公交智能管理监控与调度关键技术研究

杨军莉

摘 要： 研究和设计了公交管理监控与调度系统。使用短消息完成公交车站台同监控中心间的信息传递，当公交车进站时立即发出信息，阐述了短消息的通信过程、解析方法及交互流程。由数据库负责存储公交车信息，通过系统管理模块的开发实现由公交车总站负责管理和维护车辆，该模块能够实时监控出行的公交车，实现了公交车出行班表的自动生成，管理模块通过数据接口同数据库连接，该模块从接口处即可对全部公交车信息进行读取或存入，为城市公交的智能管理和调度的实现提供参考。

关键词： 智能公交管理; 监控与调度系统; 实现路径

中图分类号： TN 929.5      文献标志码： A

Research on Key Technologies of Public Transport Intelligent Management Monitoring and Scheduling

YANG Junli

（School of Management， Shanxi Technical College of Finance & Economics， Xianyang， Shanxi 712000， China）

Abstract：

This paper mainly studies and designs the bus management monitoring and dispatching system. Through the use of short messages， the information transmission between the bus station and the monitoring center is completed. When the bus enters the station， the information is immediately sent out， and the short message communication process is explained. Analysis methods and interaction processes are illustrated. The database is responsible for storing bus information. Through the development of the system management module， the bus terminal is responsible for managing and maintaining the vehicle. The module can monitor the bus in real time， realize the automatic generation of the bus travel schedule， and the management module passes the data. The interface is connected with the database， and the module can read or deposit all the bus information from the interface， and provide reference for the realization of the intelligent management and scheduling of the city bus.

Key words：

intelligent bus management; monitoring and scheduling system; implementation path

0 引言

公交车是城市市民出行过程中不可缺少的交通工具，在提升运力的同时可有效缓解城市上下班期间的交通拥堵问题，随着智慧化城市建设的深入，对公交车的管理效率及服务质量提出了更高的要求，为解决城市公交问题城市公交企业大多启动了智慧公交模式，以此作为提升管理和服务质量的有效方式，但仍然有较大的完善空间，优化和完善公交车的运营和管理，以使日益严重的城市交通压力得以有效缓解已成为目前研究的重点，本文主要完成了智能管理调度系统模型框架的构建，详细介绍了系统各部分的功能，描述了软件模块结构及各模块间的逻辑关系。

1 需求分析

公交车作为一种便利的出行交通工具可有效降低城市的运载负荷，为提高公交车管理过程的智能化水平，有效满足不同时段尤其是上下班高峰期的出行需求，目前城市公交运营面临着公交线网分布不合理、司机排班工作效率较低、线路时刻及车辆调度规划时缺乏科学性和合理性等问题，公交企业运营管理最基本也是最重要的环节在于合理调度公交车辆以及司机的排班，科学的生产作业计划能够以最小公交车数量满足该公交线路上的运力需求，在此基础上对司机工作及休息时间进行合理的安排，在降低运营成本的同时确保公交运营的安全和高效。本文完成了一种公交车运营实时管控方案的设计及管理和调度公交车操作平台的构建，该方案基于GSM短信和蓝牙通信技术，实现数据在车载卡同站台卡间的交互，公交车的进站信息由操作平台负责实时监控（包括站台名、车牌、投币及刷卡数等），據此完成对出行公交车行驶状况的确定，提高了对未出行公交车的管理效率（包括调度、检修等），以乘车高低峰时段为依据完成公交车出行班表的自动生成[1]。

2 系统总体架构模型设计

本文所构建的智能公交管理系统框架，如图1所示。

主要包括：作为系统的关键模块，控制中心的主要功能在于对公交车运行情况进行监控，并完成运行数据的存储，控制中心同GSM模块及主机和数据库模块相连实现对公交车相关信息的收发、管理及存储;车载与站台系统，站台与进站的公交车采用蓝牙完成连接及数据传输过程，然后站台使用GSM无线网络完成数据到控制中心的发送;车场系统，该模块主要负责包括派发与检修在内的公交车的调度工作及语音报站数据的更新（通过无线技术），本文以控制中心和车场系统作为主要研究对象[2]。

