基于移動互聯(lián)網(wǎng)的智能拼車系統(tǒng)設(shè)計

摘 要：該系統(tǒng)旨在服務(wù)于乘客和出租車司機，以解決乘客高峰時段打車難，出租車座位利用率低等問題。系統(tǒng)主要采用C/S結(jié)構(gòu)，客戶端主要分為乘客與出租車兩個用戶角色。后臺服務(wù)器主要實現(xiàn)定位、智能匹配、路徑導(dǎo)航及費用計算等。

關(guān)鍵詞：移動互聯(lián)網(wǎng)；智能；拼車系統(tǒng)

中圖分類號：TP309 文獻標識碼：A

1 引言（Introduction）

出租車是城市公共交通的重要組成部分，是以公交車、地鐵、輕軌為主的大規(guī)?？瓦\交通的合理補充。出租車行業(yè)的日趨發(fā)展與完善，給人們的出行帶來了極大的快捷，有效的緩解了城市交通壓力。然而，縱觀出租車的運營情況不難發(fā)現(xiàn)其存在的嚴峻問題，主要體現(xiàn)在：①客流分配問題。即上下班高峰期乘客打車難，其余時間出租車空載時間長。②出租車座位利用率低問題。大多數(shù)時候出租車載客為單個乘客，導(dǎo)致了資源的浪費。為有效解決乘客在上下班高峰時間段打車難、平日出租車座位利用率低等問題，本研究設(shè)計了基于移動互聯(lián)網(wǎng)的實時智能拼車系統(tǒng)。

本研究設(shè)計的基于移動互聯(lián)網(wǎng)的實時智能拼車系統(tǒng)，主要是基于出租車乘客之間的“拼車”行為，為乘客和出租車司機提供服務(wù)。該系統(tǒng)可以快速定位乘客與司機位置，從而可以幫助乘客快速的找到空載座位的出租車，此外，該系統(tǒng)還提供路徑的智能導(dǎo)航與路徑匹配功能，從而為智能行駛提供了便捷。因此，基于移動互聯(lián)網(wǎng)的實時智能拼車系統(tǒng)的設(shè)計具有深遠的研究意義和應(yīng)用前景。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀（The research progress and status）

拼車概念最初由Daganzo在1982提出，其主要是為了解決在網(wǎng)絡(luò)中均衡交通流分配的問題[1]。后來隨著人們對出行、旅游的盛行，拼車概念也越來越流行。越來越多的學(xué)者開始對“拼車”相關(guān)問題進行研究。鑒于拼車在實際應(yīng)用中復(fù)雜性，目前大多學(xué)者主要以拼車行為為研究主體，對影響拼車普及和發(fā)展的因素進行分析。此外，拼車費用分配問題是拼車系統(tǒng)研究中的關(guān)鍵問題之一。自1983年Fagin and Williams第一次提出公平合乘概念至今[2]，很多學(xué)者對拼車費用的公平性提出了不同的算法模型，其中比較有代表性是Moni Naor，該模型運用博弈論算法來解決合乘公平問題，為拼車費用分配研究提出新的分析模式[3]。

根據(jù)我國城市交通運營特色，有學(xué)者提出拼車的另一種實現(xiàn)方式即拼出租車出行，成為具有中國特色的更為創(chuàng)新的研究課題[4]。目前，對于這一領(lǐng)域的研究成果還不是很多，但較為矚目的是Chi-ChungTao[5]和Chun-Yin Chen[6]兩位學(xué)者研究了基于“貪婪”方法和時空網(wǎng)絡(luò)兩種啟發(fā)式算法的“拼出租車”問題，通過在臺北市Nei-Hu科技公園路段的實際驗證，結(jié)果證明運用適當?shù)目茖W(xué)設(shè)計，拼出租車這種交通方式平均節(jié)省距離是63873千米，從而節(jié)省了大量的人力、物力和能源，更改善了國內(nèi)出租車空駛率高的問題[7]。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計（The research progress and status）

基于移動互聯(lián)網(wǎng)的實時拼車系統(tǒng)設(shè)計，其主要采用C/S

（Client/Server）模式，客戶端（司機和乘客）通過移動網(wǎng)絡(luò)或者無線接入到Internet來與服務(wù)器進行通信；服務(wù)器端為客戶端提供智能路徑導(dǎo)航、路徑優(yōu)化與匹配與費用計算。本系統(tǒng)主要分為手機客戶端及服務(wù)器端，其功能主要有：

