智能公交技术设计方案.docx
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智能公交技术设计方案
南京聚合数码科技有限公司
智能公交营运调度管理系统
设
计
方
案
南京聚合数码科技有限公司
NanjingUnionDigitalTechnologyCo.,Ltd
第一章项目概述
1.1项目背景
1.1.1公司简介
南京聚合数码科技有限公司是南京市国有资产集团公司投资的高技术企业，拥有各类专业技术人才180余名，是江苏省高新技术企业、江苏省软件企业，AAA级资信等级企业、AAA级优秀施工企业，江苏省安全技术防范系统设计施工一级资质，获得国家3111工程推荐“中国优秀安防工程公司”的资质证书，是国家高技术研究发展计划（863计划）有关智能公交课题的主要承担单位。
研发的“GPS智能公交调度管理系统”荣获南京市、国家行业协会“优秀软件产品”和第十一届中国国际软件博览会金奖、第十二届中国国际软件博览会创新奖、国家建设部“中国客车最佳零部件奖”,已获得了软件著作权。
公司研发的“数字图像控制系统”被评为高新技术产品，同时也获得了软件著作权，并取得了生产登记批准书；
南京聚合数码科技有限公司坚持以市场为导向,以开发高新技术产品立足之本，真正站在客户的角度及立场，响应“国家优先发展城市公交的决策”。
一直致力于智能公交营运调度管理系统研发和实践，与公交企业一起探索开发达六年之久。
该系统已成功应用于南京市公交总公司、河北省石家庄市公交总公司、常州市武进公交总公司等，该系统的应用优化了公交企业的管理模式，极大地提高了运营效率和社会服务质量，并获得了用户的一致好评。
贯彻“国家打造平安城市的决策”根据同行业现状在国内率先研制出集视频、音频、报警联动为一体的数字矩阵监控系统。
其功能先进、性价比优越，完全取代传统的模拟监控系统。
同时公司还拥有一支专业化的工程施工、服务队伍，能够确保工程质量优良，为不同用户提供优质的售后服务。
1.1.2先进公共交通系统（AdvancedPublicTransportSystem,简称APTS）就是针对公交系统中出现的车辆延迟、堵塞等问题设计的，其优越性已得到世界各国的普遍认同，并逐步在公共交通行业推广应用。
聚合智能公交营运调度管理系统（JH-IPTS）就是APTS的一个典型应用实例，是一个集公交指挥调度、公交运营管理、综合业务通信、客流统计系统、动态信息发布、车辆信息查询、多媒体数据传输系统等于一体的全方位调度管理服务系统。
该系统的建立，将极大地提高城市公共交通管理效率和运营效率，节省大量的人力、物力和财力，在促进城市管理计算机化、改善服务质量和优化社会环境等方面发挥重要的作用，并具有重大的经济效益和社会效益。
“聚合智能公交营运调度管理系统（JH-IPTS）”采用当前最先进的动态数据采集、无线数字通讯技术、视频数据压缩技术、3G技术（GPS、GPRS/CDMA、GIS）及计算机网络通信技术，集中心调度管理中心系统、车载数据采集和收发系统、公交运营管理系统于一体，真正实现对公共交通运输的现代化管理。
目前，该系统已成功应用于南京公交、武进公交、石家庄公交等，市场反应强烈。
同时，系统广泛应用于公安、银行、军队、消防、政府、运输、机关、企业、家庭等用户车辆等移动目标的定位、导向及管理。
1.2设计标准与规范
1.2.1交通部行业标准《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）。
1.2.2邮电部批准的《通信线路工程概算定额》、《通信工程补充预算定额》。
1.2.3建设部96年1月发布《城市公共交通经济技术指标分类与代码》（CJT30451995）。
1.2.4建设部93年发布《城市公共交通车辆自动监控系统》（CJ/T3010-93）。
