实时均车模式在智能公交调度系统中的应用

袁国铭，刘瑞，樊 波

0 引言

随着中国城市化进程的不断深入发展，城市智能交通系统（ITS）作为缓解城市交通压力的优先发展方案在城市化交通发展的地位也愈加巩固。伴随着物联网、云计算、大数据技术时代的到来，为了更大的改善城市生活环境，缓解城市交通矛盾，如何才能构筑更为现代化的综合交通体系成为人们关注的焦点[1]。

1 智能公交系统介绍

目前城市智能交通系统发展迅速，其中智能公共交通系统是城市智能交通系统的一个关键组成部分，它与其他系统都有着密切的联系，分工协作[3]。例如：智能公共交通系统从智能交通系统获得交通流量、路段占有率，交通状况等数据，用于实时的公交车辆调度或者通过城市交通信号配合，实现公交车辆信号优先；智能公共交通系统是城市公交集团信息化的一部分，和公交集团日常工作紧密相关，需要提供和总公司、公司、计财部门的接口，与停车场管理系统的接口、与人力资源管理系统的接口、与总公司OA系统的接口。因此智能公共交通系统不是一个孤立的系统，它是一个开放的、与其他系统有着广泛信息共享的系统[2]，它的构建思路框图如图1所示：

图1：建立智能公共交通系统总体思路

智能公共交通以调度系统为核心。智能公共交通的调度系统由公交调度中心（ 数据通信中心、调度子系统、信息服务子系统、公交评价子系统）和公交调度客户端组成。

2 调度服务子系统

调度服务子系统是系统的核心部分，目标实现公交调度的智能化。对公交车辆的运营调度起辅助决策作用，实现车辆调度的智能化，从内部讲，将提高公交运输管理的集约化水平，实现公交车辆的动态监控；从外部讲，将提高公交运输的服务质量，提高社会效益。改变原来的调度人员对公交车辆运营信息不清，路况不明，仅凭经验调度的方式。运用智能化调度手段，通过汇集调度专家级调度预案形成调度经验和知识库，界组模型及智能优化算法，在大量分析历史数据基础上，形成辅助决策，从而提高调度员的判断能力和决策水平。以最低的成本完成车辆的运营调度职能，以最少的车辆资源完成最大的运力，从而提高公交车辆整体运营效率和服务质量。

调度服务子系统由智能公共交通优化系统和智能公共交通监控调度系统组成，智能公交优化系统完成线路网优化和行车计划优化，监控调度系统完成实时的监控和调度。

3 均车智能调度模式

在实施智能公交系统开发之前，原始调度模式的存在很多的弊端：1、行车计划难以执行；2、均车实现过多依赖经验值、及时性差；3、人工调度操作繁琐、劳动量大；4、人为因素过多参与调度；5、考核标准不规范；6、大量公交调度数据进行积累，但数据深层次挖掘分析难以实现。

3.1 智能调度模式的实现原则及指导思想

1、以实时数据和历史数据作为系统的支撑点，行车调度更加灵活；

2、均车操作更多依赖实时车辆反馈的数据，可以达到当圈均车，时效性更好；

3、公交调度更多的依赖计算机实现自动调度，减少公交调度人员的劳动量和公交调度人员；

4、公交调度人为因素大大降低，更多的是依照公交公司的营运指标进行公交调度；

5、驾乘人员考核标准更加详细、实时数据支持的力度将更大；

6、对公交营运数据进行挖掘，量化并指标化营运指标，达到公司利益最大化。

3.2 新旧调度模式对比

新旧调度模式对比如图2所示：

图2：新旧模式对比图

3.3 均车模型实现逻辑分析

3.3.1 逻辑实现流程

如图3所示：

图3 均车模型流程

3.3.2 线路上车辆运行周转时间计算方法

依据高低峰时段进行划分以下两种方法：高峰时段周转时间计算法和低峰时段周转时间计算法。而这两种的差别主要在主副站的停车时间的确定上有差异。在高峰阶段，在保证出车率的情况下，不仅要增加车辆，更需牺牲更多的停站时间，来确保高峰出车率。在低峰阶段还要考虑交接班、末班车等因素，来限定主副站停站时间。同时参考线路上运行车辆的实时数据，对即将发出的车辆的发车时间进行实时修正。

3.3.3 优化计算所得发车间隔发车

1）问题的提出

当以分钟为基准单位进行计算发车间隔时，计算所得的发车间隔会出现小数的情况，而通常的发车都是以分钟为基准单位，那么需要将发车间隔进行优化。

2）问题的解决方法

①半秒方法：采取半秒发车策略，这样可以在形式上满足的需要

②先紧后松法、先松后紧法：例如计算所得的周转时间为70分钟，而我有20辆车，那么如果我采取以分钟为单位发车的话，应该有10个发车间隔为4分钟，10个为3分钟，那么我就要采取一种策略区分配这些发车间隔，下面列举情况如下：

