專利名稱：一種公交智能調(diào)度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于城市公共交通的新型公交智能調(diào)度方法，即通過實(shí)時(shí)采集的站點(diǎn)客流信息，經(jīng)調(diào)度決策軟件處理后調(diào)整公交車發(fā)車間隔的調(diào)度方法。
背景技術(shù)：
在本發(fā)明做出之前，國內(nèi)城市公交調(diào)度的主要方式是人工調(diào)度，這種調(diào)度方式不但效率低下，而且調(diào)度人員不能根據(jù)各個(gè)站點(diǎn)實(shí)時(shí)客流量進(jìn)行調(diào)度，缺乏實(shí)時(shí)性。目前，公交車智能調(diào)度已經(jīng)有相關(guān)專利公布，如發(fā)明專利(CN20092(^8435. X)—種車輛智能調(diào)度系統(tǒng)，公交車車載設(shè)備與調(diào)度人員的便攜式計(jì)算機(jī)互聯(lián)。(200920090080. 9)公交智能調(diào)度系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)公交系統(tǒng)調(diào)度管理中心與車載設(shè)備的互聯(lián)。另外，個(gè)別大城市開始應(yīng)用公交車智能調(diào)度系統(tǒng)，如2010年4月，大連市引入了智能調(diào)度監(jiān)督系統(tǒng)調(diào)整公交車運(yùn)營(yíng)。雖然以上智能調(diào)度系統(tǒng)在一定程度上緩解了交通的壓力，但是，系統(tǒng)只是回傳公交車的定位信息，調(diào)度是靠調(diào)度人員的經(jīng)驗(yàn)作出，具有主觀性和隨機(jī)性，并不能使調(diào)度效果達(dá)到最優(yōu)，同時(shí)以上調(diào)度方法未考慮到客流量的變化趨勢(shì)，存在一定的滯后性。

發(fā)明內(nèi)容
本系統(tǒng)主要針對(duì)上述存在的不足，提出了一種新型的以模糊辨識(shí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型為核心的公交智能調(diào)度方法。即利用GPRS模塊，實(shí)時(shí)采集各站點(diǎn)客流量，并通過預(yù)測(cè)器預(yù)測(cè)下一時(shí)刻站點(diǎn)客流量，同時(shí)將公交運(yùn)營(yíng)模式劃分為高峰、中峰、低峰三種，利用模糊決策器區(qū)分公交運(yùn)營(yíng)模式，再通過不同運(yùn)營(yíng)模式下的BP (Back !Propagation，反向傳播)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) (以下簡(jiǎn)稱BP網(wǎng)絡(luò))識(shí)別，獲得最優(yōu)公交發(fā)車間隔的調(diào)度方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是公交智能調(diào)度系統(tǒng)包括站點(diǎn)電子終端、傳輸網(wǎng)絡(luò)、公交調(diào)度中心。站點(diǎn)電子終端設(shè)立在公交線路的每個(gè)站點(diǎn)，主要作用是采集實(shí)時(shí)客流量，即通過 IC讀卡器獲得在本站點(diǎn)買票的客流信息，通過無線模塊與公交車車載系統(tǒng)無線連接，獲得上車客流量信息。站點(diǎn)電子終端通過GPRS模塊和傳輸網(wǎng)絡(luò)與公交調(diào)度中心無線連接，實(shí)現(xiàn)客流量數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。傳輸網(wǎng)絡(luò)包括GPRS無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)及hternet網(wǎng)絡(luò)兩部分。GPRS無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)基站和GPRS網(wǎng)關(guān)服務(wù)器連接構(gòu)成。廣泛分布的基站是構(gòu)成移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的主體。站點(diǎn)電子終端通過無線傳輸鏈路與最近的基站連接，利用GPRS模塊將實(shí)時(shí)客流信息發(fā)送給基站?；驹賹?shù)據(jù)通過移動(dòng)通訊骨干網(wǎng)傳輸至GPRS網(wǎng)關(guān)服務(wù)器，GPRS網(wǎng)關(guān)服務(wù)器完成無線GPRS通訊的WMMP協(xié)議與hternet網(wǎng)絡(luò)通訊的TCP/IP協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換。hternet網(wǎng)絡(luò)連接GPRS網(wǎng)關(guān)服務(wù)器與公交調(diào)度中心，經(jīng)過轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)經(jīng)過hternet網(wǎng)絡(luò)被傳送到公交調(diào)度中心。完成實(shí)時(shí)客流量數(shù)據(jù)的上傳。