公交智能管理監(jiān)控與調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)研究

楊軍莉

摘 要：?研究和設(shè)計了公交管理監(jiān)控與調(diào)度系統(tǒng)。使用短消息完成公交車站臺同監(jiān)控中心間的信息傳遞，當(dāng)公交車進站時立即發(fā)出信息，闡述了短消息的通信過程、解析方法及交互流程。由數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)存儲公交車信息，通過系統(tǒng)管理模塊的開發(fā)實現(xiàn)由公交車總站負(fù)責(zé)管理和維護車輛，該模塊能夠?qū)崟r監(jiān)控出行的公交車，實現(xiàn)了公交車出行班表的自動生成，管理模塊通過數(shù)據(jù)接口同數(shù)據(jù)庫連接，該模塊從接口處即可對全部公交車信息進行讀取或存入，為城市公交的智能管理和調(diào)度的實現(xiàn)提供參考。

關(guān)鍵詞：?智能公交管理; 監(jiān)控與調(diào)度系統(tǒng); 實現(xiàn)路徑

中圖分類號： TN 929.5? ? ? 文獻標(biāo)志碼： A

Research on Key Technologies of Public Transport Intelligent Management Monitoring and Scheduling

YANG Junli

（School of Management， Shanxi Technical College of Finance & Economics， Xianyang， Shanxi 712000， China）

Abstract：

This paper mainly studies and designs the bus management monitoring and dispatching system. Through the use of short messages， the information transmission between the bus station and the monitoring center is completed. When the bus enters the station， the information is immediately sent out， and the short message communication process is explained. Analysis methods and interaction processes are illustrated. The database is responsible for storing bus information. Through the development of the system management module， the bus terminal is responsible for managing and maintaining the vehicle. The module can monitor the bus in real time， realize the automatic generation of the bus travel schedule， and the management module passes the data. The interface is connected with the database， and the module can read or deposit all the bus information from the interface， and provide reference for the realization of the intelligent management and scheduling of the city bus.

Key words：

intelligent bus management; monitoring and scheduling system; implementation path

0 引言

公交車是城市市民出行過程中不可缺少的交通工具，在提升運力的同時可有效緩解城市上下班期間的交通擁堵問題，隨著智慧化城市建設(shè)的深入，對公交車的管理效率及服務(wù)質(zhì)量提出了更高的要求，為解決城市公交問題城市公交企業(yè)大多啟動了智慧公交模式，以此作為提升管理和服務(wù)質(zhì)量的有效方式，但仍然有較大的完善空間，優(yōu)化和完善公交車的運營和管理，以使日益嚴(yán)重的城市交通壓力得以有效緩解已成為目前研究的重點，本文主要完成了智能管理調(diào)度系統(tǒng)模型框架的構(gòu)建，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)各部分的功能，描述了軟件模塊結(jié)構(gòu)及各模塊間的邏輯關(guān)系。

1 需求分析

公交車作為一種便利的出行交通工具可有效降低城市的運載負(fù)荷，為提高公交車管理過程的智能化水平，有效滿足不同時段尤其是上下班高峰期的出行需求，目前城市公交運營面臨著公交線網(wǎng)分布不合理、司機排班工作效率較低、線路時刻及車輛調(diào)度規(guī)劃時缺乏科學(xué)性和合理性等問題，公交企業(yè)運營管理最基本也是最重要的環(huán)節(jié)在于合理調(diào)度公交車輛以及司機的排班，科學(xué)的生產(chǎn)作業(yè)計劃能夠以最小公交車數(shù)量滿足該公交線路上的運力需求，在此基礎(chǔ)上對司機工作及休息時間進行合理的安排，在降低運營成本的同時確保公交運營的安全和高效。本文完成了一種公交車運營實時管控方案的設(shè)計及管理和調(diào)度公交車操作平臺的構(gòu)建，該方案基于GSM短信和藍(lán)牙通信技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)在車載卡同站臺卡間的交互，公交車的進站信息由操作平臺負(fù)責(zé)實時監(jiān)控（包括站臺名、車牌、投幣及刷卡數(shù)等），據(jù)此完成對出行公交車行駛狀況的確定，提高了對未出行公交車的管理效率（包括調(diào)度、檢修等），以乘車高低峰時段為依據(jù)完成公交車出行班表的自動生成[1]。

