智能公交系统技术方案.docx
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智能公交系统技术方案
智能公交系统技术方案
1系统概述
1.1系统特点
●实时监控、优化调度，充分优化公交企业车辆资源配置
●方便准确的电子化调度营运管理，提高公交企业的劳动效率，节省人力成本
●商业和公益广告等增值服务，增加公交企业服务水平和营运收入
●全面融合公交企业ERP系统，对原有公交企业管理模式进行流程再造，实现公交企业业务管理流程的全面电子化支持
●系统支持位置无关的多分中心多级分布调度，实现智能化多线路调度、区域调度
●高准确性：
系统实现实时调度成功率100%；站运行记录（大更纸）/车辆运行记录（小更纸）准确率100%；通过通信中断时数据缓存、断点续传等技术手段实现业务数据完整性100%
●大容量支持：
系统通了20,000台车的运行压力测试，可靠支持国任何城市所有公交车在本系统下的监控运营调度
●丰富的统计分析决策支持功能
●支持多种无线通信方式：
GSM/CDMA/CDPD等
●支持不同厂商GPS终端产品，统一的通信中间件处理GPS终端协议
●支持多种信息发布方式：
Internet/LED/LCD/SMS等，统一的信息发布中间件处理多发布终端协议
1.2系统结构
系统包括监控调度中心、监控调度分中心、线路调度台、车载终端以与电子站牌；它的结构如下图所示：
●监控调度中心监控调度中心指城市公交行业主管部门，或是公交总公司；
●监控调度分中心监控调度分中心指公交分公司。
●线路调度台线路调度台设置在各条线路的一端总站，执行具体的日常调度任务。
●车载终端车载终端安装在移动车辆上，包括公交车和为了实现快速抢修调度的工程车辆，它为系统提供最基础的数据来源；
●电子站牌电子站牌分为终点站电子站牌和中途站电子站牌，向乘客提供公交车到站预报服务。
为了充分发挥电子站牌的显示功能，在发布公交信息的间隙，还可进行广告发布。
2系统组成
2.1通信平台
本系统的通信平台包含有线和无线混合组网，组网结构如下：
●监控调度中心管理信息中心通过专线，接入Internet，专线可以是中国电信的ADSL专线，也可以是租用数字电路专线；数据带宽方面，根据接入车载数量、电子站牌数量，以与公交公司和线路调度室对带宽的要求，进行调整，一般情况下选择2M速率的专线；
●监控调度分中心公交公司通过有线连接方式，接入Internet，公交公司可以申请专线连接，也可以申请拨号线路，根据该公交公司所管辖的车载机数量，确定具体的带宽要求；
●车载终端由于车辆具有移动的特点，车载终端采用GPRS/CDMA无线通讯；
●电子站牌考虑到电子站牌数据量的大小、施工难度和运营费用，采用CDMA/GPRS无线通信；
2.2监控调度中心的设备组成
2.3监控调度分中心的设备组成
2.4线路调度台的设备组成
3监控调度软件
公交智能监控调度系统软件的功能包括车辆监控、营运调度、营运管理/统计分析、站牌管理、资源管理以与系统管理6个部分，其功能概览如图所示。
3.1车辆监控
3.1.1电子地图与其操作
●地图缩放地图可以无级放大缩小。
操作方式可以采用点击放大缩小一倍、在地图上选取一定区域放大缩小至整个窗口显示、放大缩小至指定比例尺等。
●平移在地图比例尺不变的条件下平滑移动地图。
●鹰眼显示当前窗口在全图中的位置，当前窗口图变化时，鹰眼窗口自动进行相应变化。
通过改变鹰眼窗口中窗口位置框的尺寸和位置可以改变相应窗口地图显示区域。
●多窗口显示可同时打开多个地图窗口以不同的比例尺显示不同区域和监控目标。
●测距可测算任意两点或多点连线的长度，测算任意封闭多边形的面积。
●地图编辑可根据用户需要增加/删除/修改地图中的图元，如车站、道路、线路的新增和变更等。
3.1.2一般监控
●车辆实时信息包括车辆实时定位信息，如经纬度、时间、速度、方向；
●该车辆的属性数据如车号、司机工号、车型号、车辆自编号、车牌号；
●车辆实时状态信息如路阻、车辆故障、乘客滞留、服务纠纷、报警；
监控的方式可采取方式：
●全局监控：
