徐瑜婷yu_____________________________________________________________________________________________________________________________， 尹相勇
（北京交通大学交通运输学院，北京 100044）
[摘要]快速公交是智能公交系统中重要的组成部分，也是公交现代化的发展方式。在介绍快速公交和智能交通系统的基础上，对快速公交系统的车辆调度和监控系统进行结构分析和设计，通过北京市朝阳区实例分析，验证系统的可行性，为快速公交和智能系统发展有一定指导意义。 [关键字] 快速公交系统；智能公交系统；系统开发设计
Design and Development of Vehicle Dispatching for Bus Rapid Transit System
Xu Yu-ting, Yin Xiang-yong
(School of Traffic and Transportation, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China)
Abstract：The bus rapid transit is an important part of intelligent transportation system. On the base of the definition of bus rapid transit and intelligent transportation system, the vehicle dispatching and monitoring system was designed. Then using actual data of Chao Yang district in Beijing, a case study was made. The result of the case study could calculate the increasing freight carrying capacity easily, and provide guiding and reference significance for the improvement of the both systems.
Key words：Bus Rapid Transt(BRT); Intelligent Transportation System; system development and design
0 引言
随着社会经济的发展，城市机动车辆的数量不断增加，城市交通问题如交通拥堵、交通事故、环境污染等问题越来越突出，交通运输状况急需改善。解决这些问题的常用办法是“增加供给”和“控制需求”[1]，但这两种方法都有一定的局限性。“增加供给”是指增加交通网，大量修筑道路基础设施。但由于受城市空间、物力、财力等的限制，此方法并不能成为首选方案。“控制需求”是指限制机动车辆的数量，此方法只能从一定程度上缓解城市交通的
矛盾，不能从根本上解决问题，因为随着生活水平的提高，城市居民家庭轿车会不断增多，交通压力会越来越大。利用先进的通信技术、计算机技术对路网[2-3]进行优化管理是解决问题的最佳途径。
快速公交系统（BRT）亦称巴士快速交通[4, 30]，它结合轨道交通的运营模式及常规公交的自身特点，采用先进的公交车辆和优良的服务设施，通过专用道路空间并配合智能交通技术，为广大乘客提供舒适、便捷、高效、优质的服务，是一种高品质、高规格、高效率、低能耗、低污染、低成本的新型公共交通形式，它既具备了轨道交通的固有特点(高容、快速)，又保持了常规公交的传统优势(灵活、经济)，是提高交通运输效率、解决交通拥挤、减少交通污染、降低建设投资、缩短建设周期的有效途径，因此，很多国家称其为“轨道式的公共汽车交通”(“Think raft，use bus”)或“地面上的地铁”[28]。
1 基本原理介绍
快速公交系统的投资及运营成本比轨道交通低，而运营效果接近于轨道交通，是一种服务介于轨道交通和常规公交之间的公共交通模式，属于绿交通(Green Transport)方式[8—9]。在建设资源节约型、环境友好型社会的背景下，大力发展快速公交系统是落实“公交优
先”战略和“节能减排”工作的重要举措。轨道交通的优势不仅来自轨道本身，而且来自系统集成，围绕轨道专用空间，形成高度集成化的运营系统[14-17] 。
快速公交（BRT）的智能交通系统各系统之间的集成关系详细如图1所示[23]：
线性驱动器
图1 快速公交智能系统集成关系
3 BRT车辆调度系统结构设计
网络滤波器基于GPS的车辆监控调度系统主要由车载终端、无线数据链路和监控中心3部分组成。车载终端将GPS定位信息通过无线数据链路上传到监控中心，监控中心也可以通过无线数据链路将调度指令传送到车载终端，从而实现车辆的监控和调度。
车载终端设计时，利用GPRS通信时，采用TCP／IP协议，必须内置TCP／IP协议栈。通常由两种解决方法，一种是采用TCP／IP协议栈专用芯片，一种是在微处理器的系统程序中增加TCP／IP协议转换部分一个度导航[24]。本系统车载终端是将TCP／IP协议集成到微处理器中，利用软件完成协议转换。此外车载终端系统最为重要的是OPS系统，即里程表定位系统(OPS)，包括了数据分析处理器、移动GPRS终端、CPU处理器、接口电路、存储器等器件，构成了车载单元的核心部分。其中，里程数转换、站点设置，超速、堵车判决、自动报站控制信号输出、下传指令接收及执行，均是通过软件来实现的。
