基于物聯(lián)網(wǎng)技術的城市公交服務管理模式研究

容明揚，張雪軍，劉俞彤，高旭東，邢耀魯

(山東交通學院 a.管理學院;b.信息與電氣科學學院;c.交通與物流工程學院，山東 濟南 250357)

社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展和城市規(guī)模的不斷擴大，給城市的公共交通帶來了巨大的壓力，公交車輛擁堵、低效、等候時間長等問題嚴重制約了我國公交優(yōu)先戰(zhàn)略的實施?！秶窠?jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》中提出：“實施公共交通優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略，大力發(fā)展城市公共交通系統(tǒng)”，讓人民群眾“出行更便捷、乘坐更舒適、換乘更方便、運營更安全”。因此，建立快捷的公共交通系統(tǒng)對城市經(jīng)濟的發(fā)展具有重要的意義。

1 國內外城市公交管理現(xiàn)狀分析

1)我國城市公交存在的主要問題

近年來，隨著我國城市化進程的加快，城市規(guī)模不斷擴大，機動車擁有量及道路交通流量急劇增加，特別是大城市，公交車輛增加、線路延長、車次增多，交通擁擠現(xiàn)象仍十分嚴重，且有日益加重的趨勢。據(jù)2012年中國國際物聯(lián)網(wǎng)(傳感網(wǎng))博覽會高峰論壇上，交通運輸部公路科學研究院總工程師王笑京表示,國內外實踐經(jīng)驗表明，解決城市交通問題的重要途徑就是發(fā)展公共交通，建立先進的公共交通系統(tǒng)(Advanced Public Traffic System，APTS)，提高道路通行能力和公交車輛運營管理水平。

目前，各大城市普遍存在公交車輛的行車速度下降、行車間隔不均衡，時常出現(xiàn)“串車”、“大間隔”現(xiàn)象，嚴重影響了公交客運的服務質量。由于缺乏現(xiàn)代化的服務管理模式，公交車輛運營過程處于“看不見、聽不著”的落后現(xiàn)狀，具有較大的盲目性和滯后性。尤其是對于公交乘客，乘坐的公交車等候時間長、行駛速度慢，車輛運行、線路信息不能確切及時的提供給乘客。對于政府部門，無法獲取公交公司實際運營情況，也無法實現(xiàn)有效監(jiān)管。對于公安部門來說，對公交實時監(jiān)控能力不強，無法做到事前預警和事后取證。對于公交企業(yè)本身來講，營運數(shù)據(jù)不準確、處理周期長，無法提供運營分析和決策支持。因此，建立一個實時信息傳遞、車輛互聯(lián)、視頻互聯(lián)、智能分析、智慧查詢、交流互動的服務平臺是十分必要的。[1]

2)國內外發(fā)展狀況

美、歐、日是世界上經(jīng)濟成長程度最高的國度和地域，也是世界上智能交通系統(tǒng)(Intelligent Transport System，ITS)開發(fā)利用的最好國度。ITS已不限于解決交通擁堵、交通混亂、交通污染等問題，也成為緩解能源缺乏、培養(yǎng)新興產業(yè)、加強國際競爭力、提升城市出行平安的良好辦法。

國際上具代表性的智能交通系統(tǒng)有美國智能車輛道路系統(tǒng)(IVHS)、歐洲高效安全交通計劃(PROMETHEUS)、歐洲車輛安全道路結構計劃(DRIVE)和日本的ITS。其中，日本的ITS經(jīng)過幾十年的發(fā)展，覆蓋范圍遍及全國，在解決交通問題上發(fā)揮著重要作用。其特點是：將先進的信息技術、計算機技術、數(shù)據(jù)通信技術、傳感技術、電子控制技術、自動控制理論、運籌學、人工智能等有效地綜合運用于整個交通服務、管理與控制，從而建立起一種大范圍、全方位發(fā)揮作用的實時、準確、高效的運輸綜合管理系統(tǒng)，解決日趨惡化的道路交通擁擠、交通事故和環(huán)境污染。[3-4]