1.2.5《900/1800MHzTDMA数字蜂窝移动通信名词术语》（YD/T1080-2000）。
1.2.6信令格式、码字结构均按MPT-1327。
1.2.7拨号方式：
用户终端拨号符合MPT-1343标准。
1.2.8符合GB/T15844.1-1995《移动通信调频无线电话机通用技术条件》。
1.2.9符合GB/T12192-1990《移动通信调频无线电话发射机测量方法》。
1.2.10符合GB/T12192-1990《移动通信调频无线电话接收机测量方法》。
1.2.11技术安全要求符合GB4793-84。
1.2.12电磁兼容要求符合GB6833-87。
1.2.13CJ/T2-1999《城市公共交通通信系统》
1.2.14其他相关国际标准、国家标准等。
1.3系统建设原则
1.3.1遵循统一标准、统一规划、统一设计、分步实施的原则。
1.3.2系统建设技术先进、安全可靠、兼容性强、易扩展升级、便于管理维护，能充分满足公交公司实际需求。
系统建设能够适应目前的管理模式，即：
既符合企业运营调度的集中管理模式，又能灵活的现场调度运营组织管理模式。
1.3.3系统建设具有一定的前瞻性，为公交公司未来纳入车辆规模逐步扩大给予了充分的考虑。
1.4系统建设目标
1.4.1改变公交公司目前现行的运营调度管理中“传统作业方式”为计算机智能管理方式”，借助公交行业软件系统提升运营调度组织效率。
1.4.2在公交公司所属部分公交线路试点实施GPS车辆监控调度系统，逐步实现公交企业运营一线的经验调度向可视化实时调度的转变。
借助车辆监控定位技术、无线通信及电子地图显示技术，实现对线路运营车辆、机动车辆、抢修车辆动态位置的实时监控，在一定程度上提高调度指挥系统对线路运营状况的实时掌握与应变能力。
1.4.3通过与公交运营模式的不断优化,可逐步实现多线路集中调度或区域调度，提高运营调度一线的管理效率，降低运营调度管理成本。
1.4.4将现行的手工填写“行车记录”的状况变为计算机系统辅助，自动化与人工相结合的方式生成“电子路单”，通过工作效率的提高，使调度人员能够把更多的精力有于现场调度。
1.4.5借助计算机及网络技术实现公交运营一线数据真实、准确、实时上传汇总分析，生成的各类分析数据及图表能为公交运营组织管理部门和决策层提供及时可靠的运营组织参考。
1.4.6由于动态监控、实时调度，尤其是区域调度在不断总结后逐步的实现，车辆、人力、站场等生产资源实现最优化置。
1.4.7实现均匀合理的行车间隔，车速的自动限制使得安全得到更好的保证，人性化的自动定位报站方式给市民的出行提供准确的服务。
1.4.8通过监控管理措施，促使车辆缩短停站时间，提高公交整体运营速度及效率，以及三正点（始发站准点、路途站准点、终转站准点）率。
1.4.9减少首末站待发车辆及其所占用停车面积，提高公交车辆的利用率。
1.4.10利用客流实时统计技术，实现各站点、各线路及各时段的客流实时统计分析，为线路调度人员制定行车计划和运行时间表提供数据支持，为领导决策提供及时、准确的依据。
1.4.11提高人力资源素质和劳动生产率，优化人员和岗位结构，降低管理成本。
1.4.12实现车辆配比、驾驶人员及管理人员的最优化资源配置，实现“经济调度”。
1.4.13运营统计报表和分析报表由计算机辅助生成，提高运营办公效率，为领导作出重要决策提供准确的参考数据。
1.4.14通过良好的试点和示范效果，提高公交经营效益和效率，有利于实现企业管理现代化。
1.4.15在线路上实施的电子站牌，为市民的乘车出行提供及时准确的车辆到达信息，方便市民出行乘车，从而体现“以乘客为本”理念，提高城市公共交通服务质量。
1.4.16改变目前运营保障部门数据统计及汇总的“手工作业方式”，为运营保障部门（材料管理、保修管理、燃料管理、停车场管理）提供计算机管理手段。
1.4.17建立安全记录信息数据库，为事故评价体系和预防体系提供可靠的数据支持。