车载终端和中心服务器建立面向连接的专用Socket接口[25]，将位置和其他信息封装在数据包中，通过Socket连接发送到对方。收发双方遵循统一的数据包结构进行封装和解析。
在通信过程中车载终端和计算机中心通过GPRS网络相互传送数据，能实现的车载终端的信息传输反应功能如图2所示[26]。
图2 车载终端的信息传输反应功能图
无线数据链路系统应能接收各种类型的数据，包括[27,4]：城市基础设施、房产、标志性建筑等基本背景数据；交通线路、公交线路、站点的空间数据和属性数据；GPRS传输的数据；电子标签和定点检测设备提供的数据；乘客相关数据；公交公司的相关统计信息。同时，系统对这些数据能够自动进行分类、处理、入库，并维护数据的完整性、一致性。在数据遭受意外破坏时能进行恢复处理。对属性信息的使用应提供用户使用权限管理，针对不同级别的用户限制其存取数据的范围保证数据的安全性。对此设计出的该系统框图如图3
所示[3]。
图3 无线数据链路系统设计框架图
监控中心系统设计时，主要采用GIS技术。GIS主要是根据采集的各类信息转换在电子地图进行显示，通过GIS实现对公交车辆实时监控，它能够显示[3-10,29]：公交线路沿线附近的主要单位分布平面图；公交线路分布：各条公交线编号，起始及终点站以及中间各站名称、线路距离；公交停车场、公交车辆加油站位置、公交维修站分布及各类管理站点位置；公交车辆动态运行状况：车辆号，从起点站开出时间、到各站的时间、站问运行状况、交通阻塞地点、位置显示、交通事故位置显示、车辆事故位置显示；公交车辆交通沿线重要单位(企业、酒店)、政府机关、公安部门、医院；乘客滞留站点位置名称显示。
彩油泥为满足系统功能要求，系统采用标准的WebGIS三层结构[4-7]。其中：客户端是Web浏览器，通过安装GIS Plug-In下载GIS Java Applets，实现客户端的GIS计算。应用逻辑服务器端由Web服务器、ArcIMS连接器和应用服务器、ArcIMS空间数据服务器等组成。Web服务器接受客户端的食品罐GIS服务请求，传递给ArcIMS应用服务器和ArcIMS应用服务器连接器以及ArcIMS空间数据服务器，并把结果送回给客户；ArcIMS连接器和应用服务器以及空间数据服务器完成客户端的GIS服务请求的功能，将结果转为HTML页面返回客户端；其中由于应用服务器连接器采用的是Servelet Connector，所以需要在Web服务器端安装SevletExe。ServletExec是一个快速的Servlet和JSP引擎，它可以集成到大多数流行的Web服务器，以使得IIS莫氏变径套支持JSP。WebGIS中间件用于实现复杂的WebGIS功能。数据库服务器端采用Arc/Info的ArcSDE空间数据引擎和Oracle8i读取和存取属性数据和空间数据。为了增进系统的功能，客户端、Web Server、Application Server、ArcIMS Server及数据库可以选择性地分置于不同的机器上。这种多层次的构架可以使应用程序易于管理、平衡系统的负载以及更有利于数据的分工与收集，WebGIS体系结构图如图4所示[8]。
图4 WebGIS体系结构图
具体的功能设计如下所示[7-10]：
1 电子地图是经过矢量化的数字地图，可以无级放大、缩小和漫游。电子地图的构成要素有点、线、面、标注。各要素处在不同的层次(图层)，用户可以方便地打开或关闭某一图层。
对于车辆监控调度系统来说，主要是要制作监控车辆行驶区域的电子地图。例如，如果监控车辆的行驶区域为武汉市城区，则需要制作武汉市城区的电子地图。电子地图主要显示主干道、警力点、加油站、车辆维修点、河流以及学校等。
2 监控车辆信息数据库，监控车辆信息数据库包括车辆数据库、司机信息数据库、监控信息数据库、异常事件数据库等。各数据库存放的信息如下：
3 车辆监控调度系统软件开发，车辆监控调度系统包括如下功能模块：
1)数据通信。按照规定的通信协议向监控目标发送控制指令，接收监控目标发送回来的数据。
2)车辆监控。可以在电子地图上实时显示各受控车辆的当前位置。用户可以打开多个窗口跟踪监控不同的目标或区域，并显示目标的相关信息(司机姓名、车号、速度、方向等)。
3)车辆调度。可以根据要求对监控车辆进行调度，如乘客约车时，监控中心可以指定距约车地点最近的车辆去接送乘客。调度分为自动调度和人工调度。自动调度是指系统根据一定的调度算法，选定合适的车辆，并发送调度指令。人工调度指监控中心的调度员根据各车辆的位置，选定合适的车辆，并发送调度指令。
4)轨迹回放。在实时显示车辆位置时，以一定的数据格式将车辆的位置信息记录下来，系统可以根据需要将监控车辆的历史轨迹进行回放。
5)电子地图显示。显示道路、河流、政府机关、学校、医院、标志性建筑等地图元素及相应的文字标注。支持地图的无级放大、缩小、漫游等，也可分块、分层显示，还可与其它图(如遥感图、航拍图、扫描图等)复合使用以提供更详实的信息。电子地图可根据用户的需要进行编辑。
6)信息查询。对地图上任意地图元素进行查询(包括点查询、区域查询)，也可以对车辆信息、报警信息等进行查询。
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