1. 系統(tǒng)概述
1.1. 系統(tǒng)背景
隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，智慧城市政策的下達(dá)試行，城市建設(shè)規(guī)模日趨擴(kuò)大，而城市交通問題日益凸顯，已成為嚴(yán)重制約許多中大城市發(fā)展的重點(diǎn)問題之一。大力、優(yōu)先發(fā)展公共交通，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化城市交通管理，提高公共交通運(yùn)營管理效率和社會服務(wù)水平，符合目前中國國情的現(xiàn)代化大城市發(fā)展趨勢。
1.2. 現(xiàn)狀與分析
城市公交系統(tǒng)基本上還是采用“定點(diǎn)發(fā)車、兩頭卡點(diǎn)”的手工作業(yè)的調(diào)度方式，調(diào)度人員無法實(shí)時(shí)了解運(yùn)營車輛情況，難以及時(shí)有效地采取調(diào)度措施。公交車輛調(diào)度處于“看不見、聽不著”現(xiàn)狀，具有較大的盲目性和滯后性。導(dǎo)致公交車輛的行車速度下降、行車間隔不均衡，且時(shí)常出現(xiàn)“串車”、“大間隔”現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了公交客運(yùn)的服務(wù)質(zhì)量。等待公交車的人們不能及時(shí)了解所等班車的運(yùn)行情況，不知道要等多久才能等到所乘班車。
公交車輛調(diào)度管理系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)的核心組成部分，采用先進(jìn)的信息通訊技術(shù)，收集道路交通的動態(tài)、靜態(tài)信息，并進(jìn)行實(shí)時(shí)地分析，并根據(jù)分析結(jié)果安排車輛的行駛路線，出行時(shí)間，以達(dá)到充分利用有限的交通資源，提高車輛的使用效率，同時(shí)也可以了解車輛運(yùn)行情況，加強(qiáng)車輛的管理。RFID技術(shù)作為交通調(diào)度系統(tǒng)信息采集的有效手段，在交通調(diào)度管理系統(tǒng)中將扮演重要角色。
2. 系統(tǒng)介紹
2.1. 系統(tǒng)原理
利用將RFID技術(shù)、電子地圖和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建設(shè)公交管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)公交車遠(yuǎn)距離、不停車采集信息；進(jìn)出站信息自動、準(zhǔn)確顯示。使公交調(diào)度系統(tǒng)準(zhǔn)確掌握公交停車場公交車進(jìn)出的實(shí)時(shí)動態(tài)信息。通過實(shí)施該系統(tǒng)可有效提高公交車的管理水平，對采集的數(shù)據(jù)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行研究分析，可以掌握車輛運(yùn)用規(guī)律，杜絕車輛管理中存在的漏洞，實(shí)現(xiàn)公交車輛的智能化管理，提升城市形象。從而提高城市公共交通運(yùn)營調(diào)度的管理水平。
公交智能調(diào)度包含公交總站、公交站點(diǎn)、公交行駛路線的管理。
公交總站管理
讀寫器安裝在總站進(jìn)出口位置，當(dāng)讀取標(biāo)簽后，獲取標(biāo)簽的信息傳送后臺比對，可控制道閘等，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離識別進(jìn)出公交總站。
公交站點(diǎn)管理
讀寫器安裝在站臺附近位置，當(dāng)公交進(jìn)站時(shí)，標(biāo)簽被讀寫器讀取，數(shù)據(jù)通過無線或有線方式傳送到調(diào)度中心。
公交行駛線路管理
讀寫器安裝在天橋、高架橋等位置，當(dāng)公交經(jīng)過此路段時(shí)，讀寫器讀取標(biāo)簽的信息將傳送到調(diào)度中心，以便監(jiān)測公交路線的正確性。
2.2. 系統(tǒng)拓?fù)鋱D
2.2.1. 公交總站管理
