|
社會(huì )經(jīng)濟的迅速發(fā)展和城市規模的不斷擴大，給城市公共交通帶來(lái)了巨大壓力，而混亂的城市公共交通會(huì )制約社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展以及城市的規劃。因此，建立快捷的城市公共交通系統對社會(huì )經(jīng)濟及城市的發(fā)展有著(zhù)重要意義。 國外發(fā)達國家將智能交通技術(shù)應用于城市交通領(lǐng)域，有效地緩解了城市交通壓力，提高了城市交通的運營(yíng)效率。而城市出租車(chē)系統是城市公共交通系統中的重要組成部分，因此，將智能交通技術(shù)應用于城市出租車(chē)系統，對建立快捷而高效的城市公共交通系統具有重要意義。本文提出建立城市出租車(chē)綜合信息服務(wù)中心和使用車(chē)載智能終端，建立智能城市出租車(chē)系統。 1 智能交通技術(shù)應用于城市出租車(chē)系統的必要性和可行性 1．1 必要性 城市出租車(chē)系統是城市公共交通中的重要組成部分，城市出租車(chē)系統效率的高低很大程度上影響著(zhù)城市公共交通的效率。隨著(zhù)城市人口數量的增加和收入的提高，人們選擇出租車(chē)出行的概率大大提高，但是由于信息的不對稱(chēng)，存在出行的人打不到出租車(chē)、而行駛的出租車(chē)空載的情況，造成能源浪費和公共交通效率低下。將智能交通技術(shù)應用于城市出租車(chē)系統，能有效地將出行者需求信息與出租車(chē)信息進(jìn)行整合，提高城市出租車(chē)系統的綜合運輸能力，降低交通能耗和污染，提高交通安全性，減少車(chē)輛治安事件的發(fā)生，解決交通堵塞問(wèn)題。將智能交通技術(shù)應用于城市出租車(chē)系統，可以促進(jìn)整個(gè)城市公共交通領(lǐng)域提供優(yōu)質(zhì)高效的運輸服務(wù)，對構建綠色和諧的公共交通體系有著(zhù)重要的意義。 1．2 可行性 智能交通技術(shù)包括先進(jìn)的信息技術(shù)、電子通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計算機技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò )技術(shù)等。將現代科技應用于交通運輸管理體系，可對各種資源進(jìn)行最優(yōu)的配置，提高交通運營(yíng)效率。運用現代通信、信息、電子及計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，可以建立以電子地圖和路網(wǎng)、出租車(chē)信息數據庫為核心的智能平臺；全球定位系統GPS、地理信息系統GIS等技術(shù)的應用，可以使出租車(chē)利用移動(dòng)通信和先進(jìn)的車(chē)載設備進(jìn)行數據搜集，使信息中心了解出行者的需求信息，進(jìn)行科學(xué)合理的資源配置。 2 城市出租車(chē)智能交通技術(shù)應用系統的構成 2．1 城市出租車(chē)系統綜合信息服務(wù)中心 城市出租車(chē)系統綜合信息服務(wù)中心主要是依托城市公共交通智能化平臺，以先進(jìn)的地理信息系統(GIS)技術(shù)、GPS技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)為基礎，建立大量的信息采集與發(fā)布系統硬件、開(kāi)發(fā)信息處理軟件、埋設傳輸光纜。要使交通信息應用好，必須建立健全智能交通系統的各個(gè)部分，如出行與運輸管理系統、交通監控系統、先進(jìn)車(chē)輛安全系統、商用車(chē)輛運行系統、公共交通運輸管理系統、電子收費系統、緊急情況管理系統等。