一種新型智能公交站臺交互系統(tǒng)的設(shè)計與研究

王林涵

摘 要：設(shè)計一種公交與公交站臺的實時智能交互系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由發(fā)送模塊與接收模塊組成，接收模塊通過接收發(fā)送模塊的無線信號，通過中央處理器發(fā)送指令，將公交站臺與公交內(nèi)部乘客的反饋信息進(jìn)行傳輸與處理，匯集下一站臺的上下客實時信息，判斷下一站臺是否停車上下客，以給予駕駛員是否靠站停車的指令。智能公交站臺交互系統(tǒng)杜絕了不必要的停車，實現(xiàn)了公交系統(tǒng)的智能運行，從而提高了公交車的運行效率與乘客的乘車體驗，并降低了公交車的油耗與磨損。

關(guān)鍵詞：交互系統(tǒng)；發(fā)射模塊；接收模塊；智能運行

中圖分類號：TB文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2017.31.092

1 概述

在能源日益短缺和環(huán)境不斷惡化的今天，隨著城市化的不斷推進(jìn)，家庭轎車的迅速增長給人們的出行帶來了諸多不便。公交作為城市中不可或缺的公共交通工具，發(fā)揮著舉足輕重的作用。公交由于體型龐大，其運行效率直接影響著道路運行狀況、油耗比與環(huán)境狀況。而在諸多城市的公交運行系統(tǒng)中普遍存在著公交運行效率低下、資源浪費、乘車體驗差等問題，不利于城市化的推進(jìn)與快節(jié)奏的城市生活。例如，在非上下班高峰時段，公交車在許多站臺并不上下客，但是每一個站臺依舊都要停車、啟動，這種情況不僅大大增加了油耗和車輛的磨損速度，而且也嚴(yán)重影響乘客的乘車體驗和道路的運行效率。在此背景之下，為了節(jié)約能源、提高公交車的運行效率與乘客的乘車體驗，讓更多的市民選擇公交出行，本文提出了智能公交站臺交互系統(tǒng)的概念。

2 系統(tǒng)功能需求

本文的目的是建立一套基于公交與公交站臺實時交互的信息共享系統(tǒng)，并將下一站的實時上下客信息通過調(diào)度中心（中央處理器）處理并傳送給駕駛員，以告知下一站是否停車靠站，從而減少公交車在非上下客公交站臺的不必要停車。建立起人、車、站臺之間的實時信息交互是該系統(tǒng)的主要任務(wù)。

2.1 公交站臺乘客信息反饋功能

公交站臺乘客信息即為乘客在某站臺對某路公交車的需求信息。公交站臺通過無線傳輸技術(shù)將該信息反饋到調(diào)度中心，進(jìn)行進(jìn)一步的處理。

2.2 公交內(nèi)部乘客信息反饋功能

公交內(nèi)部乘客信息即為公交內(nèi)部乘客對于在某站臺下車的需求信息。公交車通過無線傳輸技術(shù)將該信息反饋到調(diào)度中心，進(jìn)行進(jìn)一步的處理。

2.3 實時通信與定位基本功能

公交、站臺、調(diào)度中心的實時交互是經(jīng)由各種無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的。公交車的實時定位是由車載GPS實現(xiàn)的。

2.4 數(shù)據(jù)匯總分析的基本功能

利用中央處理器（CPU）進(jìn)行乘客反饋信息的匯總與分析，以判斷某路公交車在某個站臺是否停車上下客。

2.5 指令展現(xiàn)功能

在即將到達(dá)某站時，調(diào)度中心將處理后的信息以“下一站是否?？俊钡闹噶顐鬟_(dá)給駕駛員以確定下一站是否?？?。

3 系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)設(shè)計就是如何實現(xiàn)系統(tǒng)功能需求而進(jìn)行的技術(shù)架構(gòu)與軟硬件設(shè)計，一切以系統(tǒng)功能需求的實現(xiàn)為目的。

3.1 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)設(shè)計主要包括中央處理器（CPU）、站牌信號發(fā)射模塊、車載信號發(fā)射模塊與司機指令展現(xiàn)模塊，如圖1所示。

3.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

系統(tǒng)硬件設(shè)計主要包括公交站臺乘客信息反饋裝置設(shè)計、公交內(nèi)部乘客信息反饋裝置設(shè)計、指令展現(xiàn)裝置設(shè)計與中央處理器。

