智能化调度系统

7.2.4.1　智能化调度系统的现状

公交车辆调度是公交企业最基础、最重要的运营工作，包括公交线路的发车间隔和发车方式。

目前，我国绝大部分城市的公共交通调度工作还是采用传统的调度方法。一般模式是：首先根据客流调查基础数据、时间、季节等因素，凭借调度人员的经验，划定客流高峰期、平峰期和低峰期，在各个时间段内，采用定点发车的方法调度车辆。这种模式主要凭借调度人员的经验进行调度，不仅工作任务繁重，而且由于没有充分考虑实时客流情况，经常出现乘客等车时间过长（发车间隔过大）或车辆满载率过低（发车间隔过小）等情况，从而造成公交服务水平低下，客流日益减少。仔细分析传统的调度方法，不难发现公交车辆（主要指地面公交车辆如公共汽车、小公共汽车、无轨电车等）与调度部门之间没有必要的信息沟通，一旦车辆从始发站发出，便与调度部门失去联系，调度员也无法知道车辆在道路上的运行信息（如车辆位置、承载情况等）。车辆在行驶过程中出现如交通阻塞、事故、交通需求突然增加等紧急情况时，无法与调度部门取得联系，这致使某些公交车辆超员行驶，某些车辆利用率不足，这都会造成正点率下降。因而，没有实时的交通信息，实时调度也就无从谈起。

公共交通智能化调度系统就是利用先进的技术手段，动态地获取实时交通信息，实现对车辆的实时监控和调度，它是公交车辆调度的发展模式，是公共交通实现科学化、现代化、智能化管理的重要标志。公共交通智能化调度系统可以描述如下：

公共交通智能化调度系统是智能公共交通系统的核心子系统。它是在对公交车辆实时调度理论和方法研究的基础上，综合运用通信、信息、控制、计算机网络、GPS/GIS等现代高新技术，根据实时的客流信息、车辆位置信息、交通状态信息等，通过对公交车辆的实时监控、调度指挥，实现对公交车辆的智能化管理，并通过电子站牌及时准确地向乘客提供下班车的预计到达时间，从而使公交车辆运行有序、平稳、高效、协调，提高公交系统的总体服务水平，实现资源的合理配置，提高公交企业的经济效益和社会效益。

中国一些大城市已经注意到城市公共交通智能化调度系统的重要性，开始逐步开发和实施类似系统。杭州市公交总公司在公交线路上安装电子站牌，相应地在公交车上安装定位设备，实现了车辆的实时跟踪、定位，公交车与调度室的双向通信，以及电子站牌上实时显示下班车位置信息等功能，使调度过程有据可依，并实现了计算机辅助管理，节约了劳动力，同时提高了车辆运行的正点率和服务水平，吸引了客流，取得了可观的经济效益。北京、上海、大连、宁波等城市的部分线路也安装有电子站牌，实现了智能化调度，这些系统使中国迈人了公交调度智能化时代。

7.2.4.2　智能化调度系统的构成

公交智能化调度系统主要由公交调度中心、分调度中心、车载移动站和电子站牌等几部分构成。

1）公交调度中心

公交调度中心主要由信息服务系统、地理信息系统、大屏幕显示系统、协调调度系统和紧急情况处理系统组成。信息服务系统负责向用户提供公交信息，如出行前的乘车信息、换乘信息、行车时刻表信息、票价信息。地理信息系统接收定位数据，完成车辆信息的地图映射。其功能包括地理信息和数据信息的输人/输出、地图的显示与编辑、车辆道路等信息的查询、数据库维护、GPS数据的接收与处理、GPS数据的地图匹配、车辆状态信息的处理显示、车辆运行数据的保存及管理等。大屏幕显示系统主要是实时显示车辆运行状况。当出现紧急情况时，协调调度系统向分调度中心发出指令，合理调配车辆。紧急情况处理系统接收分调度中心发来的紧急情况信息时，及时与交通管控中心和紧急救援中心联系，完成紧急情况处理任务。公交调度中心的系统组成如图7-2所示。