目前國內外信息采集硬件主要以傳感型的檢測器技術(shù)(如機械式、光電式、電磁式、地磁式、超聲波式等)、視頻型的圖像捕捉技術(shù)和信息通訊技術(shù)(有線(xiàn)通訊、無(wú)線(xiàn)通訊、衛星通訊、GPS定位)等新技術(shù)，以市場(chǎng)運作模式建立統一的出租車(chē)信息服務(wù)中心，為出租車(chē)運營(yíng)企業(yè)和出行者提供綜合的信息服務(wù)。 2．1．1 工作原理 綜合信息服務(wù)中心運用系統工程理論將交通流誘導技術(shù)、差分GPS定位技術(shù)、GIS及地圖匹配技術(shù)、公共交通運營(yíng)優(yōu)化及評價(jià)技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、數據庫技術(shù)、通信技術(shù)、電子技術(shù)等集成為先進(jìn)的交通信息管理系統。綜合信息服務(wù)中心的基本工作原理(見(jiàn)圖1)可以描述為：通過(guò)GPS，GSM移動(dòng)通信技術(shù)進(jìn)行數據和信息采集，結合居民出行調查、路網(wǎng)信息等靜態(tài)信息，以GIS為操作平臺，對信息進(jìn)行智能整合和優(yōu)化，實(shí)現出租車(chē)的智能調度和指揮，降低出租車(chē)的空載率，節約出行者的等待時(shí)間，進(jìn)而達到提高城市公共交通運營(yíng)效率的目的。 2．1．2 主要功能 靜態(tài)數據存貯功能 所有出租車(chē)的車(chē)輛信息均通過(guò)計算機網(wǎng)絡(luò )在信息中心進(jìn)行存儲、處理，中心還能顯示基于電子地圖的地理信息系統，對城市的所有路網(wǎng)信息和出租車(chē)站點(diǎn)信息進(jìn)行存儲。中心工作人員能方便、直觀(guān)地看到各車(chē)輛的實(shí)際運營(yíng)位置及運營(yíng)狀態(tài)，為調度提供依據。 動(dòng)態(tài)數據的搜集和處理 信息中心能搜集出行者通過(guò)網(wǎng)絡(luò )和移動(dòng)通信設備發(fā)出的需求信息和出租車(chē)通過(guò)車(chē)載設備向中心發(fā)出的車(chē)輛運營(yíng)信息與路況信息以及各固定出租車(chē)候車(chē)地點(diǎn)的數據信息，信息中心對這些信息進(jìn)行整合與處理，從而進(jìn)行合理調度。 調度功能搜集動(dòng)態(tài)數據信息后，信息中心結合靜態(tài)數據信息與各固定出租車(chē)揚招點(diǎn)、候客點(diǎn)數據采集終端(派車(chē)機)的網(wǎng)絡(luò )接入數據信息，通過(guò)軟件對資源進(jìn)行合理優(yōu)化配置，滿(mǎn)足出行者的需要。監控功能 信息中心通過(guò)GPS對出租車(chē)進(jìn)行監控，防止交通事故的發(fā)生，保證出租車(chē)司機和乘客的安全。維護功能對綜合信息中心的硬軟件進(jìn)行檢測和維護，保證綜合信息中心的各種設備正常運行，對出租車(chē)的車(chē)載設備進(jìn)行維護。 2．2 出租車(chē)車(chē)載智能終端 目前，出租車(chē)的車(chē)載設備大多只具有語(yǔ)音調度功能。將智能交通技術(shù)應用于出租車(chē)系統后，出租車(chē)車(chē)載智能終端將成為一個(gè)集出租車(chē)調度(語(yǔ)音信息、數字信息)、出租車(chē)安全防范(GPS技術(shù)、數字圖像技術(shù))、出租車(chē)數據采集與控制(車(chē)況信息、電子計價(jià)結算、無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)、車(chē)輛電子控制)、出租車(chē)電子導航功能和多媒體信息發(fā)布及接收等功能為一體的車(chē)載設備。 2．2．1 車(chē)載智能終端的系統構成 GPS系統是由控制中心和車(chē)載監控終端兩大部分構成，兩部分之間采用GSM蜂窩網(wǎng)無(wú)線(xiàn)數字雙向通訊方式。GPS／GSM衛星定位車(chē)載系統由兩大部分組成：主控制單元和從控制單元。