智慧校園背景下公交出行系統(tǒng)設(shè)計研究

王秀良 孫瑞妮 張焰佳

摘 要：根據(jù)高校學生日常出行中目的性強、人流車流集中的特點，越來越多的高校引入校園公交車以便利日常的校園內(nèi)出行。伴隨而來的是人車混行的安全問題以及高峰時間的車輛擁堵，為解決目前校園公交運行中的諸多問題，利用智慧校園理念，通過智慧公交系統(tǒng)模塊間的相互協(xié)同作用，實現(xiàn)信息的同步更新并保障車輛運行安全，改變校園交通環(huán)境。將公交運行變得信息化、可視化、智能化，構(gòu)建一個專為高校校園服務的智慧公交系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：智慧校園;智慧公交系統(tǒng)模塊;科學調(diào)度;出行舒適度

1 研究背景

“智慧校園”是2010年浙江大學所提出的未來規(guī)劃，是融合了物聯(lián)網(wǎng)、智能感知等多種綜合信息技術(shù)，能夠集校園工作、學習和生活為一體，為廣大師生提供一個全面的智能感知環(huán)境和綜合信息服務平臺。目前智慧校園理念已經(jīng)推出網(wǎng)頁、微信公眾號以及手機APP等多種方式試驗運行，涵蓋包括家校互動、學生記錄等多種功能，以加強家校聯(lián)系、管理學生信息為主要目的，主要作為一種信息溝通平臺在家校兩端運營。基于此平臺的已有概念，我們提出利用智慧校園理念創(chuàng)建一個專用于校園的公交出行系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要應用于高校校園，希望能在合理安排校園公交車調(diào)度、減輕校園人力物力負擔、完善校園公交服務以及保障校園交通安全、提高校園交通效率、倡導公交先行、提倡綠色環(huán)保等諸多方面起到促進作用。搭配利用軟件開發(fā)技術(shù)以及智能化管理，綜合多系統(tǒng)協(xié)作，從管理公交調(diào)度方案到為學生提供APP端收集信息，全方位一體化提供多項服務以優(yōu)化目前的校園公交運營情況，創(chuàng)建公交出行系統(tǒng)，改善校園公交不足。

2 江蘇大學校園公交現(xiàn)狀

江蘇大學校園公交每輛公交車滿載約載客45人，全線路票價1元，刷卡或是掃碼支付可享受半價優(yōu)惠。目前共有三條線路，其中1、2號線途經(jīng)圖書館、三江樓等大部分主要客流集散地，運營時間為7：00—18：00;3號線不經(jīng)過圖書館，運營時間18：00—21：30。三條路線起點均為六食堂公交調(diào)度中心，繞校園一周后回到起點，屬于人工實時調(diào)度并循環(huán)往復運營，客觀來說從很大程度上已經(jīng)起到緩解了目前校園內(nèi)的公交壓力的作用，屬于校園內(nèi)交通的重要組成部分。

校園公交運行時與步行學生和非機動車完全混行，無獨立路權(quán)，江大校園內(nèi)多為雙幅路，寬度較窄，因此學校為安全起見規(guī)定校園公交時速不得超過20Km/h。高峰時段上下課時間，目前公交通行先后順序全部依靠行人和非機動車與公交司機之間自主讓行，公交司機經(jīng)常鳴笛示意讓路，即便公交車會提前在主要客流集散地等候并且經(jīng)常多車并發(fā)，但依然無法滿足客流需求。[1-2]

3 研究目標

基于以上背景，我們在項目實施過程中力圖實現(xiàn)以下目標：（1）通過現(xiàn)狀調(diào)查收集公交運營大數(shù)據(jù)并匯總分析，在大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)下，分析現(xiàn)狀主要矛盾的同時還要合理編撰數(shù)學算法，利用回歸分析模型實現(xiàn)對乘客數(shù)量、車次安排的自動運算安排，統(tǒng)籌規(guī)劃并線上合理調(diào)度;（2）針對目前所存在的問題提出相應改進措施，從硬件設(shè)備更新和線上數(shù)據(jù)計算兩個方向入手，把針對校園公交的優(yōu)化改進方案集成于智慧公交系統(tǒng)模塊中，并嘗試將線上信息與手機APP端進行聯(lián)系;（3）進行方案評估，檢測APP運行狀況，并記錄試驗期間能否達到緩解校園公交擁堵，提高乘客出行舒適度，合理調(diào)度并提高運輸效率的最終目的。

