CN113628473B - 一种智能公交车辆响应式停站计划与动态调度系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能公交车辆响应式停站计划与动态调度系统，包括：公交线路信息收集模块、站点上下客需求收集模块、车辆到站时间动态预测模块、车辆停站信息处理及显示模块和线路调度模块。本发明通过多方式多类型终端收集乘客上下车站点需求，并基于多源数据、大数据、停站信息等动态计算预测出车辆到站时间，结合车辆线路、站点信息，动态响应调整车辆的站点停靠计划；此外，对线路车辆进行动态监控，对乘客等待时间过长、串车等不良运行状态进行预警，基于此对线路进行动态调度，保证线路车辆的科学运营。实现了高峰平峰时间内公交车辆的高效运营，改善了公交车辆不良运行情况，优化了公交整体的运行效能，一定程度上提高了公交的服务水平。

Description

一种智能公交车辆响应式停站计划与动态调度系统

技术领域

本发明涉及一种智能公交车辆响应式停站计划与动态调度系统，属于公共交通智能调度领域。

背景技术

现有地面固定线路公交车辆运行方式中，大部分默认每个站点都要进行停靠，而跳站运行的方式只应用于少量线路，且跳站运行的车辆所服务站点也相对固定。当某站点不存在上下车乘客时，不改变原有行车计划而停车必然会导致一系列成本浪费，并且可能导致公交路线串车问题；同时，无意义的停靠占用了公交站台的停车空间也会导致站点后续来车产生运行延误，在高峰时期也会造成线路运行周期过长，乘客体验感差，降低乘客对公交运行的服务期望。

通过检索发现，中国发明专利【CN 103198645 A】以公交乘客的IC卡刷卡数据及公交系统运营收入为依据，开发了一种基于乘客出行分布的高峰期公交线路跳站运行方法。中国发明专利【CN 109544969 A】基于目标公交车的运行路线信息以及其位置信息，收集下一站点和上下客数量，设计了一种公交车智能跳站运行的方法及装置。中国发明专利【CN111915920 A】通过收集线路每个站点各个时间段内的上下客数量，与对应载客阈值进行对比，进行是否需要停站的分析，设计了一种基于云计算的智慧城市公共交通系统建设协调管理系统。

综上所述，现有的相关发明与技术方法对收集未到达公交站点而又有偶发性或周期性上车乘客的需求、在车上有临时更改下车站点的乘客的需求不友好，对车辆到站时间的动态预测、停站信息的显示、线路调度计划如响应乘客需求、优化公交串车问题的系统性考虑有所不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种智能公交车辆响应式停站计划与动态调度系统，实现了高峰平峰时间内公交车辆的高效运营，改善了公交车辆不良运行情况，减少了公交车辆无意义的停站时间损失，优化了公交整体的运行效能。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

智能公交车辆响应式停站计划与动态调度系统，该系统包括：公交线路信息收集模块、站点上下客需求收集模块、车辆到站时间动态预测模块、车辆停站信息处理及显示模块和线路调度模块；所述公交线路信息收集模块与站点上下客需求收集模块、车辆到站时间动态预测模块相连接，站点上下客需求收集模块、车辆到站时间动态预测模块分别与车辆停站信息处理及显示模块相连接，车辆停站信息处理及显示模块与线路调度模块连接；

所述公交线路信息收集模块用于收集公交线路的运营路线、停靠站点、周转周期、上下行运行时长、相邻站点之间运行时长以及车辆实时位置，并反馈至车辆停站信息处理及显示模块和线路调度模块；

所述站点上下客需求收集模块用于收集并记录某一公交线路上各个公交站点该公交线路对应的上下客需求，并实时反馈至车辆停站信息处理及显示模块和线路调度模块；站点上下客需求收集模块包括公交车辆车载终端、公交站点固定终端和用户移动终端；其中，公交车辆车载终端设置于公交车辆上，用于收集车上乘客的下车站点需求；公交站点固定终端设置于公交站点上，用于收集在站点等待的乘客的乘坐路线和下车站点需求；用户移动终端用于收集到达或未到达公交站点但有乘坐公交需求的乘客的乘坐路线和上下车站点需求；

