基于移动互联网的智能拼车系统设计

摘 要：该系统旨在服务于乘客和出租车司机，以解决乘客高峰时段打车难，出租车座位利用率低等问题。系统主要采用C/S结构，客户端主要分为乘客与出租车两个用户角色。后台服务器主要实现定位、智能匹配、路径导航及费用计算等。

关键词：移动互联网；智能；拼车系统

中图分类号：TP309 文献标识码：A

1 引言（Introduction）

出租车是城市公共交通的重要组成部分，是以公交车、地铁、轻轨为主的大规模客运交通的合理补充。出租车行业的日趋发展与完善，给人们的出行带来了极大的快捷，有效的缓解了城市交通压力。然而，纵观出租车的运营情况不难发现其存在的严峻问题，主要体现在：①客流分配问题。即上下班高峰期乘客打车难，其余时间出租车空载时间长。②出租车座位利用率低问题。大多数时候出租车载客为单个乘客，导致了资源的浪费。为有效解决乘客在上下班高峰时间段打车难、平日出租车座位利用率低等问题，本研究设计了基于移动互联网的实时智能拼车系统。

本研究设计的基于移动互联网的实时智能拼车系统，主要是基于出租车乘客之间的“拼车”行为，为乘客和出租车司机提供服务。该系统可以快速定位乘客与司机位置，从而可以帮助乘客快速的找到空载座位的出租车，此外，该系统还提供路径的智能导航与路径匹配功能，从而为智能行驶提供了便捷。因此，基于移动互联网的实时智能拼车系统的设计具有深远的研究意义和应用前景。

2 国内外研究现状（The research progress and status）

拼车概念最初由Daganzo在1982提出，其主要是为了解决在网络中均衡交通流分配的问题[1]。后来随着人们对出行、旅游的盛行，拼车概念也越来越流行。越来越多的学者开始对“拼车”相关问题进行研究。鉴于拼车在实际应用中复杂性，目前大多学者主要以拼车行为为研究主体，对影响拼车普及和发展的因素进行分析。此外，拼车费用分配问题是拼车系统研究中的关键问题之一。自1983年Fagin and Williams第一次提出公平合乘概念至今[2]，很多学者对拼车费用的公平性提出了不同的算法模型，其中比较有代表性是Moni Naor，该模型运用博弈论算法来解决合乘公平问题，为拼车费用分配研究提出新的分析模式[3]。

根据我国城市交通运营特色，有学者提出拼车的另一种实现方式即拼出租车出行，成为具有中国特色的更为创新的研究课题[4]。目前，对于这一领域的研究成果还不是很多，但较为瞩目的是Chi-ChungTao[5]和Chun-Yin Chen[6]两位学者研究了基于“贪婪”方法和时空网络两种启发式算法的“拼出租车”问题，通过在台北市Nei-Hu科技公园路段的实际验证，结果证明运用适当的科学设计，拼出租车这种交通方式平均节省距离是63873千米，从而节省了大量的人力、物力和能源，更改善了国内出租车空驶率高的问题[7]。

3 系统功能设计（The research progress and status）

基于移动互联网的实时拼车系统设计，其主要采用C/S

（Client/Server）模式，客户端（司机和乘客）通过移动网络或者无线接入到Internet来与服务器进行通信；服务器端为客户端提供智能路径导航、路径优化与匹配与费用计算。本系统主要分为手机客户端及服务器端，其功能主要有：

手机客户端支持用户注册、乘客发布拼车请求、查询结果、定位、司机行驶路径发布等功能。具体流程如图1所示。

图1 系统功能图

Fig.1 Systems function diagram

乘客客户端功能模块设计，如图2所示。

图2 乘客乘车模块

Fig.2 Passengers module

充分考虑出租车“拼车”服务系统的安全性，合乘出租车的申请者需要登录系统，如果是新用户将被要求进行注册，成为有效用户后方能进行拼车申请。

（1）用户信息模块

该模块要求乘客和出租车用户完善个人的基本信息资料。用户注册后才能进行相关权限的操作，比如发布拼车服务、抢单服务、行驶线路、费用查看等操作。

（2）用户定位

利用手机自带的GPS功能，结合百度地图，定位司机与乘客的地理位置，从而为系统有效的为乘客和司机提供智能匹配与推送服务。

（3）系统查询模块

该模块主要功能包括：预期起始地、预期目的地、乘坐时间、有效联系电话、网络联系方式、出租车大约到达时间等。

（4）费用计算模块

主要是根据不同乘客不同的起始点，根据行驶公里数提供智能的费用计算功能。

司机功能模块设计：

图3 司机拼车模块

Fig.3 Carpooling module

出租车“拼车”服务器根据乘客的拼车请求，需要对乘客的请求路线、出租车的行驶路线进行自动筛选、优化处理、自动匹配后进行系统推送。其模块主要功能如下：

（1）路径匹配模块

该模块为本设计的重点，主要是根据智能匹配算法来实现同一线路上的乘客与出租车用户之间行驶线路相似度的匹配。

（2）智能导航模块

出租车根据系统推送的信息进行抢单，然后系统生成导航线路，该线路要求接送乘客的最短路径为最优路径。

根据出租车“拼车”车辆调度模型设计实现过程，运用智能算法来解决路径优化问题。从而为申请拼车服务的乘客提供更为合理的合乘路线及快捷的乘车服务。

4 结论（Conclusion）

本文以目前普及的Android（其他系统平台开发类似）智能手机为载体，出租车司机在第一位乘客上车时启动该软件发布其行驶线路，并设定该线路的若干关键点；当乘客发布拼车请求后，由后台服务器进行路径的智能匹配，并将匹配到的出租车信息推送给乘客与出租车司机，并自动生成智能行驶导航线路与费用计算，最终完成乘客的拼车行为。

参考文献（References）

[1] Daganzo C.Equilibrium model for carpools on an urban network[J].

Transportation Research Record，1982：74-79.

[2] R.Fagin，J.H.Williams.A fair carpool scheduling algorithm[J].

IBM J .Res. Development，1983，27（2）：133-139.

[3] Hirten John，Beroldo Steve.Ridesharing programs cost little-do a

lot[J].Transportation Quarterly，1997，51（2）：9-13.

[4] Moni Naor.On fairness in the carpool problem[J].Journal of

Algorithms，2005（05）：93-98.

[5] Robert.B，Nlanda，Wlliam A.Cowart，Lewis M.Fulton.Travel

demand policies for saving oil during a supply emergency[J].

Energy Policy，2006（34）：2994-3005.

[6] Jaimyoung Kwona，Pravin Varaiya.Effectiveness of California's

High-Occupancy-Vehicle（HOV）system[J].Transportation

Research Part C，2007（28）：1002-1005.

[7] Shuo Ma，Yu Zheng，Ouri Wolfson.T-Share：A Large-Scale

Dynamic Taxi Ridesharing Service[J].IEEE International

Conference on Data Engineering，2013（1）：86-91.

作者简介：

俞立峰（1978-），男，硕士，讲师.研究领域：信息安全.