公交站臺乘客誘導系統(tǒng)

陳凌子 李岱濰

摘 要：系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)的接收和處理設備、乘客及駕駛員信息提示設備。數(shù)據(jù)的接收和處理設備負責對實時的粗采樣粒度的公交車行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)進行傳輸和處理;乘客及駕駛員信息提示設備包括LED顯示屏和電子站牌，負責車輛到站信息的提示，實現(xiàn)對乘客的行為誘導和規(guī)范;整個誘導系統(tǒng)通過車聯(lián)網(wǎng)技術對公交車的運行時空特性進行描述并進行車輛排隊狀態(tài)估計，根據(jù)車隊實時排隊狀態(tài)對即將進入公交站臺的公交車輛進行動態(tài)車位分配，利用智能的信息化手段引導乘客排隊乘車，解決公交站點乘客擁擠、追車等問題，有效縮短公交車輛的?？繒r間，提高運行效率。

關鍵詞：排隊誘導 停靠預測 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，對構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，乘客信息服務平臺可以為乘客提供車輛進站的大致時間，不能確定多輛公交車進站時的進站次序。當多輛公交車同時進站時，乘客只能根據(jù)個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行效率，還會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等定位設備，具備記錄車輛全時空行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)的功能。這些信息可以為公交車的進站次序判別提供依據(jù)。

二、系統(tǒng)整體設計

利用公交車的軌跡數(shù)據(jù)對進入公交站臺的車輛順序進行判別，通過在站臺預設固定車位，在車輛進站之前動態(tài)分配公交車?？寇囄?，并將公交車輛的停靠站信息通過終端設備發(fā)送給乘客，乘客根據(jù)車輛到達信息進行排隊乘車。在公交數(shù)據(jù)采集層，利用車輛GPS設備對公交車的行駛軌跡進行采集，并利用站臺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)處理設備對GPS軌跡數(shù)據(jù)進行分析，判斷來車狀態(tài)和車輛即將?？康能囄?在誘導展示層，面向乘客發(fā)布停車信息，并提示乘客進行排隊乘車。

三、詳細設計

本作品的提出的基于車聯(lián)網(wǎng)的排隊乘車誘導系統(tǒng)實現(xiàn)流程如圖1所示。

具體如下：

（一）實時行駛數(shù)據(jù)的采集與傳輸

中心系統(tǒng)通過無線數(shù)據(jù)傳輸方式獲取公交車實時行駛狀態(tài)信息，并通過無線方式將公交車行駛狀態(tài)信息轉(zhuǎn)發(fā)至公交站臺數(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)的預處理

1.數(shù)據(jù)冗余處理：提取有用的數(shù)據(jù)，對于無用數(shù)據(jù)，進行刪除;對于數(shù)據(jù)冗余，刪除多余數(shù)據(jù)，僅保留一條。對于刪除的數(shù)據(jù)要進行數(shù)據(jù)補償。

2.速度異常處理：裝有GPS車載機的公交車輛在城市道路上運行，接收機接收到的速度為瞬時值，其合理范圍與固定檢測器所測定的速度范圍相同。

3.定位異常處理：根據(jù)歷史數(shù)據(jù)設置預訂路線的有效范圍，超出范圍則判定為定位錯誤，剔除該錯誤數(shù)據(jù)并補償;若時間序列中連續(xù)兩次GPS數(shù)據(jù)中行駛速度低于所設閾值，認為車輛靜止，選擇前一定位點作為當前定位點。

4.數(shù)據(jù)缺失補償

（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：獲取所述站臺正常運行的公交停靠線路，劃定第一預設區(qū)域和第二預設區(qū)域，預設區(qū)域位置、大小、形狀等參數(shù)設置均與站臺和目標車輛的基本情況有關，基于?？烤€路和預設區(qū)域以GPS坐標為劃分依據(jù)，篩選進入預設區(qū)域內(nèi)的具有站臺?？繖嗬能囕v采樣數(shù)據(jù)。進入目標范圍（預設區(qū)域）內(nèi)的車輛，才會在短時間內(nèi)?？空九_，此時的車輛具有預測其行駛順序的價值。當車輛進入第二預設區(qū)域內(nèi)時，站點信息顯示設備應輸出即將到站車輛。

2.跟蹤采樣。在預設時間間隔內(nèi)，對預設區(qū)域內(nèi)的公交車輛行駛狀態(tài)的數(shù)據(jù)參數(shù)進行跟蹤采樣，得到各車輛在當前采樣時刻的行駛數(shù)據(jù)。

3.車輛回溯?；诟鞴卉囕v在當前采樣時刻及前一采樣時刻的行駛數(shù)據(jù)，推測車輛在基準時刻的GPS位置信息，進而對多輛公交車輛的行駛順序進行排列，得到車輛行駛序列。

①基準時刻的原理為：由于每輛車上傳數(shù)據(jù)的時刻是不一致的，無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)范到同一時刻，即基準時刻。

②確定基準時刻后，根據(jù)各車輛的當前采樣時刻的行駛數(shù)據(jù)和前一采樣時刻的行駛數(shù)據(jù)，計算各車輛在基準時刻時的經(jīng)緯度坐標。

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

4.車輛停靠的確定方法。在站臺現(xiàn)場預先規(guī)劃完成?？寇囄坏那??；谲囕v駛?cè)氲诙A設區(qū)域的情況及排序結(jié)果確定車輛停靠位置并進行現(xiàn)場信息發(fā)布。具體方法如下：

判斷當前采樣時刻是否顯示有車輛進入第二預設區(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?shù)玫杰囕v行駛序列后，停靠信息發(fā)布時需要根據(jù)車輛行駛序列依次安排?？寇囄?。

5.車輛?？啃畔l(fā)布。在站臺固定停車位排隊通道位置安裝有LED顯示設備和語音提示設備，為乘客提供該停車位即將到達的公交車線路號。駕駛員信息發(fā)布分為兩種：在公交站臺上方設置LED顯示設備，對即將進入公交站臺的公交車進行提示，確保駕駛員能夠?？吭谡_的車位;站臺數(shù)據(jù)處理終端以無線方式將停靠車位信息發(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)的公交車排隊狀態(tài)估計方法，在對公交車軌跡數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)的預處理基礎上，設置二級預設區(qū)域?qū)卉嚁?shù)據(jù)僅篩選，并根據(jù)篩選后的數(shù)據(jù)進行跟蹤采樣，設置基準時刻對不同車輛的運行狀態(tài)進行回溯，進而實現(xiàn)車輛隊列順序的準確判別。

（二）設計了基于車聯(lián)網(wǎng)的排隊乘車誘導軟硬件系統(tǒng)，利用智能的信息化手段解決公交站點乘客擁擠、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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