所述车辆到站时间动态预测模块用于收集并记录系统内各个公交线路每个车辆当前停站信息和运行信息，并预测当前车辆到达后续站点的时间；当前车辆到达后续站点的时间预测包括到达下一站点的时间预测和到达除下一站点之外的其余后续站点的时间预测；对于到达下一站点的时间预测，将当前停靠站点与下一站点之间的路段划分为N个路段区间，设定驶离当前停靠站点的时刻为A时刻，结合A时刻前已行驶过第i个路段区间的所有公交车辆中最接近A时刻的公交车辆的运行信息、公交线路历史运行信息以及信号灯时长，动态计算车辆到达下一站点的时间，i＝1,…,N；对于到达除下一站点之外的其余后续站点的时间预测，结合车辆当前停站信息和运行信息、公交线路历史运行信息、公交线路站点历史停站时长以及信号灯时长，动态计算车辆到达除下一站点之外的其余后续站点的时间；所述车辆到站时间动态预测模块还用于将预测的到站时间实时显示于公交车辆车载终端、公交站点固定终端和用户移动终端；

所述车辆停站信息处理及显示模块用于接收公交线路信息收集模块、站点上下客需求收集模块和车辆到站时间动态预测模块的反馈信息，动态计算车辆后续站点的上下客需求，判断是否需要停站，将后续站点停站与否的信息进行实时显示，并将实时更新的停站信息反馈至车辆到站时间动态预测模块更新到站时间；

所述线路调度模块用于结合公交线路信息收集模块、站点上下客需求收集模块、车辆到站时间动态预测模块和车辆停站信息处理及显示模块反馈的信息，预测是否可能发生公交串车现象，进行预警信息的显示，同时，根据反馈的信息进行发车间隔、行车计划的调整。

作为本发明的一种优选方案，所述公交线路信息收集模块包括线路信息输入单元、车辆GPS定位单元、数据存储单元和数据传输单元，其中，线路信息输入单元、车辆GPS定位单元与数据存储单元相连接，数据存储单元与数据传输单元相连接；数据传输单元将收集到的相关数据信息传输至站点上下客需求收集模块、车辆到站时间动态预测模块。

作为本发明的一种优选方案，所述车辆停站信息处理及显示模块包括车辆停站信息处理子模块、车辆停站信息显示子模块和驾驶员终端，其中，车辆停站信息处理子模块接收公交线路信息收集模块和站点上下客需求收集模块反馈的线路信息和需求信息，动态计算车辆后续站点上下客需求，判断停站需求，将后续站停站与否的信息反馈至车辆停站信息显示子模块，并对已满足的乘客上下车需求进行清除；车辆停站信息显示子模块实时提供车辆停站信息，并在驾驶员终端、用户移动终端、公交站点固定终端和公交车辆车载终端上实时显示车辆站点停靠信息。

作为本发明的一种优选方案，所述线路调度模块包括串车预警子模块、调度计划子模块和调度终端，其中，串车预警子模块将收集到的线路信息、车辆GPS运行信息、公交车辆停站需求、乘客等待的时间信息显示在调度终端上；调度终端结合收集到的信息预测是否可能发生公交串车现象，进行预警信息的显示，并向驾驶员终端发送相应调度指令，预防公交串车问题的产生，综合线路站点实时上下客需求、线路上所有乘客等待的时间以及设定的调度阈值，调度计划子模块将进行是否需要改变线路调度计划的判断。

作为本发明的一种优选方案，所述站点上下客需求收集模块的需求收集过程如下：

a1，检索并记录所述公交车辆车载终端在公交车辆上当前时间点所有已录入的下车站点需求；

a2，检索并记录所述公交站点固定终端当前时间点已录入的某一公交路线的乘坐需求和下车站点需求；

a3，检索并记录所述用户移动终端当前时间点已录入的某一公交路线的上车站点需求和下车站点需求；

a4，汇总a1、a2和a3中当前时间点已录入的某一公交路线的上车站点需求和下车站点需求。

作为本发明的一种优选方案，所述车辆停站信息处理及显示模块对于停站计划的制定过程如下：

b1，根据公交线路信息收集模块收集的公交车辆实时位置及运行状态，判断公交车辆是否处于站点停靠状态，若不处于站点停靠状态则转入b2；若处于站点停靠状态，则清除当前站点当前线路在当前时间点前的上客需求和当前公交车辆在该站点下客需求后重复执行b1；

b2，根据当前线路上运营的车辆GPS定位信息检索当前公交车辆位置至运行方向前方最接近的同一线路同向运行车辆，结合车辆到站时间动态预测模块预测的到站时间，检索与前方最近一班车辆之间所有该线路的站点，并检索当前公交车辆预测到站时间点前这些站点的上下客需求；如果某些站点存在上下客需求，则存在上下客需求的站点需要停靠，系统记录这些上客需求乘客对应的下客站点需求，并将上下客需求分配至当前公交车辆，接着等待预设的需求等待时间后转入b1；若某些站点不存在上下客需求，则转入b3；

b3，判断该线路公交车辆是否即将到达前方最近的站点，即当前车辆位置与前方最近的站点距离是否小于设定的阈值；若小于设定的阈值，则表示当前公交车辆已接近该站点，在b2中已经判断该站点无上下客需求，该站点可以跳站，不需要进行停靠，等待预设的需求等待时间后转入b1；若大于等于设定的阈值，则表示当前公交车辆未接近站点，则等待预设的需求等待时间后转入b1。

