王林涵

摘 要：設(shè)計(jì)一種公交與公交站臺(tái)的實(shí)時(shí)智能交互系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由發(fā)送模塊與接收模塊組成，接收模塊通過接收發(fā)送模塊的無線信號(hào)，通過中央處理器發(fā)送指令，將公交站臺(tái)與公交內(nèi)部乘客的反饋信息進(jìn)行傳輸與處理，匯集下一站臺(tái)的上下客實(shí)時(shí)信息，判斷下一站臺(tái)是否停車上下客，以給予駕駛員是否靠站停車的指令。智能公交站臺(tái)交互系統(tǒng)杜絕了不必要的停車，實(shí)現(xiàn)了公交系統(tǒng)的智能運(yùn)行，從而提高了公交車的運(yùn)行效率與乘客的乘車體驗(yàn)，并降低了公交車的油耗與磨損。

關(guān)鍵詞：交互系統(tǒng)；發(fā)射模塊；接收模塊；智能運(yùn)行

中圖分類號(hào)：TB文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2017.31.092

1 概述

在能源日益短缺和環(huán)境不斷惡化的今天，隨著城市化的不斷推進(jìn)，家庭轎車的迅速增長(zhǎng)給人們的出行帶來了諸多不便。公交作為城市中不可或缺的公共交通工具，發(fā)揮著舉足輕重的作用。公交由于體型龐大，其運(yùn)行效率直接影響著道路運(yùn)行狀況、油耗比與環(huán)境狀況。而在諸多城市的公交運(yùn)行系統(tǒng)中普遍存在著公交運(yùn)行效率低下、資源浪費(fèi)、乘車體驗(yàn)差等問題，不利于城市化的推進(jìn)與快節(jié)奏的城市生活。例如，在非上下班高峰時(shí)段，公交車在許多站臺(tái)并不上下客，但是每一個(gè)站臺(tái)依舊都要停車、啟動(dòng)，這種情況不僅大大增加了油耗和車輛的磨損速度，而且也嚴(yán)重影響乘客的乘車體驗(yàn)和道路的運(yùn)行效率。在此背景之下，為了節(jié)約能源、提高公交車的運(yùn)行效率與乘客的乘車體驗(yàn)，讓更多的市民選擇公交出行，本文提出了智能公交站臺(tái)交互系統(tǒng)的概念。

2 系統(tǒng)功能需求

本文的目的是建立一套基于公交與公交站臺(tái)實(shí)時(shí)交互的信息共享系統(tǒng)，并將下一站的實(shí)時(shí)上下客信息通過調(diào)度中心（中央處理器）處理并傳送給駕駛員，以告知下一站是否停車靠站，從而減少公交車在非上下客公交站臺(tái)的不必要停車。建立起人、車、站臺(tái)之間的實(shí)時(shí)信息交互是該系統(tǒng)的主要任務(wù)。

2.1 公交站臺(tái)乘客信息反饋功能

公交站臺(tái)乘客信息即為乘客在某站臺(tái)對(duì)某路公交車的需求信息。公交站臺(tái)通過無線傳輸技術(shù)將該信息反饋到調(diào)度中心，進(jìn)行進(jìn)一步的處理。

2.2 公交內(nèi)部乘客信息反饋功能

公交內(nèi)部乘客信息即為公交內(nèi)部乘客對(duì)于在某站臺(tái)下車的需求信息。公交車通過無線傳輸技術(shù)將該信息反饋到調(diào)度中心，進(jìn)行進(jìn)一步的處理。

2.3 實(shí)時(shí)通信與定位基本功能

公交、站臺(tái)、調(diào)度中心的實(shí)時(shí)交互是經(jīng)由各種無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的。公交車的實(shí)時(shí)定位是由車載GPS實(shí)現(xiàn)的。

2.4 數(shù)據(jù)匯總分析的基本功能

利用中央處理器（CPU）進(jìn)行乘客反饋信息的匯總與分析，以判斷某路公交車在某個(gè)站臺(tái)是否停車上下客。

2.5 指令展現(xiàn)功能

在即將到達(dá)某站時(shí)，調(diào)度中心將處理后的信息以“下一站是否停靠”的指令傳達(dá)給駕駛員以確定下一站是否?？?。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是如何實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能需求而進(jìn)行的技術(shù)架構(gòu)與軟硬件設(shè)計(jì)，一切以系統(tǒng)功能需求的實(shí)現(xiàn)為目的。

3.1 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括中央處理器（CPU）、站牌信號(hào)發(fā)射模塊、車載信號(hào)發(fā)射模塊與司機(jī)指令展現(xiàn)模塊，如圖1所示。

3.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要包括公交站臺(tái)乘客信息反饋裝置設(shè)計(jì)、公交內(nèi)部乘客信息反饋裝置設(shè)計(jì)、指令展現(xiàn)裝置設(shè)計(jì)與中央處理器。

