0 引 言

         
    社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展和城市規(guī)模的不斷擴大，給城市公共交通帶來了巨大壓力，而混亂的城市公共交通會制約社會經(jīng)濟的發(fā)展以及城市的規(guī)劃。因此，建立快捷的城市公共交通系統(tǒng)對社會經(jīng)濟及城市的發(fā)展有著重要意義。

         
    國外發(fā)達國家將智能交通技術(shù)應(yīng)用于城市交通領(lǐng)域，有效地緩解了城市交通壓力，提高了城市交通的運營效率。而城市出租車系統(tǒng)是城市公共交通系統(tǒng)中的重要組成部分，因此，將智能交通技術(shù)應(yīng)用于城市出租車系統(tǒng)，對建立快捷而高效的城市公共交通系統(tǒng)具有重要意義。本文提出建立城市出租車綜合信息服務(wù)中心和使用車載智能終端，建立智能城市出租車系統(tǒng)。

    1 智能交通技術(shù)應(yīng)用于城市出租車系統(tǒng)的必要性和可行性

    1．1 必要性
         
    城市出租車系統(tǒng)是城市公共交通中的重要組成部分，城市出租車系統(tǒng)效率的高低很大程度上影響著城市公共交通的效率。隨著城市人口數(shù)量的增加和收入的提高，人們選擇出租車出行的概率大大提高，但是由于信息的不對稱，存在出行的人打不到出租車、而行駛的出租車空載的情況，造成能源浪費和公共交通效率低下。將智能交通技術(shù)應(yīng)用于城市出租車系統(tǒng)，能有效地將出行者需求信息與出租車信息進行整合，提高城市出租車系統(tǒng)的綜合運輸能力，降低交通能耗和污染，提高交通安全性，減少車輛治安事件的發(fā)生，解決交通堵塞問題。將智能交通技術(shù)應(yīng)用于城市出租車系統(tǒng)，可以促進整個城市公共交通領(lǐng)域提供優(yōu)質(zhì)高效的運輸服務(wù)，對構(gòu)建綠色和諧的公共交通體系有著重要的意義。

    1．2 可行性
         
    智能交通技術(shù)包括先進的信息技術(shù)、電子通信技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。將現(xiàn)代科技應(yīng)用于交通運輸管理體系，可對各種資源進行最優(yōu)的配置，提高交通運營效率。運用現(xiàn)代通信、信息、電子及計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以建立以電子地圖和路網(wǎng)、出租車信息數(shù)據(jù)庫為核心的智能平臺；全球定位系統(tǒng)GPS、地理信息系統(tǒng)GIS等技術(shù)的應(yīng)用，可以使出租車利用移動通信和先進的車載設(shè)備進行數(shù)據(jù)搜集，使信息中心了解出行者的需求信息，進行科學(xué)合理的資源配置。

    2 城市出租車智能交通技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)成

    2．1 城市出租車系統(tǒng)綜合信息服務(wù)中心
         
    城市出租車系統(tǒng)綜合信息服務(wù)中心主要是依托城市公共交通智能化平臺，以先進的地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)、GPS技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)為基礎(chǔ)，建立大量的信息采集與發(fā)布系統(tǒng)硬件、開發(fā)信息處理軟件、埋設(shè)傳輸光纜。要使交通信息應(yīng)用好，必須建立健全智能交通系統(tǒng)的各個部分，如出行與運輸管理系統(tǒng)、交通監(jiān)控系統(tǒng)、先進車輛安全系統(tǒng)、商用車輛運行系統(tǒng)、公共交通運輸管理系統(tǒng)、電子收費系統(tǒng)、緊急情況管理系統(tǒng)等。目前國內(nèi)外信息采集硬件主要以傳感型的檢測器技術(shù)(如機械式、光電式、電磁式、地磁式、超聲波式等)、視頻型的圖像捕捉技術(shù)和信息通訊技術(shù)(有線通訊、無線通訊、衛(wèi)星通訊、GPS定位)等新技術(shù)，以市場運作模式建立統(tǒng)一的出租車信息服務(wù)中心，為出租車運營企業(yè)和出行者提供綜合的信息服務(wù)。
     