作为本发明的一种优选方案，所述线路调度模块对于公交线路运行的动态调度过程如下：

c1，将乘客在公交站点固定终端录入乘坐需求时的需求录入时间或乘客利用用户移动终端录入的预计到达上车站点时间，与距离该乘客最近的并且是该乘客所需求的公交车辆预计到达站点的之间之差，作为该乘客等待的时间；将某一公交线路上所有乘客等待的时间之和，设定为乘客综合等待时间；

c2，将乘客综合等待时间与预设的线路调度调整阈值比较，当乘客综合等待时间超过预设的线路调度调整阈值时，实时显示超等待预警信息，考虑缩短发车间隔以减少乘客综合等待时间；

c3，实时监测公交线路上车辆的间距，当某线路前后车辆的间距低于设定的间距阈值时，实时显示串车预警信息，考虑增加后车停靠站点或降低后车车速对行车计划进行动态调整，减少公交串车现象；

c4，当同时出现超等待预警信息和串车预警信息时，考虑线路畅通情况，结合线路各个站点上客需求、各个站点乘客的等待时间选择最近的公交场站进行临时车辆调度，满足线路运营要求和乘客乘坐需求。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明通过多种方式多种类型终端收集乘客上下车站点需求信息，并基于多源数据、大数据、停站信息等动态计算预测出车辆的到站时间，结合车辆线路、站点信息，动态响应调整公交车辆的站点停靠计划。

2、本发明对线路车辆进行动态监控，对乘客等待时间过长、串车等不良运行状态进行预警，基于此对线路进行动态调度，保证线路车辆的科学运营。

3、本发明实现了高峰平峰时间内公交车辆的高效运营，改善了公交车辆不良运行情况，优化了公交整体的运行效能，一定程度上提高了公交的服务水平。

附图说明

图1是本发明一种智能公交车辆响应式停站计划与动态调度系统的整体逻辑架构图。

图2是本发明提供的站点上下客需求收集流程图。

图3是本发明提供的判断停站与否的流程图。

图4是本发明提供的线路调度与行车计划调整流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

如图1所示，为本发明提供的一种智能公交车辆响应式停站计划与动态调度系统的整体逻辑架构图。该系统包括公交线路信息收集模块、站点上下客需求收集模块、车辆到站时间动态预测模块、车辆停站信息处理及显示模块、线路调度模块。其中，公交线路信息收集模块与站点上下客需求收集模块、车辆到站时间动态预测模块连接，站点上下客需求收集模块、车辆到站时间动态预测模块与车辆停站信息处理及显示模块相连接，车辆停站信息处理及显示模块与线路调度模块连接。

公交线路收集模块，用于收集公交线路相关的信息，包括线路信息输入单元、车辆GPS定位单元、数据存储单元、数据传输单元，其中，线路信息输入单元、车辆GPS定位单元与数据存储单元相连接，数据存储单元与数据传输单元相连接；数据传输单元将收集到的相关数据传输至后续模块如站点上下客需求收集模块、车辆到站时间动态预测模块。通过手动录入或GPS运行轨迹数据学习等的方法收集公交线路L_i(i表示某一公交线路代号)的运营路线R_{i_j}、停靠站点R_{si_j_k}(j表示公交线路运行上行或下行标识，上行运营记时j＝0，下行运营时j＝1，k表示公交线路上的停靠站点代号)、周转周期R_Ti、上下行运行时长R_{Ti_j}、相邻站点之间运行时长T_{i_j_k}(站点k至站点k+1的运行时长)、车辆实时位置的信息。一般地，周转周期R_Ti等于上行运行时长R_{Ti_o}与下行运行时长R_{Ti_1}之和。车辆实时位置可以由GPS定位单元自动获取。

站点上下客需求收集模块，用于收集并记录某一公交线路上各个公交站点该公交线路对应的上下客需求，包括公交车辆车载终端、公交站点固定终端、用户移动终端。其中，公交车辆车载终端设置在每辆公交车辆上，主要用于收集车上乘客临时更改的下车需求；公交站点固定终端固定设置在公交站点上，也可以集成于站点原有的智能信息系统内，主要用于收集站点等待乘客的乘坐线路和下车站点需求；用户移动终端可以集成于掌上公交或相关APP内，主要用于收集处于任意位置的乘客的乘坐线路和上下车站点需求(到达公交站点的乘客可以选择公交站点固定终端录入需求。但对于以下使用场景，用户移动终端是公交站点固定终端的一种良好补充：1.此时所有的公交站点固定终端均在有人使用(都在录入乘坐信息)；2.乘客到达站点时正在用手机查询想乘坐的线路车辆何时到达该站点，此时直接从移动终端内录入需求会更方便(不需要再选择线路和上车站点))。通过三个终端，站点上下客需求收集模块将完成特定线路上所有站点的上下客需求。