中國ITS起步較晚，與發(fā)達國家還存在較大差距。1988年北京市從意大利引進了2套電子監(jiān)控裝備，首創(chuàng)了我國城市交通應用電子監(jiān)控裝備的先河。20世紀90年代中期以來，在科技部、交通部的組織下，我國交通運輸界的科學家和工程技術人員開始跟蹤ITS技術，并取得長足進步。1999年11月國家科學技術部批準成立了國家智能交通系統(tǒng)工程技術研究中心，在交通部、科技部的組織下，該中心完成了“九五”國家重點科技攻關項目“中國智能交通系統(tǒng)體系框架”、國家基礎性科研項目“中國ITS標準體系框架研究”、交通部重點科研項目“智能運輸發(fā)展戰(zhàn)略研究”等一系列關系中國ITS發(fā)展的重點項目，為我國順利實施ITS 打下了良好基礎。我國與美國、歐洲、日本的智能交通系統(tǒng)發(fā)展對比見表1。

表1 我國與美國、歐洲、日本的智能交通系統(tǒng)發(fā)展情況對比

進一步落實優(yōu)先發(fā)展城市公共交通政策，推動智能公共交通系統(tǒng)的發(fā)展，將進一步提高公交行業(yè)的科技水平和服務質量。同時能夠準確獲取公交企業(yè)運營成本和效益，以便政府給予補貼和補償。優(yōu)先發(fā)展城市公共交通政策是緩解城市交通擁堵的有效措施，可以改善城市人居環(huán)境、促進城市可持續(xù)發(fā)展。[5]

2 智慧公交服務管理方案

智慧公交管理模式是指以物聯(lián)網(wǎng)技術為基礎，通過感知、傳輸、應用3個層次逐步推進，由智能公交向智慧公交轉化的創(chuàng)新服務管理模式。該模式為公交公司與公交乘客之間建立新型的互動服務平臺，將公交服務的內容建設成可知、可視、可控的管理模式。建立居民智慧出行的新途徑，通過車輛、車站、互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、無線射頻識別、手機、乘客、信息處理平臺等要素組合成物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的智慧公交，通過這一平臺提供出行、換乘、時間計算、線路選擇、服務質量評價、客流分析、乘運效率分析、車內安防、報警聯(lián)動等服務內容。智慧公交服務管理模式見圖1。智慧公交系統(tǒng)結構見圖2。

圖1 智慧公交服務管理模式簡圖

圖2 智慧公交系統(tǒng)結構圖

2.1 車聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)

車聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)應用領域的一個分支，是指安裝在機動車上的電子設備利用無線射頻識別(RFID) 標簽進行自動識別的技術，通過網(wǎng)絡信息平臺實現(xiàn)對過往車輛的工作狀態(tài)(靜、動)和屬性特征等信息的提取與采集，交通管理部門根據(jù)需求對過往車輛進行有效的監(jiān)督、調控與管理。

利用車聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)，可監(jiān)測每輛車的實時位置、車輛間距、乘員情況，并把信息傳送到調度中心并在GIS上顯示。根據(jù)系統(tǒng)需要可選擇不同的技術，包括RFID、路標技術、里程表技術和全球定位系統(tǒng)(GPS)等。車聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 車聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)

2.2 智能車站服務系統(tǒng)

通過車站的觸摸屏、電子顯示等媒介為公交乘客提供信息，包括根據(jù)乘客起點、終點位置進行車次選擇的智能分析，根據(jù)車輛運行情況選擇最佳線路，根據(jù)車輛乘員情況對車站乘客進行預報等。[6]

通過觸摸屏等終端進行服務質量信息反饋、乘客意見反饋、乘車滿意度反饋等信息收集，同時提供公交車輛實時到站預報、多語種信息發(fā)布、移動智能監(jiān)控以及盲人電子語音導乘等多種社會服務功能，實時監(jiān)控公交站臺及周邊客流、車流和治安等狀況。智能車站服務系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 智能車站服務系統(tǒng)

2.3 互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)服務系統(tǒng)

用戶可以通過電腦、手機，隨時隨地查詢本市各公交車輛的實時位置、上下行方向等信息，方便用戶適時安排自己的乘車計劃，從而大大提高出行效率[7]。在服務系統(tǒng)中同樣可以加入乘客滿意度、服務質量評價反饋等內容?；ヂ?lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)見圖5，互聯(lián)網(wǎng)設備應用系統(tǒng)見圖6。

