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CN110378567B - 智慧公交系统及实现方法 - Google Patents

智慧公交系统及实现方法 Download PDF

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CN110378567B CN201910542819.3A CN201910542819A CN110378567B CN 110378567 B CN110378567 B CN 110378567B CN 201910542819 A CN201910542819 A CN 201910542819A CN 110378567 B CN110378567 B CN 110378567B
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Abstract

本发明涉及一种智慧公交系统及实现方法，所述智慧公交系统包括网络式公交站点、智慧公交车辆、用户移动端、中央管理中心，其中，中央管理中心通过数据传输的方式分别与网络式公交站点、智慧公交车辆、用户移动端双向连接，中央管理中心用于接收来自用户信息、车辆信息和支付信息，并对智慧公交车辆进行调度和路线规划，以制定行程信息，同时将行程信息发送到网络式公交站点、用户移动端和智慧公交车辆，以供用户进行行程确认及费用支付、智慧公交车辆根据行程信息进行行驶。与现有技术相比，本发明通过集中收集与处理用户信息与车辆信息，提高了对用户预约需求的反馈速度，此外，本发明采用合并同程、顺路用户需求，能实时动态调整运行方案。

Description

智慧公交系统及实现方法
技术领域
本发明涉及公共交通系统技术领域，尤其是涉及一种智慧公交系统及实现方法。
背景技术
中国专利CN201610324180.8提供的一种基于智能手机终端的公交个性化定制系统，由于没有考虑到老年人或儿童无法便捷使用手机、电脑、平板电脑等移动端的情况，因此难以满足所有乘客的需求；中国专利CN201711454023.X公开了一种基于智慧城市公交线路构建系统及构建方法，其本质上属于传统的定制公交，并不是真正意义上的“智慧公交”，并且由于设置了不同的服务器，导致信息交互滞后，存在预约等待周期较长、公交线路不能随需求动态变化的问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种智慧公交系统及实现方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种智慧公交系统，包括网络式公交站点、智慧公交车辆、用户移动端、中央管理中心，所述中央管理中心通过数据传输的方式分别与网络式公交站点、智慧公交车辆、用户移动端双向连接，所述中央管理中心用于接收来自网络式公交站点或用户移动端的用户信息、来自智慧公交车辆的车辆信息和支付信息，并对智慧公交车辆进行调度和路线规划，以制定行程信息，同时将行程信息发送到网络式公交站点、用户移动端和智慧公交车辆，以供用户进行行程确认及费用支付、智慧公交车辆根据行程信息进行行驶；
所述用户信息包括乘客信息、出行请求信息和行程确认信息；
所述车辆信息包括定位信息、行驶信息和空余座位信息。
优选的，所述网络式公交站点包括与预约单元和公交运营显示单元分别连接的第一通信单元，用户通过所述预约单元进行出行请求信息的线下预约和乘客信息的输入，所述公交运营显示单元用于实时展示在该网络式公交站点停靠的公交车辆车牌号及其行驶线路、当前空余座位、运行时刻，所述第一通信单元用于实现网络式公交站点与中央管理中心的数据传输。
优选的，所述网络式公交站点设置在主要交通发生与吸收源300米的范围内。
