機場出租車聯尋系統研究

□王維 周密 鄧鑫峰 李龍匡 代廳

機場出租車聯尋系統研究

□王維 周密 鄧鑫峰 李龍匡 代廳

出租車聯尋；機場；車輛呼叫系統；首都機場

隨著科學水平的不斷提高，當今電召出租車技術（即通過電話、網上、路邊呼叫裝置、人群密集處的呼叫終端等方式呼叫出租車）已經發展得比較完善。但是，現存的“召車”技術絕大部分為個人或單獨群體的自主呼叫，而在人群密集處設計出租車的聯尋系統，旨在為目的地相同或相似以及多目的地位于同一優化路線上的乘客們找尋到彼此的“伴侶”。

一、系統結構和功能設計

1.系統總體框架設計

機場出租車聯尋系統總體由路邊終端裝置、運行控制中心和調度終端裝置組成，共同作用而實現出租車的聯尋功能。機場航站樓出口處依出租車站臺設置路邊終端裝置，在出租車等候區的前端設置調度終端裝置，運行控制中心可據情況設置在該機場航站樓內。三者有機結合，共同實現各項功能。乘客可在航站樓出口處的路邊終端裝置呼叫車輛，而調度終端裝置在實時記錄出租車等候區最前排的車輛信息，由運行控制中心做好“人車匹配”后將信息分別下發給乘客們與司機。呼叫成功的乘客只需在原地等待目標車輛的到來。

2.各子系統功能設計

該系統由車輛呼叫子系統、智能計費子系統、信息輸出子系統和預防惡意行為子系統組成。

（1）車輛呼叫子系統設計。本系統是機場出租車聯尋系統的核心，其主要功能是為需要結伴同行的乘客提供聯尋呼叫平臺。為實現出租車聯尋功能，乘客可在路邊終端裝置輸入乘客人數及目的地信息，然后進行車輛呼叫。當運行控制中心接收到來自多個路邊裝置的呼叫信號后，會依照內部程序以雙方利益最大化為目的將乘客信息進行優化組合，沒有搭配成功的乘客信息將繼續搜索直到規定時間的上限為止。若配對成功，將向路邊終端裝置尋求已搭配成功的乘客們的反饋確認信號；若配對失敗，則向路邊終端裝置發出呼叫失敗信號。一旦運控中心接收到一組完整的反饋信號，便將其與已錄入數據庫的等待車輛的車牌信息進行匹配，最后將車輛信息與乘客信息分別發送至路邊終端裝置和調度終端裝置（車輛信息主要是匹配車輛的車牌號碼；乘客信息主要是乘客的呼叫序號、人數及目的地）。

（2）智能計費子系統設計。該子系統的主要功能是為乘客們制定最優的“結伴”乘車方案并確定各自的優惠折扣。此系統作為一個獨立單元存在于運行控制中心內，主要體現為一個最優化的計算過程。首先，程序將讀取已接收的乘客信息（乘客人數和目的地）顯示在電子地圖上，通過路程可能性的程序代碼配對合適乘客；然后使用費用函數進行篩選，從中選出最優配對方案。

（3）信息輸出子系統。該子系統的主要功能是為使用者打印出所需信息。其主要包含3個打印出口，其中2個設置在路邊終端裝置，另外1個設置在調度終端裝置。

第1個打印出口的打印內容為乘客的排隊序號信息，每張序號單上還含有一個二維碼圖形，其格式如A018，表示A號路邊裝置等候的第18號乘客。第2個打印出口的打印內容為車輛信息（由乘客于成功呼叫時在路邊終端裝置處領取），每張車輛信息單上包含乘客的排隊序號和目標車輛車牌號，乘客憑此信息單在原地等候對應車輛的到來，可方便雙方的互相確認。第3個打印出口的打印內容為乘客的詳細信息。

（4）預防惡意行為子系統。該子系統作為一個獨立單元安裝在路邊終端裝置處，主要是針對一些道德低下的市民和某些突發事件而設計的，其功能是防止司機的利益遭受損害。系統設計較簡單方便，乘客僅需將1元的紙幣放入投幣口便可啟動系統進行車輛呼叫。當車輛呼叫成功后，可將乘客排隊序號單（其中的二維碼圖形）放入識別處啟動系統來確認呼叫信息，乘客可以一同取到之前投入的紙幣和車輛信息單。

二、系統硬軟件的初步設計

1.系統的硬件初步設計

本系統硬件的初步設計主要是針對路邊終端裝置和調度終端裝置，它們的硬件結構相似，主要包括控制模塊和收發模塊。而運行控制中心的硬件部分較簡單，可視為一套齊全的計算機設備。

路邊終端裝置主要為2臺背對立式平板顯示器，第1臺顯示器（用于出租車起始呼叫）的硬件主要由電源模塊、控制模塊（單片機AT89S52）、收發模塊（射頻芯片CC2500）、觸屏顯示器、紙幣識別電路、打印電路和外部RAM等組成。其中，控制單元選用的是51系列的單片機AT89S52。該單片機功耗低、性能高，擁有靈巧的8位CPU，用于負責控制收發模塊發送信息、接收信息，以及把獲得的信息及時地反饋給乘客。收發模塊選用的是CC2500射頻芯片，該芯片是一種低成本真正單片的2.4GHz收發器，傳輸距離可超過1公里，負責信息通信。該顯示器的操作頁面的一級頁面需要操作者選擇乘客人數信息后方可進入二級操作頁面——目的地的選擇：操作者可手動縮放屏幕上的市區地圖，或通過選擇區名和路面來縮放地圖，找到目標后即可將目的地標簽拖至此處，然后會彈出一個信息確認的對話框供操作者進行選擇，確認后便呼叫成功并且會提醒乘客在打印出口去取自己的排隊號碼牌。