未到达站点且有乘坐公交需求的乘客可以通过用户移动终端(如手机APP等)选定乘客l的乘客终端预计上车站和乘客终端预计乘坐线路

含义同所述公交线路信息收集模块，l表示乘客终端的乘客代号)、乘客终端预计到达上车站点的时间

乘客终端上车人数

(非必选，默认值为1)、乘客终端预计下车站点

等。已经到达公交站点且有乘坐公交需求的乘客除了可以在所述用户移动终端录入上下车需求外，还可以通过设置在公交站点上的公交站点固定终端选定在该站点乘客m(m表示该站点终端的乘客代号)的站点终端预计乘坐线路

站点终端需求记录时间

站点终端上车人数

(非必选，默认值为1)、站点终端预计下车站点

等。在公交上的或在公交上有临时更改下车站点需求的乘客n(n表示该车辆终端的乘客代号)可以通过设置在公交车辆上的公交车辆车载终端选定车辆终端下车站点

在所述用户移动终端录入上下车需求的乘客也可以在用户移动终端更改乘客终端预计下车站点

通过三个终端，站点上下客需求收集模块可以收集某一特定线路L_i在其运营线路上每个站点R_{si_j_k}的上下客乘客数量或需求。

车辆到站时间动态预测模块，用于动态预测当前公交车辆到达各站点的时间，以Pre_{i_j_k}表示。模块实时收集并保存记录系统内各个公交线路每个车辆GPS运行信息，结合由车辆停站信息处理及显示模块反馈的当前车辆停站信息、相邻时间内已行驶过当前站点与下一站点之间的路段区间的其他公交车辆运行信息、线路历史运行信息、线路站点历史停站时长、信号灯时长等，基于设定的参数与算法如SVM算法、遗传算法、神经网络模型等，动态计算得出车辆抵达后续站点的时间，并实时显示于所述用户移动终端、公交站点固定终端、公交车辆车载终端上，向用户提供到站时间的参考。

车辆停站信息处理及显示模块，用于处理各站点上下客需求信息，判断停站与否，并将停站信息进行显示。包括车辆停站信息处理子模块、车辆停站信息显示子模块、驾驶员终端。车辆停站信息处理子模块接收公交线路收集模块和站点上下客需求收集模块反馈的线路信息和需求信息，动态计算当前车辆后续站点上下客需求，判断停站需求，将后续站停站与否的信息反馈至所述车辆停站信息显示子模块，并对已满足的乘客上下车需求进行清除。车辆停站信息显示子模块将实时提供车辆停站信息，可在驾驶员终端和用户移动终端、公交站点固定终端、公交车辆车载终端上实时显示车辆站点停靠信息。

车辆停站信息处理及显示模块用于处理公交线路信息收集模块与上下客需求收集模块收集到的信息，实时动态地判断公交线路L_i在停靠站点R_{si_j_k}是否需要停靠，并在公交车辆内、公交站点站牌上、用户终端上实时显示。一般地，由乘客上下客需求收集终端可以获得在时间

时乘客终端上客需求或数量，以

和

表示。由站点上下客需求收集终端可以获得在时间

时站点的站点终端上客需求或数量，以

和

表示。车辆停站信息处理及显示模块接收来自上下客需求模块收集到的当前公交车辆下一站点的上下客需求，判断下一站点是否需要停站，并将停站信息在车辆驾驶员终端予以显示，以告知当前公交车辆驾驶员是否需要在下一站点进行停站操作；此外，停站信息还会在公交站点固定终端、公交车辆车载终端、用户移动终端处予以显示，以告知乘客某线路公交车辆在某一站点的停靠信息。在当前车辆停靠站点后，对已满足的上下客需求进行自动清除。

公交站点固定终端、公交车辆车载终端、用户移动终端主要面向用户，告知用户车辆的停站情况；而驾驶员终端将告知公交车辆驾驶员站点的停靠需求和相关线路调度要求，指导驾驶员进行停站或跳站，并根据线路调度计划进行驾驶。

