浅析智能公交系统的发展情况
一、 发展背景：
1.1物联网技术的兴起
自提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家新兴战略性产业之一,写入“政府工作报告”,物联网在中国受到了极大的关注。物联网技术的兴起,为下一代智能交通系统提供了一个全新的发展方向。它可以将城市各个设施与系统实现信息交互和共享,如果将其应用于公交系统,可以为公交调度提供快速、准确的信息。例如，基于射频识别技术的公交系统的原理、结构和设计方案等。该方案将射频识别设备嵌入到公交车辆、站点、乘客公交卡中,实现车辆、人员信息的识别与监测,结合公交调度信息管理系统和智能分析软件,对公交调度进行自动化、智能化管理,提高效率,有效改善公交服务质量。
1.2无线网络技术的崛起
随着网络的飞速发展，人们呼吁快速便捷的网络的呼声也越来越来强烈，无线网络必定是未来世界的网络主要发展方向。而感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，通过嵌入式统对信息进行处理，并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端。从而真正实现“无处不在的计算”理念。
在传感器网络的许多应用中，位置信息对传感器网络的监测活动至关重要，获取数据的结点位置是监测数据中包含的重要信息。传感器网络结点定位技术的目的就是给出各传感器结点在平面或空间中的绝对或相对坐标。除此以外，结点定位技术还可为基于位置的路由算法提供支持，减少路由发现等开销以提高路由效率、实现网络的负载均衡、反映网络的拓扑结构及实现网络拓扑的自配置。结点定位问题是传感器网络诸多应用的前提，也是传感器网络研究中的基础性问题和热点问题之一。有一定比例的结点位置己知或具有GPS定位功能，这些结点的位置可以作为定位参考点。
通过以上技术在考虑到智能公交应用环境的特点后，设计了一种无线传感器网络自适应路由协议，这样通过车站固定结点的中继，满足了公交车辆的信息传递，同时实现了公交车辆的实时定位，并通过车站电子站牌向乘客发布相关公交车辆的运行状况，方便了乘客出行。同时，通过固定结点和车载移动结点的配合，通过测量无线信号强度，实现了车辆的实时定位，在经实际测试中，也取得了较好的效果。
1.3大数据技术的发展
大数据作为一种重要的战略资产，已经不同程度地渗透到每个行业领域和部门，其深度应用不仅有助于企业经营活动，还有利于推动国民经济发展。近年来，国内各大中型城市均已开始或酝酿与交通大数据相关的项目建设，如公交都市、城市交通数据中心、智慧交通、交通运行协调指挥中心等，大量项目的上马对大数据技术的需求量也不断加大。行业对于大数据技术的普及推广后经过几年的发展，大数据技术已在智能交通领域深入人心。社会经济的快速发展促使城市机
动车辆的数量大幅增加，城镇化的加速打破了城市道路系统的均衡状态，传统的交通管理信息系统难以满足当前复杂的交通需求，交通堵塞成为棘手问题。而长尾理论告诉我们，大数据将海量数据聚合在一起，将离散的数据需求聚合能形成数据长尾，从而满足传统中难以实现的需求，例如交通需求。即：个体对某一交通路段的特定信息需求，尽管人数不多、份额较少，但聚合效应加长了数据的长尾，这些个体的需求数据会在数据的长尾下形成庞大的需求市场，为满足人群的需求以及个性化服务奠定了数据基础。可见，用大数据管理交通是交通管理模式的变革，与此同时也变革了公共交通市场管理的整个内涵，阻碍传统交通的瓶颈可通过大数据解决。
二、 智能公交发展的必要性：
智能公交利用定位技术和无线通信技术，实现了对公交运营车辆的实时监控和可视化调度，车辆的满载率和公交系统的运输能力得以提高。通过科学的调度管理，智能公交的广泛应用可以提升城市的信息化和智能化；同时，不仅可以降低运输成本，还能够提高公交企业的效益；最关键的还是以人为本，便民出行。
