智慧校园背景下公交出行系统设计研究

    王秀良 孙瑞妮 张焰佳

    摘 要：根据高校学生日常出行中目的性强、人流车流集中的特点，越来越多的高校引入校园公交车以便利日常的校园内出行。伴随而来的是人车混行的安全问题以及高峰时间的车辆拥堵，为解决目前校园公交运行中的诸多问题，利用智慧校园理念，通过智慧公交系统模块间的相互协同作用，实现信息的同步更新并保障车辆运行安全，改变校园交通环境。将公交运行变得信息化、可视化、智能化，构建一个专为高校校园服务的智慧公交系统。

    关键词：智慧校园;智慧公交系统模块;科学调度;出行舒适度

    1 研究背景

    “智慧校园”是2010年浙江大学所提出的未来规划，是融合了物联网、智能感知等多种综合信息技术，能够集校园工作、学习和生活为一体，为广大师生提供一个全面的智能感知环境和综合信息服务平台。目前智慧校園理念已经推出网页、微信公众号以及手机APP等多种方式试验运行，涵盖包括家校互动、学生记录等多种功能，以加强家校联系、管理学生信息为主要目的，主要作为一种信息沟通平台在家校两端运营。基于此平台的已有概念，我们提出利用智慧校园理念创建一个专用于校园的公交出行系统，该系统主要应用于高校校园，希望能在合理安排校园公交车调度、减轻校园人力物力负担、完善校园公交服务以及保障校园交通安全、提高校园交通效率、倡导公交先行、提倡绿色环保等诸多方面起到促进作用。搭配利用软件开发技术以及智能化管理，综合多系统协作，从管理公交调度方案到为学生提供APP端收集信息，全方位一体化提供多项服务以优化目前的校园公交运营情况，创建公交出行系统，改善校园公交不足。

    2 江苏大学校园公交现状

    江苏大学校园公交每辆公交车满载约载客45人，全线路票价1元，刷卡或是扫码支付可享受半价优惠。目前共有三条线路，其中1、2号线途经图书馆、三江楼等大部分主要客流集散地，运营时间为7：00—18：00;3号线不经过图书馆，运营时间18：00—21：30。三条路线起点均为六食堂公交调度中心，绕校园一周后回到起点，属于人工实时调度并循环往复运营，客观来说从很大程度上已经起到缓解了目前校园内的公交压力的作用，属于校园内交通的重要组成部分。

    校园公交运行时与步行学生和非机动车完全混行，无独立路权，江大校园内多为双幅路，宽度较窄，因此学校为安全起见规定校园公交时速不得超过20Km/h。高峰时段上下课时间，目前公交通行先后顺序全部依靠行人和非机动车与公交司机之间自主让行，公交司机经常鸣笛示意让路，即便公交车会提前在主要客流集散地等候并且经常多车并发，但依然无法满足客流需求。[1-2]

    3 研究目标

    基于以上背景，我们在项目实施过程中力图实现以下目标：（1）通过现状调查收集公交运营大数据并汇总分析，在大数据基础下，分析现状主要矛盾的同时还要合理编撰数学算法，利用回归分析模型实现对乘客数量、车次安排的自动运算安排，统筹规划并线上合理调度;（2）针对目前所存在的问题提出相应改进措施，从硬件设备更新和线上数据计算两个方向入手，把针对校园公交的优化改进方案集成于智慧公交系统模块中，并尝试将线上信息与手机APP端进行联系;（3）进行方案评估，检测APP运行状况，并记录试验期间能否达到缓解校园公交拥堵，提高乘客出行舒适度，合理调度并提高运输效率的最终目的。

    4 问题分析

    针对江苏大学校园公交运营现状，基于更便利、更高效的主要目标，我们对江苏大学校园公交运行情况信息展开调查，收集到包括公交班次时刻、每站大致停靠时间、各站平均上下车人数等数据，并对江苏大学师生进行校园公交满意度调查，包括等车时长、乘车体验等相关内容，总结得出目前江大校园公交存在的主要问题。根据调查阶段乘坐出行体会、公交基础设施的实地调查和调查问卷所得结果，发现以下问题：

    4.1 从乘客角度

    （1）早中晚高峰时段内，公交站台内乘客等车人数很多，排队队伍过长甚至于堵塞宿舍区出入口，发车时间间隔长短不定，尤其是早高峰时段，发车间隔甚至达到近10分钟，严重影响学生等车体验;（2）公交站台内没有电子牌显示公交车位置信息，导致部分同学急于上课选择中途放弃等车，选择其他方式去上课;（3）学生无法及时了解公交车内空余座位数情况，存在终于等到车却因没有位置无法上车的情况;（4）高峰时段为运送尽可能多的乘客，公交车的行驶速度偏快，特别是在转弯处，存在站客由于惯性摔倒的情况;（5）高峰时段内，公交车内乘客多，环境嘈杂，存在司机听不到乘客喊到站的情况，导致部分乘客坐过站。

    4.2 从公交运营调度角度

    （1）校园公交车在不同时段增减发车数主要凭借调度员从公交司机行驶途中观察到的等车情况反馈，再结合其个人经验调整发车车辆数;（2）二号线四食堂至汽车学院的狭窄路段，全程均为双幅路，人车混行，存在安全隐患的同时还可能在高峰时段内阻碍公交车辆的通行。

    5 改进措施

    为保障智慧校园公交出行系统的有序运行，首先需要把站牌信息改为能够实时更新的电子设备，并根据目前发现的主要矛盾，我们从公交车辆、公交基础设施和公交车运营调度三个方面提出有针对性的优化措施：