优选的，所述智慧公交车辆上设有与支付单元和数据采集单元分别连接的第二通信单元，用户通过所述支付单元进行费用支付，所述支付单元输出支付信息给第二通信单元，所述数据采集单元用于采集智慧公交车辆的定位信息、行驶信息和空余座位信息，所述第二通信单元用于实现智慧公交车辆与中央管理中心的数据传输。
优选的，所述数据采集单元包括安装在智慧公交车辆上的行程记录仪以及安装在智慧公交车辆内座椅坐垫与椅背上的光电传感器，所述行程记录仪用于采集智慧公交车辆的定位信息以及行驶信息，所述光电传感器用于采集智慧公交车辆的空余座位信息。
优选的，所述中央管理中心包括与用户信息接收单元、车辆信息接收单元和支付信息接收单元分别连接的数据处理器，所述用户接收单元用于接收来自网络式公交站点或用户移动端的乘客信息、出行请求信息以及行程确认信息，所述车辆信息接收单元用于接收来自智慧公交车辆的定位信息、行驶信息以及空余座位信息，所述支付信息单元用于接收来自支付单元的支付信息，所述数据处理器用于进行乘车费用计算、车辆调度和线路规划，以实时动态输出行程信息，并且根据支付信息输出用户信息删除信号。
一种智慧公交系统的实现方法，包括以下步骤：
S1、收集用户信息及车辆信息：中央管理中心分别收集来自用户移动端或网络式公交站点的出行请求信息和乘客信息，来自智慧公交车辆的定位信息、行驶信息及空余座位信息，其中，所述出行请求信息包括出发地、目的地、出发时间，所述乘客信息包括乘车人数；
S2、制定行程信息：中央管理中心根据用户信息及车辆信息进行实时动态分析，基于公交动态运营智慧化核心算法，完成乘车费用计算、车辆调度和线路规划，实现同程、顺路用户需求合并，制定智慧公交车辆的行程信息，其中，所述行程信息包括被调度智慧公交车辆的车牌号、行驶线路、空余座位、运行时刻以及乘车费用。
S3、发布行程信息：中央管理中心将行程信息同时发送到用户移动端、网络式公交站点以及被调度智慧公交车辆，以供用户进行行程确认；
S4、乘车确认：中央管理中心接收到来自用户移动端或网络式公交站点的行程确认信息后，输出信号给被调度智慧公交车辆，被调度智慧公交车辆根据行使路线行使至停靠的网络式公交站点，中央管理中心接收到来自被调度智慧公交车辆的支付信息后，删除与该支付信息对应的用户信息，完成乘车确认。
优选的，所述步骤S2中的公交动态运营智慧化核心算法包括同程、顺路用户识别，用户需求合并和路线动态调整，具体过程为：
S21、输入第一用户信息，基于实时动态路径生成算法生成原始路径，得到车辆行驶路线以及停靠网络式公交站点的时刻；
S22、输入第N用户信息，判断第N用户信息与原始路径的关联程度，若所述关联程度等于或大于预设关联阈值，则将第一用户信息和第N用户信息识别并标记为同程、顺路用户信息，执行步骤S23，否则维持原始路径；
S23、将标记为同程、顺路的用户信息进行组合，获取合并后的用户信息，输入合并后的用户信息，基于实时动态路径生成算法生成合并路径；
S24、重复步骤S22，若识别出新的同程、顺路用户信息，则判断当前空余座位的数量是否大于或等于预设座位阈值，若判断为是，则返回步骤S23，否则维持当前路径，其中，所述预设座位阈值等于第N用户信息中的乘客人数。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、本发明通过在网络式公交站点设置线下预约、行程确认的功能，解决了老年人以及儿童无法便捷使用移动端的问题。
二、本发明通过中央管理中心与网络式公交站点、用户移动端、智慧公交车辆的实时数据传输，由中央管理中心集中进行信息的收集与处理，保证了智慧公交系统中信息交互的及时性，有利于迅速对用户信息进行反馈，减少用户预约等待周期。
三、本发明提出的智慧公交系统中，采用中央管理中心进行同程、顺路用户信息的识别与合并，基于公交动态运营智慧化核心算法，从而实现动态调整车辆的行驶路线，增加了公交服务的灵活性，更加有利于公交系统的高效运行。