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)模型設(shè)計

本文所構(gòu)建的智能公交管理系統(tǒng)框架，如圖1所示。

主要包括：作為系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊，控制中心的主要功能在于對公交車運行情況進行監(jiān)控，并完成運行數(shù)據(jù)的存儲，控制中心同GSM模塊及主機和數(shù)據(jù)庫模塊相連實現(xiàn)對公交車相關(guān)信息的收發(fā)、管理及存儲;車載與站臺系統(tǒng)，站臺與進站的公交車采用藍(lán)牙完成連接及數(shù)據(jù)傳輸過程，然后站臺使用GSM無線網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)到控制中心的發(fā)送;車場系統(tǒng)，該模塊主要負(fù)責(zé)包括派發(fā)與檢修在內(nèi)的公交車的調(diào)度工作及語音報站數(shù)據(jù)的更新（通過無線技術(shù)），本文以控制中心和車場系統(tǒng)作為主要研究對象[2]。

3 系統(tǒng)主要功能模塊的設(shè)計

智能公交管理監(jiān)控與調(diào)度系統(tǒng)具體構(gòu)成，如圖2所示。

（1）控制中心系統(tǒng)主要由5個子模塊構(gòu)成：公交車信息列表，連接數(shù)據(jù)庫，能夠調(diào)出并顯示其中的全部公交車信息（包括車牌號、司機姓名及工號、內(nèi)部管理號、公交線路、出廠及檢修日期等）;公交信息查詢，供用戶對存儲于數(shù)據(jù)庫的公交車信息進行查詢（包括車牌號碼、車載卡藍(lán)牙地址、司機信息、公交線路、車輛出廠及檢修日期等）;賬戶信息，用戶在該模塊內(nèi)可對登錄名和密碼進行修改;公交車進站信息，負(fù)責(zé)調(diào)出并顯示進站的公交車信息，包括進站時間、公交車次、車牌號、司機信息、刷卡及投幣人數(shù)等。（2）車場系統(tǒng)主要由3個子模塊構(gòu)成：實時監(jiān)控，主要負(fù)責(zé)對公交車進站信息進行監(jiān)控，系統(tǒng)可對車輛當(dāng)前位置根據(jù)進站公交車信息（通過站臺反饋）完成顯示;自動排班，負(fù)責(zé)檢查車輛狀況根據(jù)實際情況（包括出行高低峰時段、首末班車時間、發(fā)車間隔等）設(shè)定班表信息，系統(tǒng)以設(shè)定的信息為依據(jù)完成自動排班過程;無線更新，車載卡中報站語音信息通過藍(lán)牙無線傳輸功能的使用完成更新過程[3]。

4 系統(tǒng)關(guān)鍵功能的設(shè)計與實現(xiàn)

4.1 短信收發(fā)

收發(fā)短信包括Block、Text（基于AT指令）和PDU幾種模式，計算機對于發(fā)送和接收到的數(shù)據(jù)用ASCII碼表示，Text模式只支持字母與數(shù)字的收發(fā)（即純文本方式）。作為數(shù)據(jù)單元的一種，PDU模式可使用任何字符集，PDU由構(gòu)成短消息的信息組成（類似于數(shù)據(jù)包），PDU需包含數(shù)據(jù)格式、源/目的地址、協(xié)議類型和可達(dá)140字節(jié)長度的正文（十六進制）， 本文的短信收發(fā)采用Text模式，由AT指令負(fù)責(zé)對Text短消息收發(fā)進行控制，對AT指令進行舉例說明，如表1所示，短信收發(fā)流程，如圖3所示[4]。