每輛公交車將配發(fā)具備全球唯一識別碼并經(jīng)過系統(tǒng)注冊的標(biāo)簽，當(dāng)公交車輛進(jìn)入車場時(shí)，車上的標(biāo)簽將被安裝在入口處的讀寫器自動獲取，并傳輸至后臺電腦處理，后臺電腦對于此信息記錄并處理，記錄該車輛的入場時(shí)間與車輛相關(guān)信息，后臺并判斷該車輛應(yīng)該停放在場內(nèi)的哪個(gè)停車位，并將此信息反饋至入口處的LED顯示屏。駕駛員通過LED顯示屏可以知道應(yīng)該停放在哪個(gè)車位和一些附加信息，如下次出車時(shí)間（此時(shí)間是經(jīng)過后臺電腦自動運(yùn)算的結(jié)果）等。當(dāng)公交車輛出場時(shí)，基于相同的工作原理，后臺系統(tǒng)記錄出場時(shí)間和其它信息，并記錄寫入后臺數(shù)據(jù)庫。
2.2.2. 公交站點(diǎn)管理
當(dāng)安裝在公交站點(diǎn)的遠(yuǎn)距離讀寫器接收到標(biāo)簽的信號后，讀寫器通過網(wǎng)線（或GPRS）將標(biāo)簽信號發(fā)給指定數(shù)據(jù)處理終端，并判斷為公交進(jìn)站；當(dāng)讀寫器無法讀取該標(biāo)簽的信號時(shí)，判斷為公交離站；判斷結(jié)果，可以與公交車內(nèi)廣播系統(tǒng)相連控制語音播報(bào)，再通過公交開關(guān)門信號，準(zhǔn)確判斷公交已停站和將離站的狀態(tài)。
2.2.3. 公交行駛路線管理
當(dāng)公交行駛經(jīng)過已安裝讀寫器的天橋時(shí)，讀寫器讀取標(biāo)簽信息，將它傳送到調(diào)度中心處理，判斷公交是否偏離行駛路線、交通狀況等情況，有效實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)控和調(diào)度。
2.3. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
2.3.1. 系統(tǒng)構(gòu)成
基于射頻識別技術(shù)的公交智能調(diào)度系統(tǒng)，通過對運(yùn)營公交車輛位置信息的采集, 為公交計(jì)劃排班、調(diào)度監(jiān)控和乘客信息服務(wù)提供相關(guān)數(shù)據(jù), 其構(gòu)成主要包括前端信息采集單元、公交調(diào)度中心、終端服務(wù)單元三部分，框架結(jié)構(gòu)如圖3所示。
1）前端信息采集單元用于車載電子標(biāo)簽和公交站點(diǎn)讀寫器之間的數(shù)據(jù)通信；
2）公交調(diào)度中心用于對采集信息的數(shù)據(jù)的分析、處理、轉(zhuǎn)發(fā)等；
3）終端服務(wù)單元用于實(shí)現(xiàn)調(diào)度命令的發(fā)布及車輛運(yùn)營信息的發(fā)布和查詢等；
數(shù)據(jù)采集部分
在某路段的天橋、廣告桿上，站臺附近的電線桿上（便于取電、降低投資）或站臺上方，及公交車場進(jìn)出口安裝一體化讀寫器, 讀取途經(jīng)車站或進(jìn)出場車輛的電子標(biāo)簽中存儲的數(shù)據(jù)（車輛識別碼），如圖4。
數(shù)據(jù)傳輸部分
通過有線網(wǎng)線或無線GPRS將采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至公交調(diào)度中心。
數(shù)據(jù)處理部分
經(jīng)調(diào)度中心服務(wù)器對上傳數(shù)據(jù)的分析、處理, 實(shí)現(xiàn)對運(yùn)營車輛的一體化、智能化的監(jiān)控、調(diào)度與管理。
2.3.2. 功能構(gòu)成
圖5 信息流程圖
通過公交總站、公交站點(diǎn)對公交的監(jiān)控管理，能有效地實(shí)現(xiàn)公交智能調(diào)度。如圖5，電子標(biāo)簽內(nèi)有車輛信息，當(dāng)讀寫器讀取到電子標(biāo)簽，就能獲取到當(dāng)前時(shí)間、公交車牌號碼、類型；調(diào)度中心通過對讀寫器端傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行分析、計(jì)算，能有效監(jiān)控車輛位置、行駛速度、車流狀態(tài)；調(diào)度中心把最新的公交信息發(fā)送到各站電子顯示牌，顯示公交到達(dá)本站的預(yù)計(jì)時(shí)間、到站距離和車流現(xiàn)狀，并通過判斷是否增、減發(fā)車輛，或增加、縮短發(fā)車間隔，實(shí)施對公交站內(nèi)公交的調(diào)度。