附图说明
图1为本发明智慧公交系统结构示意图；
图2为本发明智慧公交系统的实现方法流程图；
图3为本发明公交动态运营智慧化核心算法的流程示意图；
图4为实施例的智慧公交系统具体应用流程示意图；
图5为实施例的用户预约方法流程示意图；
图6为实施例的同程、顺路用户需求合并的方法流程示意图；
图7为实施例的动态制定运行方案的方法流程示意图；
图中标记说明：
1、网络式公交站点，2、智慧公交车辆，3、用户移动端，4、中央管理中心。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，一种智慧公交系统，包括网络式公交站点1、智慧公交车辆2、用户移动端3、中央管理中心4，中央管理中心4通过数据传输的方式分别与网络式公交站点1、智慧公交车辆2、用户移动端3双向连接，中央管理中心4用于接收来自网络式公交站点1或用户移动端3的用户信息、来自智慧公交车辆2的车辆信息和支付信息，并对智慧公交车辆2进行调度和路线规划，以制定行程信息，同时将行程信息发送到网络式公交站点1、用户移动端3和智慧公交车辆2，以供用户进行行程确认及费用支付、智慧公交车辆2根据行程信息进行行驶；
其中，用户信息包括乘客信息、出行请求信息和行程确认信息；车辆信息包括定位信息、行驶信息和空余座位信息。
本实施例中，网络式公交站点：为满足城市公共交通站点规划需要，按照主要交通发生与吸引源300米范围内至少设置一个网络式公交站点，并根据运营数据滚动更新，网络式公交站点由三种类型的实体公交站构筑物组成：第一种是骨干网络固定式智慧型公交站构筑物，其主要结构包括公交站棚、智慧公交站牌主机、公交卡识读器、智慧公交站牌触摸屏，公交站编号识别牌；第二种是支线公交站构筑物，其主要结构包括简易公交站牌、智慧公交站牌主机、公交卡识读器、智慧公交站牌触摸屏、公交站编号识别牌；第三种是临时公交站构筑物，其主要结构包括埋入式基座、基座与站牌连接构件、可拆卸公交站牌、公交站编号识别牌；
智慧公交车辆：包括传统的专车，以及与智慧公交运营企业签订合作协议加入运营系统、可以随时调度的车辆，包含若干不同大小的车辆：5座车、7座车、11 座车、21座车；车辆上安装车联网设备，与中央管理中心相连接；车辆上安装乘车凭证(如二维码)扫描器和公交卡识读器，用于乘车费用支付，并且与车联网设备相连接；驾驶员操作位临近区域安装有驾驶员指示设备，与车联网设备相连接；
用户移动端：用户移动端上安装有相应的APP软件，该APP软件是由用户通过互联网下载至其个人移动端上安装使用的，且具有与本发明中央管理中心相连接功能的软件，能满足乘客一站式出行需求的应用程序，包括预约功能、线路规划功能等；
中央管理中心：实现各个组成部分之间的通信和信息传递，保障公交出行服务整个流程的顺利进行，管理用户、网络式公交站点、智慧公交车辆的数据信息；提供用户信息和车辆信息接收、车辆调度、路线规划、乘车费用计算、行驶指令发送的功能。
更为具体的，网络式公交站点具有以下功能：
用户预约：为了满足不方便使用APP软件的乘客(如老人、儿童)的出行预约需求，网络式公交站点处提供线下预约的功能，并且通过APP软件输入的预约信息和网络式公交站点的线下预约信息都将被中央管理中心接收和处理；
用户登录：用户到达指定网络式公交站点后需进行登录以确认到达约定站点，用户登录模块支持APP软件签到、身份证、交通卡等方式进行签到；
运营状态显示：用户通过网络式公交站点的信息显示面板获得在该站点停靠的公交车辆、运营线路、空余座位、载客人数、运行时刻等运营状态信息；
通信：网络式公交站点实行联网控制，通过通信模块实现与中央管理中心、用户移动端、智慧公交车辆的信息传输；
智慧公交车辆具有以下功能：
用户支付：智慧公交车辆支持多种用户支付方式，包括现金支付、交通卡支付、移动支付和人脸识别等支付方式；