短信收發(fā)基于串口通信技術(shù)（位于Delphi中），以控制中心和站臺（各一個）作為短信的通信終端，各站臺間互不干擾，控制中心通過使用無線信道實現(xiàn)同各站臺的信息交互過程，內(nèi)置SIM卡的GSM模塊同站臺直接通信，GSM模塊間的串口同控制中心的主機由數(shù)據(jù)線互聯(lián)，該模塊接收站臺信息后向控制中心傳送，控制中心通過該模塊向沿途的后續(xù)站臺發(fā)送公交車進站信息[5]?？刂浦行念A(yù)先制訂通信協(xié)議，站臺據(jù)此以固定的幀格式將車輛進站信息封裝，并向控制中心發(fā)送短信，GSM模塊的串口通過數(shù)據(jù)線直接連接PC機的串口，該模塊最先收到短信并被觸發(fā)將短信到達(dá)的響應(yīng)指令發(fā)送給主機串口（具體格式為+CMTI ：短信內(nèi)容，INDEX），短信幀格式從左至右依次為幀頭（識別碼）/站臺藍(lán)牙/車載藍(lán)牙/保留/刷卡數(shù)據(jù)/投幣數(shù)據(jù)/下車數(shù)據(jù)/上車數(shù)據(jù)/幀尾（識別碼），幀字段說明如表2所示。

響應(yīng)信息到達(dá)運行于主程序中的串口控件后會觸發(fā)相應(yīng)的響應(yīng)程序執(zhí)行讀取新短信的功能（以預(yù)先編寫的程序代碼為依據(jù)），串口從 SIM卡中對短信內(nèi)容進行讀取，再將其封裝并向主機串口傳送（按照AT指令的幀格式），主機串口在串口緩存中存儲信息，最終由主程序負(fù)責(zé)提取出緩存中的信息正文（同樣以預(yù)先編寫的代碼為依據(jù)）并將內(nèi)容存儲至數(shù)據(jù)庫[6]。短信收發(fā)流程，如圖4所示。

4.2 實時監(jiān)控與自動排班的實現(xiàn)

為進一步強化對公交車在調(diào)度和檢修等方面的管理，本文通過DLL文件的開發(fā)技術(shù)的引用實現(xiàn)實時監(jiān)控模塊的功能，能夠?qū)Χ噍v公交車的行駛情況進行同時監(jiān)控，調(diào)用 DLL文件執(zhí)行監(jiān)控功能時，以公交車進站信息為依據(jù)（由站臺反饋）完成公交車位置的確定，控制中心根據(jù)站臺發(fā)送來的包括公交車次和站臺名稱在內(nèi)的短信，實現(xiàn)在相應(yīng)站臺前動態(tài)顯示公交車的圖標(biāo)。調(diào)度包括正常工作的車輛和加班車，在對車況和安全性進行考慮的基礎(chǔ)上，需檢修的公交車將不能派發(fā)，調(diào)度車輛需對車輛派發(fā)頻率進行科學(xué)合理的安排（以乘客出行的高低峰為依據(jù)）。此外實時監(jiān)控模塊還提供了包括待檢車輛、排班表、已派發(fā)車輛信息等信息的查詢功能，并且可根據(jù)實際需要打印查詢信息內(nèi)容報表[7]。以某路公交車為例介紹自動排班功能的實現(xiàn)過程，將一天劃分為5個時

間段，共包含高峰期兩個和低峰期三個，具體算法為：（1）在排班界面中設(shè)置各項參數(shù)，圖4為派發(fā)高低峰時段，其中First和Last分別表示首、末班車發(fā)車時間，上午第一個高峰期由Peak1（開始時間）→Peak2（結(jié)束時間）表示，下午第二個高峰期由Peak3（開始時間）→Peak4（結(jié)束時間）表示;第一個低峰期和第二個低峰期分別由First→Peak1、 Peak2→Peak3表示，第三個低峰期為Peak4→Last，LI和PI分別代表低峰期和高峰期的時間間隔[8]。