线路调度模块，用于监测系统内线路车辆的运行状态，根据站点上下客需求实时动态调整线路运营的发车间隔、行车计划。当某一路线站点乘客乘坐需求增长较大，或路线内某一区间乘客乘坐需求较大，或由于交通环境影响发生公交串车问题时，所述线路调度模块可根据所述站点上下客需求收集模块收集的数据对车辆的发车间隔、行车计划进行动态调整。

线路调度模块包括串车预警子模块、调度计划子模块、调度终端。串车预警子模块将收集到的线路信息、车辆GPS运行信息、公交车辆停站需求、乘客等待的时间信息显示在所述调度终端上。调度终端结合收集到的信息预测是否可能发生公交串车现象，进行预警信息的显示。可由预设的调度规则或由调度人员根据实际情况向驾驶员终端发送相应调度指令，预防公交串车问题的产生。综合线路站点实时上下客需求、线路上所有乘客等待的时间以及设定的调度阈值，调度计划子模块将进行是否需要改变线路调度计划的判断。

各个模块的运行步骤顺序如下：

S1：公交线路信息收集模块获取当前公交线路的路线及运营信息。收集公交线路的运营路线、停靠站点、周转周期、上行运行时长、下行运行时长、车辆实时位置等信息，线路信息反馈至所述车辆停站信息处理及显示模块、线路调度模块。

S2-a：站点上下客需求收集模块收集并记录某一公交线路上各个公交站点该公交线路对应的上下客需求，需求信息实时反馈至所述车辆停站信息处理及显示模块、线路调度模块。有乘坐公交线路需求的乘客可以根据所处位置录入线路、上下车站点及预计上车时间需求。例如，已经到达上车站点的乘客可以在公交站点设置的公交站点固定终端选择乘坐的线路、预计下车的站点，公交站点固定终端自动记录当前时间；在公交车辆上的乘客临时有更改下车站点的可以在车辆上设置的公交车辆车载终端选择新的下车站点；乘客可以于任意地点使用如“掌上公交”等移动客户端内部设置的用户移动终端选择乘坐的线路、上下车站点、上车人数、预计到达上车站点的时间。如图2所示，站点上下客需求收集模块依次收集并记录三个终端反馈的乘客上下客站点需求，并将汇总的需求信息反馈车辆停站信息处理及显示模块。某一公交线路上各个公交站点该公交线路对应的上下客需求的收集有如下几个步骤：

a1：检索并记录所述公交车辆车载终端在当前公交车辆上当前时间点前所有已录入的下车站点需求；

a2：检索并记录所述公交站点固定终端当前时间点已录入的当前公交路线的上车需求和下车站点需求；

a3：检索并记录所述用户移动终端当前时间点已录入的当前公交路线的上车站点需求和下车站点需求；

a4：汇总a1、a2和a3中当前时间点已录入的当前公交路线的上车站点需求和下车站点需求。

S2-b：车辆到站时间动态预测模块收集并记录系统内各个公交线路每个车辆当前停站信息和运行信息。对于当前车辆，基于持续更新的停站信息和运行信息，结合相邻时间内已行驶过当前站点与下一站点之间的路段区间的其他公交车辆运行信息、线路历史运行信息、线路站点历史停站时长、信号灯时长等，动态计算得出当前车辆抵达下一站点和其余后续站点的时间，并实时显示于所述用户移动终端、公交站点固定终端、公交车辆车载终端上。其中，“当前站点与下一站点之间的路段区间”指的是当前车辆驶离当前站点到达下一站点将要经过的特定路段，如该公交线路上某两个相邻站点BE行驶路线可以被划分为路段bc、路段cd和路段de；“相邻时间内已行驶过当前站点与下一站点之间的路段区间的其他车辆”指的是当前车辆即将驶离当前站点进入下一路段区间时刻，在驶离当前站点时刻前已行驶过当前站点与下一站点之间的后续路段区间的公交车辆(包括其他线路公交车辆)，如当前车辆于当日15点00分即将驶离B站点进入路段bc行驶，则在当日15点00分之前已经行驶过路段bc的所有公交车辆中，离开路段bc时间最接近15点00分的公交车辆加上在当日15点00分之前已经行驶过路段cd的所有公交车辆中，离开路段cd时间最接近15点00分的公交车辆加上在当日15点00分之前已经行驶过路段de的所有公交车辆中，离开路段de时间最接近15点00分的公交车辆可以被定义为相邻时间内已行驶过的其他公交车辆。