图7-2　公交调度中心的系统组成

2）分调度中心

分调度中心由车辆定位与调度系统、地理信息系统两部分组成。车辆定位系统负责完成本调度中心所辖车辆的定位与监控、与车辆间的双向通信、向车辆发送调度指令、向电子站牌发送数据等功能。地理信息系统与调度中心中的地理信息系统的功能相同，只是范围要小些。其系统框图如图7-3所示。

3）车载移动站

车载专用终端包括GPS接收机、单片机、无线MODEM、数据/语音通信电台等设备，如图7-4所示。车载专用终端安装于移动的公交车辆上，可以在无人干预的情况下自动完成运动车辆的定位和定位信息的回传。必要时，可以向分调度中心提供短信息。如果需要，可以留出接口用于外接车载显示设备。

图7-3　分调度中心的系统框图

图7-4　车载移动站框图

4）电子站牌

电子站牌负责接收和显示下班车的到站信息和服务信息，由一套MODEM、电台、单片机、电子显示站牌组成，如图7-5所示。单片机的作用是接收信息，将其处理后送到电子站牌上显示。电子站牌采用滚动信息工作方式，除了可以显示车辆运行信息外，还可以显示其他信息，如日期与时间、气象预报以及广告等。

图7-5　电子站牌框图

7.2.4.3　智能化调度方法

智能化调度方法是相对于传统调度方法而言的，二者的区别在于智能化调度方法是根据实时客流信息和交通状态，在无人参与的情况下自动给出发车间隔和调度形式的一种全新的调度方法。而传统调度方法是调度人员根据公交线路客流到达规律，凭借经验确定发车间隔和发车形式的一种调度方法。

1）车辆调度形式

车辆调度形式是指营运调度措施计划中所采取的运输组织形式，基本上可有两种分类方法：

（1）按车辆工作时间的长短与类型，分为正班车、加班车与夜班车。

①正班车：主要指车辆在日间营业时间内连续工作相当于两个工作班的一种基本调度形式，所以又称双班车、大班车。

②加班车：指车辆仅在某段营业时间内（如客流早晚高峰时间）上线工作，并且一日内累计工作时间相当于一个工作班的一种辅助调度形式，所以又称单班车。

③夜班车：指车辆在夜间上线工作的一种调度形式，常与日间加班车相兼组织，夜班车连续工作时间相当于一个工作班。

（2）按车辆运行与停站方式，可分为全程车、区间车、快车、定班车、跨线车等。

①全程车：指车辆从线路起点发车直到终点站为止，必须在沿线按固定停车站依次停靠，并驶满全程的一种基本调度形式，因此又称慢车。

②区间车：指车辆仅行驶线路上某一客流量高的路段或区段的一种辅助调度形式。

③快车：是为适应沿线长乘距乘车需要而采取的一种越站快速运行的调度形式，包括大站（快）车与直达（快）车两种形式，其分别指车辆仅在沿线乘客集散量较大的站点停靠和在其间直接运行的调度形式。

④定班车：是为接送有关单位职工上下班或学生上下学而组织的一种专线调度形式。车辆按规定时间，以定路线、定班次和定站点的原则运行。

⑤跨线车：是为平衡相邻线路之间的客流负荷，减少乘客转乘而组织的一种车辆跨线运行的调度形式。

2）实时放车调度

实时放车调度问题（Real-Time Deadheading Problem，RTDP）是目前国际上调度理论方面研究的热点。实时放车调度问题是指车辆空车从始发站出发，经过数个公交站点后，开始按站点次序依次停车的调度形式。放车调度形式主要是解决停靠车站的乘客拥挤问题。当一辆公交车被放车调度时，可以减少在停靠站点的发车间隔。前面介绍的快车调度形式也是越过一些站点，但快车可以在任意站点开始越站。而空车调度开始于终点站，当所有乘客都已下车，且在车辆离开始发站之前发布放车调度指令。这里始发站可以是全线路的始发站或返程的始发站。采取放车调度形式的根本出发点就是减少停靠站点上候车乘客的等车时间，但放车调度形式延长了车辆所越过的站点上乘客的等车时间，同时，放车调度也损失了被越过路段上的客流量。因此，确定是否采取放车调度形式需要权衡利弊，这就需要建立实时放车调度模型的目标函数。实时空车调度就是在给定的时间内决定车辆是否应当放车调度，每辆空车应当越过多少站，以极小化乘客费用。