1.4.18为城市公交行业管理部门--城市交通局，提供线路的车辆运行信息，使政府部门增强对此系统的认知与理解，以利于未来行业应用推广。
1.4.19在一定程度上，建立一个具有前瞻性的公交调度信息指挥中心，在系统容量及处理能力上可满足车辆继续增加的要求，对公交公司未来的需求预留软硬件接口。
1.5系统项目覆盖范围
1.5.1对公交调度信息系统总控中心的软、硬件进行采购、安装及调试，并为城市行业管理部门部署行业管理终端设备及监控软件；
1.5.2对公交公司总部和运营分公司的运营管理部门及运营保障部门的软、硬件进行采购、安装及调试；
1.5.3对涉及试点的公交线路的调度室的软、硬件进行采购、安装及调试；
1.5.4对试点的公交车的车载设备的软、硬件进行安装及调试；
1.5.5对试点站台的电子站牌的软、硬件进行采购、安装及调试；
1.5.6对试点的运营分公司的车辆进出场考核管理系统的软、硬件进行采购、安装及调试；
1.5.7对公交运营保障系统（燃料部门、修理厂、材料库、停车场）进行软、硬件采购、安装及调试；
1.5.8对人事劳资管理部门的行业软件进行采购，以便由人事劳资管理部门按调度信息系统需求提供运营人员基础信息库；
1.5.9对智能公交系统软件采购并进行个性化开发部署；
第二章总体方案设计
2.1概述
智能公交营运调度管理系统由GPS车辆监控调度系统和公交运营信息管理系统组成。
其中公交调度运营信息管理系统是整个项目框架体系中的底层和基础，是成功实施智能公交营运调度信息管理系统的前提和必备条件，且由于目前国内有着较为成熟的系统开发和借鉴经验，这将有利于快速实施，故此部分将作为本期项目实施的前期工程和重点部分。
GPS车辆监控调度系统将为公交线路场站调度管理引入GPS车辆定位技术，辅助形成“可视化”的线路调度管理模式，从而促进公交企业建立科学的运调管理体系。
主要由公交调度信息总控中心、运营分公司调度管理平台、线路调度室基础平台、车载系统、电子站牌和公交运营保障管理系统组成。
2.2系统构成
2.2.1系统组成（三级管理平台可以根据实际需要变为两级）
2.2.1.1调度信息总控中心：
城市公共交通平台是整个系统的最高端，是整个智能公交营运调度管理系统的数据处理中心和调度管理、营运管理中心，是整个系统的核心。
具有对全市公交车辆进行实时监控调度管理，并对有关营运情况的考核和数据的集中管理的功能。
总调度指挥中心主要由地理信息系统、监控管理系统、公交运营管理系统、大屏幕显示系统、数据库系统和通信系统等组成。
2.2.1.2营运分公司管理平台：
通过2M数字电路等各种方式与总控制中心互联，在授权范围内对所辖车辆及业务进行管理，查看本部门或公司内部所管辖车辆的营运情况、计划数据、实际数据、各种报表等各种信息。
2.2.1.3线路调度室基础平台：
通过ADSL与总控制中心互联，主要承担对本车队车辆的监控、自动调度、自动排班、自动发车、电子路单收集审核、驾驶员考勤的工作。
属公交运营调度三级管理体系中的最低级别。
2.2.1.4公交运营保障管理系统：
公交运营保障管理系统包含修理厂管理子系统、加油（加气）站管理子系统、停车场管理子系统。
可以针对公交公司运营保障部门与运营调度一线相关联的数据进行分类汇总和生成，并能根据公交公司需求对实时数据进行及时处理和分析，在管理系统中可任意对用户组、用户通过权限分配进行管理。
2.2.1.5电子站牌：
安装在车站，用于向候车乘客提供动态实时的车辆信息（如车辆线路、车辆将到达的距离信息）。
2.2.1.6车载系统：
安装在营运车辆内，车载系统是数据采集、信息显示、连接控制车内其它设备的装置。
包括主控模块、通讯控制单元、GPS数据采集模块、RF卡刷卡模块、显示模块、客流计数模块、低温补偿模块和外接数据处理模块。
2.2.1.7IC卡中心：
IC卡信息处理中心，本系统预留接口，以便后期接入。