主控制單元包括：傳感器檢測及外圍電路、電源模塊、GSM模塊、GPS模塊、報警模塊。從控制單元包括：液晶顯示模塊、語(yǔ)音輸入／輸出單元、觸摸屏鍵盤(pán)、串口擴展、打印輸出。GPS車(chē)載移動(dòng)終端系統結構框圖如圖2所示。 系統采用兩個(gè)CPU，GPS／GSM智能車(chē)載通信系統車(chē)載控制部分由車(chē)載控制、車(chē)載外接兩部分組成。兩部分之間通過(guò)電纜通信。工作原理如下：車(chē)載單元接收 GPS定位信號，并將車(chē)輛的位置和狀態(tài)信息傳送到監控中心；同時(shí)，接收監控中心的控制數據，并且對車(chē)輛進(jìn)行控制。GSM網(wǎng)絡(luò )是車(chē)載單元和監控中心進(jìn)行信息交換的數據鏈路。其功能如下：將GPS定位信息準確地傳回監控中心；將監控中心的控制數據傳給車(chē)載設備。由車(chē)載GPS系統所確定的車(chē)輛位置信息通過(guò)車(chē)載通信單元將其發(fā)送給調度指揮中心，調度指揮中心便可及時(shí)掌握各車(chē)輛的具體位置，并可以直觀(guān)、清晰地顯示在電子地圖上。通過(guò)移動(dòng)目標監控調度系統，調度指揮中心隨時(shí)可以知道入網(wǎng)移動(dòng)目標的方位。不僅可以進(jìn)行安全合理的監控調度，而且可以為人網(wǎng)移動(dòng)目標提供無(wú)線(xiàn)通信、遇險報警、決策指揮等多項服務(wù)。 車(chē)載監控終端包含有GPS定位模塊和GSM模塊，GPS模塊可根據管理指令將移動(dòng)載體的當前位置、運行狀態(tài)等信息發(fā)往控制中心，并在控制中心的電子地圖上實(shí)時(shí)顯示出來(lái)。GPS模塊選用瑞士U-BLOX公司的TIM GPS接收器。TIM GPS接收機通過(guò)GPS天線(xiàn)接收衛星信號，解算出車(chē)載移動(dòng)終端的位置信息，一方面存儲于緩沖區中，作為日后路徑回放用，另一方面直接由單片機通過(guò)串口發(fā)送到GSM模塊。GSM模塊再通過(guò)GSM短消息方式把位置信息發(fā)送到監控中心，監控中心通過(guò)GIS軟件平臺就可以直觀(guān)、清晰地在電子地圖上發(fā)現車(chē)輛的軌跡，實(shí)現車(chē)輛的實(shí)時(shí)監控。另外，車(chē)載終端也可以發(fā)送報警信息和語(yǔ)音信息到監控中心，監控中心也可以通過(guò)文字或語(yǔ)音的方式對車(chē)輛實(shí)施調度。 2．2．2 車(chē)載智能終端的功能 護車(chē)圣GPS／GPRS利用高科技的管理技術(shù)，建立一套先進(jìn)、高效、穩定、可靠的車(chē)輛監控調度系統，是現代出租車(chē)企業(yè)提高運營(yíng)效率和服務(wù)水平的有效路徑。 本方案利用GSM通信網(wǎng)絡(luò )和GPS，建立GPS車(chē)輛調度服務(wù)系統，實(shí)現對車(chē)輛的實(shí)時(shí)調度監控、防劫防盜報警等功能。通過(guò)本系統，企業(yè)能夠提高車(chē)輛的有效利用率，提高車(chē)輛運行的安全性和處理突發(fā)事件的能力，加強對車(chē)輛和司機的管理，從而提高公司的管理力度和效率，增強公司競爭力。 功能列表如下： 車(chē)輛地理位置信息查詢(xún)跟蹤定位利用GPS進(jìn)行車(chē)輛定位，利用GPRS／SMS對位置進(jìn)行回傳，使得出租車(chē)管理／調度中心隨時(shí)知道車(chē)輛的位置。車(chē)載設備通過(guò)GPS模塊接收衛星信息，可以提供實(shí)時(shí)的車(chē)輛位置信息。該信息通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信(GSM／GPRS)手段傳回控制中心后在電子地圖上顯示出來(lái)，可以確定車(chē)輛的地理位置。 