手機客戶端支持用戶注冊、乘客發(fā)布拼車請求、查詢結(jié)果、定位、司機行駛路徑發(fā)布等功能。具體流程如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能圖

Fig.1 Systems function diagram

乘客客戶端功能模塊設(shè)計，如圖2所示。

圖2 乘客乘車模塊

Fig.2 Passengers module

充分考慮出租車“拼車”服務(wù)系統(tǒng)的安全性，合乘出租車的申請者需要登錄系統(tǒng)，如果是新用戶將被要求進行注冊，成為有效用戶后方能進行拼車申請。

（1）用戶信息模塊

該模塊要求乘客和出租車用戶完善個人的基本信息資料。用戶注冊后才能進行相關(guān)權(quán)限的操作，比如發(fā)布拼車服務(wù)、搶單服務(wù)、行駛線路、費用查看等操作。

（2）用戶定位

利用手機自帶的GPS功能，結(jié)合百度地圖，定位司機與乘客的地理位置，從而為系統(tǒng)有效的為乘客和司機提供智能匹配與推送服務(wù)。

（3）系統(tǒng)查詢模塊

該模塊主要功能包括：預(yù)期起始地、預(yù)期目的地、乘坐時間、有效聯(lián)系電話、網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系方式、出租車大約到達時間等。

（4）費用計算模塊

主要是根據(jù)不同乘客不同的起始點，根據(jù)行駛公里數(shù)提供智能的費用計算功能。

司機功能模塊設(shè)計：

圖3 司機拼車模塊

Fig.3 Carpooling module

出租車“拼車”服務(wù)器根據(jù)乘客的拼車請求，需要對乘客的請求路線、出租車的行駛路線進行自動篩選、優(yōu)化處理、自動匹配后進行系統(tǒng)推送。其模塊主要功能如下：

（1）路徑匹配模塊

該模塊為本設(shè)計的重點，主要是根據(jù)智能匹配算法來實現(xiàn)同一線路上的乘客與出租車用戶之間行駛線路相似度的匹配。

（2）智能導(dǎo)航模塊

出租車根據(jù)系統(tǒng)推送的信息進行搶單，然后系統(tǒng)生成導(dǎo)航線路，該線路要求接送乘客的最短路徑為最優(yōu)路徑。

根據(jù)出租車“拼車”車輛調(diào)度模型設(shè)計實現(xiàn)過程，運用智能算法來解決路徑優(yōu)化問題。從而為申請拼車服務(wù)的乘客提供更為合理的合乘路線及快捷的乘車服務(wù)。

4 結(jié)論（Conclusion）

本文以目前普及的Android（其他系統(tǒng)平臺開發(fā)類似）智能手機為載體，出租車司機在第一位乘客上車時啟動該軟件發(fā)布其行駛線路，并設(shè)定該線路的若干關(guān)鍵點；當乘客發(fā)布拼車請求后，由后臺服務(wù)器進行路徑的智能匹配，并將匹配到的出租車信息推送給乘客與出租車司機，并自動生成智能行駛導(dǎo)航線路與費用計算，最終完成乘客的拼車行為。

參考文獻（References）

[1] Daganzo C.Equilibrium model for carpools on an urban network[J].

Transportation Research Record，1982：74-79.

[2] R.Fagin，J.H.Williams.A fair carpool scheduling algorithm[J].

IBM J .Res. Development，1983，27（2）：133-139.

[3] Hirten John，Beroldo Steve.Ridesharing programs cost little-do a

lot[J].Transportation Quarterly，1997，51（2）：9-13.

[4] Moni Naor.On fairness in the carpool problem[J].Journal of

Algorithms，2005（05）：93-98.

[5] Robert.B，Nlanda，Wlliam A.Cowart，Lewis M.Fulton.Travel

demand policies for saving oil during a supply emergency[J].

Energy Policy，2006（34）：2994-3005.

[6] Jaimyoung Kwona，Pravin Varaiya.Effectiveness of California's

High-Occupancy-Vehicle（HOV）system[J].Transportation

Research Part C，2007（28）：1002-1005.

[7] Shuo Ma，Yu Zheng，Ouri Wolfson.T-Share：A Large-Scale

Dynamic Taxi Ridesharing Service[J].IEEE International

Conference on Data Engineering，2013（1）：86-91.

作者簡介：

俞立峰（1978-），男，碩士，講師.研究領(lǐng)域：信息安全.