双式呼叫出租车系统的设计

□周密

双式呼叫出租车系统的设计

□周密

出租车运输；双式呼叫；结伴呼叫；自主呼叫；信息系统；通信工程

生活中会经常出现这样的问题：部分出租车在某些时段的某地点出现空载，无谓地消耗了许多燃油，而与此相同时间段的某些地点，则是多数人排队等待出租车。这样造成了严重的资源浪费和不合理应用。针对上述问题，笔者提出了一种行而有效并且十分经济的呼叫出租车方式——“双式呼叫出租车”。

一、系统功能和结构设计

1.系统总体框架设计

双式呼叫出租车系统总体上由路边装置、车载装置和控制中心组成，共同实现了结伴呼叫、独立自主呼叫和信息转移等功能。

该系统的物理框架如图1所示。城市道路两侧相隔一定距离交叉设置路边装置（不与公交停靠站相冲突），城市出租车全部安装车载装置，控制中心设置在城市非闹市区。三者有机结合，共同实现各项功能。

图1中，黑色信号线按路边装置——控制中心——路边装置与车载装置路线形成了“结伴呼叫”系统。路边装置发出“结伴呼叫”信号，控制中心接收信号并作出最优处理，然后将乘客与车辆信息分别发送给一个车载装置和多个路边装置，建立起一辆出租车与多名乘客的桥梁。

蓝色信号线按路边装置——车载装置路线形成了“独立自主呼叫”系统。路边装置发出“独立自主呼叫”信号，在信号覆盖区域内，距之最近的空载车辆接收乘客信号并对其做出信息反馈，建立起一辆出租车与一名乘客的桥梁。

图1 系统物理框架

红色信号线按路边装置——控制中心——路边装置与车载装置路线，形成了信息转移系统。当路边装置在其覆盖范围内未呼叫到车辆时，会将信号发送到控制中心，控制中心为其寻找最近距离的车辆，并将车辆信息发送到路边装置，建立起一辆出租车与一名乘客的桥梁。

2.各子系统的结构设计

该系统由结伴呼叫子系统、独立自主呼叫子系统、信息转移子系统、预防恶意行为子系统和智能计费子系统等组成，如图2所示。

图2 系统总体结构

（1）结伴呼叫子系统的设计。本系统的主要功能是为需要结伴而行的乘客制定出一个最佳方案。为实现“结伴呼叫”功能，乘客在路边信号发射器（路边装置）选择“结伴呼叫”，然后选择呼叫“空载车辆”或“未载满车辆”，并输入目的地，控制中心处的电子图（包括城市道路线路图、所有路边装置信号点和所有车载装置信号点）会显示出信号发射地并接收到乘客的所有信息。若乘客选择的是“未载满车辆”，控制中心会在10秒内从将要经过此地的车辆中寻找合适车辆。若乘客选择的是“空载车辆”，控制中心将在30秒内在附近区域（周边2公里以内）为此乘客寻找“同路伴侣”和距出发点最近的车辆。若“配对”成功，系统将把乘客信息（每位乘客所在地以及各自目的地和最终目的地）和车辆信息（车牌号）分别发送到车载装置和路边装置上。若“配对”失败，系统将使路边装置的乘客进行呼叫方式的重新选择。

（2）独立自主呼叫子系统的设计。该系统的主要功能是为需要“独自”而行的乘客快速呼叫出租车。为实现“独立自主呼叫”功能，乘客在路边装置选择“独立自主呼叫”，信号发射器将在本身信号覆盖区域内自动搜索（10秒内）出距此地路线距离最短的空载车辆。若呼叫成功，被呼叫的车载装置将把本车信息（车牌号）发送给此信号发射器。若呼叫失败（即此区域内无符合条件车辆），系统将搜索时间延长10秒，若结果仍为失败，系统将启动信息转移功能为乘客进行车辆呼叫。

（3）信息转移子系统的设计。该子系统主要功能是完善“独立自主呼叫”子系统，使其消除短距离呼叫的弊端，从而对整个城市范围内进行搜索。信息转移功能的启用是在“独立自主呼叫”子系统无法完成乘客任务之时，路边装置将把信息转移到控制中心，由控制中心为之在整个城市范围内搜索距信号发射器路线距离最短的空载车辆，并将乘客与车辆信息分别发送给此车载装置与路边装置。若城市内没有符合条件（距离信号发射器5公里以外）的空载车辆，控制中心会建议乘客选用其他交通工具的信息。该子系统作为一种辅助系统，完善了主系统的功能，为乘客提供了更为周到的服务。

（4）智能分类计费子系统的设计。该子系统的主要功能是对“结伴”同行的乘客进行分类计费（因城市而异）。此系统作为一个独立单元，单独在车辆上运行，以起步价2公里以内5元和每公里加价1.5元为例。若采用“结伴呼叫”方式，计费显示器上对每位乘客的行程进行独立计费，每位乘客的起步价减少30%～40%（此处减少2元，为3元），每公里加价也减少30%～40%（此处减少0.5元，为1元）。因此乘客的个人消费相对降低约40%而司机的个人收入也相对增加40%，达到了双赢的目的。