公交調(diào)度中心接收站點(diǎn)電子終端發(fā)送的客流量數(shù)據(jù)，并通過調(diào)度決策軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，獲得下一輛公交車的最優(yōu)發(fā)車間隔，實(shí)現(xiàn)公交調(diào)度的智能決策。公交調(diào)度中心由TCP/IP通信模塊、數(shù)據(jù)庫、調(diào)度決策軟件、發(fā)車執(zhí)行機(jī)構(gòu)順序連接構(gòu)成。公交調(diào)度中心經(jīng) TCP/IP通信模塊和傳輸網(wǎng)絡(luò)與站點(diǎn)電子終端連接。TCP/IP通信模塊主要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收發(fā)處理，該模塊將所接收的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)庫主要是實(shí)現(xiàn)公交相關(guān)數(shù)據(jù)的海量存儲(chǔ)。調(diào)度決策軟件主要是利用實(shí)時(shí)客流量數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)度決策分析，發(fā)車執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是按照調(diào)度決策的結(jié)果，實(shí)現(xiàn)發(fā)車提示。公交調(diào)度中心數(shù)據(jù)處理的核心部分是調(diào)度決策軟件。該軟件基于模糊辨識(shí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)度決策，由客流量采集器、預(yù)測(cè)器、模糊決策器和三種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成?？土髁坎杉髋c數(shù)據(jù)庫相連，由數(shù)據(jù)庫獲得當(dāng)前的實(shí)時(shí)客流信息。預(yù)測(cè)器與客流量采集器相連，通過客流量采集器提供的各站點(diǎn)當(dāng)前客流及歷史客流信息，基于灰色預(yù)測(cè)模型對(duì)下一時(shí)刻各站點(diǎn)的客流信息進(jìn)行預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)器與客流量采集器同時(shí)與模糊決策器的數(shù)據(jù)輸入端相連。由于不同客流量情況下的客流數(shù)據(jù)特征及發(fā)車的基準(zhǔn)時(shí)間不同，本發(fā)明把公交系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)模式分為高峰、中峰、低峰三種。模糊決策器主要用來對(duì)公交車的運(yùn)營(yíng)模式進(jìn)行識(shí)別。模糊決策器根據(jù)輸入的當(dāng)前客流量數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)客流量的變化趨勢(shì)進(jìn)行判斷，并綜合當(dāng)前的客流量，對(duì)公交運(yùn)營(yíng)模式進(jìn)行識(shí)別。為了有針對(duì)性的識(shí)別不同模式下的最優(yōu)發(fā)車間隔，本發(fā)明針對(duì)每種模式建立不同的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，分別標(biāo)識(shí)為高峰BP網(wǎng)絡(luò)、中峰BP網(wǎng)絡(luò)、低峰BP 網(wǎng)絡(luò)。模糊決策器的輸出結(jié)果為三種模式之一，對(duì)每種模式分別采用對(duì)應(yīng)的BP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行識(shí)別。因此，模糊決策器輸出分別與高峰BP網(wǎng)絡(luò)、中峰BP網(wǎng)絡(luò)、低峰BP網(wǎng)絡(luò)相連。三種BP 網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)完全相同，只是權(quán)值、閾值，以及訓(xùn)練樣本不同。每個(gè)BP網(wǎng)絡(luò)的輸入層神經(jīng)元個(gè)數(shù)&為站點(diǎn)個(gè)數(shù)，某個(gè)神經(jīng)元的輸入值為對(duì)應(yīng)站點(diǎn)當(dāng)前客流量與預(yù)測(cè)值的加權(quán)和。輸出層的個(gè)數(shù)M為6-8位，其輸出值表示以十秒為單位的發(fā)車間隔值。而隱含層的個(gè)數(shù)隊(duì)由輸入層個(gè)數(shù)N1和輸出層個(gè)數(shù)M通過公式確定=N2 = sqrWNi+M+D+ha為1到10之間的隨機(jī)值， 由實(shí)驗(yàn)確定。每種模式的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過該模式的樣本進(jìn)行訓(xùn)練。各個(gè)BP網(wǎng)絡(luò)的輸出結(jié)果為發(fā)車間隔值，再將其輸出到發(fā)車執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成公交智能調(diào)度過程。這種公交智能調(diào)度方法不僅考慮了實(shí)時(shí)的客流量，而且也考慮到未來時(shí)刻客流量變化趨勢(shì)，具有一定的前瞻性。同時(shí)，針對(duì)不同的客流情況進(jìn)行分析，調(diào)度決策更有針對(duì)性， 決策經(jīng)果更合理。