智能公交調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)

■ 鄺井國(guó) 俞華銘 于立志 溫遠(yuǎn)新

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智能公交調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)

■ 鄺井國(guó) 俞華銘 于立志 溫遠(yuǎn)新

公交調(diào)度系統(tǒng)承載了公交運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)的采集、通信功能，是企業(yè)智能公交管理系統(tǒng)的核心系統(tǒng)，本文闡述了企業(yè)智能公交管理系統(tǒng)中的核心系統(tǒng)-智能公交調(diào)度系統(tǒng)的需求分析以及架構(gòu)設(shè)計(jì)，定義了服務(wù)模塊間通信方式。

智能公交運(yùn)用先進(jìn)的GPS/北斗定位技術(shù)、3G/4G通信技術(shù)、GIS地理信息系統(tǒng)技術(shù)，結(jié)合公交車輛的運(yùn)行特點(diǎn)，由調(diào)度中心對(duì)車輛進(jìn)行智能排班、智能調(diào)度、自動(dòng)化統(tǒng)計(jì)，以電子化方式管理公交車輛運(yùn)營(yíng)；智能公交實(shí)現(xiàn)了對(duì)公交運(yùn)營(yíng)車輛的實(shí)時(shí)監(jiān)控和可視化調(diào)度，可提高車輛的滿載率和公交系統(tǒng)的運(yùn)輸能力，從而提高公交企業(yè)的效益，進(jìn)一步可以提升整個(gè)城市的信息化和智能化；目前一線城市以及部分省會(huì)城市已實(shí)現(xiàn)公交智能化或半智能化運(yùn)營(yíng)，但在眾多中西部地區(qū)城市，智能公交調(diào)度系統(tǒng)基本處空白或者起步階段，公交企業(yè)仍然依賴傳統(tǒng)的紙質(zhì)路單、到站人工簽單調(diào)度，不具備實(shí)時(shí)調(diào)度指揮能力。

圖 1：智能公交調(diào)度系統(tǒng)需求分析

智能公交調(diào)度系統(tǒng)需求分析

智能公交調(diào)度系統(tǒng)需求可分為如下幾大類：

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理是對(duì)智能公交調(diào)度系統(tǒng)運(yùn)行所依賴的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的錄入編輯管理，包括：

人事管理：公交企業(yè)內(nèi)部人員信息的錄入，包括駕駛員、乘務(wù)員、調(diào)度員的個(gè)人信息；

車輛管理：公交企業(yè)所有公交車輛的基本信息錄入，包括車牌號(hào)、車輛自編號(hào)、車輛安裝終端編號(hào)、車型、所屬公交線路等；

線路管理：公交企業(yè)所有公交線路基本信息錄入，包括：線路標(biāo)識(shí)、線路名稱、線路類型、線路包含站點(diǎn)、單程距離、首末班時(shí)間、大間隔和串車距離等；

站點(diǎn)管理：公交企業(yè)所有公交站點(diǎn)基本信息錄入，包括：站點(diǎn)標(biāo)識(shí)、站點(diǎn)名稱、站點(diǎn)經(jīng)緯度等；

場(chǎng)站管理：公交企業(yè)所有公交場(chǎng)站基本信息錄入，包括：場(chǎng)站標(biāo)識(shí)、場(chǎng)站名稱、場(chǎng)站類型、場(chǎng)站經(jīng)緯度、場(chǎng)站半徑等；

用戶管理：軟件登錄用戶基本信息錄入，包括：用戶名、密碼、使用期限、用戶權(quán)限等；

（2）行車計(jì)劃

運(yùn)營(yíng)概況：線路計(jì)劃范圍內(nèi)運(yùn)營(yíng)基本信息，包括：首末班時(shí)間、各時(shí)間段單程時(shí)間、所需班型、所需班型數(shù)量等；

計(jì)劃生成：根據(jù)線路運(yùn)營(yíng)概況生成的行車計(jì)劃；

（3）人車排班

翻班規(guī)則：排班過(guò)程中人車和班次之間的輪換規(guī)則，包括：輪班規(guī)則、休息規(guī)則、替班規(guī)則等；

排班設(shè)置：排班信息，包括：不出派人員車輛信息、日排班表、月排班表；

歷史排班：歷史排班信息，包括：歷史排班表、人員出勤信息、車輛出勤信息；

（4）監(jiān)控調(diào)度

實(shí)時(shí)定位：通過(guò)電子地圖定位線路下運(yùn)行車輛；

軌跡回放：查看歷史行車軌跡；

線路模擬：通過(guò)模擬線路展現(xiàn)形式顯示線路下行駛車輛；

實(shí)時(shí)調(diào)度：系統(tǒng)根據(jù)排班自動(dòng)調(diào)度車輛發(fā)車，也可人工實(shí)時(shí)調(diào)整車輛與司機(jī)發(fā)車計(jì)劃