对于运行的公交车辆，到站时间的预测可以分为到达下一站点的时间预测和其余后续站点到站时间预测。其中，下一站点的到站时间将结合相邻时间内已行驶过当前站点与下一站点之间的路段区间的其他公交车辆运行信息、当前车辆持续更新的停站信息和运行信息、线路历史运行信息、线路站点历史停站时长、信号灯时长等进行预测；与下一站点的到站时间预测类似，其余后续站点的到站时间将结合除相邻时间内已行驶过当前站点与下一站点之间的路段区间的其他公交车辆运行信息以外的其余信息进行预测。对于运行的公交车辆，“下一站点”和“其余后续站点”是在不断改变的，经过一段时间的行驶，后续的某一个站点变成了“下一站点”后，将结合相邻时间内已行驶过当前站点与下一站点之间的路段区间的其他公交车辆运行信息进行该站点到站时间的预测，最新的到站时间预测值将会实时显示在所述用户移动终端、公交站点固定终端、公交车辆车载终端上，向用户提供到站时间的参考。

以预测到达下一站点的时间，并且应用加权计算的方法为例对车辆到站时间预测进行说明：在当前线路车辆行驶的历史数据中，与当前时间相近的时间段内同一线路车辆行驶过下一路段区间耗时为2分30秒；收集到相邻时间内已行驶过站点之间的下一路段区间的其他线路公交车辆路段行驶时长为2分10秒；以当前车辆临近时间内的平均车速行驶，行驶下一路段区间时长为2分20秒；则当前车辆驶过下一路段区间的时间为三者加权计算值，假设为2分18秒。在某一行驶区间存在信号灯，且能获取该信号灯的相关时长的情况下，信号灯时长因素将加以考虑。当某一行驶区间内存在需要停站的站点时，将结合该站点的站点历史停站时长计算到站时间。

S3：车辆停站信息处理及显示模块接受所述公交线路信息收集模块、站点上下客需求收集模块、车辆到站时间动态预测模块反馈信息，判断是否需要停站并进行停站信息的显示，并将实时更新的停站信息反馈至所述车辆到站时间动态预测模块，即S2-b。

如图3所示，车辆停站信息处理及显示模块首先根据公交车载GPS和公交线路具体信息判断公交车辆是否处于站点停靠状态，即b1。若处于站点停靠状态，意味着此时刻该站点内乘坐该线路的乘客可以上车乘坐、该车辆上要在该站点下车的乘客可以下车离开，该站点该线路公交的上下客需求得到满足；此时清除当前时间点前该站点乘坐该线路公交的上客需求和当前公交车辆在该站点的下客需求，清除完成后自动返回b1。

若b1中判断当前车辆不处于站点停靠状态，代表当前车辆处于行驶状态。此时根据线路公交车载GPS和公交线路具体信息检索当前车辆位置至运行方向前方最接近的同一线路同向运行车辆之间的所有该线路的站点，再结合当前车辆到达这些站点的预测时间、这些站点上下客需求信息，检索当前车辆需要满足的这些站点的上下客需求，判断这些站点有无乘客上下车需求，即b2。若判断某些站点存在上下客需求，则这些站点将记为停靠站点，系统自动记录有上客需求的乘客对应的下客站点需求，并将下客需求分配至当前车辆，以满足即将乘坐当前车辆乘客的下车需求。等待预设的需求等待时间后返回b1。

若b2中判断某些站点不存在上下客需求，则检查车辆是否即将抵达站点，即b3，实际应用时可以考虑使用站点与车辆的距离作为检查依据。当判断站点与车辆距离小于设定的阈值，即车辆即将到站，此时该站点无上下客需求，则该站点跳站行驶，不需要停靠；等待预设的需求等待时间后自动返回b1。若判断站点与车辆距离大于设定的阈值，即车辆还未到站，此时该站点无上下客需求，但未来时刻该站点上下客需求还未知，不能判断是否跳站行驶；等待预设的需求等待时间后自动返回b1。

S4：线路调度模块接收来自所述公交线路信息收集模块、站点上下客需求收集模块、车辆到站时间动态预测模块反馈信息。

如图4所示，线路调度模块首先分析当前线路的乘客综合等待时间，即c1。综合等待时间是当前线路上所有乘客等待上车时间的加和，是公交服务水平的一种量度。乘客等待上车时间有两种计算：其一，乘客在公交站点固定终端录入上车需求的，其等待时间为需求录入时间与车辆预计到达时间之差；其二，乘客在移动终端录入上车需求的，其等待时间为乘客预计抵达站点的时间与车辆预计到达时间之差。将当前线路上仍未上车的所有乘客的等待时间进行汇总，即可得到当前线路的乘客综合等待时间。当综合等待时间超过预设的线路调度调整阈值，实时显示超等待预警信息。可以考虑缩短发车间隔以减少综合等待时间。根据该指标，运营管理人员可实时获取当前线路公交的服务水平情况，并根据当前的服务水平情况与设定的调度阈值做出相应的调整，即c2。