2.2.1.8收款中心系统：
包括营收统计核算和营收信息处理中心。
本系统预留接口,以便后期接入。
2.3系统结构示意图
2.4系统平台技术设计
2.4.1服务器选用原则
部门级应用PC服务器一般都是双CPU结构。
集成了大量的监测及管理电路，具有全面的服务器管理能力，可监测如温度、电压、风扇、机箱等状态参数，结合标准服务器管理软件，使管理人员及时了解服务器的工作状况。
同时，大多数部门级应用PC服务器具有优良的系统扩展性，能够满足用户在业务量迅速增大时能够及时在线升级系统，充分保护了用户的投资。
它是企业网络散的各基层数据采集单位与最高层的数据中心保持顺利连通的必要环节，可用于金融、邮电等行业。
企业级应用PC服务器是高档服务器，普遍采用二到四个CPU结构，拥有独立的双PCI通道和内存扩展板设计，具有高内存带宽，大容量热插拔硬盘和热插拔电源，具有超强的数据处理能力。
这类产品具有高度的容错能力及优良的扩展性能，可作为替代传统小型机的大型企业级网络的数据库服务器。
企业级应用PC服务器适合运行在需要处理大量数据、高处理速度和对可靠性要求极高的金融、证券、交通、邮电、通信等行业。
2.4.2操作系统、数据库等系统软件
2.4.2.1服务器操作系统方面
●通常有Windows、UNIX和Linux三种选择。
其中UNIX作为服务器操作系统维护比较复杂，对管理人员个人能力要求较高，综合费用昂贵，因此系统运行平台可选择Linux、Windows平台。
●数据库服务器操作系统可选用Linux或Windows2003Server。
●Windows2003Server作为应用服务器操作系统。
2.4.2.2系统后台数据库服务器采用Oracle数据库
2.4.2.2.1从应用上考虑，根据系统数据实时性的要求，按照通常情况5-15秒钟间隔车载向中心发送一次车辆信息，由于每辆车一天平均有四千到两万条左右的数据，100辆车就有40万到200万条数据产生，因此全部车辆的数据量巨大。
2.4.2.2.2从技术性能上考虑
2.4.2.2.2.1操作平台的开放性：
Oracle能在所有主要的平台（其中包括Windows）上运行，并且完全支持所有的工业标准。
Oracle采用开放策略，它使得客户可以选择一种最适合他们特定需要的解决方案。
而如SQLServer只在Windows上运行，局限性较大。
2.4.2.2.2.2安全性：
Oracle高级的安全特性考虑了强制实施的细小权限，先进的审查，增强的访问控制，安全的分布式处理与复制，以及使用附加的外部签发机制的能力。
利用Oracle产品，企业可以将真正集成的安全机制廉价地迁入到业务系统中。
2.4.2.2.2.3性能上：
Oracle提供了比SQLServer更高级的性能，Oracle可以处理最紧迫的数据仓库和OLTP（联机事务处理系统）应用的工作负载要求。
在长时间运行大量事务方面Oracle数据库要优于诸如SQLServer等。
2.4.2.2.2.4稳定性方面：
Oracle比其他数据库如SQLServer等有更高的稳定性。
2.4.2.2.2.5在大型数据库性能、价格比较方面，Oracle数据库性价比优于其他如SQLServer数据库等。
目前，国内外很多大型企业、单位等数据库的应用均选择了Oracle数据库。
2.4.2.3移动接入
移动目标的各种信息可以通过多种移动通信方式传送到系统平台。
移动通信方式从技术上讲各有优缺点：
GSM通信技术成熟、覆盖范围广、系统可靠性高；GPRS永远在线、快速登录、流量计费；CDMA系统容量大、话音清晰、不易掉线、发射功率低和保密性强。
GSM属于第二代移动通讯（2G）技术，容量低，质量一般，除基本语音以外只能传送文字信息，而且长度有限（不超过140字节）；另外，GSM短信方式不能实现数据传输实时性的要求，不符合公交调度管理的要求。