3 系统主要功能模块的设计

智能公交管理监控与调度系统具体构成，如图2所示。

（1）控制中心系统主要由5个子模块构成：公交车信息列表，连接数据库，能够调出并显示其中的全部公交车信息（包括车牌号、司机姓名及工号、内部管理号、公交线路、出厂及检修日期等）;公交信息查询，供用户对存储于数据库的公交车信息进行查询（包括车牌号码、车载卡蓝牙地址、司机信息、公交线路、车辆出厂及检修日期等）;账户信息，用户在该模块内可对登录名和密码进行修改;公交车进站信息，负责调出并显示进站的公交车信息，包括进站时间、公交车次、车牌号、司机信息、刷卡及投币人数等。（2）车场系统主要由3个子模块构成：实时监控，主要负责对公交车进站信息进行监控，系统可对车辆当前位置根据进站公交车信息（通过站台反馈）完成显示;自动排班，负责检查车辆状况根据实际情况（包括出行高低峰时段、首末班车时间、发车间隔等）设定班表信息，系统以设定的信息为依据完成自动排班过程;无线更新，车载卡中报站语音信息通过蓝牙无线传输功能的使用完成更新过程[3]。

4 系统关键功能的设计与实现

4.1 短信收发

收发短信包括Block、Text（基于AT指令）和PDU几种模式，计算机对于发送和接收到的数据用ASCII码表示，Text模式只支持字母与数字的收发（即纯文本方式）。作为数据单元的一种，PDU模式可使用任何字符集，PDU由构成短消息的信息组成（类似于数据包），PDU需包含数据格式、源/目的地址、协议类型和可达140字节长度的正文（十六进制）， 本文的短信收发采用Text模式，由AT指令负责对Text短消息收发进行控制，对AT指令进行举例说明，如表1所示，短信收发流程，如图3所示[4]。

短信收发基于串口通信技术（位于Delphi中），以控制中心和站台（各一个）作为短信的通信终端，各站台间互不干扰，控制中心通过使用无线信道实现同各站台的信息交互过程，内置SIM卡的GSM模块同站台直接通信，GSM模块间的串口同控制中心的主机由数据线互联，该模块接收站台信息后向控制中心传送，控制中心通过该模块向沿途的后续站台发送公交车进站信息[5]。控制中心预先制订通信协议，站台据此以固定的帧格式将车辆进站信息封装，并向控制中心发送短信，GSM模块的串口通过数据线直接连接PC机的串口，该模块最先收到短信并被触发将短信到达的响应指令发送给主机串口（具体格式为+CMTI ：短信内容，INDEX），短信帧格式从左至右依次为帧头（识别码）/站台蓝牙/车载蓝牙/保留/刷卡数据/投币数据/下车数据/上车数据/帧尾（识别码），帧字段说明如表2所示。

响应信息到达运行于主程序中的串口控件后会触发相应的响应程序执行读取新短信的功能（以预先编写的程序代码为依据），串口从 SIM卡中对短信内容进行读取，再将其封装并向主机串口传送（按照AT指令的帧格式），主机串口在串口缓存中存储信息，最终由主程序负责提取出缓存中的信息正文（同样以预先编写的代码为依据）并将内容存储至数据库[6]。短信收发流程，如图4所示。

4.2 实时监控与自动排班的实现

为进一步强化对公交车在调度和检修等方面的管理，本文通过DLL文件的开发技术的引用实现实时监控模块的功能，能够对多辆公交车的行驶情况进行同时监控，调用 DLL文件执行监控功能时，以公交车进站信息为依据（由站台反馈）完成公交车位置的确定，控制中心根据站台发送来的包括公交车次和站台名称在内的短信，实现在相应站台前动态显示公交车的图标。调度包括正常工作的车辆和加班车，在对车况和安全性进行考虑的基础上，需检修的公交车将不能派发，调度车辆需对车辆派发频率进行科学合理的安排（以乘客出行的高低峰为依据）。此外实时监控模块还提供了包括待检车辆、排班表、已派发车辆信息等信息的查询功能，并且可根据实际需要打印查询信息内容报表[7]。以某路公交车为例介绍自动排班功能的实现过程，将一天划分为5个时