2.1目前国内实施及行业应用情况分析
近年来, 随着计算机网络技术、软件开发技术和 IC卡技术的不断成熟以及 GPS卫星定位技术对民用市场的解禁, 国内公交行业产品集成商和软硬件系统提供商都对智能公交调度信息系统的相关产品投入了较大的研发力度 , 形成了目前国内在智能公交系统产品上的不断成熟和规范它而国内公交企业也由前几年的观望不前到尝试探索,从尝试探索到经验总结, 从而逐渐走上了坚定不移的实施道路它目前上海、广州、青岛、大连、石家庄、呼和浩特、南京、重庆、杭州、贵阳、珠海、深圳等多个城市己经实施了公交智能调度信息系统, 并在运行过程中产生了良好的效果, 取得了较好的经济效益和社会效益。
在国内, 许多城市智能公交调度信息平台的建设是由政府出资井牵头实施的, 因为随着市场经济的不断深入, 城市公交运营出现了多家竞争的局面, 政府要有效管理和监督考核公交企业的服务 , 必须建立此套系统；同时 ,它也可以协助政府建立科学先进的公交行业考核、评价、监督体系, 利用“GPS公交调度系统”来实现透明、实时、公平、高效的管理考核它行业管理部门可利用此系统对各公交企业全天在线的运营车数、停驶车辆、运营时间、车辆平均间距、有效运营里程、轨迹等进行全程监控, 形成各类数据汇总评价报表;客流检测系统可分析出各公交企业的营收状况, 为政府制定行业服务标准、补贴机制提供依据;限界行驶功能将规范公交线路专营权的实施, 并可协助政府管理部门强化对客运市场的监管；轨迹回放功能可公平、公正解决客运争端, 为政府对违规运营车辆处罚时提供处罚依据, 同时可最大限度的提高政府管理部门的管理力度, 使得用最少的管理人员, 足不出户即可完成对公交车的实时动态监管。智能公交调度信息平台还可和城市其它管理部门建立沟通联动机制 , 与公安消防形成公安防恐、防火及安全防卫联动体系, 与交警管理形成交通畅通引导应急联动体系, 与城市规划部门形成城市交通规划数据共享及分析决策体系等。
2.2建立智能公交调度系统的必要性
城市交通问题是世界大城市发展过程中普遍存在的问题，公共交通具有载客量大、运送效率高、能源消耗低、相对污染小和运输成本低、人均占用道路面积少等优点，是解决大城市交通拥挤问题的最佳方式，但是，传统的公交车辆运营管理不仅工作量大、容易出错，而且无法实时监控公交车辆的情况，导致公交车辆运营效率低、服务质量差等问题，解决这一问题的最好办法就是建立智能公交系统，所谓的智能公共交通系统就是在公交网络规划、公交调度等基础理论研究的前提下，通过集成现代通信、信息、电子控制、计算机、网络、 GPS、GIS等高新科技，建立智能化调度、信息服务、电子收费等系统，实现公共交通监控、调度、运营、管理的信息化、实时化和智能化，为出行者提供更加安全、舒适、便捷的公共交通服务，并创造更大的社会和经济效益。
2.3智能公交系统的社会效益
面对公交运营现状，要提高公交的服务水平，提升管理效率，必须综合运用通信、信息、控制、计算机网络及全球定位系统等高新技术建立智能化公交管理系统，实现对公交车辆的实时监控、调度指挥，利用智能化设备，提供车辆的实时数据，对车辆的发车、车的间距等等进行管理，达到效益的最大化，同时利用智能化的管理，降低人力成本，实现开源节流的目的。
公交车客流量大，容易产生各种纠纷，产生了各类的投诉，事故发生较为频繁它智能调度系统能够提供自动报站、智能调度等一系列功能通过 GPS定位监控监督驾驶员规范服务，对司乘人员的行为进行监督 GPS调度功能合理化发车间距、提高车辆到站准点率、早末班准点发车，可以很好的提高服务质量，减少投诉，同时对于发生的纠纷，可以利用智能交通系统进行有效取证，以达到很好处理纠纷的目的，智能调度系统还可以针对车距不合理进行干预，使行车间距更合理，减少乘客由于车距不合理等导致等车时间过长而投诉公交服务不好。