事件接受：平臺(tái)接收車輛上傳的特殊事件，包括：報(bào)警信息、違規(guī)信息、司機(jī)請(qǐng)求等；

消息收發(fā)：車輛和平臺(tái)之間消息互動(dòng)，包括：信息上傳、消息下發(fā)；

（5）報(bào)表統(tǒng)計(jì)

里程統(tǒng)計(jì)：統(tǒng)計(jì)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中產(chǎn)生的里程，包括：車輛里程、線路里程、司機(jī)里程等；

路單統(tǒng)計(jì)：車輛運(yùn)營(yíng)后產(chǎn)生的行駛數(shù)據(jù)，包括：線路、車輛、發(fā)車時(shí)間、到站時(shí)間、起點(diǎn)站、終點(diǎn)站、司機(jī)、準(zhǔn)點(diǎn)等；

考勤統(tǒng)計(jì)：統(tǒng)計(jì)司機(jī)出勤情況，包括：出勤日?qǐng)?bào)、出勤月報(bào)、打卡信息等；

準(zhǔn)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)：統(tǒng)計(jì)車輛運(yùn)營(yíng)準(zhǔn)點(diǎn)情況，包括：起點(diǎn)和終點(diǎn)的準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)間、大站考核點(diǎn)準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)間；

執(zhí)行率統(tǒng)計(jì)：統(tǒng)計(jì)車輛時(shí)間段內(nèi)的執(zhí)行情況；

違規(guī)統(tǒng)計(jì)：統(tǒng)計(jì)司機(jī)違規(guī)情況，包括：超速、偏離線路、無(wú)指令發(fā)車、人為越站、中途掉頭等；

異常統(tǒng)計(jì)：統(tǒng)計(jì)車輛在運(yùn)行過(guò)程出現(xiàn)的異常，包括：故障、事故、糾紛等；

圖2：智能公交調(diào)度系統(tǒng)組成

智能公交調(diào)度系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

（一）系統(tǒng)組成

智能公交調(diào)度系統(tǒng)組成包括三部分：前端子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)、智能公交調(diào)度平臺(tái)，結(jié)構(gòu)圖如圖2：

（1）前端子系統(tǒng)

負(fù)責(zé)車內(nèi)自動(dòng)報(bào)站，采集并上報(bào)GPS、上報(bào)到離站信息、與中心雙向通訊，主要由智能公交信息屏、車載LCD顯示屏、語(yǔ)音對(duì)講盒及配套的線纜和配件構(gòu)成；

（2）網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)

利用國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)定位數(shù)據(jù)、控制命令、雙向通訊及其他相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行谋O(jiān)控平臺(tái)，一般采用2G網(wǎng)絡(luò)即可；

（3）中心調(diào)度平臺(tái)

中心調(diào)度平臺(tái)由平臺(tái)軟件模塊搭載的服務(wù)器和客戶端軟件組成，接入智能公交信息屏，提供公交基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理，電子地圖上顯示車輛實(shí)時(shí)位置、回放車輛歷史軌跡、下發(fā)調(diào)度指令，統(tǒng)計(jì)車輛運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)等功能；

（二）智能公交調(diào)度平臺(tái)架構(gòu)

平臺(tái)邏輯架構(gòu)圖如下圖所示，可分為三大部分：智能公交信息終端、平臺(tái)服務(wù)器集群、客戶端軟件，平臺(tái)的核心是服務(wù)器集群部分。

圖3：智能公交調(diào)度平臺(tái)邏輯架構(gòu)

（三）服務(wù)器功能

各服務(wù)器功能劃分如下：

設(shè)備接入服務(wù)器：設(shè)備接入服務(wù)器作為終端連入平臺(tái)的唯一入口，承擔(dān)了和智能公交信息終端的所有通信任務(wù)，接收終端的主動(dòng)上線請(qǐng)求、心跳?；?、報(bào)警信息、GPS等通知消息，向終端下發(fā)各類控制命令，包括：調(diào)度指令、消息下發(fā)、參數(shù)配置等；