    5.1 公交车辆方面

    （1）在公交车内安装GPS定位设施，铺开校园公交浮动车网络，运用GPS定位技术与踏板式上下客计数技术，联网同步车辆位置、乘客信息，将公交车空余座位数实时显示在站台的电子牌或者手机移动端上;（2）在公交车上配备“车辆转弯，请拉好扶手”及报站等相关语音，例如将线路上转弯点的地理位置信息记录下来，车辆临近转弯点时，借助GPS定位系统，车辆通过识别判断地理位置，自动发出相关提示音。

    5.2 公交基础设施方面

    （1）在每一个公交停靠站安装摄像监控设备并埋设压力传感器，基于视频监控和压力传感技术，实现候车乘客数量统计，进而得出各站台的等车人数，并通过无线传输技术实时传输给调度员，方便安排车辆调度;（2）在各站台建立电子站牌并配有语音广播提示，使车辆信息实时更新在电子屏幕上并同步播报，也可开发移动端APP，再结合RFID（射频识别）技术，方便乘客实时掌握公交车的位置信息;（3）对于二号线中四食堂至汽车学院的狭窄路段，特别是在高峰时段内，可每隔三十米在路两侧设置电子指示牌，将RFID技术获得的公交车辆位置实时显示在电子牌上，提醒其他车辆，特别是私家车、出租车注意避让，保证公交车在高峰时段内的优先通行。

    5.3 公交车调度方面

    将RFID技术、GPS定位技术、踏板式上下客计数技术和站台下传感器四者获取的实时流量、地理位置等信息汇总，实时传输计算，方便科学合理地调整公交车发车频率、发车路线。[3]

    6 智慧公交系统模块构建

    在大数据统计的支持下，我们可以划分出诸多模块，用以支持智慧公交系统运行。主要包括数据统计分析系统、公交决策支持系统、公交车系统、公交站台系统以及软件APP几大部分。从获取公交车GPS定位到收集乘客信息，整个数据的收集工作一直在进行，将所有收集到的大数据汇入数据统计分析系统进行分析整理，可以得出公交车的运行属性、乘客行为属性、路段属性以及站点属性等有效信息，生成现状公交运行线路图、公交时刻调度表的同时，系统根据大数据统计结果可以自动预测未来时间各站台大概排队的乘客数量，利用公交决策支持系统根据客流的动态更新自动运行实施科学调度，并自动生成公交车调度方案，保证乘客的出行体验和出行效率。在用大数据分析结果的支持基础上，公交车系统、公交站台系统以及软件APP可以实时更新并与数据处理相互反馈，实现站台语音播报、车内智能语音提醒、拥堵路段语音提示等诸多功能。APP客戶端也可以通过信息更新实时查看公交车位置，智能查询路线规划，合理安排出行计划减少时间浪费，这就完成了整个智慧公交系统的运作流程。[4-5]

    7 效果评估

    从乘客提体验角度来讲，站台有语音播报，并且当公交车的定位信息以及到站时间可以实时同步显示后，师生可以收到系统提示的预计等车时间，除了避免不必要的等车时间浪费以外，还可以帮助合理规划行程，提高师生出行效率。并且车内安装语音提醒，也降低了由于车辆在行驶过程中颠簸带来的安全风险。从管理者角度来讲，在多种技术手段的帮助下，公交车可以进行自主规划调度，省去了人工调度安排的时间，管理者就可以把更多的精力用在关于校园公交车的维修保护上，同时不需要人工指挥公交车运营，也节约了财力物力，并大大提高管理者的工作效率。从校园交通管理层面来讲，校园公交能够高效安全的运行将很大程度上缓解校园道路上的交通压力，通过提醒其他车辆和行人的自主避让，将聚集在道路上的行人和非机动车有意识分散开，公交优先以减少交通拥堵。除了提高师生乘车效率、管理者工作效率以外，也可以智慧公交系统的连续作用下，优化校园内的整体交通情况。

    8 结论

    本项目的特色是综合运用统计学理论来研究分析校园公交现状的主要矛盾，运用软件编程开发和智慧交通体系从乘客方和运营调度方两方面提高校园公交出行服务水平。在理论上，构建智慧校园公交系统模块。本项目通过分析目前校园公交乘客出行舒适度的影响因素和公交运营调度的方法效率，根据统计数据，提出公交在智慧校园公交体系下的改进优化措施，探索乘客出行体验最优、公交运营收益最大和公交调度最科学的最优解。在应用上，通过软件模块为乘客提供最佳的出行体验、为公交科学的运营调度提供决策依据。目前校园公交还无法具备为师生提供实时、准确的公交信息的条件，公交调度为传统人工估计决策调度，本项目旨在解决以上薄弱环节，为全校师生提供最佳公交出行体验。

    参考文献：

    [1]何怡，罗英，张路路.校园公交安全管理现状及对策研究——以江苏大学为例[J].中外企业家，2019（07）：239-240.

    [2]蒋威，杨帆，刘佳杰，李开益.基于transcad软件的校园公交系统层次化设计——以江苏大学为例[J].科技视界，2014（09）：96-97.

    [3]刘卓，毛丽娜，王浩钰，张兰，葛梦瑶.高机动化背景下高校校园交通组织方案优化设计[J].物流工程与管理，2019，41（06）：159-160+164.

    [4]郑启明，陈孔亮，蒙庆全.华南师范大学校园智能交通管理系统的构建[J].华南师范大学学报（自然科学版），2014，46（05）：37-40.

    [5]陈凯，窦路，张勇.浅谈智慧公交系统的建设[J].数字通信世界，2019（11）：29+42.

    指导老师：孙超。