智能公交系统的建立可以提高公交车辆的工作效率，从而减少了燃料的消耗及交通事故的发生，提高公交公司的经济效益，人们不但节省了乘车时间，还有一个舒适的乘车环境，实时了解乘客人数和车辆的密度，在人群密集站点及稀正站点，采用不同发车密度和间距，实现能源的有效管理，通过建立智能公交系统，还可以促进相关技术及产业的发展，这对经济和社会的发展都是有益的。
三、 智能公交系统的发展及应用：
3.1智能公交系统的发展
智能公交成为交通信息化发展的重要方向，通过公交信息化建设，将提升公交便捷性、智能化。 随着科学技术的进步和工业的发展，城市中交通量激增以致公交运输管理出现各种各样问题，智能公交对实现城市公交新管理的跨越式发展具有十分重要的意义，提升了城市的信息化和智能化。通过信息技术的联网传递和统一的调度管理，为车辆运营管理提供实时、准确的资料，从而降低公共交通压力，提高公交车辆整体运行速度，使公交车成为人们出行的首选。随着信息技术的普及应用，人们对于信息提供的要求越来越高。通过乘客信息发布系统使乘客获得出行前、出行中的公交服务信息，将提高公交吸引力，对保障交通运输的健康发展将起到巨大的促进作用。此外，智能公交运用GPS定位技术、3G通信技术、GIS地理信息系统技术可以实现公交智能调度，
从而提升城市的智能化。
智能公共交通调度系统集当今最先进的计算机技术、网络技术、自动控制技术、软件技术、定位技术、地理信息技术、有线/无线通讯等技术为一体，可以实现公交企业营运生产调度管理信息化、自动化、电子化、办公无纸化，改变城市公交的传统管理模式和手段、提高管理服务和工作效率、提高公共交通企业信息化水平、实现公交信息服务快捷和多样化、改善居民出行环境、提高城市整体形象。
3.2智能公交系统的应用案例
3.2.1智能公交调度管理系统
目前国内正在开展智能公交以及公交视频监控建设的城市有北京、武汉、上海、厦门、海口、广州、深圳、青岛、合肥、苏州、郑州、株洲等等，当然还有一批前几年就开始建造，但是后来运营效果不理想而重新再次改造、增加公交视频监控或者已经有了公交视频监控再增加公交智能化的城市。这一个又一个展开的公交改造项目掀起了一股城市公交新时代的风潮，相信会有越来越多的城市会加入到这股风潮当中，我国城市公交智能化和视频监控的水平也将会越来越高。
下面通过厦门公交系统的案例，详细介绍一下智能公交系统的建设发展状况。
案例一
近年来，随着人均收入的提高、私家车数量的增加，外地人口的不断流入，使得厦门岛内的交通拥堵情况日益严重。据公交公司测算，目前厦门市交通主干道晚高峰车辆的时速已经从2004年的24.9公里下降到21.4公里，早高峰车辆的时速从27.7公里下降到22.5公里。而公交车的车速也从17公里下降到12公里，成为公交公司当前面临的一大课题。如何才能提高公共交通的效率?只有当公交真正成为市民出行的便利工具时，才能从根本上解决厦门市私家车日益增加，城市交通不堪重负的局面，为居民和旅游者提供舒适、宽松、有序的公共交通环境。为此，自2004年至今，厦门市对公交系统建设的投入逐年增加，2004年至2009年之间累计投入9.6亿元，2010年已超过4亿元(不含场站建设投入)。目前，该市公交线路231条，公交车3091辆，公交专用道63.2公里，日客运量190余万人次，公交分担率达30.87%，居全国副省级城市的第5位。另外，为了提高公交车辆的使用效率，在众多的投标厂家中，厦门公交集团选择了“智能公交调度管理系统”来实现智能调度。
在这个过程中采用了地图监视系统、行车安全系统、运营管理系统、安全视频监控系统。目前厦门市投资建成的国内领先的智能公交系统，成为了全国首个公交线路完全取消手工路单管理的城市。另外，有了智能公交系统之后，一年以来司机进站停车、上下客明显规范。厦门市公交车在岛内限速50公里/小时，一旦超速，就会收到警报。岛内外的无信号灯斑马线信息都已录入了智能公交系统，车辆经过时，会接到减速慢行的提醒。报站也是自动的，司机以前开车要忙着开门、关门、报站，现在只需开好车。市民最关注的公交实时到站信息查询功能现已正式投入使用，并向广大市民开放。市民每天出门前可以通过手机上网查询一下自己要坐的车还有几站才能到达，这样就可以掐好时间点再出门，从此再也不用望眼欲穿地等公交车了。
