一种快速公交站台服务信息系统及快速公交车到站信息的测算方法

技术领域

本发明涉及公共交通信息服务领域，尤其是一种快速公交站台服 务信息系统及快速公交车到站信息的测算方法。

背景技术

随着城市交通拥堵加剧,为交通管理带来的压力也越来越大,而公共 交通作为缓解交通拥堵的重要手段也越来越受到交通管理部门重视的 重视。如何为市民乘坐公交车出行提供良好的服务，是当前智能交通领 域的一个热门课题。目前在公交车出行方面存在以下问题：

市民在车站等车时,有时会有多种选择,除了到站时间以外,人们还 关心公交车辆的负载问题，当某路公交车的负载或到站时间超过乘客预 期时，乘客会选择乘坐其他路线的公交车或者选择打的。但是目前对公 交站台只提供车辆到站时间的预测情况,未能提供到站车辆到站时车内 车客数量预测情况。

在计算公交车负载时,只统计该车在沿途站台停靠时的车内人数, 缺乏对该车辆在后面各站台停靠时车内人数进行预测的方法。

发明内容

为了克服已有公交站台服务信息方式的内容单一、无法预测各站 台停靠时车内人数、数据信息实用性较差的不足，本发明提供了一种 有效预测各站台停靠时车内人数以及各站台上下车人数及候车人数、 数据信息实用性良好的快速公交站台服务信息系统及公交车及站台旅 客数测算方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种快速公交站台服务信息系统，所述服务信息系统包括中心处 理平台、gps定位子系统、公交车信息子系统、站台子系统和可实时 计算各路段平均OD行车速度或时间的卡口子系统，其中，

中心处理平台，用于负责储存站台位置、对应电子公告屏和停靠 的快速公交线路信息，储存各公交车辆的车牌、座位数、满载数以及 归属线路信息；

公交车信息子系统和gps定位子系统，用于采集并存储公交车辆 的车牌、位置、当前乘客数、沿途停靠各站的时间以及上下车人数信 息；

站台子系统，用于采集各时间端进入站台候车的乘客数；

卡口子系统，用于获取公交车辆在各路段的平均行车速度并据此 推测公交车辆到达站台的时间；通过快速公交到站数据预测模型测算 公交车到站数据；

在站台的电子公告屏显示相应的信息：车内座位数、满载数、预 计到站时间、到站时车内人数和是否满载。

一种快速公交车到站信息的测算方法，所述测算方法包括以下步 骤：

（1）、建立快速公交到站数据预测模型，所述快速公交到站数据 预测模型包括以下参数:车辆与该站台的距离L、车辆到达站所需时间 T、车辆达到该站时新到站人数N、进入该站台的乘客中乘坐该路快 速公交的概率P、站台中该路车的实时等候人数W、车辆到该站时等 候该路车的人数H、车辆在该站台上车的人数U、车辆在该站台下车 的人数D、车辆到该站时车内人数C；

设定在站台下车的乘客的比率符合局部线性规则，即按以下公式预 测站台下车的人数：

预测公式1：

第x班车中下车的乘客比率-第x-1班车中下车的乘客比率=

第x-1班车中下车的乘客比率-第x-2班车中下车的乘客比率

也即：

第x班车中下车的乘客比率=2*第x-1班车中下车的乘客比率-第x-2 班车中下车的乘客比率；

设定在进入站台的乘客数的符合局部线性规则，站台按照每n分钟 统计一次近n分钟进站人数，组成进站数列，N₁，N₂，…，N_k，…， 则有：

预测公式2，k=3，4，5，…：

N_k-N_k-1=N_k-1-N_k-2

也即：N_k=2*N_k-1-N_k-2

下一班公交车与前方某站台的距离L通过GPS定位子系统获取；

下一班公交车到达前方某站台所需时间T通过卡口子系统获取，获 取方式如下：

（1.1.1）根据GPS定位系统获取车辆位置；

（1.1.2）根据车辆位置获取从车辆当前位置到达站台经过的路段；

（1.1.3）获取每个路段的实时平均行车时间；

（1.1.4）计算车辆经过这些路段的时间总和；

下一班公交车达到前方某站台时新到站人数N获取方式如下：

（1.2.1）从站台子系统获取前面两个n分钟进站人数N₁和N₂；

（1.2.2）根据车辆到达该站所需时间T，换算成若干个n分钟，

进而形成数列N₁，N₂，N₃，…，N_k，k=[T/n]；

（1.2.3)按照预测公式2依次计算N₃，…，N_k；

（1.2.4）车辆达到该站时新到站人数N=N₃+N₄+，…，N_k；

（1.2.5）由于系统每n分钟统计一次数据，故每n分钟重算一次

新到站人数；

进入某站台的乘客中乘坐各条线路快速公交的概率P获取方式如 下：

（1.3.1）初始化：统计最近一周各路快速公交车在该站台停靠时 的站台人数和上车人数，该公交车上车总人数与进入站台的总乘客数 的比值，即为乘客乘坐对应快速公交车线路的概率P₀，即所有时点P 初始化值均设置为P₀；