路邊終端裝置第2臺顯示器（用于確認反饋信息）的硬件組成與前者基本相似，在除去紙幣識別電路的基礎上增加了條碼識別電路和音響電路。該顯示屏幕上最多同時顯示8名乘客的聯尋結果，等待乘客人數一旦到達第2臺顯示器的上限，第1臺顯示器便暫停接受新乘客的呼叫。一旦有乘客聯尋成功便會顯示在屏幕上并且有語音提示該乘客的排隊序號，該乘客只需將排隊號碼牌放入條碼識別口便可在屏幕上屬于自己的板塊確認反饋信息。若在規定時間內未成功匹配則默認為聯尋失敗，此時可選擇取消呼叫或繼續呼叫，其他操作同上。

調度終端裝置的硬件組成與路邊裝置基本相似，只是在除去紙幣識別電路和觸屏顯示器的基礎上增加了響鈴電路、攝像頭電路和按鈕電路。該裝置的攝像頭在實時記錄出租車等候區最前排的車輛信息并傳送至控制中心，一旦有乘客聯尋成功，裝置上會有紅色指示燈閃爍和語音提示，司機此時便可通過按下裝置上面的按鈕以打印目標乘客們的詳細信息。

2.系統的軟件初步設計

該系統的軟件設計主要針對車輛呼叫子系統和智能計費子系統，而設計關鍵在于對射頻芯片CC2500的控制，使其完成系統內部的通信，軟件控制的實現都是通過單片機AT89S52完成的。通信的數據包格幀頭、目的地址、數據和CRC校驗。

（1）車輛呼叫子系統的軟件初步設計。該子系統的軟件設計主要涉及到路邊終端裝置、調度終端裝置和控制中心。其中調度終端裝置和控制中心的程序流程設計如圖1所示。

（2）智能計費子系統的軟件初步設計。該子系統的軟件設計遵循“少數服從多數”和“先來后到”的最優化原則。“少數服從多數”原則指的是一旦有乘客信息輸入（假如乘客為1人），首先與已存在的人數最多的（假如為3人）路線方案進行匹配，若匹配不成功再與已存在的人數較少的路線方案（假如為2人）進行匹配，以此類推。“先來后到”原則指的是假如新輸入的B乘客與已存在的A乘客匹配成功，即使緊隨后到的C乘客單獨與已存在的A乘客匹配能夠使利益進一步最大化也不考慮此方案，只能將其與已存在的A和B乘客方案或其他方案進行匹配來進行最優化搜尋。簡而言之，已存在的各種路線方案只能添加乘客信息而不能更改方案中原有乘客信息。

三、基于首都機場的系統應用研究

1.系統布局規劃研究

首都機場共有3個航站樓，由于2號站樓的服務功能主要面向于國內到達以及其他方面的影響因素，筆者選擇2號航站樓為研究對象。

T2航站樓的1樓為到達層，包括國內到達和國際到達，其中以國內到達為主。該層共有8個出口通道。出口外由近到遠依次相鄰：一條兩車道且方向為自南向北的單向車道，主要供機場巴士的接送；一條隔離帶，乘坐出租車的乘客可在此區排隊等待；一條三車道且方向也為自南向北的單向車道，主要供出租車載客；T2航站樓停車場。依此布局，機場出租車聯尋系統的路邊終端裝置可并排設置在隔離帶中央，調度終端裝置可設置在出租車等候區的最前端停車線處，而運行控制中心則可設置在T2航站樓內辦公處。

2.首都機場客流量數據調查

首都機場T2航站樓到達層可供旅客選擇的交通工具主要包括：機場巴士、機場專線（地鐵）、出租車、空港巴士、擺渡車和私家車。考慮到人力和物力等因素，最終客流量數據調查主要記錄高峰小時國內到達旅客到達人數、國際到達旅客人數、乘坐出租車人數、乘坐機場巴士人數和乘坐機場專線人數（見表1所列）。

在一定程度上客流量的模型可近似看做車流量模型，因此，在進行客流量調查時也引用高峰小時系數這一概念，此處高峰小時系數為10秒，即每隔10秒進行一次數據統計。本次調查選擇于晚高峰時進行，調查數據見表2所列。

3.系統可行性分析

基于以上調查數據，針對機場出租車聯尋系統的可行性分析主要為市場分析。在調查中調查員發現有將近一半的旅客有私家車接送，因此總人數的一半即為選擇公共交通工具的總人數。人數排在第二的交通方式為機場巴士。機場巴士包括市內巴士和省際巴士，這里主要考慮市內巴士。首都機場的市內巴士共有11條不同線路，其根據站點設置實行階梯票價，共分4檔。據調查，目的地屬于21元檔的旅客人數最多。因此，可以認為機場出租車聯尋系統的設立會使部分選擇機場巴士的乘客改選“合伙搭乘”出租車。人數排在第三的機場專線票價為統一價25元/人，對于部分中等距離的乘客，機場出租車聯尋系統同樣也有著強大的誘惑力。

表1 T2航站樓到達人數調查表/人

表2 主要公共交通方式乘客人數調查表/人

綜上所述，若在首都機場T2航站樓設立機場出租車聯尋系統，在一定程度上能夠大大吸引目的地距離機場為中等距離的旅客，設備的未來使用人數將不會成為推行該系統的一大難題，具有較樂觀的可行性。

（作者單位：中國民航大學）

10.3963/j.issn.1006-8864.2014.10.023

中央高校基本科研業務費資助項目（編號3122013SY37）