（2） 對各時段所需派發(fā)的公交車數(shù)量進行計算（計算結(jié)果向上取整），可通過系統(tǒng)的排班函數(shù)生成排班表（程序自定義），各公交車的工作日班表通過該函數(shù)根據(jù)條件自動生成（按照排班算法），排班算法的具體流程為：首先進入系統(tǒng)排班界面選擇排班日期及需要排班的公交車次，然后查詢各公交車狀態(tài)，如果不能發(fā)車則進入待檢車環(huán)節(jié)并保存待檢車信息，以便后續(xù)查詢，接下來重新對需要排班的公交車次進行選擇;確認(rèn)是待發(fā)車后顯示當(dāng)前公交車首末班車時間和高低峰時段，據(jù)此對高低峰發(fā)車間隔進行設(shè)定，所有信息設(shè)置完后，進入排班系統(tǒng)后臺進行操作處理，取已設(shè)定的首/末班車發(fā)車時間為First、Last，上午高峰期開始時間及結(jié)束時間為Peak1、Peak2，下午高峰期開始時間及結(jié)束時間為Peak3、Peak4，高峰期及低峰期發(fā)車間隔為PI、LI，對派發(fā)的公交車數(shù)量進行計算，上午低峰期所需公交車數(shù)量為（Peak1-First）/LI，上午高峰期所需公交車數(shù)量為（Peak2-Peak1）/PI，下午低峰期所需公交車數(shù)量為（Peak3-Peak2）/LI，下午高峰期所需公交車數(shù)量為（Peak4-Peak3）/PI，晚上低峰期所需公交車數(shù)量為（Last-Peak4）/LI，然后以計算出的數(shù)據(jù)作為參數(shù)調(diào)用排班函數(shù)，第一階段：上午低峰期，從首班車發(fā)車時間First開始，共派發(fā)（（Peakl-First）/L輛公交車，從第二輛開始，每輛公交車與前一輛公交車發(fā)車間隔為Ll，此階段的公交車派發(fā)完畢后進入第二階段上午高峰期，從Peakl時刻開始，派發(fā)該階段第一輛公交車，共派發(fā)（Peak2-Peakl）/PI輛，從第二輛開始，每輛公交車與前一輛公交車發(fā)車間隔為PI，此階段的公交車派發(fā)完畢后進入第三階段下午低峰期，從Peak2時刻開始，派發(fā)該階段第一輛公交車，共派發(fā)（Peak3-Peak2）LI輛，從第二輛開始，每輛公交車與前一輛公交車發(fā)車間隔為LI，此階段的公交車派發(fā)完畢后進入第四階段下午高峰期，從Peak3時刻開始，派發(fā)該階段第一輛公交車，共派發(fā)（Peak4-Peak3）/PI輛，從第二輛開始，每輛公交車與前一輛公交車發(fā)車間隔為PI，此階段的公交車派發(fā)完畢后進入第五階段晚上低峰期，從Peak4時刻開始，派發(fā)該階段第一輛公交車，共派發(fā)（（Last-Peak4）/LI輛，從第二輛開始，每輛公交車與前一輛公交車發(fā)車間隔為LI，直至派發(fā)了末班車，最終顯示出本公交班表排列結(jié)果，如圖5所示[9]。

5 總結(jié)

本文主要完成了智能公交管理系統(tǒng)的構(gòu)建，在介紹了各模塊功能的基礎(chǔ)上，以短信解析和自動排班作為重點介紹了實現(xiàn)的具體算法和流程，提高了對公交車的監(jiān)控、管理與調(diào)度的質(zhì)量和效率及智能化管理水平。

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（收稿日期： 2019.07.02）