本發(fā)明的特點(diǎn)如下1)客流信息實(shí)時(shí)可靠由于站點(diǎn)電子終端通過IC讀卡器獲得在本站點(diǎn)買票的客流信息，通過無線模塊與公交車車載系統(tǒng)無線連接，可獲得上車客流量信息，并通過GPRS 模塊與公交調(diào)度中心連接，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，因此，公交調(diào)度中心可獲得各站點(diǎn)的實(shí)時(shí)客流信息。2)基于實(shí)時(shí)客流科學(xué)預(yù)測(cè)，本發(fā)明基于實(shí)時(shí)客流數(shù)據(jù)，采用灰色預(yù)測(cè)模型對(duì)下一時(shí)刻的客流進(jìn)行預(yù)測(cè)，數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)更科學(xué)，具有一定的前瞻性。3)分模式調(diào)度決策，結(jié)果更合理。由于本發(fā)明通過模糊決策器將運(yùn)行模式劃分成高峰、中峰、低峰三種，并分別采用不同的BP網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行最優(yōu)發(fā)車間隔識(shí)別，因此調(diào)度決策更有針對(duì)性，決策經(jīng)果更合理?？傊景l(fā)明監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確、預(yù)測(cè)科學(xué)、決策合理，對(duì)緩解交通壓力有一定的作用，適合公交系統(tǒng)調(diào)度使用，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益巨大。


現(xiàn)結(jié)合附圖作進(jìn)一步描述附圖1是本發(fā)明的公交智能調(diào)度系統(tǒng)組成示意圖。參照附圖1，站點(diǎn)電子終端[20]通過IC讀卡器[2]獲得站點(diǎn)買票等車乘客信息， 并通過無線通訊[22]模塊與公交車車載系統(tǒng)[23]通訊，獲得乘客的上車信息，以上兩方面信息構(gòu)成站點(diǎn)的客流量信息。站點(diǎn)電子終端[20]通過GPRS模塊[21]將實(shí)時(shí)客流量數(shù)據(jù)發(fā)送給基站[19]，再經(jīng)過GPRS網(wǎng)關(guān)服務(wù)器[3]處理后，通過hternet網(wǎng)絡(luò)[4]傳遞給公交調(diào)度中心[18]的TCP/IP通信[5]模塊，再由其存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫W]中。調(diào)度決策軟件[17]的客流采集器[7]由數(shù)據(jù)庫[6]中讀取實(shí)時(shí)客流信息，并將其輸入預(yù)測(cè)器[8]中獲得預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。模糊決策器[9]根據(jù)當(dāng)前客流數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)客流量的變化趨勢(shì)進(jìn)行判斷，并綜合當(dāng)前的客流量，對(duì)公交車運(yùn)營(yíng)模式進(jìn)行識(shí)別。根據(jù)識(shí)別的公交運(yùn)營(yíng)模式，分別選擇高峰BP網(wǎng)絡(luò)[11]、中峰BP網(wǎng)絡(luò)[10]和低峰BP網(wǎng)絡(luò)[16]，進(jìn)行最優(yōu)發(fā)車間隔決策，分別獲得高峰調(diào)度間隔[13]、中峰調(diào)度間隔[12]和低峰調(diào)度間隔[15]。最終的調(diào)度間隔結(jié)果被送入發(fā)車執(zhí)行機(jī)構(gòu)[14]中，實(shí)現(xiàn)公交車發(fā)車間隔的智能調(diào)度。通過以上流程可達(dá)到本發(fā)明的目的。
具體實(shí)施例方式1)候車購票參照附圖1，乘客來當(dāng)公交站點(diǎn)后，根據(jù)要乘坐的公交車在站點(diǎn)電子終端[20]上，通過IC讀卡器[2]進(jìn)行刷卡，買票候車。當(dāng)公交車到來后，乘客在公交車載系統(tǒng)[23]上刷卡驗(yàn)票上車。公交車載系統(tǒng)[23]通過無線通訊[22]模塊將乘客上車信息回傳給站點(diǎn)電子終端[20]。2)數(shù)據(jù)上傳站點(diǎn)電子終端[20]的主控制器[1]綜合了以上兩方面的信息，形成本站點(diǎn)的客流信息，通過GPRS模塊[21]將實(shí)時(shí)客流量數(shù)據(jù)發(fā)送給基站[19]，再經(jīng)過GPRS 網(wǎng)關(guān)服務(wù)器[3]處理后，通過hternet網(wǎng)絡(luò)[4]傳遞給公交調(diào)度中心[18]的TCP/IP通信 [5]模塊，再由其存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫W]中。3)調(diào)度決策調(diào)度決策軟件[17]的客流采集器[7]由數(shù)據(jù)庫[6]中讀取實(shí)時(shí)客流信息，并將其輸入預(yù)測(cè)器[8]中獲得預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。