3）紧急情况实时调度

当公交车在运营过程中遇到交通事故、重大事件等紧急情况时，会出现客流突然增加的情况，致使某班公交车出现拥挤而产生延误。如图7-6所示，第i辆公交车由于客流突然增加造成初始延误。在传统调度方式下，调度人员无法知道紧急情况的出现，其他车辆仍然按照固定的发车间隔运行。这样，一方面使得这班公交车出现晚点，特别是由于该车车内乘客明显多于其他车辆，到达后面站点的停靠时间也会多于其他车辆，这样到达终点站时，实际延误会更长；另一方面，由于这班公交车晚点运行，这使得整个车队运行不平稳，导致从第i个站点开始的剩余站点上的公交乘客的平均等车时间延长。

图7-6　某站点客流突然增加造成延误的公交车运行图

面对这种情况，可以采取以下几种调度方案：

方案1：前车加大站点停靠时间法。当出现紧急情况时，调度中心会接收到延误车辆的信息。调度人员可以根据实际情况，调度前两班车加大站点停靠时间。这样不但可以解决后面站点乘客等车时间延长的问题，而且可以使整个车队的运行趋于平稳。

方案2：前车减速方法。调度人员同样可以通知前几班车减速，这样也可以使后面站点乘客的等车时间缩短，而且到达终点站时，间隔趋于平稳。

方案3：后车加速方法。其与方案2效果相同。

方案4：后车缩短站点停车时间方法。其与方案1效果相同。

方案5：放车调度方法。如果紧急事件发生地点与始发站距离很近，可以临时调度一班空车，直接行驶到事件发生地点，缓解客流拥挤的情况。

7.2.4.4　公交优先策略

大城市中交通拥堵，乘车难、行车难等问题是普遍的社会问题。随着我国经济和社会的发展以及城市化进程的加快，城市交通需求量急剧增长，交通需求结构在不断发展变化，交通供给的增长出现了滞后性。而传统的“车多修路，路多车多再修路”的解决办法已难以适应现代化的交通管理要求。采取公交优先策略，鼓励公交出行无疑是缓解一系列交通问题的有效方法。

世界各国政府实行优先发展公共交通的具体政策，主要有以下几个方面：

（1）加大对公共交通的投资，改善公共交通设施，并且为公共交通企业提供经营亏损补贴。政府补贴公共交通已经是西方国家的基本政策，有些甚至以法规的形式强制执行。

（2）对公交企业的经营体制进行改革。我国广州市试行私人企业经营公共交通取得了良好的效果。

（3）开设公共汽车专用线，提高公共交通的服务水平及工作效率。这一措施被许多国家采用。北京于1997年6月25日开通了全国第一条公共汽车专用线。专用线用连续的橘黄线作标示，专用线内写有“公交专用”标记。公交专用线是体现公交优先的最直观的方式。

（4）公共交通企业开展多层次服务，按不同人的需要开展不同质量的服务。选用多种车型，既能为低收人者提供稳定、可靠而便宜的服务，又可以向高薪阶层提供舒适豪华的服务，从而增加公交出行方式的吸引力。

（5）实施切实可行而又有吸引力的票价政策，将其他方式的交通吸引到公共交通上来。

（6）建换乘站或换乘枢纽，并在换乘枢纽修建自行车和轿车停车场，以便于自行车、轿车、公共汽车、电车和地铁等不同交通方式间的换乘。近年来，在欧洲、美国和日本，骑自行车换乘公共交通工具去上班的人越来越多，城市相关部门积极采取措施促进这两种交通方式的协调。

（7）改善公共交通的设施与管理，提高服务质量，例如提供完善的信息服务、为老人和伤残人士提供特殊服务等。

（8）改造城市不合理的结构布局，在城市规划中体现优先发展公共交通的思想。城市规划和建筑设计的纲领性文件《马丘比丘宪章》（1977年）指出：“……将来城区交通的政策显然应当是私人轿车从属于公共运输系统的发展。”这说明了公共交通在城市交通系统中的重要地位。