（1.3.2）P值更新算法：当某时刻公交车辆到达该站台，乘客上 车后车辆没有载满，即乘坐该路公交的乘客均已上车，剩下的乘客均 不乘坐本线路公交，则该时点P值按如下方式调整：

P=P/2+（上车乘客数/到站时站台候车乘客总数）/2

由此计算各时间点进入该站台的乘客中乘坐该路快速公交的概 率；

某站台各条公交线路的实时候车人数W通过以下方式获取：

（1.4.1）设该站台有k条公交车线路，进站人员乘坐各条线路的概

率依次是P₁、P₂、…P_k；

（1.4.2）初始化，设定站台总人数为W_总，则各条线路候车人数依 次为：

W₁=W_总*P₁

W₂=W_总*P₂

…

W_k=W_总*P_k

（1.4.3）W值更新算法：

i.每个乘客进入站台都需要刷卡，每进来一个人，各公交车候车 人数增加值依次为P₁、P₂、…P_k1.4.

ii.当某路公交车来到该站台，上车人数为U₁，如果车辆离开时 未满载或者U₁>W₁，则认为该路公交候车乘客全部上车，故将W₁置 为0，其他公交实时候车人数均乘以（W_总—U₁）/W_总

iii.若车辆离开时满载且U₁<=W₁，则：

W_总=W_总—U₁

W₁=W₁—U₁

其他不变；

车辆到某站台时等候该路车的人数H=该站台中乘坐该线路车的实时 候车人数W+下一趟班车到达该站台时预计会到达的人数N*新到乘客 乘坐该路线的概率P；

（2）下一趟班车到达某站台时车内人数C、上车的人数U和下 车的人数D按如下方式预测：

（2.1）设下一趟班车与该站台之间有k个站台，依次编号为第1号站 台、第2号站台、…、第k号站台，所述第k号站台为本站台；

（2.2）依次计算下一趟班车到达第j号站台时车内人数C和下车的人 数，j=1,2,…,k；

步骤2.2.1.令j=1，第1号站台时车内人数C₁即为当前车内实时人数， 可从公交车信息子系统中获取，即到达第1号站台时车内人数C₁是 已知的；

步骤2.2.2.通过步骤（1）得到下一趟班车到达第j号站台时等候该 路车的人数H_j；

步骤2.2.3.下一趟班车的满座数Z从公交车信息子系统中获取，故 下一趟班车在第j号站台上车人数U_j通过以下公式计算：

U_j=MIN（H_j，Z-C_j）

步骤2.2.4.该线路最近两班车的到达第j号站台的车内人数和下车 人数均从公交车信息子系统中获取，由此计算最近两班车下车的乘客 比率；

步骤2.2.5.根据步骤2.2.2计算结果，套用预测公式1可测算下一趟 班车到达第j号站台时乘客的下车比率；

步骤2.2.6.计算下一趟班车在第j号站台的下车人数D_j，D_j=到达站 台时的车内人数C_j*下一趟班车到达第j号站台时乘客的下车比率；

步骤2.2.7.下一趟班车驶出第j号站台时车内人数预测值可通过以 下公式计算：

C_j+1=C_j+U_j-D_j

依次取j=2,3,…,k，重复步骤2.2.2～2.2.7,可测算出下一趟班车到达第 2，3，…，k号站台时车内人数C、上车的人数U和下车的人数D。

本发明的有益效果主要表现在：1、通过获取快速公交线路中经过 公交站台的各路公交车辆到达本站的负载情况，市民可结合车辆到站 时间，选择乘坐可接受的时间范围内最“空闲”的公交车辆；同时，本 发明还可预测出各站台上下车人数及候车人数，为快速公交的调派提 供参考；2、为市民选择乘坐快速公交时提供更全面的帮助。市民在站 台上除获取各路快速公交与本站的距离以及到达本站台的时间之外， 还能获取公交车的各类到站信息，当快速公交到达本站时负载超过某 一限度时，提示该车“满载”。

