北京市公共交通智能化调度管理系统的建设与开发

北京市公共交通智能化调度管理系统的建设与开发张　国　伍(北方交通大学交通运输学院,北京100044)摘　要　公交智能化调度系统的基本目标是解决公交车辆运行中处于无序、失控与低效的状态与首都公交可担负城市旅客出行的主导地位不相适应的矛盾,就是要把通信控制、卫星定位、计算机网络与运营组织科学地结合起来,运用系统工程的理论方法进行综合集成,实现集运营指挥调度、综合业务通信、乘客信息服务等为一体的智能化公交管理系统.本文在阐述公共交通智能化调度系统的基本结构的基础上,着重分析了系统的综合集成模式,并对各子系统的功能结构进行了详尽的论述.关键词　公共交通　智能化调度　系统分类号　U121Build 2Up and Development of IntelligentDispatching Management Systemof B eijing Public T ransportZhang Guowu(College of Traffic and Transport ,Northern Jiaotong University ,Beijing 100044)Abstract The main target of Public Transport Intelligent Dispatching System is to solve the problems of disorder ,uncontrolled and low efficiency not suitable to the capital public transportation.The approach to dealing with these problems is to integrate ad 2vanced techniques such as communication ,control ,GPS ,computer network and sys 2tems engineering methodology into one system.This paper discussed the basic architec 2ture of such a system and analyzed its integrated model.The functional architectures of each sub 2systems are introduced as well.K ey w ords public transport intelligent dispatching system1998年北京市拥有近5000辆公共汽车,运营线路近300条,场站用地近200万m 2,地铁仅有41km ,与10年前相比虽有较大幅度增加,在一定程度上对公民出行难有所缓解,但仍存在着:公交数量、质量与北京城市对公交需求不相适应,服务设施落后,即不准确又不舒适;换本文收到日期1999201220　张国伍男1929年生教授　email bfxb @1999年10月第23卷第5期 北　方　交　通　大　学　学　报JOURNAL OF NORTHERN J IAO TON G UN IV ERSIT Y Oct.1999　Vol.23No.5车时间长又不方便;公交线路覆盖率低、重叠系数大;车辆运行效率不高、调度指挥全凭人力和手工、不能及时了解公共汽车在线路上的运行情况,从而造成“又聋又瞎”(公司调度部门即不知道公交车辆行驶位置,又得不到公交车辆的信息). 基于公共交通运营管理与首都建设发展的不相适应,结合世界发达国家交通发展的趋势和城市公共交通建设的科学技术手段,我国政府也着手推行智能化管理,发展公共交通的ITS 技术,开发交通信息的综合利用,推行交通控制技术1那么,建立智能化调度系统势在必行[1].1　系统的总体框架分析1.1　总目标要建立集运营指挥调度、综合业务通信、乘客信息服务等为一体的智能化公交管理系统.系统建成后,在总公司调度指挥中心屏幕上能监视线路上公交车辆运营的动态情况,并通过综合业务通信网实现总公司、公司和区域调度中心的实时通信,区域调度中心能对运营车辆进行实时监控指挥.