■ 鄺井國 俞華銘 于立志 溫遠(yuǎn)新

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智能公交調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計

■ 鄺井國 俞華銘 于立志 溫遠(yuǎn)新

公交調(diào)度系統(tǒng)承載了公交運(yùn)營數(shù)據(jù)的采集、通信功能，是企業(yè)智能公交管理系統(tǒng)的核心系統(tǒng)，本文闡述了企業(yè)智能公交管理系統(tǒng)中的核心系統(tǒng)-智能公交調(diào)度系統(tǒng)的需求分析以及架構(gòu)設(shè)計，定義了服務(wù)模塊間通信方式。

智能公交運(yùn)用先進(jìn)的GPS/北斗定位技術(shù)、3G/4G通信技術(shù)、GIS地理信息系統(tǒng)技術(shù)，結(jié)合公交車輛的運(yùn)行特點，由調(diào)度中心對車輛進(jìn)行智能排班、智能調(diào)度、自動化統(tǒng)計，以電子化方式管理公交車輛運(yùn)營；智能公交實現(xiàn)了對公交運(yùn)營車輛的實時監(jiān)控和可視化調(diào)度，可提高車輛的滿載率和公交系統(tǒng)的運(yùn)輸能力，從而提高公交企業(yè)的效益，進(jìn)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(xiàn)公交智能化或半智能化運(yùn)營，但在眾多中西部地區(qū)城市，智能公交調(diào)度系統(tǒng)基本處空白或者起步階段，公交企業(yè)仍然依賴傳統(tǒng)的紙質(zhì)路單、到站人工簽單調(diào)度，不具備實時調(diào)度指揮能力。

圖 1：智能公交調(diào)度系統(tǒng)需求分析

智能公交調(diào)度系統(tǒng)需求分析

智能公交調(diào)度系統(tǒng)需求可分為如下幾大類：

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理是對智能公交調(diào)度系統(tǒng)運(yùn)行所依賴的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的錄入編輯管理，包括：

人事管理：公交企業(yè)內(nèi)部人員信息的錄入，包括駕駛員、乘務(wù)員、調(diào)度員的個人信息；

車輛管理：公交企業(yè)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(yè)所有公交線路基本信息錄入，包括：線路標(biāo)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(yè)所有公交站點基本信息錄入，包括：站點標(biāo)識、站點名稱、站點經(jīng)緯度等；

場站管理：公交企業(yè)所有公交場站基本信息錄入，包括：場站標(biāo)識、場站名稱、場站類型、場站經(jīng)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(quán)限等；

（2）行車計劃

運(yùn)營概況：線路計劃范圍內(nèi)運(yùn)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(shù)量等；

計劃生成：根據(jù)線路運(yùn)營概況生成的行車計劃；

（3）人車排班

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

排班設(shè)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(jiān)控調(diào)度

實時定位：通過電子地圖定位線路下運(yùn)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(xiàn)形式顯示線路下行駛車輛；

實時調(diào)度：系統(tǒng)根據(jù)排班自動調(diào)度車輛發(fā)車，也可人工實時調(diào)整車輛與司機(jī)發(fā)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(guī)信息、司機(jī)請求等；

消息收發(fā)：車輛和平臺之間消息互動，包括：信息上傳、消息下發(fā)；

（5）報表統(tǒng)計

里程統(tǒng)計：統(tǒng)計運(yùn)營過程中產(chǎn)生的里程，包括：車輛里程、線路里程、司機(jī)里程等；

路單統(tǒng)計：車輛運(yùn)營后產(chǎn)生的行駛數(shù)據(jù)，包括：線路、車輛、發(fā)車時間、到站時間、起點站、終點站、司機(jī)、準(zhǔn)點等；

考勤統(tǒng)計：統(tǒng)計司機(jī)出勤情況，包括：出勤日報、出勤月報、打卡信息等；

準(zhǔn)點統(tǒng)計：統(tǒng)計車輛運(yùn)營準(zhǔn)點情況，包括：起點和終點的準(zhǔn)點時間、大站考核點準(zhǔn)點時間；

執(zhí)行率統(tǒng)計：統(tǒng)計車輛時間段內(nèi)的執(zhí)行情況；

違規(guī)統(tǒng)計：統(tǒng)計司機(jī)違規(guī)情況，包括：超速、偏離線路、無指令發(fā)車、人為越站、中途掉頭等；

異常統(tǒng)計：統(tǒng)計車輛在運(yùn)行過程出現(xiàn)的異常，包括：故障、事故、糾紛等；

圖2：智能公交調(diào)度系統(tǒng)組成

智能公交調(diào)度系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

（一）系統(tǒng)組成

智能公交調(diào)度系統(tǒng)組成包括三部分：前端子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)、智能公交調(diào)度平臺，結(jié)構(gòu)圖如圖2：

（1）前端子系統(tǒng)

負(fù)責(zé)車內(nèi)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(gòu)成；

（2）網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)