4 問題分析

針對江蘇大學校園公交運營現(xiàn)狀，基于更便利、更高效的主要目標，我們對江蘇大學校園公交運行情況信息展開調(diào)查，收集到包括公交班次時刻、每站大致?？繒r間、各站平均上下車人數(shù)等數(shù)據(jù)，并對江蘇大學師生進行校園公交滿意度調(diào)查，包括等車時長、乘車體驗等相關(guān)內(nèi)容，總結(jié)得出目前江大校園公交存在的主要問題。根據(jù)調(diào)查階段乘坐出行體會、公交基礎(chǔ)設(shè)施的實地調(diào)查和調(diào)查問卷所得結(jié)果，發(fā)現(xiàn)以下問題：

4.1 從乘客角度

（1）早中晚高峰時段內(nèi)，公交站臺內(nèi)乘客等車人數(shù)很多，排隊隊伍過長甚至于堵塞宿舍區(qū)出入口，發(fā)車時間間隔長短不定，尤其是早高峰時段，發(fā)車間隔甚至達到近10分鐘，嚴重影響學生等車體驗;（2）公交站臺內(nèi)沒有電子牌顯示公交車位置信息，導致部分同學急于上課選擇中途放棄等車，選擇其他方式去上課;（3）學生無法及時了解公交車內(nèi)空余座位數(shù)情況，存在終于等到車卻因沒有位置無法上車的情況;（4）高峰時段為運送盡可能多的乘客，公交車的行駛速度偏快，特別是在轉(zhuǎn)彎處，存在站客由于慣性摔倒的情況;（5）高峰時段內(nèi)，公交車內(nèi)乘客多，環(huán)境嘈雜，存在司機聽不到乘客喊到站的情況，導致部分乘客坐過站。

4.2 從公交運營調(diào)度角度

（1）校園公交車在不同時段增減發(fā)車數(shù)主要憑借調(diào)度員從公交司機行駛途中觀察到的等車情況反饋，再結(jié)合其個人經(jīng)驗調(diào)整發(fā)車車輛數(shù);（2）二號線四食堂至汽車學院的狹窄路段，全程均為雙幅路，人車混行，存在安全隱患的同時還可能在高峰時段內(nèi)阻礙公交車輛的通行。

5 改進措施

為保障智慧校園公交出行系統(tǒng)的有序運行，首先需要把站牌信息改為能夠?qū)崟r更新的電子設(shè)備，并根據(jù)目前發(fā)現(xiàn)的主要矛盾，我們從公交車輛、公交基礎(chǔ)設(shè)施和公交車運營調(diào)度三個方面提出有針對性的優(yōu)化措施：

5.1 公交車輛方面

（1）在公交車內(nèi)安裝GPS定位設(shè)施，鋪開校園公交浮動車網(wǎng)絡，運用GPS定位技術(shù)與踏板式上下客計數(shù)技術(shù)，聯(lián)網(wǎng)同步車輛位置、乘客信息，將公交車空余座位數(shù)實時顯示在站臺的電子牌或者手機移動端上;（2）在公交車上配備“車輛轉(zhuǎn)彎，請拉好扶手”及報站等相關(guān)語音，例如將線路上轉(zhuǎn)彎點的地理位置信息記錄下來，車輛臨近轉(zhuǎn)彎點時，借助GPS定位系統(tǒng)，車輛通過識別判斷地理位置，自動發(fā)出相關(guān)提示音。

5.2 公交基礎(chǔ)設(shè)施方面

（1）在每一個公交停靠站安裝攝像監(jiān)控設(shè)備并埋設(shè)壓力傳感器，基于視頻監(jiān)控和壓力傳感技術(shù)，實現(xiàn)候車乘客數(shù)量統(tǒng)計，進而得出各站臺的等車人數(shù)，并通過無線傳輸技術(shù)實時傳輸給調(diào)度員，方便安排車輛調(diào)度;（2）在各站臺建立電子站牌并配有語音廣播提示，使車輛信息實時更新在電子屏幕上并同步播報，也可開發(fā)移動端APP，再結(jié)合RFID（射頻識別）技術(shù)，方便乘客實時掌握公交車的位置信息;（3）對于二號線中四食堂至汽車學院的狹窄路段，特別是在高峰時段內(nèi)，可每隔三十米在路兩側(cè)設(shè)置電子指示牌，將RFID技術(shù)獲得的公交車輛位置實時顯示在電子牌上，提醒其他車輛，特別是私家車、出租車注意避讓，保證公交車在高峰時段內(nèi)的優(yōu)先通行。

5.3 公交車調(diào)度方面

將RFID技術(shù)、GPS定位技術(shù)、踏板式上下客計數(shù)技術(shù)和站臺下傳感器四者獲取的實時流量、地理位置等信息匯總，實時傳輸計算，方便科學合理地調(diào)整公交車發(fā)車頻率、發(fā)車路線。[3]