线路调度模块实时监控当前线路上同向运行的公交车辆的间距，即c3。该间距是线路上车辆是否存在串车可能的一种量度。通过实时监控当前线路上同向运行的相邻车辆的车辆间距，结合相邻车辆的停站计划可以实时判断是否存在串车风险。例如，若前后车辆间距小于设定的阈值，且前一车辆站点计划停靠较多，后一车辆站点计划停靠较少，则此时串车风险较大；若前后车辆间距大于设定的阈值，且前一车辆站点停靠计划较少，后一车辆站点计划停靠较多，此时串车风险较小。若模块反馈串车风险较大，运营管理人员可以通过驾驶员终端告知相关驾驶员采取增加车辆站点停靠计划、适当增加或降低车辆的行驶速度等方法将相邻车辆的车辆间距控制在合理的范围内，确保线路车辆的科学运营。

当同时出现超等待预警信息、串车预警信息时，考虑线路畅通情况，结合线路各个站点上客需求、各个站点乘客的等待时间选择最近的公交场站进行临时车辆调度，满足线路运营要求和乘客乘坐需求，即c4。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (5)

1.一种智能公交车辆响应式停站计划与动态调度系统，其特征在于，该系统包括：公交线路信息收集模块、站点上下客需求收集模块、车辆到站时间动态预测模块、车辆停站信息处理及显示模块和线路调度模块；所述公交线路信息收集模块与站点上下客需求收集模块、车辆到站时间动态预测模块相连接，站点上下客需求收集模块、车辆到站时间动态预测模块分别与车辆停站信息处理及显示模块相连接，车辆停站信息处理及显示模块与线路调度模块连接；

所述公交线路信息收集模块用于收集公交线路的运营路线、停靠站点、周转周期、上下行运行时长、相邻站点之间运行时长以及车辆实时位置，并反馈至车辆停站信息处理及显示模块和线路调度模块；

所述站点上下客需求收集模块用于收集并记录某一公交线路上各个公交站点该公交线路对应的上下客需求，并实时反馈至车辆停站信息处理及显示模块和线路调度模块；站点上下客需求收集模块包括公交车辆车载终端、公交站点固定终端和用户移动终端；其中，公交车辆车载终端设置于公交车辆上，用于收集车上乘客的下车站点需求；公交站点固定终端设置于公交站点上，用于收集在站点等待的乘客的乘坐路线和下车站点需求；用户移动终端用于收集到达或未到达公交站点但有乘坐公交需求的乘客的乘坐路线和上下车站点需求；

所述车辆到站时间动态预测模块用于收集并记录系统内各个公交线路每个车辆当前停站信息和运行信息，并预测当前车辆到达后续站点的时间；当前车辆到达后续站点的时间预测包括到达下一站点的时间预测和到达除下一站点之外的其余后续站点的时间预测；对于到达下一站点的时间预测，将当前停靠站点与下一站点之间的路段划分为N个路段区间，设定驶离当前停靠站点的时刻为A时刻，结合A时刻前已行驶过第i个路段区间的所有公交车辆中最接近A时刻的公交车辆的运行信息、公交线路历史运行信息以及信号灯时长，动态计算车辆到达下一站点的时间，i＝1,…,N；对于到达除下一站点之外的其余后续站点的时间预测，结合车辆当前停站信息和运行信息、公交线路历史运行信息、公交线路站点历史停站时长以及信号灯时长，动态计算车辆到达除下一站点之外的其余后续站点的时间；所述车辆到站时间动态预测模块还用于将预测的到站时间实时显示于公交车辆车载终端、公交站点固定终端和用户移动终端；

所述车辆停站信息处理及显示模块用于接收公交线路信息收集模块、站点上下客需求收集模块和车辆到站时间动态预测模块的反馈信息，动态计算车辆后续站点的上下客需求，判断是否需要停站，将后续站点停站与否的信息进行实时显示，并将实时更新的停站信息反馈至车辆到站时间动态预测模块更新到站时间；

所述车辆停站信息处理及显示模块对于停站计划的制定过程如下：

b1，根据公交线路信息收集模块收集的公交车辆实时位置及运行状态，判断公交车辆是否处于站点停靠状态，若不处于站点停靠状态则转入b2；若处于站点停靠状态，则清除当前站点当前线路在当前时间点前的上客需求和当前公交车辆在该站点下客需求后重复执行b1；

b2，根据当前线路上运营的车辆GPS定位信息检索当前公交车辆位置至运行方向前方最接近的同一线路同向运行车辆，结合车辆到站时间动态预测模块预测的到站时间，检索与前方最近一班车辆之间所有该线路的站点，并检索当前公交车辆预测到站时间点前这些站点的上下客需求；如果某些站点存在上下客需求，则存在上下客需求的站点需要停靠，系统记录这些上客需求乘客对应的下客站点需求，并将上下客需求分配至当前公交车辆，接着等待预设的需求等待时间后转入b1；若某些站点不存在上下客需求，则转入b3；