利用國內(nèi)三大運(yùn)營商無線通訊網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)定位數(shù)據(jù)、控制命令、雙向通訊及其他相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行谋O(jiān)控平臺，一般采用2G網(wǎng)絡(luò)即可；

（3）中心調(diào)度平臺

中心調(diào)度平臺由平臺軟件模塊搭載的服務(wù)器和客戶端軟件組成，接入智能公交信息屏，提供公交基礎(chǔ)數(shù)據(jù)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(fā)調(diào)度指令，統(tǒng)計車輛運(yùn)營數(shù)據(jù)等功能；

（二）智能公交調(diào)度平臺架構(gòu)

平臺邏輯架構(gòu)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(wù)器集群、客戶端軟件，平臺的核心是服務(wù)器集群部分。

圖3：智能公交調(diào)度平臺邏輯架構(gòu)

（三）服務(wù)器功能

各服務(wù)器功能劃分如下：

設(shè)備接入服務(wù)器：設(shè)備接入服務(wù)器作為終端連入平臺的唯一入口，承擔(dān)了和智能公交信息終端的所有通信任務(wù)，接收終端的主動上線請求、心跳?；?、報警信息、GPS等通知消息，向終端下發(fā)各類控制命令，包括：調(diào)度指令、消息下發(fā)、參數(shù)配置等；

客戶端接入服務(wù)器：負(fù)責(zé)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(wù)器：消息隊列支持兩種模式通信：點對點模式和發(fā)布/訂閱模式，在本平臺中僅利用消息隊列服務(wù)器的發(fā)布/訂閱者模式，將設(shè)備主動上告的報警、GPS等信息廣播給各個訂閱端；

內(nèi)存緩存服務(wù)器：存儲各服務(wù)模塊需要共享的數(shù)據(jù)，比如上線終端與設(shè)備接入服務(wù)器的對應(yīng)關(guān)系、上線客戶端與客戶端接入服務(wù)器的對應(yīng)關(guān)系、車輛當(dāng)日發(fā)車調(diào)度計劃表等；

存儲服務(wù)器：將設(shè)備主動上告的通知消息，如GPS、進(jìn)出場、進(jìn)出站、報警、事件上告存儲到數(shù)據(jù)庫，該組件直接與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器連接，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫寫入；

排班服務(wù)器：從數(shù)據(jù)庫周期性讀取排班模板，按照排班策略翻班，并將排班結(jié)果寫入數(shù)據(jù)庫，該組件與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器直連讀寫；

調(diào)度服務(wù)器：從數(shù)據(jù)庫周期性讀取排班數(shù)據(jù)，同時接收來自客戶端軟件的調(diào)度指令，按照調(diào)度策略，自動向終端下發(fā)調(diào)度指令，該組件與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器直連讀寫；

報表服務(wù)器：周期性計算數(shù)據(jù)庫中的運(yùn)營數(shù)據(jù)，生成統(tǒng)計報表，該組件與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器直連讀寫；

Web服務(wù)器：提供用戶訪問平臺web頁面的入口，提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（人、車、線、站、場）的增刪改查，同時提供外部訪問接口；

（四）數(shù)據(jù)通訊

系統(tǒng)內(nèi)不同組件間的數(shù)據(jù)通信分為四種類型：

（1）通知消息

設(shè)備向接入服務(wù)器主動發(fā)送的消息，包括：終端注冊、終端注銷、終端定位信息、到離站、進(jìn)出場、考勤、終端消息上報、終端報警、終端故障上告等，這類數(shù)據(jù)采用私有協(xié)議方式傳輸；

（2）控制指令

由客戶端主動下發(fā)的指令，包括：調(diào)度指令、消息下發(fā)、車輛點名、參數(shù)設(shè)置等，這類數(shù)據(jù)采用私有協(xié)議傳輸；

（3）RPC調(diào)用

服務(wù)器之間的接口調(diào)用以及客戶端從web服務(wù)器的資源下載采用RPC方式通信，實現(xiàn)上可以采用成熟的WebService、JSON-RPC、RESTful規(guī)范接口等

（4）數(shù)據(jù)存取

服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫之間的通信以及服務(wù)器和內(nèi)存緩存服務(wù)器之間的通信，采用標(biāo)準(zhǔn)API調(diào)用完成。

結(jié)語

智能公交調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計容量需達(dá)到十萬輛公交車的接入，良好的架構(gòu)設(shè)計可保證系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，深入設(shè)計還需要考慮數(shù)據(jù)庫存儲的故障轉(zhuǎn)移與備份機(jī)制，并通過服務(wù)器的負(fù)載均衡集群設(shè)計提高系統(tǒng)運(yùn)行的高可靠性。

作者單位：杭州?？低曄到y(tǒng)技術(shù)有限公司

劉雪莉青島海信網(wǎng)絡(luò)科技股份有限公司副總經(jīng)理