陳凌子 李岱濰

摘 要：系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)的接收和處理設(shè)備、乘客及駕駛員信息提示設(shè)備。數(shù)據(jù)的接收和處理設(shè)備負(fù)責(zé)對(duì)實(shí)時(shí)的粗采樣粒度的公交車行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸和處理;乘客及駕駛員信息提示設(shè)備包括LED顯示屏和電子站牌，負(fù)責(zé)車輛到站信息的提示，實(shí)現(xiàn)對(duì)乘客的行為誘導(dǎo)和規(guī)范;整個(gè)誘導(dǎo)系統(tǒng)通過車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)公交車的運(yùn)行時(shí)空特性進(jìn)行描述并進(jìn)行車輛排隊(duì)狀態(tài)估計(jì)，根據(jù)車隊(duì)實(shí)時(shí)排隊(duì)狀態(tài)對(duì)即將進(jìn)入公交站臺(tái)的公交車輛進(jìn)行動(dòng)態(tài)車位分配，利用智能的信息化手段引導(dǎo)乘客排隊(duì)乘車，解決公交站點(diǎn)乘客擁擠、追車等問題，有效縮短公交車輛的?？繒r(shí)間，提高運(yùn)行效率。

關(guān)鍵詞：排隊(duì)誘導(dǎo) 停靠預(yù)測(cè) 車聯(lián)網(wǎng)

一、研究背景及意義

大力發(fā)展公共交通事業(yè)，提高道路利用率和居民出行效率，是緩解交通問題的重要措施，對(duì)構(gòu)建良好的城市交通系統(tǒng)具有重要的意義。在現(xiàn)有的公交系統(tǒng)中，乘客信息服務(wù)平臺(tái)可以為乘客提供車輛進(jìn)站的大致時(shí)間，不能確定多輛公交車進(jìn)站時(shí)的進(jìn)站次序。當(dāng)多輛公交車同時(shí)進(jìn)站時(shí)，乘客只能根據(jù)個(gè)人視覺感官判斷所乘公交車的?？课恢们闆r，從而產(chǎn)生追逐車輛、攔截車輛、擁擠上車等不文明現(xiàn)象。不僅影響乘客乘車效率和公交車整體運(yùn)行效率，還會(huì)引起一定的安全問題。在智能公交系統(tǒng)中，公交車都安裝有GPS等定位設(shè)備，具備記錄車輛全時(shí)空行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)的功能。這些信息可以為公交車的進(jìn)站次序判別提供依據(jù)。

二、系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

利用公交車的軌跡數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)入公交站臺(tái)的車輛順序進(jìn)行判別，通過在站臺(tái)預(yù)設(shè)固定車位，在車輛進(jìn)站之前動(dòng)態(tài)分配公交車?？寇囄?，并將公交車輛的?？空拘畔⑼ㄟ^終端設(shè)備發(fā)送給乘客，乘客根據(jù)車輛到達(dá)信息進(jìn)行排隊(duì)乘車。在公交數(shù)據(jù)采集層，利用車輛GPS設(shè)備對(duì)公交車的行駛軌跡進(jìn)行采集，并利用站臺(tái)車位停車地磁判別車位是否占用;在數(shù)據(jù)處理層，利用路側(cè)處理設(shè)備對(duì)GPS軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷來(lái)車狀態(tài)和車輛即將?？康能囄?在誘導(dǎo)展示層，面向乘客發(fā)布停車信息，并提示乘客進(jìn)行排隊(duì)乘車。

三、詳細(xì)設(shè)計(jì)

本作品的提出的基于車聯(lián)網(wǎng)的排隊(duì)乘車誘導(dǎo)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流程如圖1所示。

具體如下：

（一）實(shí)時(shí)行駛數(shù)據(jù)的采集與傳輸

中心系統(tǒng)通過無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式獲取公交車實(shí)時(shí)行駛狀態(tài)信息，并通過無(wú)線方式將公交車行駛狀態(tài)信息轉(zhuǎn)發(fā)至公交站臺(tái)數(shù)據(jù)處理終端。采集到的公交車行駛數(shù)據(jù)主要包括以下內(nèi)容：

（二）原始數(shù)據(jù)的預(yù)處理

1.數(shù)據(jù)冗余處理：提取有用的數(shù)據(jù)，對(duì)于無(wú)用數(shù)據(jù)，進(jìn)行刪除;對(duì)于數(shù)據(jù)冗余，刪除多余數(shù)據(jù)，僅保留一條。對(duì)于刪除的數(shù)據(jù)要進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)償。

2.速度異常處理：裝有GPS車載機(jī)的公交車輛在城市道路上運(yùn)行，接收機(jī)接收到的速度為瞬時(shí)值，其合理范圍與固定檢測(cè)器所測(cè)定的速度范圍相同。

3.定位異常處理：根據(jù)歷史數(shù)據(jù)設(shè)置預(yù)訂路線的有效范圍，超出范圍則判定為定位錯(cuò)誤，剔除該錯(cuò)誤數(shù)據(jù)并補(bǔ)償;若時(shí)間序列中連續(xù)兩次GPS數(shù)據(jù)中行駛速度低于所設(shè)閾值，認(rèn)為車輛靜止，選擇前一定位點(diǎn)作為當(dāng)前定位點(diǎn)。