3. 系統(tǒng)流程
1）公交車輛在靠近車站時(shí)，車站處安裝的RFID讀寫器收到貼在公交車上電子標(biāo)簽發(fā)出的信號，判定為進(jìn)站階段，GPRS會將車輛信息、到站時(shí)間等信息傳輸?shù)焦卉囌菊{(diào)度中心，同時(shí)更新各站的站牌LED顯示內(nèi)容。
2）公交車離開車站一段距離后，不再收到RFID信號。RFID信號從有到無，可以認(rèn)定為站間行駛階段，根據(jù)剛離開車站的編碼，判斷出下一個(gè)站號，計(jì)算相應(yīng)信息，顯示下一站站牌LED中。
3）在公交車行進(jìn)過程中，經(jīng)過某一路線監(jiān)控點(diǎn)時(shí)，天橋或路線某位置的讀寫器接收到RFID信號，可以判斷行駛路線是否正確、路況等。
4）進(jìn)入下一車站時(shí)又重復(fù)步驟1）～3）的過程。
5）公交調(diào)度中心根據(jù)1）～4）流程可知道公交目前的狀態(tài)，同時(shí)可根據(jù)公交狀態(tài)進(jìn)行合理的調(diào)度。
4. 系統(tǒng)安裝
讀寫器安裝
讀寫器讀取標(biāo)簽距離限定在10米以下，車速控制在60公里/小時(shí)以下為宜，電子標(biāo)簽選擇安裝在車的擋風(fēng)玻璃后面或者車內(nèi)合適地方。公交總站的讀寫器用不銹鋼立柱固定在通道旁或者懸于通道頂部恰當(dāng)位置，公交站點(diǎn)的讀寫器安裝在站臺附近的電線桿上（便于取電、降低投資）或站臺上方，安裝時(shí)可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況調(diào)整至最佳離地高度和角度。
標(biāo)簽安裝
如果采用UHF標(biāo)簽，標(biāo)簽可安裝在擋風(fēng)玻璃右上角或公交后面頂部；如果采用有源標(biāo)簽，標(biāo)簽可安裝在公交車內(nèi)的某位置，但需要保證不能被鐵盒屏蔽。
5. 系統(tǒng)特點(diǎn)
5.1. 應(yīng)用范圍廣
感應(yīng)式地埋線圈最主要的缺點(diǎn)在于只能采集交通流量信息而不能對具體車輛進(jìn)行識別跟蹤，因此應(yīng)用范圍有限。而RFID技術(shù)恰恰彌補(bǔ)了地埋線圈的這一缺點(diǎn)。
5.2. 信號穩(wěn)定
GPS衛(wèi)星定位在碰到高層建筑比較多和密集的路段時(shí)信號衰弱嚴(yán)重，在有高架路橋或者隧道遮擋時(shí)沒信號，都會導(dǎo)致GPS系統(tǒng)信號不穩(wěn)定甚至無法正常工作。有源讀寫器距離穩(wěn)定，不易受周邊環(huán)境影響。而且，有源標(biāo)簽可以有效突破汽車防爆金屬網(wǎng)的屏蔽作用，順利與閱讀器交換數(shù)據(jù)。當(dāng)然，RFID技術(shù)在靈活性方面不及GPS,但足以滿足公交在固定線路、固定站點(diǎn)特點(diǎn)之下的行業(yè)需求。
5.3. 低成本
與GPS需要昂貴的車載設(shè)備相比，基于RFID技術(shù)的系統(tǒng)可以將主要的識別及通訊設(shè)備由車載移至固定的地面數(shù)據(jù)采集點(diǎn)。因?yàn)椴杉c(diǎn)的數(shù)量遠(yuǎn)少于需要定位服務(wù)的車輛數(shù)量，所以所需的交通信息采集網(wǎng)絡(luò)的投資要遠(yuǎn)小于為眾多車輛安裝GPS設(shè)備的投資。
5.4. 抗干擾能力強(qiáng)、響應(yīng)速度快
自主研發(fā)的獨(dú)特?cái)?shù)據(jù)處理技術(shù)，準(zhǔn)確快速的識別卡，有效的解決了同頻干擾問題，解決了同一時(shí)間卡量太多，讀寫器數(shù)據(jù)沖突造成錯(cuò)讀、漏讀識別卡，導(dǎo)致反饋信息不準(zhǔn)確的問題。
5.5. 避免人為操作漏洞
整個(gè)過程的管理免除了人為干預(yù)，最大限度地降低了系統(tǒng)的運(yùn)營成本和減少因人工操作帶來的不可避免的損失。
6. 其它應(yīng)用領(lǐng)域
大型企業(yè)公用車輛調(diào)度
的士公司車輛管理
7. 硬件設(shè)備選型
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