智能公交調度系統設計

■ 鄺井國 俞華銘 于立志 溫遠新

?

智能公交調度系統設計

■ 鄺井國 俞華銘 于立志 溫遠新

公交調度系統承載了公交運營數據的采集、通信功能，是企業智能公交管理系統的核心系統，本文闡述了企業智能公交管理系統中的核心系統-智能公交調度系統的需求分析以及架構設計，定義了服務模塊間通信方式。

智能公交運用先進的GPS/北斗定位技術、3G/4G通信技術、GIS地理信息系統技術，結合公交車輛的運行特點，由調度中心對車輛進行智能排班、智能調度、自動化統計，以電子化方式管理公交車輛運營；智能公交實現了對公交運營車輛的實時監控和可視化調度，可提高車輛的滿載率和公交系統的運輸能力，從而提高公交企業的效益，進一步可以提升整個城市的信息化和智能化；目前一線城市以及部分省會城市已實現公交智能化或半智能化運營，但在眾多中西部地區城市，智能公交調度系統基本處空白或者起步階段，公交企業仍然依賴傳統的紙質路單、到站人工簽單調度，不具備實時調度指揮能力。

圖 1：智能公交調度系統需求分析

智能公交調度系統需求分析

智能公交調度系統需求可分為如下幾大類：

（1）基礎數據

基礎數據管理是對智能公交調度系統運行所依賴的基礎數據的錄入編輯管理，包括：

人事管理：公交企業內部人員信息的錄入，包括駕駛員、乘務員、調度員的個人信息；

車輛管理：公交企業所有公交車輛的基本信息錄入，包括車牌號、車輛自編號、車輛安裝終端編號、車型、所屬公交線路等；

線路管理：公交企業所有公交線路基本信息錄入，包括：線路標識、線路名稱、線路類型、線路包含站點、單程距離、首末班時間、大間隔和串車距離等；

站點管理：公交企業所有公交站點基本信息錄入，包括：站點標識、站點名稱、站點經緯度等；

場站管理：公交企業所有公交場站基本信息錄入，包括：場站標識、場站名稱、場站類型、場站經緯度、場站半徑等；

用戶管理：軟件登錄用戶基本信息錄入，包括：用戶名、密碼、使用期限、用戶權限等；

（2）行車計劃

運營概況：線路計劃范圍內運營基本信息，包括：首末班時間、各時間段單程時間、所需班型、所需班型數量等；

計劃生成：根據線路運營概況生成的行車計劃；

（3）人車排班

翻班規則：排班過程中人車和班次之間的輪換規則，包括：輪班規則、休息規則、替班規則等；

排班設置：排班信息，包括：不出派人員車輛信息、日排班表、月排班表；

歷史排班：歷史排班信息，包括：歷史排班表、人員出勤信息、車輛出勤信息；

（4）監控調度

實時定位：通過電子地圖定位線路下運行車輛；

軌跡回放：查看歷史行車軌跡；

線路模擬：通過模擬線路展現形式顯示線路下行駛車輛；

實時調度：系統根據排班自動調度車輛發車，也可人工實時調整車輛與司機發車計劃

事件接受：平臺接收車輛上傳的特殊事件，包括：報警信息、違規信息、司機請求等；

消息收發：車輛和平臺之間消息互動，包括：信息上傳、消息下發；

（5）報表統計

里程統計：統計運營過程中產生的里程，包括：車輛里程、線路里程、司機里程等；

路單統計：車輛運營后產生的行駛數據，包括：線路、車輛、發車時間、到站時間、起點站、終點站、司機、準點等；

考勤統計：統計司機出勤情況，包括：出勤日報、出勤月報、打卡信息等；

準點統計：統計車輛運營準點情況，包括：起點和終點的準點時間、大站考核點準點時間；

執行率統計：統計車輛時間段內的執行情況；

違規統計：統計司機違規情況，包括：超速、偏離線路、無指令發車、人為越站、中途掉頭等；

異常統計：統計車輛在運行過程出現的異常，包括：故障、事故、糾紛等；

圖2：智能公交調度系統組成

智能公交調度系統架構設計