间段，共包含高峰期两个和低峰期三个，具体算法为：（1）在排班界面中设置各项参数，图4为派发高低峰时段，其中First和Last分别表示首、末班车发车时间，上午第一个高峰期由Peak1（开始时间）→Peak2（结束时间）表示，下午第二个高峰期由Peak3（开始时间）→Peak4（结束时间）表示;第一个低峰期和第二个低峰期分别由First→Peak1、 Peak2→Peak3表示，第三个低峰期为Peak4→Last，LI和PI分别代表低峰期和高峰期的时间间隔[8]。

（2） 对各时段所需派发的公交车数量进行计算（计算结果向上取整），可通过系统的排班函数生成排班表（程序自定义），各公交车的工作日班表通过该函数根据条件自动生成（按照排班算法），排班算法的具体流程为：首先进入系统排班界面选择排班日期及需要排班的公交车次，然后查询各公交车状态，如果不能發车则进入待检车环节并保存待检车信息，以便后续查询，接下来重新对需要排班的公交车次进行选择;确认是待发车后显示当前公交车首末班车时间和高低峰时段，据此对高低峰发车间隔进行设定，所有信息设置完后，进入排班系统后台进行操作处理，取已设定的首/末班车发车时间为First、Last，上午高峰期开始时间及结束时间为Peak1、Peak2，下午高峰期开始时间及结束时间为Peak3、Peak4，高峰期及低峰期发车间隔为PI、LI，对派发的公交车数量进行计算，上午低峰期所需公交车数量为（Peak1-First）/LI，上午高峰期所需公交车数量为（Peak2-Peak1）/PI，下午低峰期所需公交车数量为（Peak3-Peak2）/LI，下午高峰期所需公交车数量为（Peak4-Peak3）/PI，晚上低峰期所需公交车数量为（Last-Peak4）/LI，然后以计算出的数据作为参数调用排班函数，第一阶段：上午低峰期，从首班车发车时间First开始，共派发（（Peakl-First）/L辆公交车，从第二辆开始，每辆公交车与前一辆公交车发车间隔为Ll，此阶段的公交车派发完毕后进入第二阶段上午高峰期，从Peakl时刻开始，派发该阶段第一辆公交车，共派发（Peak2-Peakl）/PI辆，从第二辆开始，每辆公交车与前一辆公交车发车间隔为PI，此阶段的公交车派发完毕后进入第三阶段下午低峰期，从Peak2时刻开始，派发该阶段第一辆公交车，共派发（Peak3-Peak2）LI辆，从第二辆开始，每辆公交车与前一辆公交车发车间隔为LI，此阶段的公交车派发完毕后进入第四阶段下午高峰期，从Peak3时刻开始，派发该阶段第一辆公交车，共派发（Peak4-Peak3）/PI辆，从第二辆开始，每辆公交车与前一辆公交车发车间隔为PI，此阶段的公交车派发完毕后进入第五阶段晚上低峰期，从Peak4时刻开始，派发该阶段第一辆公交车，共派发（（Last-Peak4）/LI辆，从第二辆开始，每辆公交车与前一辆公交车发车间隔为LI，直至派发了末班车，最终显示出本公交班表排列结果，如图5所示[9]。

5 总结

本文主要完成了智能公交管理系统的构建，在介绍了各模块功能的基础上，以短信解析和自动排班作为重点介绍了实现的具体算法和流程，提高了对公交车的监控、管理与调度的质量和效率及智能化管理水平。

参考文献

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[8] 魏金丽，郭亚娟，张萌萌.基于集合覆盖理论的公交线路驾驶员排班优化方法[J]. 公路交通科技， 2016（1）：125-129.

[9] 谢昀珊，杨信丰，徐静.基于随机约束的快速公交发车间隔优化研究[J]. 公路与汽运， 2016（6）：21-24.

（收稿日期： 2019.07.02）