兰州智能公交监控与调度系统研究说明书

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第1章 绪论

1.1课题来源

随着国家西部大开发的不断推进，兰州市的经济地位得到了大幅提升，私家车的使用不

断增加，但交通堵塞问题也日益突出。虽然市政府每年在道路交通改造项目中，其投入是巨大的，其效果也是显著的，但交通现状与经济发展间仍存在着较大的差距。正如国内许多大城市目前所面临的窘迫样。兰州市道路交通情况如果不能从根本上得到改观，必然将严重制约其经济的发展。着眼于此，本课题将围绕解决城市交通状况，引入智能交通系统(Intelligent traffic system简称ITS)理论，实现兰州市3路、103路实际情况的智能公交监控调度系统方案。

1.2 课题研究的背景

随着我国国民经济的飞速发展，城市化进程的不断深入，城市建设日新月异，城市交通

需求总量开始急剧增长，城市交通问题日益严重，已成为严重影响许多大中城市发展的重点问题之一。许多大中城市政府部门每年都要投入大量的人力、物力，用以改善和解决城市交通拥挤的问题。随着我国的城市化进程日益提速，城市交通道路发展速度跟不上经济发展步伐，跟不上汽车增加速度。城市交通拥堵现象日益严峻，交通拥堵现象已从一线城市逐步蔓延到二三线城市。

由于城市公共交通与小汽车相比，具有客运量大、相对投资少、占有资源少、效率高、污染相对较少、人均占用道路少等优点。据有关专家测算：“城市中公共交通的载客量为小汽车的30倍，承载着城市80%以上的客运量”。近年来，各地政府领导及交通管理部门都逐渐形成这样一些共识：发展公共交通是改善城市交通的战略选择，“解决城市交通问题必须体现优先发展城市公交的原则”。

随着社会经济的持续高速增长，人员的流动性更大，群众对城市公共交通的需求水平也越来越高，传统上单纯依赖交通基础设施建设的办法和落后的管理手段，已难于彻底解决城市公共交通问题。为了解决这一难题，目前各大城市都在推广“低碳出行、公交优先”的发展战略。要想实现这一战略目标，我们必须解决公共交通工具安全性、舒适性、准时性等问题。为社会提供安全、舒适、高效的公交车服务成为了本次课题的研究重点。

首先，创造安全舒适乘车环境，提高公交出行意愿。在我国大多数城市，机动车的增长速度远远高于道路等交通基础设施建设速度，由此引发的首要问题便是交通高度拥堵。为了解决堵车问题，为了降低碳排放量，政府鼓励老百姓选择公共交通出行。上下班高峰时部分

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图1.1 国内交通拥堵现状

路段车内拥挤、甚至部分车站旅客积压的情况，使得很多人不愿意选择公交出行。如何提高公交调度能力，及时解决车内拥挤问题，如何提高公交乘坐舒适度？

其次，提高公交运行效率，创建公交优质服务。由于缺乏足够的技术手段，公交调度人员在进行车辆调度时无法做到有的放矢。在上下班出行高峰时，无法为特殊路段调配区间运营车辆，在车辆抛锚时无法做到及时派出增援车辆。如何借助车辆定位技术实现客运量、客运收入和运营过程的自动采集、传输，提高企业基础生产记录的实时性，使企业效率提高、决策即时正确是急需解决的问题。第三，提升公共安全，构建和谐社会。大量案例证明了我们在建设公共交通安全方面仍然任重道远。在发生公共交通安全突发事件后，怎样进行快速人员疏散和救援？怎样将人身和财产损失降到最低？公共交通上安全与否，已成为广大市民衡量城市治安好坏的晴雨表。针对以上情况，国内各地客运部门都在积极寻找应对之策，而继续运用科技手段改进现有公共交通安全的现状，已经成为各方面的共识。

1.3 国内外公交现状

公交车作为公共交通工具的主要组成部分，目前面临监控难、调度难、准点难等问题。交通事故频繁、影响恶劣，早高峰晚高峰交通严重堵塞、出行公众怨声载道，给交通主管部门带来巨大挑战。如何确保公交车辆运营安全、高效调度有限的公交车辆资源已成为困扰公交系统管理人员的一大难题。 1.3.1 国外研究现状

国外在公交智能化方面的研究要追溯到上个世纪六七十年代，由于第三次科学术革命的

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带动，在一些发达国家，特别是美国、日本以及欧洲的部分国家，居民小汽车的拥有量飞速增长，伴随着城市交通状况不断的恶化，许多国家将交通运输发展的重点放在了公共交通行业，为了吸引居民乘坐公交出行，许多国家大力的提高城市公交的运营服务水平，因此，先进的技术和设备被应用到公交领域中，公交智能化方面的研究也就因此开始。