对全市围公交车辆进行监控；
●选择监控：
根据需要选择特定的一条或几条线路进行监控；
●跟踪监控：
根据需要选择特定的车辆进行监控；
●多窗口监控：
选择多辆车辆或多条线路分别在不同的窗口进行监控。
下图为一般监控界面（全局监控）。
3.1.3报警监控
3.1.3.1报警触发类型
●主动报警：
当发生路阻、车辆故障、乘客滞留、服务纠纷、车治安事件等时，司机可通过按下车载GPS终端上相应的按键向监控中心发出报警。
●自动报警：
监控中心可对车辆的速度、行驶围、行驶路线等制约条件进行设定。
当车辆超出这些限定条件时，自动触发报警。
包括：
⏹车辆超速报警：
根据用户设置的超速上限参数和车辆实时行驶的速度相比较，当车辆的实时速度持续超过超速上限参数1分钟（可设置），系统自动进行报警，提示用户该辆车超速。
⏹车辆出城越界报警：
根据用户设置的城市边界，判断车辆行驶出城，若车辆越过设定的城市边界，系统自动进行报警，提示用户该辆车出城越界。
⏹车辆越过电子栅栏报警：
根据用户设置的每条营运线路的数据，形成线路路径电子栏栅，用以判断车辆是否按规定线路行驶，若偏离规定线路，自动进行报警，提示用户该辆车电子栅栏越界。
⏹车辆“飞站”报警：
用户可设置车辆在线路上必须停靠的站点，若车辆在经过该站点时没有靠站，则自动报警。
3.1.3.2报警触发后的处理
当车辆报警时，系统将作出以下处理：
●自动将报警车辆置于窗口的中央并实时监控；
●显示车辆报警类型，时间以与车辆有关信息；
●在告警栏里列出告警车辆列表，便于查询；
●自动发出提示音提示操作员进行报警的处理；
●触发车载终端进行现场情况的监听。
3.1.4目标查询
支持模糊查询。
可键入关键字查询地图目标或移动目标，例如键入车号、司机/工号等查询相应的车辆；键入车站、地名、路名等查询地物。
见下图：
3.1.5轨迹回放与显示
3.1.5.1车辆轨迹实时显示
可根据需要选择特定的车辆或车辆组另其行使路线实时显示在地图上，为避免监控时间长时图面混乱，可手动清除过时的轨迹或设定系统定时清空。
3.1.5.2车辆轨迹回放
对指定时间，指定围的车辆运行轨迹进行轨迹回放，同时显示轨迹时间的车辆定位信息，车辆实时状态等等。
轨迹回放功能用于对事故车辆的事故当时车辆运行情况进行查看，也可用于对某段时间车辆运行情况进行回放审查。
如下图：
3.2营运调度
营运调度模块主要以人工智能的方式处理营运调度、非营运调度（加油、抢修、保养、年审、包车）、应急调度和多线路调度和区域调度的情况；
3.2.1日常调度
3.2.1.1人工调度
在人工调度模式下，由调度员根据行车时刻表计划、车辆排班表，调度规则和车辆运行实际情况，编辑调度指令，向驾驶员发出调度指令。
人工调度模式，是公交调度的传统模式的计算机化。
系统提供监控信息，由调度员根据自己的经验，作出发车调度决策，然后通过系统向车辆发送调度信息。
分单个调度和批量调度两种调度设置方式。
●单个调度
当运行车辆车辆进站后，系统显示车辆进站，调度员对设置好该到站车辆的发车调度指令，然后发送调度指令。
●批量调度
批量调度是指可预设置好所有已到站车辆的发车控制，到相应时间后，计算机自动下发相应的发车指令信息（车号、发车时间）。
3.2.1.2自动调度
在自动调度模式下，系统根据行车时刻表计划、车辆排班表，调度规则和车辆运行实际情况，自动提供优化、动态的车辆发车时刻表，并自动向驾驶员发出调度指令。
调度员可选择在发出调度指令前进行确认或不进行确认。
调度员的工作主要是监控，可大大提供调度员的工作效率。
下图为营运调度的操作界面：
营运调度常用指令包括：
快行、慢行、绕道、直达××站、原地待命、回场检修等；
3.2.2应急调度
当发生大型公众活动、灾害事件时，调度中心与调度分中心协同对相应的受控车辆进行统一的调度指挥，并对整个过程实施监控，接管整个系统的公交调度功能。
●突发事件记录管理突发事件记录有两种方式，对于系统识别的突发事件，由系统记录；对于系统无法识别的突发事件，由管理人员人工记录。
●突发事件处理情况录入当突发事件处理完毕，管理人员记录突发事件的处理情况等等容.