厦门公交集团的GPS智能调度管理系统运行到现在，取得了巨大效益，提高了厦门市公交10%的运力。对于厦门公交集团来说，10%的运力相当于增加280辆公交车，可直接创造经济效益约8600万元。这只是在购车方面的概算，在调度方面，公司撤销了原来在每条线路设立的
副站调度室，每条线路相应减少了2名调度人员，全公司200多条线路，一年可节省工资性支出达400万元，可节省调度室用电费用40万元。通过公交3G视频监控系统，公交违法犯罪率骤然下降32%，案件破案率上升36%，对维护整个城市的治安环境起到了重要的作用。
3.2.2大数据技术在智能交通领域深入人心
近年来，国内各大中型城市均已开始或酝酿与交通大数据相关的项目建设，如公交都市、城
市交通数据中心、智慧交通、交通运行协调指挥中心等，大量项目的上马对大数据技术的需求量也不断加大。自行业对于大数据技术的普及推广起，经过多年的发展，大数据技术已在智能交通领域深入人心。
大数据管理系统是一种操纵和管理大数据的数据库大型软件，用于建立、使用和维护该数据库，它对数据库进行统一的管理和控制，以保证数据库的安全性和完整性，它可使多个应用程序和用户用不同的方法在同时或不同时刻去访问数据库。但仅依靠技术是难以解决带来高效益的。需要通过高效的管理，使该管理系统可连续、实时地采集相关数据，将这些数据整合在大数据管理系统中，以便进行科学分析，并及时将智能分析后的用户个性化需求结果转交用户，使用户、交通线路以及拥堵影响因素有机聚合为相互关联的、物联化与智能化的交通运输体系。
案例二
美国城市公共交通管理局己经启动了智能公共交通系统项目APTPS。经过现场试验，可以显著提高公共交通服务水平，吸引更多乘客采用公交和合伙乘车的出行模式，从而带来了减少交通拥挤，空气污染和能源消耗等一系列社会效益。TS主要研究基于动态公共交通信息的实时调度理论和实时信息发布论，以及使用先进的电子、通讯技术提高公交效率和服务水平的实施技术。其中车队管理主要研究通信系统、地理信息系统、自动车辆定位系统、自动乘客计数、公交运营软件和交通信号优先。出行者信息主要研究出行前、在途信息服务系统和多种出行方式接驳信息服务系统。
日本城市公共交通智能化的发展经历了三个阶段:70年代末开始应用公共汽车定位系统、公共汽车接近显示系统;80年代初开始应用公共交通运行管理系统，其中包括乘客自动统计，运行监视和运行控制;进入90年代，由于机动车数量的增长和严重交通拥挤的影响，导致公共交通的不便性和不可靠性导致乘客数量的急剧减少。东京都交通局开发了城市公共交通综合运输控制系统(cTcS)，旨在改进公共汽车服务，重新赢得乘客。将运营中的公共汽车和控制室之间建立信息交换，并利用诱导和双向通讯的方法，将服务信息提供给公共汽车运营人员和驾驶人员，这些信息同时也通过进站汽车指示系统和公交与铁路接驳信息系统提供给乘客[3]。公共交通综合管理系统包括累积运营数据、乘客计数、监视控制公共汽车运营和乘客服务等功能，其中乘客服务功能中包括进站汽车指示、信息查询和公共交通与铁路接驳信息提示。公共交通综合管理系统的硬件包括公交主控中心、区域中心以及路边、车库和车载设备等。
3.2.3基于物联网技术下的公交系统的发展
为了提升城市公共交通服务质量， 就提高公交车到站准点率，缩短乘客候车时间，降低上下班乘车高峰时拥挤状况及乘车时间长等情况，提出在智能公交系统中采用 RFID 和 GPS 等物联网技术，通过对公交车自动识别、定位、监控和管理实时地获取车辆位置信息及乘客数量等信息，用以监控公交系统在既定线路上的运行状态以实现公交调度的智能管理。利用智能分析软件，
浅析智能公交系统的发展情况
