城市公交車(chē)道借行預(yù)約系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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(廣東省佛山市南海軟件科技園廣東東軟學(xué)院,廣東 佛山 528225)

隨著社會(huì)車(chē)輛保有量的提升,大部分城市道路交通呈現(xiàn)供需不均衡狀態(tài),而公交車(chē)道中尚有許多可利用空間,故需開(kāi)發(fā)城市公交車(chē)道借行預(yù)約系統(tǒng),優(yōu)化城市道路資源分配,提高交通運(yùn)行效率。

1 發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 交通現(xiàn)狀

2023年一季度,我國(guó)100個(gè)主要城市中,通勤交通達(dá)到嚴(yán)重?fù)矶碌挠?個(gè),中度擁堵的有5個(gè),輕度擁堵(緩行)的有27個(gè)[1],其中通勤交通擁堵程度最嚴(yán)重的城市為北京,高峰擁堵指數(shù)為2.085,通勤高峰實(shí)際速度為25.63 km/h。汽車(chē)保有量日益增加,中度擁堵以上的城市數(shù)量明顯增加,交通擁堵情況有進(jìn)一步加重的趨勢(shì)。同比2022年一季度,78%的城市通勤高峰交通擁堵指數(shù)上漲,平均漲幅為6.42%,最大漲幅為22.76%,漲幅前三的城市依次為武漢、上海、長(zhǎng)春。環(huán)比2022年四季度,全國(guó)100個(gè)主要城市中,65%的城市通勤高峰交通擁堵指數(shù)上漲,平均漲幅9.87%,最大漲幅為34.67%,漲幅前三的城市依次為蘭州、武漢、石家莊。

有學(xué)者指出,大部分城市道路交通供需不均衡,即城市道路交通需求明顯大于道路資源供給,這將進(jìn)一步加劇道路交通壓力。應(yīng)加快城市道路資源供給,緩解城市道路交通供需不均的矛盾[2]。

1.2 公交車(chē)道發(fā)展現(xiàn)狀

公交專用車(chē)道是城市交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的配套基礎(chǔ)設(shè)施,有兩種專用時(shí)段,即24 h只允許公交車(chē)行駛與通勤時(shí)段只能公交車(chē)行駛其余時(shí)間才允許其他社會(huì)車(chē)輛行駛,通勤時(shí)段的設(shè)置每個(gè)城市略有不同。目前,大部分城市通勤時(shí)段公交車(chē)道幾分鐘才通過(guò)一輛公交車(chē),而其他車(chē)道社會(huì)車(chē)輛堵塞嚴(yán)重,故城市公交車(chē)道利用率有待提高。多地已有專門(mén)針對(duì)公交專用車(chē)道開(kāi)放的相關(guān)措施[3-5],這些管理政策對(duì)提升公交車(chē)道的利用率及緩解非公交車(chē)道的擁堵程度有一定的積極作用。

圖1 2023Q1通勤高峰交通擁堵指數(shù)同比2022Q1上漲TOP 10城市Fig.1 TOP 10 cities of 2023Q1 commuter peak traffic congestion index increase compared with 2022Q1

2 系統(tǒng)分析

2.1 需求分析

大部分公交車(chē)道的啟用時(shí)段是早晚高峰,在此期間除公交車(chē)外的其他社會(huì)車(chē)輛不能在公交車(chē)道上行駛。而早晚高峰是城市交通最為擁擠的時(shí)段,此時(shí)非公交車(chē)道堵塞嚴(yán)重,而公交車(chē)道空間較大,利用并不充分。由此設(shè)計(jì)了城市公交車(chē)道借行預(yù)約系統(tǒng),需求分析如下：車(chē)主根據(jù)出行需要,在系統(tǒng)預(yù)約借用公交車(chē)道的時(shí)段,預(yù)約成功后將車(chē)輛預(yù)約信息同步至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)違章攝像頭拍攝到行駛在公交車(chē)道內(nèi)的車(chē)輛時(shí),系統(tǒng)將車(chē)牌號(hào)碼與數(shù)據(jù)庫(kù)中的車(chē)牌號(hào)碼進(jìn)行比對(duì),若該車(chē)處于預(yù)約時(shí)間段內(nèi)則不進(jìn)行處罰。為保證公交車(chē)運(yùn)行效率,后臺(tái)可根據(jù)路況自動(dòng)或手動(dòng)設(shè)置借行預(yù)約數(shù)量上限,車(chē)主預(yù)約借行公交車(chē)道應(yīng)按時(shí)長(zhǎng)收費(fèi)(如某車(chē)主預(yù)約某日早上7點(diǎn)30到8點(diǎn)借行公交車(chē)道總計(jì)30 min,假設(shè)收費(fèi)0.1元/min,則借行費(fèi)用為3元)。