●突发事件管理包括突发事件添加，修改，删除，查询，统计等功能。
应急调度工作中，在线路调度台，主要是接收上级调度命令，根据上级调度指令或调度方案进行调度。
3.2.3非营运调度
非营运调度是指不产生直接收益的调度，与营运调度密切相关；具体包括：
加油（气）、包车、报修、保养、年审、进出站场等；
3.2.3.1加油调度
由于车辆加油必须脱离营运，对线路上的运力影响较大，须调度员控制车辆加油的时间和加油车辆的数量。
因此，本系统提供调度员对加油操作的控制，下图为加油调度界面：
3.2.3.2包车调度
包车调度对包车单进行管理，当客户向包车业务人员提出包车申请，业务人员录入包车单。
包车单分为长期包车单和临时包车单两种。
系统提供包车的查询，管理功能，对包车单进行管理。
录入包车单后，包车管理人员根据车辆类型等包车条件选择包车任务执行线路，也可有系统自动选择。
确定包车任务执行线路后，下发包车任务。
功能包括：
●包车单管理功能包车单录入，添加，删除，修改，查询功能；
●包车任务线路选择录入包车单后，包车管理人员根据车辆型号，座位数，是否空调车等包车条件选择包车任务执行线路，也可由系统自动选择。
下图为包车单管理界面的例子：
3.2.3.3抢修调度
在车辆运行过程中，发生突发事件，导致车辆故障，无法运行，需要对车辆紧急抢修。
司机向公交公司汇报故障情况，由公交公司组织紧急抢修。
系统对抢修车辆选择提出推荐方案，由管理人员选择实施车辆抢修调度。
具体包括：
⏹故障受理：
接收故障车辆信息后，证实信息的真实性。
⏹车辆定位：
系统在接收到车辆故障信息后自动定位车辆所在位置，并将车辆置于屏幕中心。
⏹故障车信息查询：
可以提供查询故障车辆信息功能，查询信息：
车辆牌号、所属公司、营运线路、司机、当前位置等。
⏹抢修车信息查询：
可以提供查询抢修车辆信息功能，查询信息：
车辆牌号、司机、当前位置等。
⏹信息搜索：
系统具有自动搜索抢修车辆信息（车辆编号、位置、任务情况等）。
⏹排序处理：
以就近抢修处理为原则进行车辆故障抢修，按抢修时间、路径长短等进行综合排序和优化处理。
⏹快速响应：
收到车辆故障信息后立即派车抢修车辆对故障车辆进行抢修处理。
⏹多方案选择：
对在途抢修车辆进行调度，如最佳路径编排、最短时间安排等多种优选方案的选择。
3.2.3.4保养调度
车辆保养对车辆保养进行管理，根据车辆使用年限、耗油量、运营里程、下次保养公里数，车辆管理人员对车辆制订保养计划表，系统根据保养计划可以得到保养排班表，在有车辆保养任务之日，系统发出车辆保养派车信息，提醒线路调度员。
系统提供保养计划的查询，管理功能，对保养计划进行管理。
功能包括：
⏹保养计划管理功能包括保养计划录入，添加，删除，修改，查询功能。
⏹保养排班表生成功能车辆管理人员对制订好车辆保养计划表后，系统根据保养计划和车辆情况生成保养排班表。
保养排班表将影响行车时刻表和车辆排班表的编制工作。
3.2.3.5年审调度
年审调度类似保养调度，根据车辆年审情况自动生成年审计划，并在执行年审任务前提示调度员。
●年审计划管理包括年审计划录入，添加，删除，修改，查询功能。
●年审排班表生成车辆管理人员对制订好车辆年审计划表后，系统根据年审计划和车辆情况生成年审排班表。
年审排班表将影响行车时刻表和车辆排班表的编制工作。
3.2.4多线路调度与区域调度
为了实现车辆的多线路间的调配工作。
用户可指定车辆从一条线路调配到另一线路，并可指定调配的类型：
临时抽车，永久抽车，抽车返回等。
其操作界面如图所示：
3.3营运管理与统计分析
3.3.1行车计划