附图说明

图1为本发明的系统结构图；

图2为本发明的获取快速公交车辆到达某站台时到站信息的流程 图；

图3为本发明的下一趟班车到达某站台时车内人数、上车的人数 和下车的人数的测算流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图3，一种快速公交站台服务信息系统，包括中心处理 平台、gps定位子系统、公交车信息子系统、站台子系统和可实时计 算各路段平均OD行车速度（或时间）的卡口子系统，其中，

中心处理平台为系统的核心，负责储存站台位置、对应电子公告 屏、停靠的快速公交线路等信息，储存各公交车辆的车牌、座位数、 满载数以及归属线路等信息；

公交车信息子系统和gps定位子系统采集并存储公交车辆的车 牌、位置、当前乘客数、沿途停靠各站的时间以及上下车人数等信息；

站台子系统采集各时间端进入站台候车的乘客数；

卡口子系统获取公交车辆在各路段的平均行车速度并据此推测公 交车辆到达站台的时间；通过快速公交到站数据预测模型测算公交车 到站数据；在站台的电子公告屏显示相应的信息（车内座位数、满载 数、预计到站时间、到站时车内人数、是否满载等）。

一种快速公交车到站信息的测算方法，所述测算方法包括以下步 骤：

（1）、建立快速公交到站数据预测模型，所述快速公交到站数据 预测模型包括以下参数:车辆与该站台的距离L、车辆到达站所需时间 T、车辆达到该站时新到站人数N、进入该站台的乘客中乘坐该路快 速公交的概率P、站台中该路车的实时等候人数W、车辆到该站时等 候该路车的人数H、车辆在该站台上车的人数U、车辆在该站台下车 的人数D、车辆到该站时车内人数C；

车辆出站（离站）时车内人数，也即车辆到达下一站时的车内人 数

设定在站台下车的乘客的比率符合局部线性规则，即按以下公式预 测站台下车的人数：

预测公式1：

第x班车中下车的乘客比率-第x-1班车中下车的乘客比率=

第x-1班车中下车的乘客比率-第x-2班车中下车的乘客比率

也即：

第x班车中下车的乘客比率=2*第x-1班车中下车的乘客比率-第x-2 班车中下车的乘客比率；

设定在进入站台的乘客数的符合局部线性规则，站台按照每n（n 取5，也可以取10等其他数字）分钟统计一次近n分钟进站人数，组 成进站数列，N₁，N₂，…，N_k，…。则有：

预测公式2（k=3，4，5，…）：

N_k-N_k-1=N_k-1-N_k-2

也即：N_k=2*N_k-1-N_k-2

下一班公交车与前方某站台的距离L通过GPS定位子系统获取；

下一班公交车到达前方某站台所需时间T通过卡口子系统获取，获 取方式如下：

（1.1.1）根据GPS定位系统获取车辆位置；

（1.1.2）根据车辆位置获取从车辆当前位置到达站台经过的路段；

（1.1.3）获取每个路段的实时平均行车时间；

（1.1.4）计算车辆经过这些路段的时间总和；

下一班公交车达到前方某站台时新到站人数N获取方式如下：

（1.2.1）从站台子系统获取前面两个n分钟进站人数N₁和9N₂；

（1.2.2）根据车辆到达该站所需时间T，换算成若干个n分钟，

进而形成数列N₁，N₂，N₃，…，N_k（k=[T/n]）；

（1.2.3)按照预测公式2依次计算N₃，…，N_k；

（1.2.4）车辆达到该站时新到站人数N=N₃+N₄+，…，N_k；

（1.2.5）由于系统每n分钟统计一次数据，故每n分钟重算一次

新到站人数；

进入某站台的乘客中乘坐各条线路快速公交的概率P获取方式如 下：

（1.3.1）初始化：统计最近一周各路快速公交车在该站台停靠时 的站台人数和上车人数，该公交车上车总人数与进入站台的总乘客数 的比值，即为乘客乘坐对应快速公交车线路的概率P₀，即所有时点P 初始化值均设置为P₀；

（1.3.2）P值更新算法：当某时刻公交车辆到达该站台，乘客上 车后车辆没有载满，即乘坐该路公交的乘客均已上车，剩下的乘客均 不乘坐本线路公交，则该时点P值按如下方式调整：

