一種公交車輛位置感知及調度優化方法及其系統的製作方法

2023-10-17 06:05:04 2

專利名稱：一種公交車輛位置感知及調度優化方法及其系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及公交車輛運營調度的優化管理方法，更具體的說涉及通過無線射頻技術(RFID)實現對公交車輛的位置感知及調度優化的方法，屬於智能交通技術領域。
背景技術：
公共運輸管理是個複雜的巨系統，依靠傳統的交通管理方式，單從道路和車輛的角度考慮，很難解決近年來不斷惡化的交通擁堵、事故頻發、環境汙染等問題。在城鎮化發展過程中，特別是城市普遍存在的交通擁堵問題，已成為困擾城市發展、影響民生的嚴重問題。針對這一現象，國家已將公交優先提升到國家戰略層面上考慮。美國從1990年開始建立先進的智能公共運輸系統(ATPS)，該系統的目標是通過先進的信息發布技術、高效率的汽車使用率，為出行者提供高效公共運輸的有效支撐。然而，在我國公交優先遇到很多挑戰，隨著機動車呈「爆炸式」增長，國家加快城鎮化發展步伐，使得城市人口飛速增力卩、公交運營的基礎設施及管理手段還有待進一步研究改進和提升服務水平，因此，現在公交的服務吸引力還不高。目前，我國公交大多安裝了 GPS定位裝置，許多城市使用了公交調度系統，根據GPS信息獲取公交車位置，進行調度。針對目前的車輛動態調度和位置獲取技術，美國將位於5. 9GHz的75MHz專用於車車、車路協同通信，並在VII的基礎上成立了 htelliDrive項目，組織深化車路協同研究。 歐洲成立了車輛間通信聯盟，制定車路協同標準和規範，並開展了 PReVENT、Noff, CVIS等車路協同相關項目的研究。以道路和車輛為基礎、以傳感技術、信息處理與通信技術為核心、 以保證出行安全和提高行車效率為目的，並將道路交通基礎設施智能化及其與車載終端一體化系統的協調合作為研發方向和突破重點，正在成為將來發展的趨勢和方向。然而，在現有的公交調度領域，僅有公交車的實時位置，並不能真正反映公交車的行駛狀態，未能考慮站站之間的距離，對於公交車通過路口的時間無法把握，未能準確獲得公交車輛的位置信息、堵車情況、始發站乘客數等其它非正常情況的實際問題，影響了公交車的調度效率和運營效益，並且不能實時動態制定智能調度策略，處理手段複雜，應用比較困難。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種公交車輛實時位置感知及調度優化方法，該方法可以通過對公交車輛關鍵節點的感知技術，獲取公交車的動態信息，實現線路公交車輛的實時調度策略優化。同時，本發明的另一目的是提供一種公交車輛位置感知及調度優化系統。為達到上述目的，本發明是通過以下的技術方案來實現的 一種公交車輛位置感知及調度優化方法，其特徵在於，步驟如下
(1)分析線路狀態，確定線路關鍵節點，並在關鍵節點處安裝位置感知設備和信息傳輸設備；
(2)在公交上安裝與步驟(1)中所述位置感知設備匹配的射頻卡；在調度中心安裝伺服器，所述伺服器與與步驟(1)中的信息傳輸設備連通；
(3)公交車在通過(1)的節點時，所述位置感知設備感知公交車輛上的射頻卡信息，並通過信息傳輸設備傳輸至伺服器；
(4)所述伺服器接收信息後，結合預知行程時間，推算線路運營公交車的運營狀況，根據其運營狀況發出指令；
(5)公交車接收調度信息後，司機做出響應。對本發明方法的進一步的限定方案為步驟(1)中分析線路狀態，確定線路關鍵節點的方法為公交車輛停靠、等待耗時的位置為線路關鍵節點，在相鄰兩關鍵節點間公交車正常、不間斷行駛，其平均速度和時間可以預知。進一步的步驟(4)中伺服器發出的指令包括發車、停車、加速、減速。本發明的另一技術方案為
一種公交車輛位置感知及調度優化系統，包括設置在線路關鍵節點處的位置感知設備和信息傳輸設備、安裝在公交車上的射頻卡和設置在調度中心的伺服器，其中，所述射頻卡與所述位置讀取設備匹配，所述位置讀取設備與所述信息傳輸設備連接，所述信息傳輸設備與所述伺服器連通。對本發明進一步的限定方案為所述信息傳輸設備包括微控制單元和與微控制單元連接的無線通訊模塊、3G模塊、有線傳輸接口、存儲模塊和路側電源。進一步的所述位置讀取設備與至少一個射頻卡匹配，所述伺服器與至少一個信息傳輸設備連通。進一步的所述的位置讀取設備和射頻卡均為半有源設備，其有效讀取距離為3 至300米。進一步的所述信息傳輸設備與位置讀取設備之間採用有線和(或)無線的方式連