車(chē)輛監控監控出租車(chē)內安裝一個(gè)攝像頭，通�？腿松宪�(chē)就拍一張照片存儲在本地GPS設備中。一旦有報警馬上發(fā)送拍下來(lái)的照片到后臺，以協(xié)助公安部門(mén)尋找嫌犯�？杀４嫒�(可以根據公安部門(mén)的需要增加存貯容量)左右的照片，并且可以對具體時(shí)間段進(jìn)行遠程查詢(xún)，將符合條件的照片上傳。這樣對犯罪嫌疑人的威懾加強，從而提高司機的人身安全性，對公安的事后破案也有幫助。 報警功能在司機連續按下報警按鍵3 s后，攝像頭拍攝車(chē)內照片，并將報警信息和照片一同發(fā)送到調度中心／運營(yíng)商，在核實(shí)報警真實(shí)性后將報警車(chē)輛的行駛位置、線(xiàn)路等信息通知給110。照片將作為采集的案發(fā)現場(chǎng)證據供公安機關(guān)使用。與此同時(shí)，面向窗外的LED將閃爍顯示：“我被打劫，請報警”，使劫匪處于監控中心和公眾的雙重監控之下，更有效地遏制、避免和打擊違法犯罪。 載客／空車(chē)狀態(tài)監測車(chē)載終端留有接口與計價(jià)器空車(chē)指示燈控制線(xiàn)相連，取得載客／空車(chē)狀態(tài)，作為GPS信息的一部分上傳。中心接到電召電話(huà)，即可利用此功能快速查找離客人最近的空載車(chē)輛，既方便客人又減少空載�？刂浦行目梢酝ㄟ^(guò)監控終端選擇監控單輛車(chē)或按特定條件組合的多輛車(chē)，命令發(fā)送到車(chē)載設備后，車(chē)載設備發(fā)送自身的位置信息回控制中心�？刂浦行谋O控車(chē)輛時(shí)可以選擇指定車(chē)載設備按一定時(shí)間間隔或按一定位置間隔發(fā)送位置信息回中心�？刂浦行脑陔娮拥貓D上顯示車(chē)輛位置，并可顯示車(chē)輛行駛的軌跡路線(xiàn)。多個(gè)中心可以同時(shí)監控一輛車(chē)。 照相功能 當司機按下“空車(chē)”指示牌，乘客就被拍下來(lái)，如果車(chē)內情況正常，照片會(huì )自動(dòng)被系統刪除。調度中心／運營(yíng)商可下發(fā)拍照指令，立即查看車(chē)內狀況(該功能可自己選擇是否設置)。 調度 為降低出租車(chē)空載率，減少道路擁堵和環(huán)境污染，增加出租車(chē)收入，一般發(fā)達城市都安裝集群通信系統，每個(gè)司機配有對講機。本系統已經(jīng)為出租車(chē)調度系統打下了基礎。當然，中國移動(dòng)、中國聯(lián)通的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )也能完成調度功能。 遠程信息發(fā)布運營(yíng)商可遠程控制和下發(fā)LED顯示屏的顯示信息，包括商業(yè)信息、公益信息、政府的方針政策、交通信息、天氣預報等各種信息。與市場(chǎng)上現有的出租車(chē)GPS系統完全不同，這項功能把一個(gè)單純的車(chē)載GPS終端變成了一個(gè)媒體平臺。運營(yíng)商可以控制下發(fā)信息的內容，顯示時(shí)間，刷新屏幕的方式等。 移動(dòng)電話(huà) 移動(dòng)電話(huà)完成車(chē)載GSM電話(huà)功能，可實(shí)現與全球GSM手機及公話(huà)用戶(hù)的互通，其附加業(yè)務(wù)包括漢顯菜單功能、用戶(hù)賬號。 短數據傳輸短數據傳輸是為車(chē)輛與其管理者之間完成某類(lèi)功能而建立的數據通道，如出租車(chē)計價(jià)器的稅控數據傳輸。 車(chē)況黑匣子 車(chē)況黑匣子業(yè)務(wù)提供車(chē)輛行駛過(guò)程中最近狀態(tài)的記錄，包括位置記錄、命令記錄、報警記錄、監控記錄。 2．3 智能交通技術(shù)應用于出租車(chē)系統中需解決的主要問(wèn)題 將智能交通應用于城市出租車(chē)系統，是一項復雜而龐大的工程，必須解決其中的幾個(gè)主要技術(shù)問(wèn)題。 (1)數據采集與處理技術(shù) 實(shí)施城市智能出租車(chē)系統，需要用到大量動(dòng)態(tài)和靜態(tài)交通數據。靜態(tài)數據包括城市路網(wǎng)信息、居民出行OD量、城市居民分布及收入水平、城市出租車(chē)數量等；動(dòng)態(tài)數據包括GPS定位數據、GIS中電子地圖上的矢量數據、客流量、動(dòng)態(tài)交通數據等。需要借助先進(jìn)的數據融合技術(shù)將這些數據有效融合，由于涉及到的數據源多、數據量大，數據采集與處理技術(shù)仍然是智能交通運輸系統研究中的難點(diǎn)。 (2)城市智能公共交通優(yōu)化理論與方法 將智能交通應用于城市出租車(chē)系統，主要是在GIS操作平臺上，結合城市總體規劃和城市交通規劃，利用已有的城市交通調查數據和補充調查的居民出行數據，對出租車(chē)在不同價(jià)格水平和不同收入水平下的居民出行需求進(jìn)行預測，在此基礎上對地區出租車(chē)數量和配置進(jìn)行優(yōu)化，對出租車(chē)的運營(yíng)時(shí)段進(jìn)行設計，從規劃方面提高出租車(chē)的服務(wù)水平。由于城市路網(wǎng)系統比較復雜，建立的優(yōu)化模型中變量數目較多，可以采用近年來(lái)出現的模擬生物進(jìn)化的遺傳算法、螞蟻算法求解此類(lèi)問(wèn)題。 (3)智能出租車(chē)調度理論與技術(shù) 由于GPS定位技術(shù)已基本成熟，其差分定位精度可以保證在5 m以?xún)�，完全可以滿(mǎn)足智能公共交通調度對定位精度的要求，而且隨著(zhù)電子技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，出租車(chē)與綜合信息服務(wù)中心雙向通信的可靠性也能得到保證。因此，需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是如何進(jìn)行不同區間、緊急情況車(chē)輛的實(shí)時(shí)調度。此問(wèn)題實(shí)質(zhì)上是一個(gè)模式識別問(wèn)題。一定的交通狀態(tài)(由客流量、車(chē)輛運行狀況、交通流量、緊急事件等因素組成)對應一種特定的調度方案(一種模式)，可以通過(guò)交通調查和專(zhuān)家問(wèn)卷的方式找出當前交通狀態(tài)和調度方案之間的關(guān)系，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行訓練后，輸入一定的交通狀態(tài)，系統便可以自動(dòng)給出調度方案。 3 公共交通信息服務(wù)實(shí)現方法 在智能城市出租車(chē)系統中，最難解決的就是如何向出行者動(dòng)態(tài)地提供出行前和在途出租車(chē)路徑誘導信息。這實(shí)際上是研究智能公共交通系統與先進(jìn)的出行者信息系統 (ATIS)的信息共享與接口問(wèn)題，需要建立大型的網(wǎng)絡(luò )數據庫和快速查詢(xún)系統，并設計基于人工智能的路徑選擇算法，以保證查詢(xún)時(shí)間短、結果準確。 4 結語(yǔ) 智能公共交通系統(ITS)在城市交通領(lǐng)域中的應用實(shí)施是歷史發(fā)展的必然。智能交通系統是當今世界上交通運輸的高新尖技術(shù)，先進(jìn)的交通信息系統又是ITS 的基礎，我國應該充分重視進(jìn)行研究、開(kāi)發(fā)與應用，將智能交通技術(shù)應用于城市出租車(chē)系統，通過(guò)技術(shù)手段改變目前的出租車(chē)運營(yíng)方式，使出行者能輕松地獲得有價(jià)值的出租車(chē)信息，有效提高出租車(chē)系統的運營(yíng)效率；同時(shí)，使交通日益擁塞、資源浪費、交通事故發(fā)生頻繁、能源浪費等城市公共交通問(wèn)題得到較好改善，建立快捷、高效的城市公共交通體系。 |