2.2 可行性分析

技術(shù)可行性分析。本系統(tǒng)采用前后端分離開(kāi)發(fā)模式,前端包括小程序與網(wǎng)頁(yè),普通用戶通過(guò)小程序進(jìn)行借行預(yù)約及車(chē)輛信息綁定等操作,管理員通過(guò)網(wǎng)頁(yè)端對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理,后端用于處理預(yù)約信息、車(chē)輛信息、車(chē)牌比對(duì)等。后端開(kāi)發(fā)基于SpringBoot框架,使用MySq l 8.0.31數(shù)據(jù)庫(kù)。目前,微信小程序、網(wǎng)頁(yè)、SpringBoot、MySql的開(kāi)發(fā)技術(shù)已十分成熟,故系統(tǒng)開(kāi)發(fā)具備技術(shù)可行性。

非技術(shù)可行性分析。本系統(tǒng)的運(yùn)作依賴交管部門(mén)數(shù)據(jù)庫(kù)中與公交車(chē)道相關(guān)的交通數(shù)據(jù),故需交管部門(mén)的授權(quán)。目前部分城市為提升公交車(chē)道的利用率,緩解交通擁堵,制定了相關(guān)措施,以精準(zhǔn)分配道路資源,探索適時(shí)適度開(kāi)放公交車(chē)道[6],故本系統(tǒng)具有應(yīng)用可行性。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 總體設(shè)計(jì)

城市公交車(chē)道借行預(yù)約系統(tǒng)包含前端與后端部分。前端由微信小程序及后臺(tái)管理網(wǎng)頁(yè)組成。車(chē)主注冊(cè)并登錄微信小程序后可設(shè)置車(chē)輛信息及用戶身份信息,通過(guò)預(yù)約模塊查看所在城市中每個(gè)時(shí)段的預(yù)約情況,根據(jù)出行需要設(shè)置預(yù)約借行時(shí)間并提交訂單,系統(tǒng)會(huì)反饋預(yù)約是否成功的信息。通過(guò)訂單模塊可刪除未出行的訂單及查看歷史訂單信息。

管理員可通過(guò)后臺(tái)管理網(wǎng)頁(yè)查看數(shù)據(jù),根據(jù)歷史數(shù)據(jù)對(duì)不同時(shí)段的可預(yù)約借行數(shù)量設(shè)置限制,通過(guò)訂單管理模塊查找用戶訂單,對(duì)訂單進(jìn)行修改或刪除操作。還可進(jìn)行刪除用戶、修改信息、查看用戶等操作。

3.2 業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

已注冊(cè)用戶的預(yù)約借行公交車(chē)道業(yè)務(wù)流程如下：登錄微信小程序,在預(yù)約模塊中查看各個(gè)預(yù)約時(shí)段的預(yù)約情況,設(shè)置預(yù)約時(shí)間,繳費(fèi)后即可生成訂單。在預(yù)約時(shí)間段內(nèi),車(chē)輛可合法行駛在公交車(chē)道上,不會(huì)受到處罰。