本系统采用计算机网络将各部门联系起来，并将原来由总公司和营运分公司分别进行的行车计划编制统一归属到总公司集中由计算机完成，减少不必要的信息流动，有利于公交公司统一调配公司的资源，协调各部门之间的协作，极方便行车计划的编制。
具体流程为：
●行车计划参数管理行车计划的制定过程中应参考一些指导原则和总体要求，还要考虑客流量和公司各项资源情况等等情况。
包括如下参数：
⏹投入营运车辆总数V；
⏹起点A报到车辆数Va；
⏹起点B报到车辆数Vb；
⏹线路终点站A、B；
⏹起点A首班车发车时间Tfa；
⏹起点B首班车发车时间Tfb；
⏹起点A末班车发车时间Tla；
⏹起点B末班车发车时间Tlb；
⏹单程时间TSs；
⏹单程长度；
⏹停站时间最小值TSrmin，最大值TSrmax；
⏹发车间隔最小值TImin，发车间隔最大值TImax；
⏹早班、晚班时间段；
⏹3至8个高峰/平峰时段的起止时间；
⏹午餐起始时间Tl,晚餐起始时间Td；
⏹就餐时段停站最小时间，就餐时段停站最大时间
●生成行车计划根据上一个步骤列出的参数，系统自动形成一个行车计划表，生成的行车计划表包括如下容：
⏹线路末班车时间。
⏹甲站首班时间，乙站首班时间。
⏹甲站配车数，乙站配车数。
⏹单程行车时间。
⏹平均发车间隔（计算得出）。
●调整行车计划由于行车计划有很多特殊的情况，对于系统生成的行车计划，系统提供用户对行车计划表进行调整的功能；下图为一个完整的行车计划表：
●输出行车计划表可以打印，也可以转存为Excel格式文件。
3.3.2车辆排班
车辆排班表，是指用于计划每天在计划线路上营运的车辆以与车辆首发的顺序以与车辆的营运要求。
车辆排班表可按照前一天的车辆排班表进行自动轮班，以决定车辆首发的顺序，也可以手工修改排班表。
车辆将在同一轮班组根据固位属性进行轮班。
轮班过程中需要区分固位和非固位属性：
●非固位：
表示该车辆参与轮班
●固位：
表示该车辆在轮班中位置不变
车辆排班的软件界面如下：
3.3.3人员排班
3.3.3.1人员轮班表
人员轮班表，设置车辆与人员的关系，车辆与线路的关系，人员轮休关系。
其中任何一种关系出现变化，都应当修改此表，才能保证自动生成正确的人员排班表。
人员排班表可根据轮班表生成。
其格式如下表所示。
3.3.3.2人员排班表
人员排班表，对指定线路指定日期的人员排班进行计划，计划指定日期，指定车辆的早班司机和晚班司机。
人员排班可自动根据人员轮班表生成，也可以在生成的排班表上修改。
人员排班表的软件界面如下：
3.3.4营运统计
3.3.4.1运行记录
运行记录为原始数据统计，是根据车载终端上传的数据直接形成的统计报表；包括车辆的日行车记录（小更纸）、线路的日运行记录（大更纸）；下图为这些报表的例子。
小更纸
大更纸
3.3.4.2运营统计报表
运营统计报表为二次统计报表，是根据原始统计数据提供的基础数据，进行分类、汇总、计算等得到的报表；包括营运公司劳动力使用日报、营运公司值班调度日报、线路车辆动态表、线路出场汇总表、线路行车定点计划、线路故障汇总表、线路行车事故日报、车辆行驶里程日报、司机工作量汇总、司机工作超时表等。
下图为以上报表的几个例子。
运营情况统计
司机每天工作量汇总
司机工作超时表
3.3.4.3交通事故分析
对公司运营调度过程中出现的突发事件进行统计，如车堵、事故、故障等情况按公司、分公司、线路等进行分类统计。
故障、事故、报警与处理情况统计。
3.3.4.4抢修统计分析
对故障车辆编号、所属公司/分公司、线路、发生故障时刻、完成抢修时刻、花费时间等进行统计。
3.3.5辅助决策
●线路客流量预测和效益评估
⏹线路日客流量预测