数据采集：智慧公交车辆通过车内监控和多种传感器实时获取车内数据，包括载客人数、空余座位、行驶路线、定位信息等，通过数据采集将这些数据集中，并通过实时数据分析对车辆的行驶状态和路线规划进行优化；
通信：智慧公交车辆与中央管理中心、用户移动端、网络式公交站点通过通信模块进行信息的实时传输，实现行驶路线和停靠站点的实时动态更新；
用户移动端具有以下功能：
用户预约：用户通过APP软件实现出行的预约，用户需要提交出发地、出发时间、到达地、到达时间、同行人数、座位预约等信息；
路线选择：在用户预约得到中央管理中心的响应后，中央管理中心返回给用户多条待选线路，分别基于时间最短、距离最短、通畅程度最好等原则，供用户进行路线的选择；
接驳出行规划：用户通过APP软件实现接驳出行的规划，用户通过选择接驳交通方式类型、规划使用时间、在线预约等功能实现接驳服务的规划；
替代出行方式：当中央管理中心分析得出不能满足用户需求时，向用户提供网约车、出租车、分时租赁等其他可替代出行方式建议。
中央管理中心具有以下功能：
预约信息收集：将通过APP软件系统和通过公交站点完成出行预约的预约信息进行实时收集，并将多种数据来源进行整合；
用户需求分析：根据所有预约服务信息实时动态分析，基于公交动态运营核心算法，实现同程、顺路用户需求合并；
车辆供给分析：对路网中运行的公交车辆进行实时动态分析，识别车辆供给短缺的区域和车辆供给过剩的区域；
线路规划：基于公交线路实时动态规划核心算法，根据合并后的用户需求，并结合路网运行状况，制定和调整站点、线路、运行时刻等运营方案；
车辆调度：基于用户需求分析和车辆供给分析，对车辆和驾驶员进行调度，确认驾驶志愿者，并派遣相应车辆；
站点监控：实时监控系统内各网络式公交站点情况，识别拥堵站点和出现故障的站点并预警，及时采取措施处理。
如图2所示，一种智慧公交系统的实现方法，包括以下步骤：
S1、收集用户信息及车辆信息：中央管理中心分别收集来自用户移动端或网络式公交站点的出行请求信息和乘客信息，来自智慧公交车辆的定位信息、行驶信息及空余座位信息，其中，所述出行请求信息包括出发地、目的地、出发时间，所述乘客信息包括乘车人数；
S2、制定行程信息：中央管理中心根据用户信息及车辆信息进行实时动态分析，基于公交动态运营智慧化核心算法，完成乘车费用计算、车辆调度和线路规划，实现同程、顺路用户需求合并，制定智慧公交车辆的行程信息，其中，所述行程信息包括被调度智慧公交车辆的车牌号、行驶线路、空余座位、运行时刻以及乘车费用。
S3、发布行程信息：中央管理中心将行程信息同时发送到用户移动端、网络式公交站点以及被调度智慧公交车辆，以供用户进行行程确认；
S4、乘车确认：中央管理中心接收到来自用户移动端或网络式公交站点的行程确认信息后，输出信号给被调度智慧公交车辆，被调度智慧公交车辆根据行使路线行使至停靠的网络式公交站点，中央管理中心接收到来自被调度智慧公交车辆的支付信息后，删除与该支付信息对应的用户信息，完成乘车确认。
其中，公交动态运营智慧化核心算法包括同程、顺路用户识别，用户需求合并和路线动态调整，其具体的过程如图3所示：
S21、输入第一用户信息，基于实时动态路径生成算法生成原始路径，得到车辆行驶路线以及停靠网络式公交站点的时刻；
S22、输入第N用户信息，判断第N用户信息与原始路径的关联程度，若所述关联程度等于或大于预设关联阈值，则将第一用户信息和第N用户信息识别并标记为同程、顺路用户信息，执行步骤S23，否则维持原始路径；
S23、将标记为同程、顺路的用户信息进行组合，获取合并后的用户信息，输入合并后的用户信息，基于实时动态路径生成算法生成合并路径；
S24、重复步骤S22，若识别出新的同程、顺路用户信息，则判断当前空余座位的数量是否大于或等于预设座位阈值，若判断为是，则返回步骤S23，否则维持当前路径，其中，所述预设座位阈值等于第N用户信息中的乘客人数。
如图4所示，本实施例的具体应用过程包括以下：
