城市公交智能查詢系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

1、 城市公交智能查詢系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計 團(tuán)隊(duì)名稱： 知行團(tuán)隊(duì) 所在單位： 能源科學(xué)與工程學(xué)院 參與學(xué)生： 指導(dǎo)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(shè)計摘要：根據(jù)我國城市公交的現(xiàn)狀，特點(diǎn)以及人們的出行規(guī)律設(shè)計出來的城市公交智能查詢系統(tǒng)已經(jīng)在各個城市得到了廣泛的應(yīng)用，但各城市的公交信息服務(wù)系統(tǒng)大多是靜態(tài)的，不能滿足人們對實(shí)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(chǔ)上，通過gps，無線通信系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等技術(shù),實(shí)現(xiàn)公交車，公交站點(diǎn)和數(shù)據(jù)處理中心的實(shí)時數(shù)據(jù)交換，發(fā)布實(shí)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(biāo)準(zhǔn)，而采用更加科

2、學(xué)的以時間作為標(biāo)準(zhǔn)，更符合人們對出行的要求。關(guān)鍵詞：城市公交；智能；查詢；gps；無線通信；數(shù)據(jù)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(wù)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(zhǔn)確性得不到保證。城市交通信息服務(wù)存在著混亂和低效的問題。我們現(xiàn)在發(fā)布的數(shù)據(jù)多是多年的統(tǒng)計值，數(shù)據(jù)不夠貼近客觀情況。因?yàn)楝F(xiàn)在的公交查詢系統(tǒng)是以距離最短作為路線選擇的標(biāo)準(zhǔn),不考慮實(shí)時的路況信息,而且提供的路線大多經(jīng)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(fèi)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(jīng)有了長足的發(fā)展,像北京，廣州,杭州,武漢等,已經(jīng)能夠做到根據(jù)不同時段的路況，實(shí)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(jìn)行分級,預(yù)測班車到站時間,等待時間等,還不能做到科學(xué)實(shí)時動態(tài)的“公交路線選擇”,因此遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(jī)遇，通過基于時間的智能公交查詢系統(tǒng)的改進(jìn)，提高公交車?yán)寐?，增?qiáng)公交的吸引力，緩解城市交通壓力，實(shí)現(xiàn)順暢交通。改進(jìn)方案的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(diǎn)查詢系統(tǒng)，公交進(jìn)站時間實(shí)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(xiàn)中也已經(jīng)有了很詳細(xì)的介紹。我們這次的優(yōu)化設(shè)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(jī)理是數(shù)據(jù)中心對公交車輛傳回來的實(shí)時數(shù)據(jù)處理以后再回傳到公交車輛和公交站點(diǎn)，乘客根據(jù)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(jù)中心用戶端 公交車公交站牌公交站牌： 感應(yīng)裝置有源rfid，可以接受不同頻段信號，在10米范圍內(nèi)通過信號衰減程度來感應(yīng)公交車的停車，靠站和離去。公交車:安裝有相應(yīng)頻率的接收器，當(dāng)公交車進(jìn)入到感應(yīng)區(qū)時，會記錄到站時間，當(dāng)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(jù)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(jù)中心：數(shù)據(jù)中心將接收的車輛信息存儲到數(shù)據(jù)庫，對原數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新，當(dāng)乘客查詢時，服務(wù)器會調(diào)用最新的數(shù)據(jù)進(jìn)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(jìn)方案實(shí)現(xiàn)原理及模型本方案建立在2個符合現(xiàn)實(shí)情況的假設(shè)上：一、車輛發(fā)車間隔足夠短（515分鐘）以致對結(jié)果的影響足夠小。二、路況間的變化是連續(xù)的。1. 數(shù)據(jù)采集原理每個公交站牌都安裝有感應(yīng)裝置(有源rfid)，當(dāng)公交車進(jìn)入某個站臺感應(yīng)范圍時公交車記錄一個時間，當(dāng)公交車進(jìn)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(yùn)行時間"（包括停車靠站時間）當(dāng)同一路的公交車經(jīng)過每一個路段時，系統(tǒng)就會對原來的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時動態(tài)的更新。當(dāng)乘客在站點(diǎn)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(jié)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(yùn)行時間（包括?？空緯r間）。2.當(dāng)公交車剛到 i 站時記錄一個時間，當(dāng)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(chǎn)生的且實(shí)時刷新。 具體運(yùn)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(diǎn)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(shí)時刷新的時間數(shù)據(jù)可用，這時我們參考上個星期同期的歷史數(shù)據(jù)，直到該路線每個路段都產(chǎn)生更新的數(shù)據(jù)。公交車等待時間的查詢已經(jīng)發(fā)展的比較成熟，在本方案中，為了更符合實(shí)際情況，我們在公交車行程時間的基礎(chǔ)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(jù)排隊(duì)心理學(xué)原理：當(dāng)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(jù)賦予了一個動態(tài)的權(quán)值，處理如下:其中是根據(jù)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(dāng)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?？蛻舳说男Ч@示乘客可以通過公交站點(diǎn)和公交車的顯示屏以及手機(jī)客戶端來查詢實(shí)時數(shù)據(jù)，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(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)中心傳回來的數(shù)據(jù)即可。 1.我們把時間作為目標(biāo)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(yàn)，和公交車的服務(wù)質(zhì)量。我們將車內(nèi)的擁擠程度一并發(fā)給乘客，而乘客根據(jù)自身的需要，選擇出行方案。 2.由于我們假設(shè)研究的交通情況是連續(xù)變化的，所以當(dāng)擁堵緩慢產(chǎn)生時，通過擁堵路段的時間就會延

9、長，那么系統(tǒng)在進(jìn)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(chǎn)生，為了降低乘客的損傷，讓乘客有知情權(quán)，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(yùn)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(biāo)識，讓乘客 能知道到達(dá)目的地的準(zhǔn)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(shè)計在公交車運(yùn)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(wǎng)的運(yùn)行情況，建立公交運(yùn)行指數(shù)，我們本方案評價公交車的運(yùn)行情況也采用同樣的分級，但分級標(biāo)準(zhǔn)會發(fā)生變化。對應(yīng)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(yīng)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(yán)重?fù)矶缕渲校?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