P=P/2+（上车乘客数/到站时站台候车乘客总数）/2

由此计算各时间点进入该站台的乘客中乘坐该路快速公交的概 率。

某站台各条公交线路的实时候车人数W通过以下方式获取：

（1.4.1）设该站台有k条公交车线路，进站人员乘坐各条线路的概

率依次是P₁、P₂、…P_k；

（1.4.2）初始化，设定站台总人数为W_总，则各条线路候车人数依 次为：

W₁=W_总*P₁

W₂=W_总*P₂

…

W_k=W_总*P_k

（1.4.3）W值更新算法：

i.每个乘客进入站台都需要刷卡，每进来一个人，各公交车候车 人数增加值依次为P₁、P₂、…P_k1.4.

ii.当某路公交车（为便于阐述，以1路车为例）来到该站台，上 车人数为U₁（该数值可从公交车信息子系统获取）；如果车辆离开时 未满载或者U₁>W₁，则认为1路公交候车乘客全部上车，故将W₁置 为0，其他公交实时候车人数均乘以（W_总—U₁）/W_总

iii.若车辆离开时满载且U₁<=W₁，则：

W_总=W_总—U₁

W₁=W₁—U₁

其他不变；

车辆到某站台时等候该路车的人数H=该站台中乘坐该线路车的实时 候车人数W+下一趟班车到达该站台时预计会到达的人数N*新到乘客 乘坐该路线的概率P；

（2）下一趟班车到达某站台时车内人数C、上车的人数U和下 车的人数D按如下方式预测：

（2.1）设下一趟班车与该站台之间有k个站台（含本站台），依次编 号为第1号站台、第2号站台、…、第k号站台（即为本站台）

（2.2）依次计算下一趟班车到达第j（j=1,2,…,k）号站台时车内人数 C和下车的人数：

步骤2.2.1.令j=1，第1号站台时车内人数C₁即为当前车内实时人数， 可从公交车信息子系统中获取，即到达第1号站台时车内人数C₁是 已知的；

步骤2.2.2.通过步骤（1）得到下一趟班车到达第j号站台时等候该 路车的人数H_j；

步骤2.2.3.下一趟班车的满座数Z从公交车信息子系统中获取，故 下一趟班车在第j号站台上车人数U_j通过以下公式计算：

U_j=MIN（H_j，Z-C_j）

步骤2.2.4.该线路最近两班车的到达第j号站台的车内人数和下车 人数均从公交车信息子系统中获取，由此计算最近两班车下车的乘客 比率；

步骤2.2.5.根据步骤2.2.2计算结果，套用预测公式1可测算下一趟 班车到达第j号站台时乘客的下车比率；

步骤2.2.6.计算下一趟班车在第j号站台的下车人数D_j（=到达站台 时的车内人数C_j*下一趟班车到达第j号站台时乘客的下车比率）

步骤2.2.7.下一趟班车驶出第j号站台（也即到达第j+1号站台） 时车内人数预测值可通过以下公式计算：

C_j+1=C_j+U_j-D_j

依次取j=2,3,…,k，重复步骤2.2.2～2.2.7,可测算出下一趟班车到达第 2，3，…，k号站台时车内人数C、上车的人数U和下车的人数D。 在实际应用中k值一般不会大于3，故不会产生太大误差。

实例：图3为1路快速公交车线路在某日8:41的单向运行情况示 意图。为便于阐述，假定已知条件如下：

1、各站点之间的距离均为3000米

2、公交车辆的均为座位数60，满载数80。

3、忽略公交车在站台停靠的时间（即驶入和驶出站台用同一时间 点表示）。

4、即沿途公交站台只停靠1路快速公交车,即进入该站台的乘客 中乘坐该路快速公交的概率P为1,所有进站乘客均乘坐1路快速公交 车。

本实施例以4#～6#站台为例说明,其他站台类似：

第一步，获取4#站台公交服务信息并在4#站台进行发布：

此时第4#站台的下一趟班车为第8班车；

从gps子系统获取到下一趟公交车到5#站台之间的距离为500米；

从卡口子系统获知3～4#站台之间的路段的实时平均车速为15千米 /小时，故下一趟公交车到达5#站台的时间为2分钟；到达5#站台的时 间为8:43。

从公交车信息子系统获取第8班车从3#站台驶出时车内乘客数为 38人,也即第8班车停靠4#站台时车内乘客数为38人.