6 智慧公交系統(tǒng)模塊構(gòu)建

在大數(shù)據(jù)統(tǒng)計的支持下，我們可以劃分出諸多模塊，用以支持智慧公交系統(tǒng)運行。主要包括數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析系統(tǒng)、公交決策支持系統(tǒng)、公交車系統(tǒng)、公交站臺系統(tǒng)以及軟件APP幾大部分。從獲取公交車GPS定位到收集乘客信息，整個數(shù)據(jù)的收集工作一直在進行，將所有收集到的大數(shù)據(jù)匯入數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析系統(tǒng)進行分析整理，可以得出公交車的運行屬性、乘客行為屬性、路段屬性以及站點屬性等有效信息，生成現(xiàn)狀公交運行線路圖、公交時刻調(diào)度表的同時，系統(tǒng)根據(jù)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果可以自動預測未來時間各站臺大概排隊的乘客數(shù)量，利用公交決策支持系統(tǒng)根據(jù)客流的動態(tài)更新自動運行實施科學調(diào)度，并自動生成公交車調(diào)度方案，保證乘客的出行體驗和出行效率。在用大數(shù)據(jù)分析結(jié)果的支持基礎(chǔ)上，公交車系統(tǒng)、公交站臺系統(tǒng)以及軟件APP可以實時更新并與數(shù)據(jù)處理相互反饋，實現(xiàn)站臺語音播報、車內(nèi)智能語音提醒、擁堵路段語音提示等諸多功能。APP客戶端也可以通過信息更新實時查看公交車位置，智能查詢路線規(guī)劃，合理安排出行計劃減少時間浪費，這就完成了整個智慧公交系統(tǒng)的運作流程。[4-5]

7 效果評估

從乘客提體驗角度來講，站臺有語音播報，并且當公交車的定位信息以及到站時間可以實時同步顯示后，師生可以收到系統(tǒng)提示的預計等車時間，除了避免不必要的等車時間浪費以外，還可以幫助合理規(guī)劃行程，提高師生出行效率。并且車內(nèi)安裝語音提醒，也降低了由于車輛在行駛過程中顛簸帶來的安全風險。從管理者角度來講，在多種技術(shù)手段的幫助下，公交車可以進行自主規(guī)劃調(diào)度，省去了人工調(diào)度安排的時間，管理者就可以把更多的精力用在關(guān)于校園公交車的維修保護上，同時不需要人工指揮公交車運營，也節(jié)約了財力物力，并大大提高管理者的工作效率。從校園交通管理層面來講，校園公交能夠高效安全的運行將很大程度上緩解校園道路上的交通壓力，通過提醒其他車輛和行人的自主避讓，將聚集在道路上的行人和非機動車有意識分散開，公交優(yōu)先以減少交通擁堵。除了提高師生乘車效率、管理者工作效率以外，也可以智慧公交系統(tǒng)的連續(xù)作用下，優(yōu)化校園內(nèi)的整體交通情況。

8 結(jié)論

本項目的特色是綜合運用統(tǒng)計學理論來研究分析校園公交現(xiàn)狀的主要矛盾，運用軟件編程開發(fā)和智慧交通體系從乘客方和運營調(diào)度方兩方面提高校園公交出行服務水平。在理論上，構(gòu)建智慧校園公交系統(tǒng)模塊。本項目通過分析目前校園公交乘客出行舒適度的影響因素和公交運營調(diào)度的方法效率，根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，提出公交在智慧校園公交體系下的改進優(yōu)化措施，探索乘客出行體驗最優(yōu)、公交運營收益最大和公交調(diào)度最科學的最優(yōu)解。在應用上，通過軟件模塊為乘客提供最佳的出行體驗、為公交科學的運營調(diào)度提供決策依據(jù)。目前校園公交還無法具備為師生提供實時、準確的公交信息的條件，公交調(diào)度為傳統(tǒng)人工估計決策調(diào)度，本項目旨在解決以上薄弱環(huán)節(jié)，為全校師生提供最佳公交出行體驗。

參考文獻：

[1]何怡，羅英，張路路.校園公交安全管理現(xiàn)狀及對策研究——以江蘇大學為例[J].中外企業(yè)家，2019（07）：239-240.

[2]蔣威，楊帆，劉佳杰，李開益.基于transcad軟件的校園公交系統(tǒng)層次化設(shè)計——以江蘇大學為例[J].科技視界，2014（09）：96-97.

[3]劉卓，毛麗娜，王浩鈺，張?zhí)m，葛夢瑤.高機動化背景下高校校園交通組織方案優(yōu)化設(shè)計[J].物流工程與管理，2019，41（06）：159-160+164.

[4]鄭啟明，陳孔亮，蒙慶全.華南師范大學校園智能交通管理系統(tǒng)的構(gòu)建[J].華南師范大學學報（自然科學版），2014，46（05）：37-40.

[5]陳凱，竇路，張勇.淺談智慧公交系統(tǒng)的建設(shè)[J].數(shù)字通信世界，2019（11）：29+42.

指導老師：孫超。