⏹线路客流时段分布预测
⏹线路客流断面分布预测
⏹线路运营效益评估
⏹线路运营效益比较
●公交公司营运效益评估通过对线路客流量的预测，决策人员根据客流情况对公司营运进行决策：
制订线路网络、编制计划；线路车辆投放、优化调度发车频率、调整人员编制等。
●线路开辟可行性预测基于城市客运交通需求和线路布设优化，线路开辟可行性评估主要是对将要开辟的新线路做可行性的评估报告，为决策部门提供可行性数据。
3.4站牌管理
3.4.1信息发布
发布的信息容包括：
●车辆到站信息可以以距离的方式，也可以以时间的方式；
●时间系统定时对电子站牌进行时间校准
●临时交通管制、交通状况信息
●交通法规、文明用语
●广告信息
3.4.2信息编辑
车辆到站信息和校准时间由系统自动生成，并自动发送到电子站牌；
电子站牌的其他文字和图形显示，需要由管理人员通过编辑后，再进行发布；
●编辑容
⏹文字或图形容
⏹字体大小、字型、定位
⏹引入和引出方式
⏹是否闪烁
⏹推进速度
⏹播放次序
⏹播放时间
●模拟显示
广告文字编辑完成后，可通过模拟显示来观察显示的效果，达到显示目的后，再进行发布
3.4.3远程参数设置
在系统操作界面上可以远程设置电子站牌的一些工作参数，包括：
●增加、删除电子站牌；
●增加、删除显示线路；
●线路服务时段；
●显示信息推进方式（引入、引入等）；
●显示信息推进速度；
●亮度；
●显示屏的开/关；
●定时开关时间；
●报警温度、关机温度；
●时间同步。
远程参数设置界面如下图：
3.4.4状态监控
在系统的监控端可以远程监控电子站牌的工作状态，包括：
●通信连接状态；
●当前显示线路；
●当前开关机状态；
●自动开关机时间；
●报警温度、关机温度；
●当前显示亮度和工作温度；
状态监控界面如下图：
3.4.5模拟显示
站牌模拟显示实现“所见即所得”的功能，即在操作界面上模拟显示实际站牌的显示容。
可以选择特定的站牌，显示其正面的车辆到站预报信息，也可以选择显示其反面广告信息。
对于LCD型电子站牌，还可模拟显示其当前正在播放的媒体节目。
下图为站牌模拟显示的例子。
3.5资源管理
资源管理实现业务基本数据资料的分类管理。
主要容包括：
人员信息管理、车辆信息管理、设备信息管理、公司基本资料管理和用户管理等。
3.5.1人员信息管理
对公交公司的所有员工（司机，调度员，派替）的基本信息进行管理；包括：
工号、公司、分公司、部门、、性别、工作类别、出生日期、、住址、备注等。
3.5.2车辆信息管理
对系统中的所有车辆的属性数据进行管理；容包括：
车辆编号、车牌、公司、分公司、车载终端识别标志、车辆型号、座位数量、发动机号、出厂日期、机身号、购置证、燃料种类、重量、长度、宽度、购置费用、保养期限、保养容、年审日期等。
3.5.3设备信息管理
管理车载GPS终端和电子站牌等设备基本信息。
●对于车载终端，基本信息包括：
GPS终端自编号、对应卡号、型号等；
●对于电子站牌，基本信息包括：
电子站牌型号、基本配置、站牌编号、对应卡号等；
3.5.4线路和站点信息管理
对系统运行的各条公交线路进行管理；容包括：
线路编号、线路长度、所属公司、票价、沿线各站名、沿线各站点的地理标识、收车时间、发车时间、运行时间等。
3.5.5公司基本信息管理
管理公交公司以与公交分公司的基本信息；具体包括：
公司名称、地址、法人代表、联系、、邮政编码、主管单位等。
3.6系统管理
3.6.1用户权限管理
●用户基本信息包括：
用户编号、用户名称、用户工号、用户密码、所属部门、主要职责；
●用户组别维护包括：
用户组别编号、用户组别名称；
