2013年第十一届大赛组件开发组-苏州市智能公交专家系统

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                                                            获奖情况:组件开发组二等奖
                                                            参赛单位:苏州科技学院
                                                            指导教师:史守正
                                                            参赛选手:石快快(组长)
                                                                      吉祥
                                                                      程寅益
                                                                      包阳
1.需求分析

    公交系统是公共交通服务中一个十分重要的内容,尤其在苏州,公交是市民出行的重要手段,公交水平的提高才能切实解决市民出行的困扰。而现今的苏州交通已远不能适应城市的正常发展。站台不规范,线网密度低且功能混乱,道路狭小路况差,且客流量、车流量大等问题一直不能得到切实解决。为此一个完善的公交评估系统在苏州看来显得尤为重要。
为此,从公交日常运营数据中挖掘出评价苏州公交场站、线网、道路信息的数据是本系统需要达到主要的功能。系统需要把重点放在找出场站、线网存在的问题,分析问题的原因,并给出整改建议上。对于道路方面,需要从道路的速度、客流量、车流量等方面分析道路存在问题,并结合公交专用道设置给出道路的优化建议。从根本上解决苏州公交问题,让公交切实为大众服务。

2.系统设计

    本系统结合了GIS等现代先进、成熟的信息技术,建立了易于采集、检索、分析、应用的综合管理分析系统。在分析中考虑到公交系统复杂多变的特性和苏州线网的复杂庞大及涉及面广等问题。
对于界面设计,要在与用户进行多次交流后或在开发的原型的基础上,让用户进一步确认和修改。界面最终要达到语义清晰、功能操作简便。用户界面需友好,人性化,符合或贴近用户使用习惯。在用户可能不知道如何操作的地方需加上友好提示。
    因此,我们的苏州市智能公交专家系统也采用了DevComponents.DotNetBar第三方控件构建,搭建的界面跟Office2007界面十分相似,将同一功能模块中的功能按钮分门别类集中放置,使得界面清晰美观,符合或贴近用户使用习惯。

图1 苏州市智能公交专家系统

3.设计亮点

    智能线路生成模块:鉴于城市线路的多变性,实时的适应线路的变化。为此线路数据集实时更新显得尤为重要。对于各个线路的数字化录入显得笨重且效率低下。为此线路的智能生成显得尤为重要。系统结合公交线路所通过的道路,借助网络数据集分析,通过连接各个路段结点,生成公交所行走的线路,最后保存。可以对目标城市的公交线路进行动态的调整,对公交线路网进行灵活地规划。并融入了多种数据格式数据的导入和导出,可以非常灵活的对已有线路数据的利用。

    场站分析模块:分四个部分,分别是首末站分析,停靠站分析,保养厂分析,枢纽站分析。利用科学的指标判断场站对于指定区域的服务水平、建设结构及对场站的建设位置的合理程度进行有效的规划,给出存在问题及解决方案,并提供了三维场景显示各类停靠站设置样式,给出各停靠站的设置规范和适应路况,为停靠站设置提供多种选择,并为场站设置提供最优建议。

    线网分析模块:线网的质量往往决定了整个公交系统的服务水平。为此对线网的分析显得意义非凡。此模块主要分三个方面对线网分析,首先是各区整体线网分析,从各区线网指标进行分析,整体分析各区线网状况,找出各区线网存在问题,分析并解决问题最终给出规划建议;其次是各道路上的线路分析,借助线路对道路进行分析,以道路为对象,分析道路上的线路状况,给出道路上的线网布设的合理性,进行统计分析,发现道路上的线网布设存在问题并给出合理的分析规划建议;最后是单个线路水平分析及线路拆分规划,在此主要分析各个线路的合理性,从线路评估指标入手,依据苏州公交现状对过长线路给出拆分建议,并提供拆分规划,供公交部门参考。全面找出苏州线网存在的问题并提出解决方案,旨在提高公交质量、服务大众。

    专用道规划模块:分析各主干道路况,给出道路车道数、客流量、车流量的研究,依据分析结果给出设置的公交专用道的建议,以及设置方案和规划建议。最后给出专用道中站台对通行能力影响的模型,用于有效估计专用道上车流量,更好的为公交调度服务。

    速度分析模块:利用公交运营数据中记录的公交车辆行驶数据,即公交车辆的位置信息,我们选取一个时间段的公交车辆记录的位置信息数据,创建公交车辆在该时间段内的位置点,连点成线,表达公交行走的轨迹,依靠线长与时间段求出公交该时间段在该路段行驶的速度。由于公交的速度的大小一定意义上决定了道路的通畅度状况,所以我们借助车辆在道路上行驶速度的来分析评价道路的通畅度状况。系统速度分析中进行三方面的分析,一是分析任一线路在任一时间段内行驶在各路段的速度情况,此分析可以有效的为公交线路的评估、路段的评估等提供数据说明,给出的选定线路的公交车在各路段的运营情况可以为线路整改提供依据,同时可以对同一道路上个路段的状况进行对比分析,即完成对单个道路的各路段分析对比,为整改提供依据;二是分析在任一时间段内城市各主干道的速度状况,此分析可以为道路的评价、规划提供依据。即统计苏州四十五条主干道进行分析,制图统计可以很直观的表达在微小的选定时间段内各主干道上速度的情况,这是城市交通通畅度的直观形象表达,将为多方面调度或紧急事件处理选择最优的行驶路线,为有关部门节约大量的宝贵时间(例如急诊、消防等),同时可以为苏州道路优化提供依据和指导。由于主干道上在一个时间段内有许多的公交车运行轨迹,速度不一,在此我们做一个处理,即选择最快速度作为道路通畅度分析,因为在此很小时间段内,低于最快速度的公交轨迹可能是由于红绿灯、停靠站等影响,选取最快速度在一定条件下可以过滤出这些事件影响,使得分析更接近事实值;三是对分析任一道路在全天时间段内的速度变化情况,以此可以作为道路的功能评估,即不同时间段内道路承担的乘客类型(例如道路地处公司、学校等周边,在特殊的时间段内应给

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