3）当前时间为高峰期：

可以采用先发3分钟间隔，那么可以达到了高峰车次尽量出多的营运要求；而当运行的过程中，可能出现高峰和低峰交叉时段，那么先发3分钟间隔发车时间更能保证我的高峰车次；

4）当前时间为低峰期：

采用发3或4分钟间隔，可以取决于用户的需求，只要用户配置一下，按照线路的具体情况进行配置，那么系统发挥出的效能将更大。

3.3.4 智能调度模式对异常情况处理

在实时调度过程中，经常出现车辆故障、驾驶员不能出勤等特殊情况，那么系统如何处理这些情况呢，分析所有这些现象，最终体现在车辆是否能够在线路上正常运行，既涉及到车辆的入队和出队问题。

1）出队、入队处理

由于新的调度模式不是照搬原始行车计划发车时间，而是以时间间隔为基准进行车辆调度，同时依据均车实现逻辑，可以确保由于某辆车的出队、入队引发的发车间隔变大、变小分配当圈运行的每一辆车上，继而达到有效均匀的目的，对公交营运调度产生的影响将最小化。

2）入队原则的设定

①依照班次法

这是目前通常的做法，如果车辆正好到达车站、恰是它的班次而且调度员将它发出，那么车辆的利用率还是能够达到最大化的；而通常由于驾驶员、调度员的人为因素干预，出现故意不及时到站、不发该车次等原因，造成车辆利用率不高。

②随到随发法

该种方法可以提高入队车辆的利用率，而通常会打破原班次的执行，导致入队车辆后的局部发车车辆间隔变大，车辆入队后仍要进行均车逻辑实现。

③人工干预

通过调度员的调度经验，可以人工干预出对车辆的入队发车。

3.3.5 能调度模式下交接班的处理

在高峰期，由于路面状况较复杂，通常会导致车辆平均速度减慢，导致上下行时间增长；而当高峰过后，车辆的平均运行速度又增加，导致上下行运行时间减少，用环去描述这种状况。理论上如图4所示：

图4：拥堵时刻均衡发车实例

通常需要在高峰过后，对车辆发车间隔进行调整，以求最大满足交班的要求，满足交班要求，不能放在最后一班去进行，那样不能有效实现，这样将这部分调整发到高峰过后的第一个班次就开始执行，用一个大时间段来达到满足交班时间的目的。而这部分的调整放在主副站停车时间间隔上，而且这部分也是最可控的。

3.3.6 新调度模式下考核、考察依据的制定

1）驾驶员准晚点的考核

在传统调度模式下，驾驶员的考核通常按照运行周转时间（相对较固定）采取快1慢2的模式考核，而这种考核方式通常导致如下几种运行状况：

①驾驶员在上行阶段运行速度较快，而下行时速度放慢，以求得准点到达；

②驾驶员在上行阶段运行速度放慢，而在下行的过程中不断的加速，以求争取到更多的乘客，通常这种情况发生在一整条线路上。

透过所有的想象分析发现，之所以无法对这些情况进行有效控制，是因为缺乏基础的数据支持和数据挖掘，在新的调度模式下，将积累更多的运行数据（运行速度，运行历程、运行时间等），通过对这些数据的分析整理，公交公司可以定制一套行之有效的考核管理办法。

2）调度员的考核

同样调度员的考核，更有强大的数据支持：线路车辆运行均恒度、高峰车次数、高峰车辆停站时间都可以作为考核的依据。

3.3.7 新调度模式下虚拟副站问题的思考

对于提到的副站停站时间，有的线路相对较短，副站可以到站乘客上车之后，直接发出；对线路较长的，可以设定一定的副站停站时间来均衡的车辆，而副站不再是原始意义的副站，副站将不再设立副站调度人员，形式上同其他的站间站点没有必然的区别。发车方式提供自动发车和人工干预的方式，可以进行配置。

4 总结

智能公交系统基于全球定位技术、无线通信技术、地理信息技术等技术的综合运用，实现公交车辆运营调度的智能化，公交车辆运行的信息化和可视化，实现面向公众乘客的完善信息服务，通过建立电脑营运管理系统和连接各停车场站的智能终端信息网络，加强对运营车辆的指挥调度，推动智慧交通与低碳城市的建设。运用实时均车智能公交系统确实能够从实际应用角度提高公交公司的公交运营效率降低了公交的运营成本。

通过区域人员集中管理、公交车辆集中停放、统一编制计划、统一调度指挥等手段，切实实现了公司人力、运力资源最大程度的动态管理和优化配置，提高了调度应变能力，改善了乘客服务水平，为城市向智慧城市发展提供了必要的交通支持，相信在未来十年的时间会为中国城市的智能化起到关键作用。

[1]智能公交系统[DB/OL].http://baike.baidu.com/view/6675080.htm.

[2]袁国铭,李洪奇,樊波.关于知识工程的发展综述[J].计算技术与自动化.2011,30(1):138-143.

[3]艾浩军,吴余龙,王康武.物联网背景下的智慧城市建设[EB/OL].中国城市低碳经济网.2012-10-15/2013-12-20.

[4]基于3G无线车载监控系统的智能公交解决方案[EB/OL].中国移动物联网.2012-09-26/2013-12-20.

[5]于广涛,李长勇,张继贞,姜希洪.城市智能公交调度系统探讨[J].商用汽车.2008,(3):50-52.

[6]杨兆升.城市智能公共交通系统理论与方法[M].北京:中国铁道出版社.2004.