3.2.1 公交站臺(tái)乘客信息反饋裝置設(shè)計(jì)

在公交導(dǎo)航欄原有的外觀樣式上增加對(duì)應(yīng)的物理按鍵，在不考慮成本的情況下，也可發(fā)展成電子觸摸屏式導(dǎo)航欄，如圖2所示。

公交站臺(tái)乘客信息反饋裝置由單板機(jī)與信號(hào)發(fā)射模塊組成，當(dāng)乘客按下某路公交車的按鈕時(shí)，信息（乘客在該站臺(tái)等候某路公交車）會(huì)通過信號(hào)發(fā)射模塊傳輸給中央處理器。

3.2.2 公交內(nèi)部乘客信息反饋裝置設(shè)計(jì)

對(duì)原有投幣箱進(jìn)行改造，增加對(duì)應(yīng)站臺(tái)按鍵，在不考慮成本的情況下也可發(fā)展成電子觸摸式按鍵，如圖3所示。

投幣箱內(nèi)部空腔與外殼之間鑲?cè)雴伟鍣C(jī)與無線發(fā)射模塊，當(dāng)車輛內(nèi)部乘客按下需要到達(dá)的公交站臺(tái)時(shí)，該反饋信息將通過內(nèi)部無線發(fā)射模塊傳輸給中央控制臺(tái)。

3.2.3 指令展現(xiàn)裝置設(shè)計(jì)

指令展現(xiàn)裝置鑲嵌在駕駛員前方的操作臺(tái)中，由無線接收模塊、單板機(jī)與喇叭組成，如圖4。

待中央處理器對(duì)乘客反饋信息進(jìn)行處理分析后，將最終指令（下一站停車/下一站直行）通過無線傳輸給指令展現(xiàn)裝置，由指令展現(xiàn)裝置通過喇叭播報(bào)指令。

3.2.4 中央處理器設(shè)計(jì)

中央處理器由無線接收模塊、服務(wù)器與無線發(fā)射模塊組成，如圖5。

無線接收模塊接收來自公交站臺(tái)與公交內(nèi)部乘客信息反饋裝置的信息，經(jīng)服務(wù)器匯總、分析、處理，由無線發(fā)射模塊將指令發(fā)出。

3.3 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)主要為電子站牌與車載終端以及中央處理器之間的數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)。在實(shí)現(xiàn)電子站牌、車載設(shè)備以及中央處理器的通信交互過程中考慮使用RSSI算法，以實(shí)現(xiàn)公交車在公交站臺(tái)的智能停靠。

電子站牌與車載終端以及中央處理器之間的通訊流程設(shè)計(jì)，如圖6所示。

RSSI算法的具體步驟：

a） 每2秒，電子站牌反饋裝置與車內(nèi)乘客信息反饋裝置就會(huì)對(duì)外廣播信號(hào)，包括下車乘客所在車輛的位置以及需要下車的站臺(tái)、上車乘客所在站臺(tái)以及需要乘坐的公交車的ID。

b） 信息傳送至調(diào)度中心，經(jīng)中央處理器，進(jìn)行分析匯總預(yù)處理。

c） 中央處理器獲取公交即將到達(dá)的站臺(tái)位置，以確定下一站臺(tái)是否上下客。

d） 中央處理器發(fā)送下一站臺(tái)直行/停車指令至指令展現(xiàn)裝置。

e） 指令展現(xiàn)裝置以視覺或聽覺的形式呈獻(xiàn)給駕駛員，以采取相應(yīng)的操作。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)后，利用無線網(wǎng)絡(luò)將站牌信號(hào)發(fā)射模塊、車在信號(hào)發(fā)射模塊、中央處理器三者連接在一起，調(diào)試運(yùn)行后，達(dá)到公交與公交站臺(tái)的實(shí)時(shí)交互，駕駛員獲取下一站臺(tái)上下客的實(shí)時(shí)信息，以實(shí)現(xiàn)公交車的智能停靠。

5 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)了一種智能化的公交站臺(tái)交互系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了公交車在下一站臺(tái)的智能?？?。該系統(tǒng)建立了公交與公交站臺(tái)之間的相互關(guān)聯(lián)，匯集了下一站臺(tái)上下客的實(shí)時(shí)信息，經(jīng)系統(tǒng)處理分析，判斷下一站是否停車上下客，以給予駕駛員是否停車的指令，以此杜絕不必要的停車靠站，從而提高公交車的運(yùn)行效率和乘車體驗(yàn)，降低油耗和磨損。預(yù)計(jì)在2020年，我國(guó)將進(jìn)入智能公交車的大發(fā)展，人、車、路之間將形成一個(gè)智能整體，為城市化進(jìn)程的推進(jìn)提供堅(jiān)實(shí)的后盾。

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