     2．1．1 工作原理
        
    綜合信息服務(wù)中心運用系統(tǒng)工程理論將交通流誘導(dǎo)技術(shù)、差分GPS定位技術(shù)、GIS及地圖匹配技術(shù)、公共交通運營優(yōu)化及評價技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、通信技術(shù)、電子技術(shù)等集成為先進的交通信息管理系統(tǒng)。綜合信息服務(wù)中心的基本工作原理(見圖1)可以描述為：通過GPS，GSM移動通信技術(shù)進行數(shù)據(jù)和信息采集，結(jié)合居民出行調(diào)查、路網(wǎng)信息等靜態(tài)信息，以GIS為操作平臺，對信息進行智能整合和優(yōu)化，實現(xiàn)出租車的智能調(diào)度和指揮，降低出租車的空載率，節(jié)約出行者的等待時間，進而達到提高城市公共交通運營效率的目的。

    2．1．2 主要功能

    靜態(tài)數(shù)據(jù)存貯功能
 
    所有出租車的車輛信息均通過計算機網(wǎng)絡(luò)在信息中心進行存儲、處理，中心還能顯示基于電子地圖的地理信息系統(tǒng)，對城市的所有路網(wǎng)信息和出租車站點信息進行存儲。中心工作人員能方便、直觀地看到各車輛的實際運營位置及運營狀態(tài)，為調(diào)度提供依據(jù)。

    動態(tài)數(shù)據(jù)的搜集和處理
    信息中心能搜集出行者通過網(wǎng)絡(luò)和移動通信設(shè)備發(fā)出的需求信息和出租車通過車載設(shè)備向中心發(fā)出的車輛運營信息與路況信息以及各固定出租車候車地點的數(shù)據(jù)信息，信息中心對這些信息進行整合與處理，從而進行合理調(diào)度。

    調(diào)度功能
 
    搜集動態(tài)數(shù)據(jù)信息后，信息中心結(jié)合靜態(tài)數(shù)據(jù)信息與各固定出租車揚招點、候客點數(shù)據(jù)采集終端(派車機)的網(wǎng)絡(luò)接入數(shù)據(jù)信息，通過軟件對資源進行合理優(yōu)化配置，滿足出行者的需要。監(jiān)控功能信息中心通過GPS對出租車進行監(jiān)控，防止交通事故的發(fā)生，保證出租車司機和乘客的安全。維護功能對綜合信息中心的硬軟件進行檢測和維護，保證綜合信息中心的各種設(shè)備正常運行，對出租車的車載設(shè)備進行維護。

    2．2 出租車車載智能終端
      
    目前，出租車的車載設(shè)備大多只具有語音調(diào)度功能。將智能交通技術(shù)應(yīng)用于出租車系統(tǒng)后，出租車車載智能終端將成為一個集出租車調(diào)度(語音信息、數(shù)字信息)、出租車安全防范(GPS技術(shù)、數(shù)字圖像技術(shù))、出租車數(shù)據(jù)采集與控制(車況信息、電子計價結(jié)算、無線通信技術(shù)、車輛電子控制)、出租車電子導(dǎo)航功能和多媒體信息發(fā)布及接收等功能為一體的車載設(shè)備。

     2．2．1 車載智能終端的系統(tǒng)構(gòu)成
        
    GPS系統(tǒng)是由控制中心和車載監(jiān)控終端兩大部分構(gòu)成，兩部分之間采用GSM蜂窩網(wǎng)無線數(shù)字雙向通訊方式。GPS／GSM衛(wèi)星定位車載系統(tǒng)由兩大部分組成：主控制單元和從控制單元。主控制單元包括：傳感器檢測及外圍電路、電源模塊、GSM模塊、GPS模塊、報警模塊。從控制單元包括：液晶顯示模塊、語音輸入／輸出單元、觸摸屏鍵盤、串口擴展、打印輸出。GPS車載移動終端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。
         