中国移动的GPRS是一种2.5G技术，是GSM的升级技术，在容量上内容上都比GSM好得多，适用大流量信息传输。
GPRS是按照信息流量收费的，费用对于GSM短信息方式要低，当移动目标数据信息内容少、频率高等特点时，无疑很有利。
联通推出的CDMA1X也属于2.5G技术的一种。
CDMA在技术上有许多优势，不但容量更大，而且具有良好的抗干扰性及抗衰耗性。
CDMA按流量收费，费用比GPRS更低廉、灵活，所以该种方式是无线数据传输的主流。
考虑到公共交通总公司的业务需要、工作特点，车载终端和其他外围智能设施（例如电子站牌），采用何种网络来传输无线数据，与调度中心通信，需考虑当地无线网络覆盖具体情况。
2.4.2.3数据的集中储存管理
系统采用统一管理、统一存储的综合中心数据库结构，在公共交通总公司的总调度指挥中心设立数据中心，运营车辆的定位信息、考勤信息、客流计数信息等现场信息不经过二、三级管理分中心，直接通过CDMA/GPRS无线数据网络发回总公司的监控调度中心，减少了中间传输环节，保证其信息迅捷无误的上传下达。
而在各分公司、业务部门等不再另外建分数据中心（如果需要，在各分公司控制中心也可以设立数据服务器，对数据再次备份），确保整个公交系统内数据完整、统一、真实、高效。
这种高度集中的管理形式具有数据统一采集、集中存储管理，使整个系统具有既高度集中又应用灵活的优点。
2.4.2.4关于公交候车亭的解决
由于候车亭一般长60米，多条线路车辆在此停车，这样会造成乘客由于对各线路车辆停靠位置的未知而来回奔跑，同时也使车辆停车上下客时间加长，降低了站台使用效率。
为适应城市公共交通发展的需要，体现“公交优先”的方针，在主要交通干道和客流量大的一些道路，建设电子站牌。
利用系统的GPS定位功能、双向数据功能以及电子站牌告示功能，在候车厅的电子站牌不仅为乘客预告各条线路的车辆到达情况，而且，同时提供各条线路车辆进站的大致位置，更好地方便乘客。
2.4.2.5系统扩展性的解决
2.4.2.5.1使用统一的标准协议：
通信服务器、营运平台内部和各分控中心应使用统一的协议。
2.4.2.5.2GIS客户平台采用功能组件方式：
把各个功能模块封装在相应的组件对象中,如果某个功能需要升级或更新,此功能与其它功能之间互不干扰。
2.4.2.5.3硬件设备扩展：
如果以后车载终端数量和有关二级分中心等用户数量的增加，因处理速度不够、内存容量的限制可通过升级当前服务器设备配件（如CPU、内存）或增加新的相应的服务器进行扩容。
如果采用增加服务器组，采用服务器集群计数。
如果设计目标达数万台以上，只需重新选用更好的服务器群组即可（系统软件均可支持系统容量的扩展）。
第三部分调度信息中心平台
3.1概述
总调度指挥中心可设立在公共交通总公司，是整个公交智能调度管理系统的数据处理中心和调度管理、运营管理中心，是整个系统的核心。
具有对全市公交车辆进行实时监控调度管理，并对有关运营情况的考核和数据的集中管理的功能。
总调度指挥中心主要有两部分功能：
第一、车辆实时监控管理；第二、公交运营管理和统计分析。
3.2业务功能描述
3.2.1中心数据库结构图
（图3.2.1）
3.2.2
总调度指挥中心主要包括以下模块
3.2.2.1网络通路模块
提供一个物理通路使得车载终端将它的地理数据传送到中心，该通信模块实时连接在互联网上，若车辆数量极大，建议采用光纤方式（固定IP连接），内部通讯线路全部采用百兆以上的设备。
由于中心24小时连接在互联网上，因此内部网络与互联网必须通过硬件防火墙进行隔离。
3.2.2.2通信服务器
是整个系统的核心，系统中所有的数据都集中在此，它接受并处理所有车辆的车载终端发送来的数据，再把这些数据分类发送到相应的中心操作终端和各线路调度管理室平台，同时把操作终端对车辆的控制命令转发至相应的车辆。
通信服务器需要保证能24小时正常不间断的运行。