测算下一趟公交车在4#站台的下车人数：从站台子系统获取第7 班车在4#站台下车的比率为2/36，第6班车在4#站台下车的比率为 2/36，第8班车到达4#站台时车内乘客数为38，故第6班车在4#站台 下车乘客数=（2×2/36-2/36）×38=2.1≈2人

测算下一趟公交车停靠4#站台时的候车人数：

从站台子系统获取当前车站等车人数为13人，8:36～8:41之间进入 该站的人数为11人，8:31～8:36之间进入该站的人数为9人，据此推测 8:41～8：46之间进入该站的人数为2×11-9=13人，平均每分钟13/5=2.6 人下一趟车到达4#站台还需要2分钟，将会有5人进入站台 （2.6×2=5.2≈5）。故下一趟公交车停靠4#站台时的候车人数为13+5=18 人

下一趟公交车离开4#站台时车内人数为MIN(80,38+18-2)=54人； 也即该车到达5#站台时车内人数为54人；

在4#站台发布如下信息：“1路车，距离本站500米，2分钟后到 达(500米÷15千米/小时=2分钟)，到站时乘客数38人，预计下车人数 为2人”。

第二步，获取5#站台公交服务信息并在5#站台进行发布：

此时第5#站台的下一趟班车为第6班车；

从GPS子系统获取到第6班公交车到5#站台之间的距离为1200 米；

从卡口子系统获知4#～5#站台之间的路段的实时平均车速为15千 米/小时，故该车到达5#站台的时间为4.8分钟(1200米÷15千米/小时=4.8 分钟),到达5#站台的时间为8:46。

从公交车信息子系统获取第6班车从4#站台驶出时车内乘客数为 55人,也即第6班车驶入5#时车内乘客数为55人.

测算下一趟公交车在5#站台的下车人数：从站台子系统获取第5 班车在5#站台下车的比率为5/46，第4班车在5#站台下车的比率为 4/43，第6班车到达5#站台时车内乘客数为38，故第6班车在5#站台 下车乘客数=（2×5/46-4/43）×55=6.8≈7人

测算下一趟公交车停靠5#站台时的候车人数：

从站台子系统获取当前车站等车人数为23人，8:36～8:41之间进入 该站的人数为9人，8:31～8:36之间进入该站的人数为8人，据此推测 8:41～8：46之间进入该站的人数为2×9-8=10人，平均每分钟10/5=2人 下一趟车到达5#站台还需要4.8分钟，将会有10人进入站台 （2×4.8=9.6≈10）。故下一趟公交车停靠4#站台时的候车人数为 23+10=33人

第6班公交车离开5#站台时车内人数为MIN(80,55+33-7)=80人； 也即第6班公交车到达6#站台时车内人数为80人(满载)；

在5#站台发布如下信息：“1路车，距离本站1200米，5分钟后到 达，到站时乘客数55人，预计下车人数为7人”。

第三步，获取6#站台公交服务信息并在6#站台进行发布：

此时第6#站台的下一趟班车也是第6班车；

从gps子系统获取到第6班公交车到6#站台之间的距离为4200米；

从卡口子系统获知4#～5#站台之间的路段的实时平均车速为15千 米/小时，4#～5#站台之间的路段的实时平均车速为12千米/小时,故该车 到达6#站台需要19.8分钟(1200米÷15千米/小时+3000米÷12千米/小时 =19.8分钟),到达5#站台的时间为9:01。

由8.22知第6班车从5#站台驶出时车内乘客数为55人,也即第6 班车驶入6#时车内乘客数为80人(满载).

测算下一趟公交车在6#站台的下车人数：从站台子系统获取第5 班车在6#站台下车的比率为18/50，第4班车在6#站台下车的比率为 17/47，第6班车到达6#站台时车内乘客数为80，故第6班车在6#站台 下车乘客数=（2×18/50-17/47）×80=28.7≈29人

测算下一趟公交车停靠6#站台时的候车人数：

从站台子系统获取当前车站等车人数为5人，8:36～8:41之间进入 该站的人数为7人，8:31～8:36之间进入该站的人数为7人，据此推测 8:41～8：46之间进入该站的人数为2×7-7=7人，平均每分钟7/5=1.4人 下一趟车到达5#站台还需要19.8分钟，将会有27人进入站台 （1.4×19.8=27.2≈27）。故下一趟公交车停靠6#站台时的候车人数为 5+27=32人

第6班车离开6#站台时车内人数=MIN(80,80+32-29)=80人；也即 第6班公交车到达7#站台时车内人数为80人(满载)；

在6#站台发布如下信息：“1路车，距离本站4200米，20分钟后 到达，到站时乘客数80人(满载)，预计下车人数为29人”。