基本暢通比暢通時多耗時0.2至0.5倍 ； 輕度擁堵比暢通時多耗時0.5至0.8倍 ； 中度擁堵比暢通時多耗時0.8至1.1倍 ； 重度擁堵比暢通時多耗時1.1倍以上 ；對于公交車來講，延誤一方面是由路段上的交通擁堵所造成的，另一方面是由乘客上下車所造成的。所以在計算兩站之間的行程時間時，也包括了乘客上下車的時間，所以這里的交通擁堵不僅