3.2.1 公交站臺乘客信息反饋裝置設(shè)計

在公交導(dǎo)航欄原有的外觀樣式上增加對應(yīng)的物理按鍵，在不考慮成本的情況下，也可發(fā)展成電子觸摸屏式導(dǎo)航欄，如圖2所示。

公交站臺乘客信息反饋裝置由單板機與信號發(fā)射模塊組成，當(dāng)乘客按下某路公交車的按鈕時，信息（乘客在該站臺等候某路公交車）會通過信號發(fā)射模塊傳輸給中央處理器。

3.2.2 公交內(nèi)部乘客信息反饋裝置設(shè)計

對原有投幣箱進(jìn)行改造，增加對應(yīng)站臺按鍵，在不考慮成本的情況下也可發(fā)展成電子觸摸式按鍵，如圖3所示。

投幣箱內(nèi)部空腔與外殼之間鑲?cè)雴伟鍣C與無線發(fā)射模塊，當(dāng)車輛內(nèi)部乘客按下需要到達(dá)的公交站臺時，該反饋信息將通過內(nèi)部無線發(fā)射模塊傳輸給中央控制臺。

3.2.3 指令展現(xiàn)裝置設(shè)計

指令展現(xiàn)裝置鑲嵌在駕駛員前方的操作臺中，由無線接收模塊、單板機與喇叭組成，如圖4。

待中央處理器對乘客反饋信息進(jìn)行處理分析后，將最終指令（下一站停車/下一站直行）通過無線傳輸給指令展現(xiàn)裝置，由指令展現(xiàn)裝置通過喇叭播報指令。

3.2.4 中央處理器設(shè)計

中央處理器由無線接收模塊、服務(wù)器與無線發(fā)射模塊組成，如圖5。

無線接收模塊接收來自公交站臺與公交內(nèi)部乘客信息反饋裝置的信息，經(jīng)服務(wù)器匯總、分析、處理，由無線發(fā)射模塊將指令發(fā)出。

3.3 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計

系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計主要為電子站牌與車載終端以及中央處理器之間的數(shù)據(jù)流設(shè)計。在實現(xiàn)電子站牌、車載設(shè)備以及中央處理器的通信交互過程中考慮使用RSSI算法，以實現(xiàn)公交車在公交站臺的智能?？?。

電子站牌與車載終端以及中央處理器之間的通訊流程設(shè)計，如圖6所示。

RSSI算法的具體步驟：

a） 每2秒，電子站牌反饋裝置與車內(nèi)乘客信息反饋裝置就會對外廣播信號，包括下車乘客所在車輛的位置以及需要下車的站臺、上車乘客所在站臺以及需要乘坐的公交車的ID。

b） 信息傳送至調(diào)度中心，經(jīng)中央處理器，進(jìn)行分析匯總預(yù)處理。

c） 中央處理器獲取公交即將到達(dá)的站臺位置，以確定下一站臺是否上下客。

d） 中央處理器發(fā)送下一站臺直行/停車指令至指令展現(xiàn)裝置。

e） 指令展現(xiàn)裝置以視覺或聽覺的形式呈獻(xiàn)給駕駛員，以采取相應(yīng)的操作。

4 系統(tǒng)實現(xiàn)

對各個模塊進(jìn)行軟硬件設(shè)計后，利用無線網(wǎng)絡(luò)將站牌信號發(fā)射模塊、車在信號發(fā)射模塊、中央處理器三者連接在一起，調(diào)試運行后，達(dá)到公交與公交站臺的實時交互，駕駛員獲取下一站臺上下客的實時信息，以實現(xiàn)公交車的智能?？俊?/p>

5 結(jié)語

本文設(shè)計了一種智能化的公交站臺交互系統(tǒng)，實現(xiàn)了公交車在下一站臺的智能停靠。該系統(tǒng)建立了公交與公交站臺之間的相互關(guān)聯(lián)，匯集了下一站臺上下客的實時信息，經(jīng)系統(tǒng)處理分析，判斷下一站是否停車上下客，以給予駕駛員是否停車的指令，以此杜絕不必要的停車靠站，從而提高公交車的運行效率和乘車體驗，降低油耗和磨損。預(yù)計在2020年，我國將進(jìn)入智能公交車的大發(fā)展，人、車、路之間將形成一個智能整體，為城市化進(jìn)程的推進(jìn)提供堅實的后盾。

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