后臺(tái)管理員手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)整各個(gè)時(shí)間段的可預(yù)約數(shù)量。在發(fā)生事故或有交通調(diào)控等情況下,可手動(dòng)調(diào)整公交車(chē)道可預(yù)約借行數(shù)量。通常情況下系統(tǒng)默認(rèn)選擇自動(dòng)調(diào)整公交車(chē)道可預(yù)約借行數(shù)量。

系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整公交車(chē)道可預(yù)約借行數(shù)量所使用的算法可根據(jù)城市主要道路行車(chē)平均速度、車(chē)輛密度等因子判斷,具體算法可在系統(tǒng)部署后經(jīng)反復(fù)實(shí)踐調(diào)查來(lái)滿足實(shí)際需要。

3.3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

采用前端與后端分離模式,便于開(kāi)發(fā)及維護(hù)。

前端由Web頁(yè)面和微信小程序構(gòu)成,Web頁(yè)面的開(kāi)發(fā)使用Vue框架,微信小程序的開(kāi)發(fā)使用MINA框架[7]。Web頁(yè)面供系統(tǒng)管理員使用,通過(guò)Web頁(yè)面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)維。微信小程序供用戶使用,進(jìn)行注冊(cè)登錄、綁定個(gè)人信息、預(yù)約付款等操作。用戶使用微信小程序產(chǎn)生的數(shù)據(jù)交由后端處理,與后端的數(shù)據(jù)交互通過(guò)RESTful風(fēng)格的WebService接口實(shí)現(xiàn),后端開(kāi)發(fā)基于SpringBoot框架與MySQL。小程序由負(fù)責(zé)渲染頁(yè)面結(jié)構(gòu)及樣式的渲染層,負(fù)責(zé)邏輯處理、數(shù)據(jù)請(qǐng)求、接口調(diào)用等功能的邏輯層構(gòu)成。

后端由DAO層、Service層及Controller層構(gòu)成。DAO層負(fù)責(zé)存儲(chǔ)用戶預(yù)約數(shù)據(jù)、個(gè)人信息等,通過(guò)設(shè)計(jì)接口和類配合MySQL實(shí)現(xiàn)。Service層將DAO封裝成一個(gè)服務(wù),根據(jù)請(qǐng)求中的車(chē)牌號(hào)、預(yù)計(jì)出發(fā)時(shí)間等信息檢查公交車(chē)道的可用性,計(jì)算預(yù)約費(fèi)用。Service層調(diào)用DAO層將預(yù)約信息存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中,記錄車(chē)主的預(yù)約狀態(tài)。Controller層負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)模塊的流程控制,將小程序或Web頁(yè)面發(fā)送的請(qǐng)求傳送到Service層進(jìn)行處理。后端將處理結(jié)果封裝成Json數(shù)據(jù)形式發(fā)送給前端微信小程序或Web頁(yè)面。

當(dāng)有車(chē)輛違規(guī)行駛在公交車(chē)道上,后端會(huì)從交管部門(mén)的數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取相關(guān)數(shù)據(jù),將車(chē)牌與本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中的預(yù)約信息進(jìn)行對(duì)比,如果車(chē)輛處于預(yù)約時(shí)間段內(nèi),則不予處罰,否則,進(jìn)行相應(yīng)的處罰處理,并將違章記錄存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)城市公交車(chē)道使用現(xiàn)狀提出提升使用效率的設(shè)計(jì)方案,介紹了總體設(shè)計(jì)、主要業(yè)務(wù)流程、系統(tǒng)部署架構(gòu)。由車(chē)主付費(fèi)預(yù)約借用公交車(chē)道,將非公交車(chē)道的車(chē)輛分流到公交車(chē)道,降低車(chē)輛密度,提升公交車(chē)道的使用效率。

圖2 2023Q1通勤高峰交通擁堵指數(shù)環(huán)比2022Q4上漲TOP 10城市Fig.2 TOP 10 cities of 2023Q1 commuter peak traffic congestion index increase compared with 2022Q4

圖3 車(chē)主預(yù)約流程Fig.3 Flow of owner appointment

圖4 管理員修改可預(yù)約借行數(shù)量流程Fig.4 Flow of administrator modifying reservable bank loans