智能公共交通管理系统框架构建研究

智能公共交通管理系统框架构建研究

1城市智能公共交通管理系统简介随着经济的快速发展，城市汽车的数量不断增加，城市交通流量不断增加，交通事故频发，交通拥堵日益严重。为解决这一系列问题,近年来各国都比较重视对交通系统管理和控制技术的研究和开发,致力于通信技术、自动化技术及计算机技术等现代高新技术来系统地解决道路交通问题。于是提出了智能交通系统(intelligenttransportationsystem,ITS)的概念。ITS通过对有关交通信息的实时采集、传输和处理,把握当前交通运行状况以及预测未来的交通状况,借助多种手段和设备对各种交通情况进行处理。通过有力的信息交流手段,使用户迅速获知交通信息,从而有效地提高交通效率和安全,并使交通设施得到充分利用,实现交通系统的集约式发展。城市智能公共交通管理系统是集计算机控制技术、无线通信技术、全球卫星定位技术、地理信息技术为一体的交通系统。该系统具有公交车辆的定位跟踪、辅助导航、车辆调度指挥、动态发布公交信息以及出行者最佳路径查询等功能。通过建设智能公交管理系统可以大大提高城市公交车辆的综合管理和调度的智能性,从而有效缓解城市交通的压力。2车载智能车改自动调度管理本文设计的智能公交管理系统主要由车载设备、服务器、GIS(地理信息)系统、车队调度、总调度中心以及公交信息发布等组成。其结构如图1所示。车载设备通过无线通信向服务器发送本车的定位信息和接收来自调度端的各项调度指令。调度端主要负责对公交车辆的日常调度管理工作。服务器可以对车载设备发送来的动态公交信息进行分析汇总,并且将公交信息通过多种形式向外发布,还可以响应用户通过Internet、SMS或者触摸屏等方式向服务器提交的各种公交查询请求。各车队调度中心与总调度中心以及服务器之间采用TCP/IP协议进行通信,下面对各部分分别介绍。2.1车载终端的可扩展性车载设备安装于公交车上,由于其工作环境比较差,而且对设备的体积也有一定的要求,我们采用了工作稳定可靠、抗干扰能力强的嵌入式设备。将嵌入式设备作为车载终端应用于智能公交管理系统,可以使车载终端具有更高的智能性、稳定性和可扩展性。车载设备是建立全方位、实时准确、高效的智能公交管理系统的基础。车载设备主要包括嵌入式设备、输入输出设备、GPS(全球定位系统)设备以及GPRS(通用分组无线业务)设备等。其结构如图2所示。整个设备通过GPS接收车辆的位置信息,并且将车辆信息经过处理后在电子地图上显示,同时通过GPRS连入网络数据发送到服务器端。通过在车载设备上编写应用软件,可以将该车辆的地理位置动态地在电子地图上显示,也可以根据GPS的定位信息进行自动报站,并随时接收调度端发来的各种指令以及响应键盘事件等。2.2车辆的感知调度根据我国城市公交的现状,每一个车队设有一个车队调度中心,主要负责整个车队的日常调度工作,如图3所示。车队调度作为一个客户端通过TCP/IP协议与服务器及总调度中心通信,可以接收服务器转发来的属于该车队的所有处于连接状态的车辆的运营信息,根据这些信息可以将正在运营的车辆的位置、速度、方向等相关情况在调度端动态显示,以便于调度人员随时掌握车队的运营情况。调度端也可以利用GSM网的短信功能向指定车辆或者向所有车辆发送短消息,如新闻、天气预报等。系统还将在后台自动生成数据、记录信息、制作报表,以备必要时查询。系统同时自动生成每一辆车的出发时间、到达各站时间、完成全程的耗时、行驶里程等数据,可根据不同需要打印格式化的车辆、车队营运报表。2.3整理交通信息总调度中心负责整个城市公交车辆的宏观调度管理工作,也是作为一个客户端与服务器及各车队调度中心通过TCP/IP进行通信。总调度中心的优先级最高,除了可以直接与车队调度中心通信外,还可与所有公交车辆进行通信。总调度中心的另一主要工作是将各数据搜集单位所搜集到的数据经由归纳、整合、处理,转变为使用者容易了解的信息。总调度中心将所搜集的交通资料加以整理汇总,配合历史交通、路况、路网属性等数据,根据系统管理者提供的策略与内容,配合适当的算法将数据转为有用的交通信息。调度中心取得实时路况数据后,将数据汇整为数据库,并将这些数据设定标准格式,以标准的TCP/IP协议传输到动态信息发布服务器。总调度中心归纳整理的交通信息主要有:(1)交通拥挤信息:包含拥挤地区及其所影响的范围。(2)交通障碍信息:包含事故、路上障碍物、施工及其他作业等障碍信息。(3)交通管制信息:包含禁止通行、速度限制、车道管制、桥梁限重、隧道限高、危险路段、临时管制及管制原因等信息。(4)运行时间信息:车流状况、行车速度、行车距离、运行时间预估等信息。总调度中心通过对这些信息的归纳整理再加上对历史数据的分析,可以为决策者制定交通发展政策及规划提供宏观的信息分析,从而进一步提高交通管理质量。2.4车辆的充放电查询服务器是整个系统的核心,随着公交车辆数目的增多,数据量会越来越大,因此对服务器的各项性能指标要求都比较高。服务器负责接收所有车载设备发来的车辆位置信息,处理后存入数据库,同时根据车辆的编号将数据发送到对应的车队调度中心。另外,服务器还存有整个城市的路口、路段以及各公共设施等地理信息,车载端和调度端可以按各种条件进行查询,为将来的车辆自主导航系统提供支持。根据数据库存有的这些静态信息,结合由车载设备提供的动态交通信息,我们可以在服务器上开发公交换乘服务程序来响应用户的各种查询请求,例如可以让用户通过Internet、手机短信或者是设在公共场所的触摸屏来