2.4 乘客信息收集系統(tǒng)

該系統(tǒng)可以通過車站、互聯(lián)網(wǎng)、公交IC卡3個渠道實現(xiàn)信息收集，其中，公交IC卡與無線射頻識別技術結合，可以對乘客進行準確的流量分析、定點分析，準確統(tǒng)計乘客線路、距離、時段，為公交整體運營、調整、調度提供科學依據(jù)[8-9]。乘客信息收集系統(tǒng)見圖7。

圖5 互聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)

圖6 互聯(lián)網(wǎng)設備應用系統(tǒng)

圖7 乘客信息收集系統(tǒng)

2.5 視聯(lián)網(wǎng)與車內安防系統(tǒng)

視聯(lián)網(wǎng)與車內安防系統(tǒng)如圖8所示。

2.5.1 公交車站視聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

系統(tǒng)根據(jù)需要實時對各個車站的圖像進行調用、檢索、回放等操作，對分布在各個區(qū)域的前端設備進行集中管理和控制，還可對分布在各區(qū)域的存儲終端設備進行遠程的集中管理，對各個區(qū)域不同的用戶，可以根據(jù)指定的權限對系統(tǒng)進行操作。

2.5.2 公交車視聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

公交車視聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的功能為：視頻采集端設備將公交車運行途中的視頻圖像通過傳輸系統(tǒng)傳至視頻信息管理控制平臺；視頻信息通過無線通訊方式，借助電視墻、多媒體大屏幕、PC終端等信息顯示設備，實現(xiàn)視頻監(jiān)控信息的遠程調用或回放。

圖8 視聯(lián)網(wǎng)與車內安防系統(tǒng)

2.5.3 報警聯(lián)動系統(tǒng)

一旦遇有緊急險情(如拋錨、火警、治安事件等)，司機馬上按動應急報警按鈕，系統(tǒng)自動向后臺中心報警，后臺中心立刻通知相關單位處理。管理人員可以在地圖屏幕上鎖定且高亮顯示報警車輛位置，并自動進行追蹤顯示，同時自動打開遠程車內視頻通信，便于管理人員遠程監(jiān)視車內視頻，并開始遠程錄制視頻。

智慧公交系統(tǒng)是對整個公共交通運輸管理體系使用信息技術、人工智能、GPS 技術、電子通信和控制技術等進行綜合有效地管理，達到人、路、車協(xié)調統(tǒng)一的配合，從而提高交通運輸率，緩解交通堵塞。

3 結語

公交線路上建成智慧公交服務管理系統(tǒng)，并安裝智慧站牌、車聯(lián)網(wǎng)設備，實現(xiàn)對車輛的實時跟蹤和定位、公交車與調度室的雙向通訊、智慧站牌實時顯示下趟班車位置信息等功能。對于政府部門，提高了監(jiān)督執(zhí)法水平；對運營公司，優(yōu)化資源配置，降低運營成本，提高服務質量，提升企業(yè)的形象；對營運站場，提高了站場的利用率；對于群眾(駕駛人員、司售人員以及乘客)，保證他們的生命安全，為乘客提供了更方便的導乘信息，同時，提高了車輛運行正步率和服務水平，吸引了大量客流。達到政府受益、企業(yè)獲利、群眾滿意的三贏效果。

智慧公交管理模式提出以物聯(lián)網(wǎng)技術為基礎，5大系統(tǒng)協(xié)同運作的的理論性構想。智慧公交系統(tǒng)的研究可以有效解決城市公共交通的問題，達到人、路、車協(xié)調統(tǒng)一的配合，提高了交通運輸率，緩解了交通堵塞。由于本文對系統(tǒng)管理模式的研究處于初期階段，很多內容和技術需要進一步探索。隨著科技的發(fā)展，智能設備進一步更新，為智慧公交系統(tǒng)解決城市交通問題的實現(xiàn)提供了更廣闊的發(fā)展空間，今后對該領域的研究將會更加深化、完善并走向實用化。

參考文獻：

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[9]eNet硅谷動力.車聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術及發(fā)展趨勢[EB/OL].(2011-10-01)[2011-11-01]. http://www.enet.com.cn/ article/2011/1017 /A20111017924992.shtml