A1、用户注册，在给定区域内所有公交服务需求者通过一定程序在网上注册获得公交服务享受权利，成为用户，并获得相应的APP软件、用户账户和密码等；
A2、用户预约，用户出行前通过公交服务APP软件或线下公交站点向中央管理系统发出服务预约；
A3、制定运行方案，中央管理中心根据所有预约服务信息实时动态分析，基于公交动态运营智慧化核心算法，实现同程、顺路用户需求合并，制定并调整站点、线路、运行时刻等运行方案；
A4、行程信息发布，中央管理中心每隔一定时间(如10分钟)向用户发布公交服务方案，并通过用户手机反馈确认；
A5、车辆调度，中央管理中心根据用户反馈进行智慧公交车辆调度，指派车辆到达预约网络式公交站点；
A6、用户登车，用户按照约定时间到达预约网络式公交站点，并通过签到确认到达；
A7、服务评估，中央管理中心评估每一次预约或调度任务，登记车辆诚信情况，对失信的用户和车辆进行惩罚机制。
如图5所示，用户预约的具体过程包括以下：
A21、提交预约，用户通过APP软件或线下公交站点向中央管理中心发出服务预约，提供出发站点、达到站点、期望出发时间、期望达到时间等信息；
A22、响应预约，在用户提交预约后，中央管理中心接收用户出行预约，并响应用户的预约请求，如果预约提前时间更短，可以提高乘车费用；
A23、判断是否满足需求，中央管理中心根据预约时间、网络式公交站点、路线拥堵情况等条件判断是否满足用户需求，在判断不能满足用户需求时，向用户提供网约车、出租车、分时租赁等其它可替代出行方式建议；
A24、预约完成，系统向用户反馈预约完成信息，并在出行前15分钟向用户推送信息，提醒用户尽快前往约定站点。
在本发明中，所述步骤A3包括同程、顺路用户需求合并，制定运行方案。
如图6所示，同程、顺路用户需求合并的具体过程包括以下：
A311、预约信息采集，将通过APP软件和通过公交站点完成出行预约的预约信息进行实时收集，并将多种数据来源进行整合。
A312、同程、顺路用户需求识别，输入每条用户需求信息，基于实时动态路径生成算法生成原始路径，得到车辆行驶路线以及到达每个公交站点的时刻；对新的用户需求，判断其与原始路径的关联程度，达到阈值且满足剩余座位数等约束条件时，识别为同程、顺路用户需求。
A313、用户需求合并，将标记为同程、顺路的用户需求重新进行组合，得到合并后的公交站点、到达时刻、载客人数等信息，基于实时动态路径生成算法生成新的路径。
如图7所示，动态制定运行方案的具体过程包括以下：
A321、初始运行方案制定，在公交车辆行驶前，将合并后的同程、顺路用户需求作为输入条件，在载客数、道路通畅程度等约束下，基于实时动态路径生成算法生成站点、线路、运行时刻作为初始运行方案。
A322、运行方案动态调整，在公交车辆运行过程中，若出现新的同程、顺路用户需求，若剩余座位数足够且路线小于最大绕行距离，则将新的用户需求进行合并，并对运行方案进行实时调整。

Claims (6)

1.一种智慧公交系统的实现方法，其特征在于，所述智慧公交系统包括网络式公交站点、智慧公交车辆、用户移动端、中央管理中心，所述中央管理中心通过数据传输的方式分别与网络式公交站点、智慧公交车辆、用户移动端双向连接，所述中央管理中心用于接收来自网络式公交站点或用户移动端的用户信息、来自智慧公交车辆的车辆信息和支付信息，并对智慧公交车辆进行调度和路线规划，以制定行程信息，同时将行程信息发送到网络式公交站点、用户移动端和智慧公交车辆，以供用户进行行程确认及费用支付、智慧公交车辆根据行程信息进行行驶；
所述用户信息包括乘客信息、出行请求信息和行程确认信息；
所述车辆信息包括定位信息、行驶信息和空余座位信息；
所述智慧公交系统的实现方法包括以下步骤：
S1、收集用户信息及车辆信息：中央管理中心分别收集来自用户移动端或网络式公交站点的出行请求信息和乘客信息，来自智慧公交车辆的定位信息、行驶信息及空余座位信息，其中，所述出行请求信息包括出发地、目的地、出发时间，所述乘客信息包括乘车人数；