模糊決策器[9]根據(jù)當(dāng)前客流數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)客流量的變化趨勢(shì)進(jìn)行判斷，并綜合當(dāng)前的客流量，對(duì)公交車運(yùn)營(yíng)模式進(jìn)行識(shí)別。 根據(jù)識(shí)別的公交運(yùn)營(yíng)模式，分別選擇高峰BP網(wǎng)絡(luò)[11]、中峰BP網(wǎng)絡(luò)[10]和低峰BP網(wǎng)絡(luò) [16]，進(jìn)行最優(yōu)發(fā)車間隔決策，分別獲得高峰調(diào)度間隔[13]、中峰調(diào)度間隔[12]和低峰調(diào)度間隔[15]。4)調(diào)度執(zhí)行由以上調(diào)度決策過程獲得的最終調(diào)度間隔被送入發(fā)車執(zhí)行機(jī)構(gòu) [14]中，由發(fā)車執(zhí)行機(jī)構(gòu)[14]執(zhí)行發(fā)車提示，指導(dǎo)司乘人員按照最優(yōu)發(fā)車間隔進(jìn)行發(fā)車， 從而實(shí)現(xiàn)公交車發(fā)車間隔的智能調(diào)度。
權(quán)利要求
1.一種公交智能調(diào)度的方法，其特征是公交站點(diǎn)設(shè)立站點(diǎn)電子終端，通過無線模塊與公交車車載系統(tǒng)無線連接，通過GPRS模塊和傳輸網(wǎng)絡(luò)與公交調(diào)度中心無線連接；調(diào)度決策軟件的預(yù)測(cè)器與客流量采集器相連，模糊決策器與預(yù)測(cè)器及客流量采集器相連；模糊決策器的輸出分別與高峰BP網(wǎng)絡(luò)、中峰BP網(wǎng)絡(luò)、低峰BP網(wǎng)絡(luò)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種公交智能調(diào)度的方法，其特征是公交站點(diǎn)設(shè)立站點(diǎn)電子終端，通過IC讀卡器獲得本站點(diǎn)買票的客流信息，通過無線模塊與公交車車載系統(tǒng)無線連接，獲得上車客流量信息，通過GPRS模塊和傳輸網(wǎng)絡(luò)與公交調(diào)度中心無線連接，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)客流數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種公交智能調(diào)度的方法，其特征是調(diào)度決策軟件的預(yù)測(cè)器與客流量采集器相連，根據(jù)灰色預(yù)測(cè)模型及獲得的站點(diǎn)實(shí)時(shí)客流量，對(duì)下一時(shí)刻站點(diǎn)客流量進(jìn)行預(yù)測(cè)，模糊決策器與預(yù)測(cè)器及客流量采集器相連，根據(jù)輸入的當(dāng)前客流數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)客流量的變化趨勢(shì)進(jìn)行判斷，并綜合當(dāng)前的客流量，對(duì)公交運(yùn)營(yíng)模式進(jìn)行識(shí)別。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種公交智能調(diào)度的方法，其特征是模糊決策器的輸出分別與高峰BP網(wǎng)絡(luò)、中峰BP網(wǎng)絡(luò)、低峰BP網(wǎng)絡(luò)相連，當(dāng)前各站點(diǎn)的客流量及預(yù)測(cè)值被輸入到對(duì)應(yīng)模式的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，獲得最優(yōu)的公交發(fā)車間隔。
全文摘要
一種公交智能調(diào)度的方法。在公交站點(diǎn)設(shè)立站點(diǎn)電子終端，通過無線模塊與公交車車載系統(tǒng)無線連接，通過GPRS模塊和傳輸網(wǎng)絡(luò)與公交調(diào)度中心無線連接，實(shí)時(shí)采集公交站點(diǎn)客流量。調(diào)度決策軟件的預(yù)測(cè)器與客流量采集器相連，實(shí)現(xiàn)客流預(yù)測(cè)。其模糊決策器與預(yù)測(cè)器及客流量采集器相連，實(shí)現(xiàn)公交運(yùn)行模式識(shí)別；模糊決策器的輸出分別與高峰BP網(wǎng)絡(luò)、中峰BP網(wǎng)絡(luò)、低峰BP網(wǎng)絡(luò)相連，實(shí)現(xiàn)不同運(yùn)行模式下的最優(yōu)發(fā)車間隔決策。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)1.客流信息實(shí)時(shí)可靠。2.基于實(shí)時(shí)客流的科學(xué)預(yù)測(cè)。3.分模式調(diào)度決策，結(jié)果更合理。本發(fā)明監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確、預(yù)測(cè)科學(xué)、決策合理，適合公交系統(tǒng)調(diào)度使用，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益巨大。
文檔編號(hào)G08G1/00GK102226929SQ201110130988
公開日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2011年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月20日
發(fā)明者楊二冰, 羅勇, 鄭金 申請(qǐng)人:鄭州大學(xué)