在公交智能化方面的研究中，日本的起步较早，日本对于公交智能化的研究起始于二十世纪的70年代，日本在70年代研制出了公共汽车定位系统，这一系统的问世标志着日本公交智能化研究的正式起步。该系统安装在公交车上，能够在公交车运行到达调度站的前一站时，通过无线通讯，将车辆信息传回调度站，这是智能化公交系统的雏形；这一系统的研制，使得公共交通调度管理进入了智能化的管理时代。随后，在80年代，日本在公交智能化方面的研究取得了进一步的研究成果，一种叫做乘客自动计数器的设备被安装在了城市公交车上面，这一设备的主体功能是记录公交车上下车的客流量，公交管理部门通过这一设备能够实时的掌握公交站点的客流情况，通过对公交站点客流的分析，能够为公交企业制定调度计划提供决策支持。到了20世纪的90年代，由于日本城市交通拥堵十分的严重，公交的运营服务水平急剧下降，为了扭转公交行业竞争力日渐下降的趋势，重新赢得乘客对于公交的信息，日本的东京都交通规划院开发设计了一套城市公交车综合运输控制系统，这就是人们耳熟能详的CTCS系统，该系统的问世，大大的改善了日本公交运营的面貌，日本原本日渐萎缩的公交行业又重新焕发了生机。

美国从事公交智能化方面的研究相对日本较晚，美国从事智能公交方面的研究起源于二十世纪80年代美国城市公共交通管理局（UTMS）启动的智能公共交通系统的项目，UTMS基于现场试验得出了通过实时智能化的公共交通系统能够很好的改善城市的交通状况。基于此，美国开始从事智能化公共交通系统的研究，美国在公共交通系统的研究方面主要侧重于对出行者信息，电子收费，车队管理以及交通需求管理等方面的研究，其中车队管理方面，主要研究以下几个方面：GIS系统、乘客自动计数系统、通讯系统以及自动车辆定位系统等。

欧洲国家开始从事智能公交方面的研究可追溯到20世纪的80年代，欧洲由于其历史原因，大部分国家的城市的历史比较悠久，城市街道普遍比较狭窄，所以，欧洲国家在从事公交方面的研究中结合了本地区道路比较狭窄的特点，将公交发展的方向放在了建设公交专用道和公交信号优先上，并已经取得了许多研究成果。 1.3.2 国内研究现状

与国外发达国家相比，我国从事公交智能化方面的研究相对较晚，城市公共交 运营方面发展一直比较落后，公交车在城市交通运输中的重要作用一直没有被政府予充分的重视。截止到1990年，我国公交车的保有量仅仅为13万辆，到2000年，计数据显示我国的

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保有量已经达到1.25辆/千人。

公交车保有量为23万辆，公交车的平均拥有量仅为0.7辆/千人，而发达国家公交车的人均

在车辆保有量方面，就可以看我国存在的严重不足；另外，与国外发达国家相比，我国在管理水平上面也存在着大的差距，但随着近几年城市交通问题的逐渐恶化，交通拥挤、堵塞问题的持续增政府加大了对公交运营方面的投入力度，在许多城市，对公交车辆进行了更新，增了公交企业的补贴，鼓励公交的发展，在理论研究方面，国内的许多学者也开始对交调度问题进行大量的研究，其中比较有代表性的人物有吉林大学的杨兆升、北京空航空航天大学的张飞舟等学者。吉林大学的杨兆升首先提出了我国智能公交调度统实施的框架体系，并对智能化公交调度系统的关键理论作了系统的研究。对公交能化调度系统的硬件设计和软件设计进行了详细分析，提出了智能公交系统的评价论和方法。北京航空航空航天大学的张飞舟在其博士论文中对智能公交调度的相关术进行了研究，提出了基于遗传算法和混合遗传算法的车辆调度优化方法。另外东大学的李海峰提出了我国智能公交调度系统的结构框架，吴海荣和何素敏通过对公车实时调度系统的研制和开发，对智能公交车辆综合调度系统的功能进行了分析，出了一套公交车综合调度的总体解决方案；吉林大学的胡坚明、宋靖雁等人就我国交系统的实际情况，提出了公交车智能化调度系统实时调度形式的确定方法，并利广义神经网络的方法确定车辆实时调度形式；北方交通大学的张国武在论文北京市共交通智能化调度管理系统的建设与开发中，阐述了智能化公交调度系统的综合集的模式，并且对各个子系统功能以及结构做了详细的分析和介绍；长安大学的陈红根据对我国公交系统存在的问题，提出了建立中等城市智能公交系统的结构框；江苏科技大学的赵厚宝和苏勇通过利用混合遗传算法的方法，对公交运营调度行了优化研究；河南科技大学的李志强、周建立、张毅等通过利用GPS定位原理在基于乘客满意度和企业效益的基础上，建立了智能公交动态调度模型；北京理大学的李宁、徐宝云、王武宏等提出了我国智能公交调度系统建设的基本结构，并其中的关键技术和理论进行了研究。通过国内这些学者的研究开发，我国在公交智能化方面的研究已经初见端倪。在一些大城市里已经开始应用智能化的公交系统。在上海，先进的UNGEL自动检票机已被成功安装在了线路上，该系统能够实现自动记录地铁线路上面的乘客上下车流量；在杭州、大连、北京等一些大城市，一些先进的车辆定位系统和车载设备被安装在了移动的公交车辆上面，并且电子站牌也被安装在了公交站点，这些城市的部分线路已经实现了对公交车辆的跟踪定位，极大的提高了公交运营的效率。从而吸引了更多出行者选择公交车作为出行的工具。

目前兰州首条快速公交线路——安宁东西路快速公交专线(简称BRT)已经开工，需要进一步根据道路实际情况不断完善，尽可能地减少“斑马线”和“信号灯”的组数，尤其在行