ο進一步的所述信息傳輸設備與伺服器之間採用有線和(或)無線的方式連通。本發明的有益效果是
(1)本發明可實現公交線路及行車狀況的分析，事先獲取公交線路的地圖，並經過路況分析，確定路口、公交站點、易擁堵路段的情況，之後確定線路的關鍵節點。(2)通過採集關鍵節點公交車通過的時間，考慮關鍵節點之間的距離，對於公交車通過關鍵節點時間的準確把握，獲得公交車輛的位置，實現實時對公交車輛運行情況的動態監測，依據公交車位置，實現實時動態的調度優化策略；
(3)本發明對公交車的調度實時、準確，並且設備簡單，易於操作；關鍵節點的選取自由，靈活度強，可適應各種路段；
(4)本發明的後臺伺服器獲取的數據簡單準確，減少了分析的時間和成本，有利於提高公交調度的效率和改進公交服務質量。


圖1為本發明的公交車輛位置感知及調度優化系統的結構圖；圖2為本發明中信息傳輸設備結構圖； 圖3為本發明的公交車輛位置感知及調度優化方法的流程圖。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施例對本發明作具體的介紹。圖1為本發明一實施例的結構示意圖。如圖1所示一種公交車輛位置感知及調度優化系統，包括位置感知設備、信息傳輸設備、射頻卡和伺服器。所述位置讀取設備和信息傳輸設備設置在線路關鍵節點處，所述射頻卡設置在公交車輛或始、終發站臺上，所述伺服器設置在調度中心。位置感知設備與多個射頻卡匹配，並且均為半有源設備，在本實施例中，射頻卡使用RDC-900S標準卡，超高頻無源電子標籤，其讀卡距離可達11米；位置讀取設備推薦使用 RDR-2I00W 2. 4G讀卡一體機，讀卡距離可達3至300米。位置感知設備與信息傳輸設備連接，信息傳輸設備結構圖如圖2所示，包括微控制單元，和其相連接的無線通訊模塊、3G模塊、有線傳輸接口、存儲模塊及路側電源。在本實施例中，微控制單元使用LPC2210、32位ARM7TDMI-S架構的CPU ；短程無線通訊模塊使用 STR30微功率無線數據傳輸模塊，免幹擾；有線傳輸接口為UART串口或者RS232 ；路側電源使用DC-DC的MV-5V電源；3G模塊使用WCDMA模塊，型號為MF200 ；存儲模塊使用FLASH模塊，型號為K6F8016U6D。由以上設備組成的結構，可以實現信息的有線和(或)無線傳輸，並可以存儲一定時間段的信息。伺服器與多個信息傳輸設備可以通過無線和(或)有線兩種方式連接，實現實時有效通信。實現方式一，有線方式，利用道路兩側預埋的光纜；實現方式二，無線方式，使用 CDMA與網際網路的通信方式。圖3為本發明系統工作時的流程圖。如圖3所示一種公交車輛感知及調度優化方法，包括如下步驟
(1)分析線路狀態，確定線路關鍵節點，並在關鍵節點處安裝位置感知設備和信息傳輸設備；
線路關鍵節點為公交車輛停靠、等待耗時的路段，兩個關鍵節點間公交車不間斷行駛， 平均速度和時間可以預知。關鍵節點的選取需經過數據採集和統計研究，選定的節點為公交車通過時間變化較大的路段，如站臺，公交車一般需要停靠上、下客；平交路口，公交車會需要等待紅綠燈時間；場站，公交車需要等待放行指令。在通行時間變化不大的非關鍵節點路段，用平均時間是進行調度指令選擇的依據。(2)在公交車上安裝與步驟(1)中所述位置感知設備匹配的射頻卡；在調度中心安裝伺服器，所述伺服器與與步驟(1)中的信息傳輸設備連通；
一個位置讀取設備與多個射頻卡匹配，以實現一個位置讀取設備可以同時讀取多輛公交車的信息，節省能源。一個伺服器與多個信息傳輸設備通過無線和(或)有線方式連通。(3)公交車通過節點時，所述位置感知設備感知公交車輛上的射頻卡的信息，並通過信息傳輸設備傳輸至伺服器；信息傳輸設備通過無線和有線相結合的方式將信息傳送至伺服器，以保證信息準確安全的傳輸。(4)所述伺服器接收信息後，結合預知行程時間智能推定線路運營公交車的運營狀況，根據運營狀況發出指令。感知到位置信息時，信息傳輸至後臺伺服器，依據「該關鍵節點到下一關鍵節點的平均速度穩定在15 25公裡/小時」這一調度思想進行調度優化。