（5）预防恶意行为系统的设计。该子系统是针对一些道德低下的人和某些突发事件而设计的。其功能是防止他人的恶意行为损害到司机的利益。该系统简单方便，乘客仅需一枚硬币启动防恶意系统即可，不会给乘客带来麻烦。因系统组成简单，资金投入不大，防恶意行为的作用较明显。

二、系统通信工程的设计

1.路边装置的网络覆盖范围及其选址的确立

对于路边装置网络覆盖范围的确立，结合理论与实际，运用速度、位移公式进行计算。据调查，我国城市居民能承受的平均公交车距到站站数约为两站，而城市公交车站的平均站距为650米，从而可以计算出路边装置的网络覆盖范围为半径为1300米。

路边装置的选址，应该建立在路边装置的网络覆盖范围之上。宏观全局，城市道路的所有公交站点构成了公交网，而且路边装置的网络覆盖范围半径为公交站距地的2倍，因此将路边装置设于两公交站点之间，相邻两路边装置之间相距4个车站的距离，从而形成了遍布整个城市的呼叫网。这种选址方案不仅满足了各地居民对呼叫出租车的需要，又能防止公交车与出租车之间产生行驶牵制。

2.路边装置的布设规划

针对我国目前大、中城市的出租车营运情况，若在整个城市相隔2公里安装一个路边装置，其投资过于庞大，因此应在实地调查的基础上做好路边装置的布设计划。经调查分析，一般处于城市中心与城市郊区分界线之间的是出租车供不应求问题较显著的地段，所以，只需将路边装置遍布于该类地段即可。

以济南市为例，将济南泉城广场定位城市中心，并以此向外扩张将该市划为5环。通过居民调查发现，在城市1～2环是出租车运营的活跃地段，且车辆分布较为均匀，一般不会出现供不应求的情况。而在城市5环的居民一般不会选择出租车，取而代之的是公交车和私家车。因此，只需在区域性供不应求问题较显著的3、4环内设置路边装置，形成城市中间环带内部引导和向内、外环带形成交通发生和吸引的格局，这样也能渐渐促进车辆运行进入一个良性循环。

三、系统的硬件软件设计

1.系统的硬件设计

系统的硬件设计主要包括路边装置、车载装置和控制中心3个部分。其中，路边装置和车载装置设计基本相同，车载装置相比多一个LCD和响铃电路。其控制单元采用51系列的单片机AT89S52，该单片机功耗低、性能高，拥有灵巧的8位CPU，用于负责控制收发单元的信息发送和信息接收。收发单元则采用CC2500射频芯片，该芯片是一种低成本真正单片的2.4GHz收发器，负责信息通信传输距离可超过1公里。控制中心则主要由大型信号收发器和电脑处理系统组成，是信息通信的中转站并负责进行复杂的数据处理信。

2.系统的软件设计

系统的软件设计主要是实现对单片机的编程和对射频芯片的控制。这里主要对结伴呼叫子系统和独立自主呼叫子系统来进行软件设计。

（1）结伴呼叫子系统的软件设计。该子系统的软件设计（如图3所示）主要在于控制中心对呼叫信息的处理，当控制中心接收到结伴呼叫信号，首先识别结伴呼叫方式，再读取呼叫祯的原始地址与帧中乘客的目的地信息，然后以现数据库所存放的城市地理位置信息为基础为其搜索目的地相同或同路的呼叫信息或车辆，将相匹配的信息配对接着为其搜寻最佳车辆，在向目标车辆发送呼叫信息之后，最后根据目标车辆的反馈信息作出相应的应答。

图3 结伴呼叫子系统（路边装置、车载装置和控制中心）程序流程

（2）独立自主呼叫子系统的软件设计（如图4所示）。首先，车载单元处于随时接受信号状态，当乘客打开路边装置选择独立自主呼叫时，路边装置向一定范围内（如半径为2公里米的区域范围）随机发送一组无目的信号，当车载单元收到信息后，马上将原信号以反射形式返回（并且信号中设计车载装置的具体位置）。这时最近的车载装置返回的信号将在第一时间被路边装置接收，路边装置再次有目的向该车载装置发送信息，车载与路边装置建立联系。如果在一定时间范围内（如2分钟）没有信号回复，说明附近没有可选择车辆，这时显示无车，再由乘客选择是否启动信息转移系统。通信结束后，路边装置复位，车载装置在结束当前任务后由司机操作复位。

图4 独立自主呼叫子系统（车载装置和路边装置）程序流程

笔者针对城市出租搭乘的弊端，提出了一种“双式”呼叫出租车系统的新颖的设计理念。重点研究了“结伴呼叫”子系统、“独立自主呼叫”子系统、信息转移子系统、智能分类计费子系统和预防恶意行为子系统5大系统以及路边装置、车载装置和控制中心3个组成部分的功能。该系统不仅提出了一种双赢的经营模式，使快速应答乘客呼叫成为现实，而且还促进了节能减排，体现走向低碳的环保意识。“双式”呼叫出租车系统具有广阔的应用前景，随着系统的普及，给社会带来的经济效益会更加显著。

（作者单位：中国民航大学机场学院）

10.3963/j.issn.1006-8864.2014.9.021