3.2.2.3数据库模块
保存着多种数据，其中包括司机字典信息、车辆字典信息、车辆行车数据、司机考勤数据、车辆报警数据、客流量信息、线路调度计划等大量数据。
通信服务器实时地将数据发送至数据库模块，数据库模块要配合通信服务器安全可靠的运行。
3.3总调度指挥中心主要功能
3.3.1实时监控管理功能
总调度指挥中心通过GIS电子地图系统、大屏幕显示系统等设备，通过无线数据网络CDMA/GPRS等系统，接受各车载终端设备信息（包括车辆信息、驾驶员信息、上下班情况、车辆定位信息、速度、方向、站台、时间、上下车人数、总人数、温度信息等），使运营车辆情况和各种信息在中心电子地图上一目了然，便于动态调度和管理。
3.3.1.1GIS电子地图系统
3.3.1.1.1地图采用MapInfo格式；
3.3.1.1.2GIS基本功能：
放大、缩小、移动、模糊查找定位、地图导航、地图分层显示功能；
3.3.1.1.3具有电子围栏功能，当车辆运行超出设定范围时进行报警。
3.3.1.2监控管理
3.3.1.2.1车辆监控
●实时监控：
对全市营运车辆的运行情况进行全面、实时、直观监控
●跟踪定位：
实现24小时监控，任一时间、地点均可查询车辆的运行情况
●报警跟踪（超速、修理）
●历史轨迹回放
●信息查询：
包括溜站（过站不停车）信息、超速信息、报警信息、报修信息、不在线信息等的统计查询
3.3.1.2.2车辆控制
●实现对车辆的控制管理，包括关机、重启、参数设置、速度限定等
●实现与管理车辆进行双向通信，包括数据通信、语音通信等
●具有计算最优路径功能
3.3.2大屏幕显示系统
在总调度控制中心设立大屏幕系统，供监控、控制、管理车辆以及总公司领导实时集中调度用。
联网的其他工作站的显示属性改变不会对组合显示屏有任何影响。
图像处理器要求：
处理器反应速度要快，画面调度时间小于5秒，操作延时小于1秒。
电源应具有热备份冗余配置，对电源失效、风扇失效、温度感应异常等情况，具有行动报警功能。
3.3.3公交运营数据管理
总调度指挥中心完成对对系统权限、口令的管理，对驾驶员、车辆、线路等数据设置、查询管理，完成行车时刻表、调度表的管理，完成公司人员、车辆、线路等考核和公司绩效管理，完成有关报表、表格的生成以及汇总管理，完成各个分公司控制中心、线路调度等的数据访问和转发，同时，是整个系统的数据管理中心。
其主要功能包括以下几个方面：
3.3.3.1分层次的用户权限管理
系统可以根据不同用户组、不同部门、不同人员，设置不同的权限和密码口令，使不同权限的用户进行不同的操作，加强系统的安全性。
3.3.3.2公交运营基础数据设置管理
系统完成对公交运营过程中产生的各种信息的设置、添加、删除、查询等操作，包括有关客运部（分公司）属性、车队属性、线路属性、站牌特征、站点属性、驾驶员类型、驾驶员信息、请假类型、燃油类型、润滑油类型、车型信息、车辆信息、保养维修类型、故障类型、停车场属性、加油站属性、修理厂属性等。
3.3.3.3公交运营计划数据
3.3.3.3.1行车作业计划（称行车时刻表）制定智能化
行车作业计划（称行车时刻表）是公共交通保证运力的最基本的调度排班执行参数，该计划科学与否，将直接影响到公交企业的运营成本和乘客需求的满足。
3.3.3.3.3.1行车时刻表初始化参数
3.3.3.3.3.2行车时刻表制作：
系统以原始初始化数据为依据，按照管理人员设定的边界条件，自动编制各路车辆每一工作时间段（如按月、旬、春运等）的行车时刻计划，并且可以进行人工校核。
行车时刻表中包括：
线路编码、路牌、班别、到场时间、出场时间、方向、循次、单程运行时间、交接班时间、交接班地点、计划行驶里程、计划营运车次、工作时间（分班、上午班、下午班）、全程班次、行车间隔
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