（一）系統組成

智能公交調度系統組成包括三部分：前端子系統、網絡傳輸子系統、智能公交調度平臺，結構圖如圖2：

（1）前端子系統

負責車內自動報站，采集并上報GPS、上報到離站信息、與中心雙向通訊，主要由智能公交信息屏、車載LCD顯示屏、語音對講盒及配套的線纜和配件構成；

（2）網絡傳輸子系統

利用國內三大運營商無線通訊網絡，實現定位數據、控制命令、雙向通訊及其他相關數據傳輸到中心監控平臺，一般采用2G網絡即可；

（3）中心調度平臺

中心調度平臺由平臺軟件模塊搭載的服務器和客戶端軟件組成，接入智能公交信息屏，提供公交基礎數據管理，電子地圖上顯示車輛實時位置、回放車輛歷史軌跡、下發調度指令，統計車輛運營數據等功能；

（二）智能公交調度平臺架構

平臺邏輯架構圖如下圖所示，可分為三大部分：智能公交信息終端、平臺服務器集群、客戶端軟件，平臺的核心是服務器集群部分。

圖3：智能公交調度平臺邏輯架構

（三）服務器功能

各服務器功能劃分如下：

設備接入服務器：設備接入服務器作為終端連入平臺的唯一入口，承擔了和智能公交信息終端的所有通信任務，接收終端的主動上線請求、心跳保活、報警信息、GPS等通知消息，向終端下發各類控制命令，包括：調度指令、消息下發、參數配置等；

客戶端接入服務器：負責與客戶端軟件直接通信，接收客戶端的登錄請求、客戶端各類控制命令，向客戶端主動上告GPS、報警、通知消息等；

消息隊列服務器：消息隊列支持兩種模式通信：點對點模式和發布/訂閱模式，在本平臺中僅利用消息隊列服務器的發布/訂閱者模式，將設備主動上告的報警、GPS等信息廣播給各個訂閱端；

內存緩存服務器：存儲各服務模塊需要共享的數據，比如上線終端與設備接入服務器的對應關系、上線客戶端與客戶端接入服務器的對應關系、車輛當日發車調度計劃表等；

存儲服務器：將設備主動上告的通知消息，如GPS、進出場、進出站、報警、事件上告存儲到數據庫，該組件直接與數據庫服務器連接，負責數據庫寫入；

排班服務器：從數據庫周期性讀取排班模板，按照排班策略翻班，并將排班結果寫入數據庫，該組件與數據庫服務器直連讀寫；

調度服務器：從數據庫周期性讀取排班數據，同時接收來自客戶端軟件的調度指令，按照調度策略，自動向終端下發調度指令，該組件與數據庫服務器直連讀寫；

報表服務器：周期性計算數據庫中的運營數據，生成統計報表，該組件與數據庫服務器直連讀寫；

Web服務器：提供用戶訪問平臺web頁面的入口，提供基礎數據（人、車、線、站、場）的增刪改查，同時提供外部訪問接口；

（四）數據通訊

系統內不同組件間的數據通信分為四種類型：

（1）通知消息

設備向接入服務器主動發送的消息，包括：終端注冊、終端注銷、終端定位信息、到離站、進出場、考勤、終端消息上報、終端報警、終端故障上告等，這類數據采用私有協議方式傳輸；

（2）控制指令

由客戶端主動下發的指令，包括：調度指令、消息下發、車輛點名、參數設置等，這類數據采用私有協議傳輸；

（3）RPC調用

服務器之間的接口調用以及客戶端從web服務器的資源下載采用RPC方式通信，實現上可以采用成熟的WebService、JSON-RPC、RESTful規范接口等

（4）數據存取

服務器和數據庫之間的通信以及服務器和內存緩存服務器之間的通信，采用標準API調用完成。

結語

智能公交調度系統設計容量需達到十萬輛公交車的接入，良好的架構設計可保證系統的可擴展性，深入設計還需要考慮數據庫存儲的故障轉移與備份機制，并通過服務器的負載均衡集群設計提高系統運行的高可靠性。

作者單位：杭州海康威視系統技術有限公司

劉雪莉青島海信網絡科技股份有限公司副總經理