系统还可对运营质量进行检测,通过计算机网络中心数据库,实现对智能卡(Intelligent Card ,简称IC )系统、全球定位系统(G lobal Position System ,简称GPS )数据的共享,为编制行车时刻表和合理配车提供准确的数据.1.2　智能化管理系统的组成(见图1)图1　公交总公司智能调度大楼开发研究框图2北　方　交　通　大　学　学　报 第23卷2　系统的技术路线(见图2)注:管理信息系统(Management Information System ,简称MIS )图2　系统的技术路线3　智能化调度管理系统的构成为了实现北京市公共交通智能化的调度管图3　北京市公共交通总公司调度管理总体框架理,需要一套适应先进调度手段的管理体制,并对现行调度管理体制作出改革.公共交通调度系统是一个典型的大系统,根据对公交调度体制的现状分析,及未来采用新技术的影响,提出了北京市公交调度管理智能化系统的总体框架,这是一种大系统的递阶控制(集中分散式控制)管理结构(见图3).3.1　调度运营系统随着智能调度管理系统的建立,线路调度改成区域调度,且合并公司和分公司的调度,节省了调度人员,这是采用先进技术、提高劳动生产率的必然趋势(见图4).区域调度的形式选择为:(1)在公共交通枢纽站建立区域调度系统、公共交通枢纽站的线路,原来可能分属多个分公司、公司,要逐步调整使其上级公司数目尽可能少,最好为一个,便于调度管理1否则在一个枢纽站,有可能有多个区域调度中心,分属不同的公司调度,这在设备和人力上都是浪费,而且不利于协调组织.各枢纽站的区域调度中心,要逐步向属于一个上级公司的方式过渡.3第5期 张国伍:北京市公共交通智能化调度管理系统的建设与开发图4　区域实时调度系统(2)按线路经过的地区,划分调度区域.但区域调度地点的设立,不一定在枢纽站.调度人员与司售人员、车辆不直接见面,只能通过调度系统了解情况.由于经过同一地区的线路分属公司不同,因此,这种组织方式,一经确立,同一区域调度的线路也要向属于一个公司管理的组织形式过渡.初期试点宜选择线路所属1～2个上级公司的枢纽站,或选择属于同一公司的2～3条线路构成一个区域调度点进行试点,再逐步实现管理机构的改革.3.2　综合业务通信网(1)现状与目标　北京公交系统担负着首都繁重的运营任务,现有线路总长3000km 以上,客运量可达850万人次/d ,远不能满足北京市民对北京公交系统日益增长的服务需求(包括服务质量、运行时间、间隔车载量等).目前车辆运营管理主要靠电话网作为依托,在固定点(总公司、二级公司、分公司、车站)间通信,以690台、800MHz 无线通信设备进行调度指挥,调度员与运营车辆间尚不能直接通信,不能对运营车辆进行实时监控与调度.仅在局部范围内实现车载无线台进行实时调度指挥,取得明显效果.鉴于公交系统目前的管理机制和落后的通信系统的现实,与欧美等先进国家形成很大差距,为此必须对通信系统进行重大改造,以期实现实时运营调度、车辆运营状态采集、IC 卡票证业务等,以及满足新的运营管理业务的需要,集现代通信技术、计算机网技术、运营管理信息系统为一体的智能化公交信息集成系统.(2)建网原则①北京是我国的首都,正向国际化大都市迈进,而公共交通又是一个“窗口性”行业,因此该网必须达到一定的先进水平.②随着北京市政建设规模化、现代化的发展,对公共交通需求越来越高,将促进公交系统新技术、新业务的发展,需要更多的传输信道,因此对该网必须具有扩容的可能性.③考虑到我国目前还是发展中国家,公共交通投资有限,因此对目前正在使用的信息传输系统,应采取兼容、改造或“转移”等措施.④从统一组网的原则来制定系统结构,有利于节省投资,便于管理和维护,并适于在全国其他城市推广.⑤尽量采用国际先进技术组网,选用国外先进、适用且有国产化前景的设备,按系统要求实施软件修改和硬件改制.(3)网络系统结构(见图5)　目前通信网可划分为有线通信和无线通信两大类[2].4北　方　交　通　大　学　学　报 第23卷图5　网型结构框图对于北京公交系统,区域站与运营车辆间的通信必须采用无线移动通信方式.因此从总体方案上有两种选择:①全无线通信方案,即三级管理机构与运营车辆间全部采用无线通信方式.