平均速度穩定在15 25公裡/小時是指尖峰時段15公裡/小時，平峰20公裡/小時，低谷25公裡/小時，實現動態調度指令的發布。確定線路關鍵節點之後，各節點之間的公交車不間斷行駛，行駛的平均速度和行程時間可以預知。伺服器根據接收到的信號時間，確定公交車通過關鍵節點的時間，結合預知的行程時間，推算出線路運營公交車的運營狀況。根據運營狀況發出公交車的發車、停車、加速、減速等指令。(5)公交車接收調度信息，司機做出響應。司機接收到調度信息後，根據發車、停車、加速、減速等指令控制車速，實現對公交車的控制，從而避免因道路擁堵或者公交站臺停靠耽誤過多時間而導致兩輛公交車之間間隔太遠或太近，真正實現公交車輛的動態實時調度。上述實施例不以任何形式限制本發明，凡採用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種公交車輛位置感知及調度優化方法，其特徵在於，步驟如下(1)分析線路狀態，確定線路關鍵節點，並在關鍵節點處安裝位置感知設備和信息傳輸設備；(2)在公交上安裝與步驟(1)中所述位置感知設備匹配的射頻卡；在調度中心安裝伺服器，所述伺服器與與步驟(1)中的信息傳輸設備連通；(3)某公交車在通過(1)中節點時，所述位置感知設備感知該公交車上的射頻卡信息， 並通過信息傳輸設備傳輸至伺服器；(4)所述伺服器在接收信息後，結合預知行程時間推算線路運營公交車的運營狀況，根據運營狀況發出指令；(5)公交車接收調度信息後，司機做出響應。
2.根據權利要求1所述的一種公交車輛感知及調度優化方法，其特徵在於步驟(1)中分析線路狀態，確定線路關鍵節點的方法為公交車輛停靠、等待耗時的位置為線路關鍵節點，在相鄰兩關鍵節點間公交車正常、不間斷行駛，且平均速度和時間為預知。
3.根據權利要求1所述的一種公交車輛感知及調度優化方法，其特徵在於步驟(4)中伺服器發出的指令包括發車、停車、加速、減速。
4.一種公交車輛位置感知及調度優化系統，其特徵在於包括設置在線路關鍵節點處的位置感知設備和信息傳輸設備、安裝在公交車上的射頻卡和設置在調度中心的伺服器， 其中，所述射頻卡與所述位置讀取設備匹配，所述位置讀取設備與所述信息傳輸設備連接， 所述信息傳輸設備與所述伺服器連通。
5.根據權利要求4所述的一種公交車輛感知及調度優化系統，其特徵在於所述信息傳輸設備包括微控制單元和與微控制單元連接的無線通訊模塊、3G模塊、有線傳輸接口、存儲模塊和路側電源。
6.根據權利要求4所述的一種公交車輛感知及調度優化系統，其特徵在於所述位置讀取設備與至少一個射頻卡匹配，所述伺服器與至少一個信息傳輸設備連通。
7.根據權利要求4所述的一種公交車輛感知及調度優化系統，其特徵在於所述的位置讀取設備和射頻卡均為半有源設備，其有效讀取距離為3至300米。
8.根據權利要求4所述的一種公交車輛感知及調度優化系統，其特徵在於所述信息傳輸設備與位置讀取設備之間採用有線和(或)無線的方式連通。
9.根據權利要求4所述的一種公交車輛感知及調度優化系統，其特徵在於所述信息傳輸設備與伺服器之間採用有線和(或)無線的方式連通。
全文摘要
本發明涉及一種公交車輛位置感知及調度優化方法，包括步驟(1)分析線路狀態，確定線路關鍵節點，在關鍵節點處安裝位置感知設備和信息傳輸設備；(2)在公交車上安裝與位置感知設備匹配的射頻卡；在調度中心安裝伺服器，將伺服器與信息傳輸的接受設備連接；(3)公交車通過節點時，所述位置感知設備採集公交車輛上射頻卡的信息，並通過信息傳輸設備發送至伺服器；(4)伺服器在接收信息後，結合預知行程時間推算線路運營公交車的運營狀況，根據運營狀況發出指令。(5)公交車接收調度信息，司機做出響應。同時，本發明通過公交車輛關鍵節點的感知技術，獲取公交車的動態信息，實現線路公交車輛的調度策略優化，其設備系統簡單、靈活度強、易於操作。
文檔編號G08G1/127GK102568192SQ20111040016
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月6日 優先權日2011年12月6日
發明者季錦章, 施展, 曹玫, 王維鋒, 肖全, 臧正保, 郭亞中 申請人:江蘇省交通規劃設計院股份有限公司