客戶端接入服務(wù)器：負(fù)責(zé)與客戶端軟件直接通信，接收客戶端的登錄請(qǐng)求、客戶端各類控制命令，向客戶端主動(dòng)上告GPS、報(bào)警、通知消息等；

消息隊(duì)列服務(wù)器：消息隊(duì)列支持兩種模式通信：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式和發(fā)布/訂閱模式，在本平臺(tái)中僅利用消息隊(duì)列服務(wù)器的發(fā)布/訂閱者模式，將設(shè)備主動(dòng)上告的報(bào)警、GPS等信息廣播給各個(gè)訂閱端；

內(nèi)存緩存服務(wù)器：存儲(chǔ)各服務(wù)模塊需要共享的數(shù)據(jù)，比如上線終端與設(shè)備接入服務(wù)器的對(duì)應(yīng)關(guān)系、上線客戶端與客戶端接入服務(wù)器的對(duì)應(yīng)關(guān)系、車輛當(dāng)日發(fā)車調(diào)度計(jì)劃表等；

存儲(chǔ)服務(wù)器：將設(shè)備主動(dòng)上告的通知消息，如GPS、進(jìn)出場(chǎng)、進(jìn)出站、報(bào)警、事件上告存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)，該組件直接與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器連接，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)寫(xiě)入；

排班服務(wù)器：從數(shù)據(jù)庫(kù)周期性讀取排班模板，按照排班策略翻班，并將排班結(jié)果寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)，該組件與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器直連讀寫(xiě)；

調(diào)度服務(wù)器：從數(shù)據(jù)庫(kù)周期性讀取排班數(shù)據(jù)，同時(shí)接收來(lái)自客戶端軟件的調(diào)度指令，按照調(diào)度策略，自動(dòng)向終端下發(fā)調(diào)度指令，該組件與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器直連讀寫(xiě)；

報(bào)表服務(wù)器：周期性計(jì)算數(shù)據(jù)庫(kù)中的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，生成統(tǒng)計(jì)報(bào)表，該組件與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器直連讀寫(xiě)；

Web服務(wù)器：提供用戶訪問(wèn)平臺(tái)web頁(yè)面的入口，提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（人、車、線、站、場(chǎng)）的增刪改查，同時(shí)提供外部訪問(wèn)接口；

（四）數(shù)據(jù)通訊

系統(tǒng)內(nèi)不同組件間的數(shù)據(jù)通信分為四種類型：

（1）通知消息

設(shè)備向接入服務(wù)器主動(dòng)發(fā)送的消息，包括：終端注冊(cè)、終端注銷、終端定位信息、到離站、進(jìn)出場(chǎng)、考勤、終端消息上報(bào)、終端報(bào)警、終端故障上告等，這類數(shù)據(jù)采用私有協(xié)議方式傳輸；

（2）控制指令

由客戶端主動(dòng)下發(fā)的指令，包括：調(diào)度指令、消息下發(fā)、車輛點(diǎn)名、參數(shù)設(shè)置等，這類數(shù)據(jù)采用私有協(xié)議傳輸；

（3）RPC調(diào)用

服務(wù)器之間的接口調(diào)用以及客戶端從web服務(wù)器的資源下載采用RPC方式通信，實(shí)現(xiàn)上可以采用成熟的WebService、JSON-RPC、RESTful規(guī)范接口等

（4）數(shù)據(jù)存取

服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)之間的通信以及服務(wù)器和內(nèi)存緩存服務(wù)器之間的通信，采用標(biāo)準(zhǔn)API調(diào)用完成。

結(jié)語(yǔ)

智能公交調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)容量需達(dá)到十萬(wàn)輛公交車的接入，良好的架構(gòu)設(shè)計(jì)可保證系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，深入設(shè)計(jì)還需要考慮數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的故障轉(zhuǎn)移與備份機(jī)制，并通過(guò)服務(wù)器的負(fù)載均衡集群設(shè)計(jì)提高系統(tǒng)運(yùn)行的高可靠性。

作者單位：杭州?？低曄到y(tǒng)技術(shù)有限公司

劉雪莉青島海信網(wǎng)絡(luò)科技股份有限公司副總經(jīng)理