4.數(shù)據(jù)缺失補(bǔ)償

（三）基于公交車軌跡數(shù)據(jù)的車輛到站順序確定方法

1.基本參數(shù)配置和行駛數(shù)據(jù)。具體工作包括：獲取所述站臺(tái)正常運(yùn)行的公交停靠線路，劃定第一預(yù)設(shè)區(qū)域和第二預(yù)設(shè)區(qū)域，預(yù)設(shè)區(qū)域位置、大小、形狀等參數(shù)設(shè)置均與站臺(tái)和目標(biāo)車輛的基本情況有關(guān)，基于?？烤€路和預(yù)設(shè)區(qū)域以GPS坐標(biāo)為劃分依據(jù)，篩選進(jìn)入預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)的具有站臺(tái)停靠權(quán)利的車輛采樣數(shù)據(jù)。進(jìn)入目標(biāo)范圍（預(yù)設(shè)區(qū)域）內(nèi)的車輛，才會(huì)在短時(shí)間內(nèi)?？空九_(tái)，此時(shí)的車輛具有預(yù)測(cè)其行駛順序的價(jià)值。當(dāng)車輛進(jìn)入第二預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)時(shí)，站點(diǎn)信息顯示設(shè)備應(yīng)輸出即將到站車輛。

2.跟蹤采樣。在預(yù)設(shè)時(shí)間間隔內(nèi)，對(duì)預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)的公交車輛行駛狀態(tài)的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行跟蹤采樣，得到各車輛在當(dāng)前采樣時(shí)刻的行駛數(shù)據(jù)。

3.車輛回溯?；诟鞴卉囕v在當(dāng)前采樣時(shí)刻及前一采樣時(shí)刻的行駛數(shù)據(jù)，推測(cè)車輛在基準(zhǔn)時(shí)刻的GPS位置信息，進(jìn)而對(duì)多輛公交車輛的行駛順序進(jìn)行排列，得到車輛行駛序列。

①基準(zhǔn)時(shí)刻的原理為：由于每輛車上傳數(shù)據(jù)的時(shí)刻是不一致的，無(wú)法直接比較車輛的行駛順序，故需將車輛的經(jīng)緯度位置規(guī)范到同一時(shí)刻，即基準(zhǔn)時(shí)刻。

②確定基準(zhǔn)時(shí)刻后，根據(jù)各車輛的當(dāng)前采樣時(shí)刻的行駛數(shù)據(jù)和前一采樣時(shí)刻的行駛數(shù)據(jù)，計(jì)算各車輛在基準(zhǔn)時(shí)刻時(shí)的經(jīng)緯度坐標(biāo)。

③得到車輛在基準(zhǔn)時(shí)刻的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)后，根據(jù)N輛目標(biāo)車輛在時(shí)刻的同步位置，判定N輛目標(biāo)車輛的車輛行駛序列。

4.車輛停靠的確定方法。在站臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)預(yù)先規(guī)劃完成?？寇囄坏那??；谲囕v駛?cè)氲诙A(yù)設(shè)區(qū)域的情況及排序結(jié)果確定車輛?？课恢貌⑦M(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)信息發(fā)布。具體方法如下：

判斷當(dāng)前采樣時(shí)刻是否顯示有車輛進(jìn)入第二預(yù)設(shè)區(qū)域。

基于排序結(jié)果輸出一輛或多輛即將到站的車輛所屬線路。

當(dāng)?shù)玫杰囕v行駛序列后，?？啃畔l(fā)布時(shí)需要根據(jù)車輛行駛序列依次安排?？寇囄弧?/p>

5.車輛?？啃畔l(fā)布。在站臺(tái)固定停車位排隊(duì)通道位置安裝有LED顯示設(shè)備和語(yǔ)音提示設(shè)備，為乘客提供該停車位即將到達(dá)的公交車線路號(hào)。駕駛員信息發(fā)布分為兩種：在公交站臺(tái)上方設(shè)置LED顯示設(shè)備，對(duì)即將進(jìn)入公交站臺(tái)的公交車進(jìn)行提示，確保駕駛員能夠?？吭谡_的車位;站臺(tái)數(shù)據(jù)處理終端以無(wú)線方式將?？寇囄恍畔l(fā)送給駕駛員車載終端顯示屏。

四、創(chuàng)新特色

（一）提出了基于粗采樣粒度軌跡數(shù)據(jù)的公交車排隊(duì)狀態(tài)估計(jì)方法，在對(duì)公交車軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的預(yù)處理基礎(chǔ)上，設(shè)置二級(jí)預(yù)設(shè)區(qū)域?qū)卉嚁?shù)據(jù)僅篩選，并根據(jù)篩選后的數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤采樣，設(shè)置基準(zhǔn)時(shí)刻對(duì)不同車輛的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行回溯，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)車輛隊(duì)列順序的準(zhǔn)確判別。

（二）設(shè)計(jì)了基于車聯(lián)網(wǎng)的排隊(duì)乘車誘導(dǎo)軟硬件系統(tǒng)，利用智能的信息化手段解決公交站點(diǎn)乘客擁擠、追車等問題，為公交乘客乘車管理提供了一種新手段。

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