智能公共交通管理系統框架構建研究

1城市智能公共交通管理系統簡介隨著經濟的快速發展，城市汽車的數量不斷增加，城市交通流量不斷增加，交通事故頻發，交通擁堵日益嚴重。為解決這一系列問題,近年來各國都比較重視對交通系統管理和控制技術的研究和開發,致力于通信技術、自動化技術及計算機技術等現代高新技術來系統地解決道路交通問題。于是提出了智能交通系統(intelligenttransportationsystem,ITS)的概念。ITS通過對有關交通信息的實時采集、傳輸和處理,把握當前交通運行狀況以及預測未來的交通狀況,借助多種手段和設備對各種交通情況進行處理。通過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,并使交通設施得到充分利用,實現交通系統的集約式發展。城市智能公共交通管理系統是集計算機控制技術、無線通信技術、全球衛星定位技術、地理信息技術為一體的交通系統。該系統具有公交車輛的定位跟蹤、輔助導航、車輛調度指揮、動態發布公交信息以及出行者最佳路徑查詢等功能。通過建設智能公交管理系統可以大大提高城市公交車輛的綜合管理和調度的智能性,從而有效緩解城市交通的壓力。2車載智能車改自動調度管理本文設計的智能公交管理系統主要由車載設備、服務器、GIS(地理信息)系統、車隊調度、總調度中心以及公交信息發布等組成。其結構如圖1所示。車載設備通過無線通信向服務器發送本車的定位信息和接收來自調度端的各項調度指令。調度端主要負責對公交車輛的日常調度管理工作。服務器可以對車載設備發送來的動態公交信息進行分析匯總,并且將公交信息通過多種形式向外發布,還可以響應用戶通過Internet、SMS或者觸摸屏等方式向服務器提交的各種公交查詢請求。各車隊調度中心與總調度中心以及服務器之間采用TCP/IP協議進行通信,下面對各部分分別介紹。2.1車載終端的可擴展性車載設備安裝于公交車上,由于其工作環境比較差,而且對設備的體積也有一定的要求,我們采用了工作穩定可靠、抗干擾能力強的嵌入式設備。將嵌入式設備作為車載終端應用于智能公交管理系統,可以使車載終端具有更高的智能性、穩定性和可擴展性。車載設備是建立全方位、實時準確、高效的智能公交管理系統的基礎。車載設備主要包括嵌入式設備、輸入輸出設備、GPS(全球定位系統)設備以及GPRS(通用分組無線業務)設備等。其結構如圖2所示。整個設備通過GPS接收車輛的位置信息,并且將車輛信息經過處理后在電子地圖上顯示,同時通過GPRS連入網絡數據發送到服務器端。通過在車載設備上編寫應用軟件,可以將該車輛的地理位置動態地在電子地圖上顯示,也可以根據GPS的定位信息進行自動報站,并隨時接收調度端發來的各種指令以及響應鍵盤事件等。2.2車輛的感知調度根據我國城市公交的現狀,每一個車隊設有一個車隊調度中心,主要負責整個車隊的日常調度工作,如圖3所示。車隊調度作為一個客戶端通過TCP/IP協議與服務器及總調度中心通信,可以接收服務器轉發來的屬于該車隊的所有處于連接狀態的車輛的運營信息,根據這些信息可以將正在運營的車輛的位置、速度、方向等相關情況在調度端動態顯示,以便于調度人員隨時掌握車隊的運營情況。調度端也可以利用GSM網的短信功能向指定車輛或者向所有車輛發送短消息,如新聞、天氣預報等。系統還將在后臺自動生成數據、記錄信息、制作報表,以備必要時查詢。系統同時自動生成每一輛車的出發時間、到達各站時間、完成全程的耗時、行駛里程等數據,可根據不同需要打印格式化的車輛、車隊營運報表。2.3整理交通信息總調度中心負責整個城市公交車輛的宏觀調度管理工作,也是作為一個客戶端與服務器及各車隊調度中心通過TCP/IP進行通信。總調度中心的優先級最高,除了可以直接與車隊調度中心通信外,還可與所有公交車輛進行通信。總調度中心的另一主要工作是將各數據搜集單位所搜集到的數據經由歸納、整合、處理,轉變為使用者容易了解的信息。總調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、路網屬性等數據,根據系統管理者提供的策略與內容,配合適當的算法將數據轉為有用的交通信息。調度中心取得實時路況數據后,將數據匯整為數據庫,并將這些數據設定標準格式,以標準的TCP/IP協議傳輸到動態信息發布服務器。總調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、危險路段、臨時管制及管制原因等信息。(4)運行時間信息:車流狀況、行車速度、行車距離、運行時間預估等信息。總調度中心通過對這些信息的歸納整理再加上對歷史數據的分析,可以為決策者制定交通發展政策及規劃提供宏觀的信息分析,從而進一步提高交通管理質量。2.4車輛的充放電查詢服務器是整個系統的核心,隨著公交車輛數目的增多,數據量會越來越大,因此對服務器的各項性能指標要求都比較高。服務器負責接收所有車載設備發來的車輛位置信息,處理后存入數據庫,同時根據車輛的編號將數據發送到對應的車隊調度中心。另外,服務器還存有整個城市的路口、路段以及各公共設施等地理信息,車載端和調度端可以按各種條件進行查詢,為將來的車輛自主導航系統提供支持。根據數據庫存有的這些靜態信息,結合由車載設備提供的動態交通信息,我們可以在服務器上開發公交換乘服務程序來響應用戶的各種查詢請求,例如可以讓用戶通過Internet、手機短信或者是設在公共場所的觸摸屏來