b3，判断该线路公交车辆是否即将到达前方最近的站点，即当前车辆位置与前方最近的站点距离是否小于设定的阈值；若小于设定的阈值，则表示当前公交车辆已接近该站点，在b2中已经判断该站点无上下客需求，该站点可以跳站，不需要进行停靠，等待预设的需求等待时间后转入b1；若大于等于设定的阈值，则表示当前公交车辆未接近站点，则等待预设的需求等待时间后转入b1；

所述线路调度模块用于结合公交线路信息收集模块、站点上下客需求收集模块、车辆到站时间动态预测模块和车辆停站信息处理及显示模块反馈的信息，预测是否可能发生公交串车现象，进行预警信息的显示，同时，根据反馈的信息进行发车间隔、行车计划的调整；

所述线路调度模块对于公交线路运行的动态调度过程如下：

c1，将乘客在公交站点固定终端录入乘坐需求时的需求录入时间或乘客利用用户移动终端录入的预计到达上车站点时间，与距离该乘客最近的并且是该乘客所需求的公交车辆预计到达站点的之间之差，作为该乘客等待的时间；将某一公交线路上所有乘客等待的时间之和，设定为乘客综合等待时间；

c2，将乘客综合等待时间与预设的线路调度调整阈值比较，当乘客综合等待时间超过预设的线路调度调整阈值时，实时显示超等待预警信息，考虑缩短发车间隔以减少乘客综合等待时间；

c3，实时监测公交线路上车辆的间距，当某线路前后车辆的间距低于设定的间距阈值时，实时显示串车预警信息，考虑增加后车停靠站点或降低后车车速对行车计划进行动态调整，减少公交串车现象；

c4，当同时出现超等待预警信息和串车预警信息时，考虑线路畅通情况，结合线路各个站点上客需求、各个站点乘客的等待时间选择最近的公交场站进行临时车辆调度，满足线路运营要求和乘客乘坐需求。

2.根据权利要求1所述智能公交车辆响应式停站计划与动态调度系统，其特征在于，所述公交线路信息收集模块包括线路信息输入单元、车辆GPS定位单元、数据存储单元和数据传输单元，其中，线路信息输入单元、车辆GPS定位单元与数据存储单元相连接，数据存储单元与数据传输单元相连接；数据传输单元将收集到的相关数据信息传输至站点上下客需求收集模块、车辆到站时间动态预测模块。

3.根据权利要求1所述智能公交车辆响应式停站计划与动态调度系统，其特征在于，所述车辆停站信息处理及显示模块包括车辆停站信息处理子模块、车辆停站信息显示子模块和驾驶员终端，其中，车辆停站信息处理子模块接收公交线路信息收集模块和站点上下客需求收集模块反馈的线路信息和需求信息，动态计算车辆后续站点上下客需求，判断停站需求，将后续站停站与否的信息反馈至车辆停站信息显示子模块，并对已满足的乘客上下车需求进行清除；车辆停站信息显示子模块实时提供车辆停站信息，并在驾驶员终端、用户移动终端、公交站点固定终端和公交车辆车载终端上实时显示车辆站点停靠信息。

4.根据权利要求1所述智能公交车辆响应式停站计划与动态调度系统，其特征在于，所述线路调度模块包括串车预警子模块、调度计划子模块和调度终端，其中，串车预警子模块将收集到的线路信息、车辆GPS运行信息、公交车辆停站需求、乘客等待的时间信息显示在调度终端上；调度终端结合收集到的信息预测是否可能发生公交串车现象，进行预警信息的显示，并向驾驶员终端发送相应调度指令，预防公交串车问题的产生，综合线路站点实时上下客需求、线路上所有乘客等待的时间以及设定的调度阈值，调度计划子模块将进行是否需要改变线路调度计划的判断。

5.根据权利要求1所述智能公交车辆响应式停站计划与动态调度系统，其特征在于，所述站点上下客需求收集模块的需求收集过程如下：

a1，检索并记录所述公交车辆车载终端在公交车辆上当前时间点所有已录入的下车站点需求；

a2，检索并记录所述公交站点固定终端当前时间点已录入的某一公交路线的乘坐需求和下车站点需求；

a3，检索并记录所述用户移动终端当前时间点已录入的某一公交路线的上车站点需求和下车站点需求；

a4，汇总a1、a2和a3中当前时间点已录入的某一公交路线的上车站点需求和下车站点需求。

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