    系統(tǒng)采用兩個CPU，GPS／GSM智能車載通信系統(tǒng)車載控制部分由車載控制、車載外接兩部分組成。兩部分之間通過電纜通信。工作原理如下：車載單元接收GPS定位信號，并將車輛的位置和狀態(tài)信息傳送到監(jiān)控中心；同時，接收監(jiān)控中心的控制數(shù)據(jù)，并且對車輛進行控制。GSM網(wǎng)絡(luò)是車載單元和監(jiān)控中心進行信息交換的數(shù)據(jù)鏈路。其功能如下：將GPS定位信息準確地傳回監(jiān)控中心；將監(jiān)控中心的控制數(shù)據(jù)傳給車載設(shè)備。由車載GPS系統(tǒng)所確定的車輛位置信息通過車載通信單元將其發(fā)送給調(diào)度指揮中心，調(diào)度指揮中心便可及時掌握各車輛的具體位置，并可以直觀、清晰地顯示在電子地圖上。通過移動目標監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)，調(diào)度指揮中心隨時可以知道入網(wǎng)移動目標的方位。不僅可以進行安全合理的監(jiān)控調(diào)度，而且可以為人網(wǎng)移動目標提供無線通信、遇險報警、決策指揮等多項服務(wù)。
         
    車載監(jiān)控終端包含有GPS定位模塊和GSM模塊，GPS模塊可根據(jù)管理指令將移動載體的當前位置、運行狀態(tài)等信息發(fā)往控制中心，并在控制中心的電子地圖上實時顯示出來。GPS模塊選用瑞士U-BLOX公司的TIM GPS接收器。TIM GPS接收機通過GPS天線接收衛(wèi)星信號，解算出車載移動終端的位置信息，一方面存儲于緩沖區(qū)中，作為日后路徑回放用，另一方面直接由單片機通過串口發(fā)送到GSM模塊。GSM模塊再通過GSM短消息方式把位置信息發(fā)送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心通過GIS軟件平臺就可以直觀、清晰地在電子地圖上發(fā)現(xiàn)車輛的軌跡，實現(xiàn)車輛的實時監(jiān)控。另外，車載終端也可以發(fā)送報警信息和語音信息到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心也可以通過文字或語音的方式對車輛實施調(diào)度。

    2．2．2 車載智能終端的功能
         
    護車圣GPS／GPRS利用高科技的管理技術(shù)，建立一套先進、高效、穩(wěn)定、可靠的車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)，是現(xiàn)代出租車企業(yè)提高運營效率和服務(wù)水平的有效路徑。本方案利用GSM通信網(wǎng)絡(luò)和GPS，建立GPS車輛調(diào)度服務(wù)系統(tǒng)，實現(xiàn)對車輛的實時調(diào)度監(jiān)控、防劫防盜報警等功能。通過本系統(tǒng)，企業(yè)能夠提高車輛的有效利用率，提高車輛運行的安全性和處理突發(fā)事件的能力，加強對車輛和司機的管理，從而提高公司的管理力度和效率，增強公司競爭力。

    功能列表如下：

    車輛地理位置信息

    查詢跟蹤定位利用GPS進行車輛定位，利用GPRS／SMS對位置進行回傳，使得出租車管理／調(diào)度中心隨時知道車輛的位置。車載設(shè)備通過GPS模塊接收衛(wèi)星信息，可以提供實時的車輛位置信息。該信息通過無線通信(GSM／GPRS)手段傳回控制中心后在電子地圖上顯示出來，可以確定車輛的地理位置。
      
    車輛監(jiān)控監(jiān)控出租車內(nèi)安裝一個攝像頭，通?？腿松宪嚲团囊粡堈掌鎯υ诒镜谿PS設(shè)備中。一旦有報警馬上發(fā)送拍下來的照片到后臺，以協(xié)助公安部門尋找嫌犯?？杀４嫒?可以根據(jù)公安部門的需要增加存貯容量)左右的照片，并且可以對具體時間段進行遠程查詢，將符合條件的照片上傳。這樣對犯罪嫌疑人的威懾加強，從而提高司機的人身安全性，對公安的事后破案也有幫助。