②有线通信与无线通信混合组网,即三级管理机构间用有线通信,区域调度与运营车之间用无线通信.上述两种方案可通过比较后,择一实施.(4)功能要求　总公司和公司的区域调度台功能有协调调度、有/无线接口、报警处理、通信、监控等.3.3　计算机局域网组网方案分析(1)现状　已有网络系统可分为总公司、公司、分公司及车队四级管理体制.目前总公司具有简单的局域网,运行Windows N T 操作系统,有一小部分公司已经建成简单的计算机局域网,但车站尚未建成计算机网络.现有网络尚属传统的10Mbps 共享型以太网,效率低、易拥塞、性能低下,难以适应现代化的计算机调度业务.车辆调度以及运营管理目前仍然依靠人工或单机完成,显然与首都庞大的公交系统的管理、调度、运营、信息采集与处理难以协调、更谈不上现代化的多媒体信息采集与处理的需求.因此要提高公交运营管理水平,实现现代化服务与管理需求,组建高性能的现代化计算机网络,开发与之适应的运营、调度、管理信息系统势在必行.(2)近期目标①在新的调度中心大楼内实施智能化结构布线(符合EIA/TIA 568及ISO 11801建议),新调度大楼按照现代企业智能化大楼建设,建立高速交换型计算机网、程控电话交换系统、监控/消防/监视系统,适应现代化网络及智能大楼要求(可分批实施,实现可扩性及可靠性).②总公司调度中心大楼按高速交换型局域网定位,系统采用传统局域网.③对公司可以分步骤组建局域网,局域网的档次可以按10Mbps 交换型以太网定位,并开发相应的M IS 系统.④在车站一级则根据趋于调度的实际管辖范围、信息量的大小及其调度工作的繁忙程度,相应采用单机远程拨号入网方式或小型计算机局域网,网络可定位为10Mbps 共享型局域网.⑤调度中心、公司、区域调度站之间,采用有线或无线通信网,将各级局域网互联起来.区5第5期 张国伍:北京市公共交通智能化调度管理系统的建设与开发6北　方　交　通　大　学　学　报 第23卷域调度中心与移动车辆之间采用无线网覆盖,从而形成集资源共享、运营调度管理和旅客服务于一体的现代化公交系统综合信息网络.⑥建网和应用开发需同时进行,但应根据实际需求及投资能力,分阶段、分区域逐步完善.⑦注意人员素质及操作技能培训,以便适应新建网络环境,使其发挥有效作用.(3)局域网选型方案比较　局域网技术兴起于80年代,并在90年代急剧更新换代,从而形成各种不同档次的网络类型与结构.网络选型包括主干网和基础子网的选型、远程网互联选型、服务器选型、网络管理平台选型及相应的网络软件选型,它们都建立在组网方案选型的基础上.北京公交系统计算机网络建设应该在公交系统用户需求调研及其投资能力允许的基础上,根据用户的需求和组网原则建立.北京公交系统管理机制是以车辆调度及运营管理为核心,实施总公司(调度中心)、公司及区域调度(车站)三级管理体制.区域调度与移动车辆间采用无线通信.总公司、公司及车站间可采用有线或无线通信(有待于进一步进行方案比较).总公司、公司及个别区域调度内部分别按上述分析,分阶段建立不同类型的计算机网络,负责信息的查询、处理、指挥调度、传输、存储交换与发布等.总公司与公司的局域网络内配置有数据库,采用集中与分布式相结合的结构,建立客户机/服务器运用体系,合理选用平台与接口,达到有效可靠的信息服务需求.总公司(调度指挥中心)的计算机网络应考虑先进性与实用性相结合,有效防止瓶颈与拥塞,灵活地进行网段划分,组成虚拟局域网(VLAN),并采用有效的安全与可靠措施.因此其局域网配置的档次要比公司及区域调度的高.公司内部的局域网选型,视具体情况及投资多少来配置中、低档次的局域网,并考虑支持逐步升级与扩充.车站内的局域网应力求简单有效,可采用单机/多机直接远程联网,或组成小型局域网,通过通信网与公司局域网互连.4　结束语针对北京公交目前落后的调度方式,智能化调度管理系统的引入是必然的,也是必需的.以集成通信、计算机网络和运输管理等各个子系统为特征的新的智能化调度体制,将最终实现对公交车辆实时、优化的调度.参考文献1　张国伍.我国智能运输系统发展的几个问题.城市公共交通,1998,(1):6～112　张树京.通信系统原理.北京:中国铁道出版社,1997.。