●用户组赋权维护设置用户组的权限。
●用户赋权维护设置用户的权限。
●系统权限维护用于系统维护，由系统管理人员对系统的权限进行修改。
3.6.2安全管理
采用技术手段和制度手段对系统的网络级、应用级、数据库级、系统级安全进行管理。
3.6.3文档管理
系统日志维护，包括记录系统用户登陆、使用情况，包括用户名、操作业务、结果说明、操作发生时间。
3.6.4统一版本管理
对服务器、客户端、车载终端、电子站牌等的软件进行统一版本管理，并实现各种软件版本的远程、实时、在线更新。
3.7运行环境
3.7.1中心服务器运行环境
●操作系统：
Windows2000Server；
●数据库系统：
SQLServer2000；
●GIS环境：
MapX5.0
●网络支持：
专线上网
3.7.2监控调度台运行环境
●操作系统：
Windows2000/XP；
●GIS环境：
MapX5.0
●网络支持：
拨号上网
4硬件
4.1车载终端
4.1.1配置
●
基本配置主机、192×64LED点阵显示屏、GSM/CDMA天线、GPS天线、安装支架、连接线缆；
●可选配件通话手柄、自动报站器、行车记录仪；
4.1.2功能说明
●定位功能包括当前经纬度、当前速度、当前工作速度矢量方位角（下称方向）、当前时间；
●信息发送包括：
定位数据、报警信息、营运状态、固定短语、客流数据等；
●信息接收包括调度指令、电召通告、参数修改、其他控制指令等，接收完成后提供声音提示；
●双向通话通过外接通话手柄提供双向通话功能，可以设置允许呼入和呼出的；
●信息显示包括：
时间画面、定位画面、诊断画面、查看画面等；
⏹时间画面
⏹定位画面
⏹诊断画面用于调试、维修当中诊断故障。
图中，“可见”表示在当前卫星运行情况下车载机应该可见的卫星数；“锁定”表示当前用于定位计算的卫星数；“连接”表示车载机当前的连接状态，
⏹查看画面司机通过按键可查阅当前和过去一段时间接收到的文字信息；
●信息存储包括：
定位数据（3天）、接收到的信息、参数设置、程序代码；
●语音播放
⏹自动报站外接自动报站器后，可以实现自动报站；
⏹手动报站由于遮挡，发生GPS信号丢失时，可以通过手动方式进行报站；
⏹其他信息播放当有“六种人”上车时，司机可按键播放特定信息；
●客流检测
●参数设置包括：
目标IP地址、数据发送间隔、停车速度阈值、固定短语列表、业务状态、报警类型
●管理功能
⏹设备监控监控中心可对车载终端的工作状态进行远程监控，如车载终端是否开机，无线通信网络信号强度，当前定位条件（可见星数）等数据。
⏹软件更新提供软件在线升级功能；
●外部接口
⏹IC卡读卡器
⏹乘客计数器
⏹其他采集设备
⏹公交自动报站器
⏹车显示屏
⏹电子车牌
●其他功能
⏹防盗非法拆卸时，传感器检测到车载终端已脱离安装位置，车载终端自动向监控中心发送被盗报警；
⏹车监听发生紧急情况时，驾驶员按下隐蔽的按钮或开关，除向监控中心发送报警信号外，车载终端自动打开单向语音传输通道，监控中心可对车辆的情况进行音频监听
4.1.3性能指标
●定位：
⏹定位精度：
≤10m
⏹采样周期：
≥1s连续可调
⏹重新捕获时间：
≤18s
●通信：
⏹通信速率：
40~171.2Kbps
⏹误码率：
<10-5
●数据存储：
⏹15天定位数据
⏹128条下发消息
●外形尺寸和质量
⏹外形尺寸：
195×80×50mm
⏹LCD大小：
105×35mm
⏹质量：
0.6kg
●使用条件
⏹电源电压：
+9～+35VDC
⏹环境温度：
-20℃～+60℃
⏹相对湿度：
⏹防水、抗静电、防尘等级：
IP65
●LCD显示
⏹像素：
升级会员 