    報警功能在司機連續(xù)按下報警按鍵3s后，攝像頭拍攝車內(nèi)照片，并將報警信息和照片一同發(fā)送到調(diào)度中心／運營商，在核實報警真實性后將報警車輛的行駛位置、線路等信息通知給110。照片將作為采集的案發(fā)現(xiàn)場證據(jù)供公安機關(guān)使用。與此同時，面向窗外的LED將閃爍顯示：“我被打劫，請報警”，使劫匪處于監(jiān)控中心和公眾的雙重監(jiān)控之下，更有效地遏制、避免和打擊違法犯罪。

    載客／空車狀態(tài)監(jiān)測

    車載終端留有接口與計價器空車指示燈控制線相連，取得載客／空車狀態(tài)，作為GPS信息的一部分上傳。中心接到電召電話，即可利用此功能快速查找離客人最近的空載車輛，既方便客人又減少空載?？刂浦行目梢酝ㄟ^監(jiān)控終端選擇監(jiān)控單輛車或按特定條件組合的多輛車，命令發(fā)送到車載設(shè)備后，車載設(shè)備發(fā)送自身的位置信息回控制中心?？刂浦行谋O(jiān)控車輛時可以選擇指定車載設(shè)備按一定時間間隔或按一定位置間隔發(fā)送位置信息回中心?？刂浦行脑陔娮拥貓D上顯示車輛位置，并可顯示車輛行駛的軌跡路線。多個中心可以同時監(jiān)控一輛車。

     照相功能

    當司機按下“空車”指示牌，乘客就被拍下來，如果車內(nèi)情況正常，照片會自動被系統(tǒng)刪除。調(diào)度中心／運營商可下發(fā)拍照指令，立即查看車內(nèi)狀況(該功能可自己選擇是否設(shè)置)。

    調(diào)度

    為降低出租車空載率，減少道路擁堵和環(huán)境污染，增加出租車收入，一般發(fā)達城市都安裝集群通信系統(tǒng)，每個司機配有對講機。本系統(tǒng)已經(jīng)為出租車調(diào)度系統(tǒng)打下了基礎(chǔ)。當然，中國移動、中國聯(lián)通的移動網(wǎng)絡(luò)也能完成調(diào)度功能。

    遠程信息發(fā)布

    運營商可遠程控制和下發(fā)LED顯示屏的顯示信息，包括商業(yè)信息、公益信息、政府的方針政策、交通信息、天氣預(yù)報等各種信息。與市場上現(xiàn)有的出租車GPS系統(tǒng)完全不同，這項功能把一個單純的車載GPS終端變成了一個媒體平臺。運營商可以控制下發(fā)信息的內(nèi)容，顯示時間，刷新屏幕的方式等。

    移動電話 移動電話完成車載GSM電話功能，可實現(xiàn)與全球GSM手機及公話用戶的互通，其附加業(yè)務(wù)包括漢顯菜單功能、用戶賬號。
    短數(shù)據(jù)傳輸短數(shù)據(jù)傳輸是為車輛與其管理者之間完成某類功能而建立的數(shù)據(jù)通道，如出租車計價器的稅控數(shù)據(jù)傳輸。
    車況黑匣子 車況黑匣子業(yè)務(wù)提供車輛行駛過程中最近狀態(tài)的記錄，包括位置記錄、命令記錄、報警記錄、監(jiān)控記錄。

    2．3 智能交通技術(shù)應(yīng)用于出租車系統(tǒng)中需解決的主要問題

    智能交通應(yīng)用于城市出租車系統(tǒng)，是一項復(fù)雜而龐大的工程，必須解決其中的幾個主要技術(shù)問題。

    (1)數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)
        