S2、制定行程信息：中央管理中心根据用户信息及车辆信息进行实时动态分析，基于公交动态运营智慧化核心算法，完成乘车费用计算、车辆调度和线路规划，实现同程、顺路用户需求合并，制定智慧公交车辆的行程信息，其中，所述行程信息包括被调度智慧公交车辆的车牌号、行驶线路、空余座位、运行时刻以及乘车费用；
S3、发布行程信息：中央管理中心将行程信息同时发送到用户移动端、网络式公交站点以及被调度智慧公交车辆，以供用户进行行程确认；
S4、乘车确认：中央管理中心接收到来自用户移动端或网络式公交站点的行程确认信息后，输出信号给被调度智慧公交车辆，被调度智慧公交车辆根据行使路线行使至停靠的网络式公交站点，中央管理中心接收到来自被调度智慧公交车辆的支付信息后，删除与该支付信息对应的用户信息，完成乘车确认；
所述步骤S2中的公交动态运营智慧化核心算法包括同程、顺路用户识别，用户需求合并和路线动态调整，具体过程为：
S21、输入第一用户信息，基于实时动态路径生成算法生成原始路径，得到车辆行驶路线以及停靠网络式公交站点的时刻；
S22、输入第N用户信息，判断第N用户信息与原始路径的关联程度，若所述关联程度等于或大于预设关联阈值，则将第一用户信息和第N用户信息识别并标记为同程、顺路用户信息，执行步骤S23，否则维持原始路径；
S23、将标记为同程、顺路的用户信息进行组合，获取合并后的用户信息，输入合并后的用户信息，基于实时动态路径生成算法生成合并路径；
S24、重复步骤S22，若识别出新的同程、顺路用户信息，则判断当前空余座位的数量是否大于或等于预设座位阈值，若判断为是，则返回步骤S23，否则维持当前路径，其中，所述预设座位阈值等于第N用户信息中的乘客人数。
2.根据权利要求1所述的一种智慧公交系统的实现方法，其特征在于，所述网络式公交站点包括与预约单元和公交运营显示单元分别连接的第一通信单元，用户通过所述预约单元进行出行请求信息的线下预约和乘客信息的输入，所述公交运营显示单元用于实时展示在该网络式公交站点停靠的公交车辆车牌号及其行驶线路、当前空余座位、运行时刻，所述第一通信单元用于实现网络式公交站点与中央管理中心的数据传输。
3.根据权利要求2所述的一种智慧公交系统的实现方法，其特征在于，所述网络式公交站点设置在主要交通发生与吸收源300米的范围内。
4.根据权利要求1所述的一种智慧公交系统的实现方法，其特征在于，所述智慧公交车辆上设有与支付单元和数据采集单元分别连接的第二通信单元，用户通过所述支付单元进行费用支付，所述支付单元输出支付信息给第二通信单元，所述数据采集单元用于采集智慧公交车辆的定位信息、行驶信息和空余座位信息，所述第二通信单元用于实现智慧公交车辆与中央管理中心的数据传输。
5.根据权利要求4所述的一种智慧公交系统的实现方法，其特征在于，所述数据采集单元包括安装在智慧公交车辆上的行程记录仪以及安装在智慧公交车辆内座椅坐垫与椅背上的光电传感器，所述行程记录仪用于采集智慧公交车辆的定位信息以及行驶信息，所述光电传感器用于采集智慧公交车辆的空余座位信息。
6.根据权利要求1所述的一种智慧公交系统的实现方法，其特征在于，所述中央管理中心包括与用户信息接收单元、车辆信息接收单元和支付信息接收单元分别连接的数据处理器，所述用户接收单元用于接收来自网络式公交站点或用户移动端的乘客信息、出行请求信息以及行程确认信息，所述车辆信息接收单元用于接收来自智慧公交车辆的定位信息、行驶信息以及空余座位信息，所述支付信息单元用于接收来自支付单元的支付信息，所述数据处理器用于进行乘车费用计算、车辆调度和线路规划，以实时动态输出行程信息，并且根据支付信息输出用户信息删除信号。
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