    實施城市智能出租車系統(tǒng)，需要用到大量動態(tài)和靜態(tài)交通數(shù)據(jù)。靜態(tài)數(shù)據(jù)包括城市路網(wǎng)信息、居民出行OD量、城市居民分布及收入水平、城市出租車數(shù)量等；動態(tài)數(shù)據(jù)包括GPS定位數(shù)據(jù)、GIS中電子地圖上的矢量數(shù)據(jù)、客流量、動態(tài)交通數(shù)據(jù)等。需要借助先進的數(shù)據(jù)融合技術(shù)將這些數(shù)據(jù)有效融合，由于涉及到的數(shù)據(jù)源多、數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)仍然是智能交通運輸系統(tǒng)研究中的難點。

    (2)城市智能公共交通優(yōu)化理論與方法
         
    將智能交通應(yīng)用于城市出租車系統(tǒng)，主要是在GIS操作平臺上，結(jié)合城市總體規(guī)劃和城市交通規(guī)劃，利用已有的城市交通調(diào)查數(shù)據(jù)和補充調(diào)查的居民出行數(shù)據(jù)，對出租車在不同價格水平和不同收入水平下的居民出行需求進行預(yù)測，在此基礎(chǔ)上對地區(qū)出租車數(shù)量和配置進行優(yōu)化，對出租車的運營時段進行設(shè)計，從規(guī)劃方面提高出租車的服務(wù)水平。由于城市路網(wǎng)系統(tǒng)比較復(fù)雜，建立的優(yōu)化模型中變量數(shù)目較多，可以采用近年來出現(xiàn)的模擬生物進化的遺傳算法、螞蟻算法求解此類問題。

    (3)智能出租車調(diào)度理論與技術(shù)

    由于GPS定位技術(shù)已基本成熟，其差分定位精度可以保證在5m以內(nèi)，完全可以滿足智能公共交通調(diào)度對定位精度的要求，而且隨著電子技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，出租車與綜合信息服務(wù)中心雙向通信的可靠性也能得到保證。因此，需要解決的關(guān)鍵問題是如何進行不同區(qū)間、緊急情況車輛的實時調(diào)度。此問題實質(zhì)上是一個模式識別問題。一定的交通狀態(tài)(由客流量、車輛運行狀況、交通流量、緊急事件等因素組成)對應(yīng)一種特定的調(diào)度方案(一種模式)，可以通過交通調(diào)查和專家問卷的方式找出當前交通狀態(tài)和調(diào)度方案之間的關(guān)系，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練后，輸入一定的交通狀態(tài)，系統(tǒng)便可以自動給出調(diào)度方案。

    3 公共交通信息服務(wù)實現(xiàn)方法
         
    在智能城市出租車系統(tǒng)中，最難解決的就是如何向出行者動態(tài)地提供出行前和在途出租車路徑誘導(dǎo)信息。這實際上是研究智能公共交通系統(tǒng)與先進的出行者信息系統(tǒng)(ATIS)的信息共享與接口問題，需要建立大型的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫和快速查詢系統(tǒng)，并設(shè)計基于人工智能的路徑選擇算法，以保證查詢時間短、結(jié)果準確。

    4 結(jié)語
     
    智能公共交通系統(tǒng)(ITS)在城市交通領(lǐng)域中的應(yīng)用實施是歷史發(fā)展的必然。智能交通系統(tǒng)是當今世界上交通運輸?shù)母咝录饧夹g(shù)，先進的交通信息系統(tǒng)又是ITS的基礎(chǔ)，我國應(yīng)該充分重視進行研究、開發(fā)與應(yīng)用，將智能交通技術(shù)應(yīng)用于城市出租車系統(tǒng)，通過技術(shù)手段改變目前的出租車運營方式，使出行者能輕松地獲得有價值的出租車信息，有效提高出租車系統(tǒng)的運營效率；同時，使交通日益擁塞、資源浪費、交通事故發(fā)生頻繁、能源浪費等城市公共交通問題得到較好改善，建立快捷、高效的城市公共交通體系。