一种用于公交行业运营监管的智能分析方法及其系统

技术领域

本发明涉及智慧交通技术领域，特别是一种用于公交行业运营监管的智能分析方法及其系统。

背景技术

近年来,随着云计算、物联网等信息化技术的不断发展，公交企业将新技术应用在公交管理和公交服务上，全面构建精准服务动态监管新体系，公交运行状态监测是基于智能调度平台的数据，利用可视化界面，实时掌握公交线网运行各类运营指标的情况。能够针对发车班次、运行速度、准点率、拥挤度等指标进行监测。

然而现有的公交行业多为新能源车辆进行运营，传统的新能源车辆在调度的过程中往往采用固定的时刻表来进行的，采用“定点发车、两头卡点”的手工作业的调度方式，对车辆在运营线路上的能源状态和站点实时拥挤度无法实时了解，仅依靠首末两站点对新能源车辆进行充点操作，具有一定的盲目性和滞后性，这样一来不仅会造成某个车辆充电处的拥堵，需要扩充充电站，且会造成车辆的充电过程的过冲欠充带来的影响，或在低人流路线上运营的多余能源损耗。

所以基于现有方案公交运营中存在能源和站点拥挤度的问题，现阶段没有来进行动态调整，进而导致交通运营系统的冗余和站点的拥堵，不利于智慧交通的推广与运行。

发明内容

鉴于上述现有公交运营中存在的问题，提出了本发明。

本发明的目的是通过提供一种用于公交行业运营监管的智能分析方法及其系统，其基于公交车辆运营信息，对公交车辆进行调度实现低碳运营，改善了公交车辆调度优化算法，进而能够基于公交车辆基础信息和行驶里程信息，实现车辆能源消耗监测和统计分析，并根据能源消耗和公交运营线路上的充电站位置进行智能调度，避免交通运营系统的冗余和站点的拥堵，有利于智慧交通的推广与运行。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一方面，本发明提供一种用于公交行业运营监管的智能分析方法，包括：

步骤S1；运营信息采集，划分公交车辆的运营区域，获取运营区域内每个目标车辆的车辆基础信息、路网交通灯信息、拥堵度信息、站台监控信息、站台历史客流信息、充电站信息、以及车辆运营调度信息，所述车辆基础信息包括车辆能源信息、GPS位置信息和当前车内人员数量信息；

步骤S2；车辆基础信息和站台客流人数信息计算，通过所述车辆能源信息、GPS位置信息和车辆运营调度信息，对目标车辆的能源进行分析预估，得到目标车辆剩余能源信息；根据运营区域内所述站台监控信息，获取运营区域内各站台候车人数，得到运营线路上实时的站台客流人数，同时根据的历史客流信息分析预估各站的下车人数后，形成站台拥挤度信息；

步骤S3；当前目标车辆的运营分析，根据当前目标车辆的剩余能源信息和充电站信息，并结合目标车辆所在线路行驶方向上的站台拥挤度信息，通过贪心算法分析出当前目标车辆所在线路行驶方向上的优选调度运营线路，进行停车充电；

步骤S4；当前目标车辆的数据更新校准，当前目标车辆基于所述优选调度运营线路，根据更新后的站台拥挤度信息、充电站信息和剩余能源信息，对目标车辆所在优选调度运营线路上到达终点充电站的时间，进行实时的更新校准；

步骤S5；在运营区域内自动调整各个公交车辆的调度运营计划，即基于各个公交车辆的运营线路，根据实时采集的车辆剩余站台拥挤度信息、充电站信息和剩余能源信息，在终点充电站自动调整各个公交车辆的调度运营计划；

步骤S6；实时更新运营区域内上线车辆的实时数据。

作为本发明的一种优选技术方案，所述其中：步骤S3中通过贪心算法分析出当前目标车辆所在线路行驶方向上的优选调度运营线路，具体如下：

步骤S301，确定运营线路的运行参数，包括车辆基础信息、路网交通灯信息、拥堵度信息、站台监控信息、站台历史客流信息、充电站信息、以及车辆运营调度信息，设计公交车运营调度模型；

步骤S302，以当前目标车辆运营时长为优选目标，即将目标车辆所在运营调度线路运营过程中的充电、驶入站点接客和行驶里程问题，进行约束；

步骤S303，基于公交车运营调度模型和当前目标车辆运营时长的优选目标，利用贪心算法对步骤S302中的充电、驶入站点接客和行驶里程问题进行优化求解。

作为本发明的一种优选技术方案，其中：步骤S303的优化求解表达式具体如下：

其中，式(1)中t

其中，式(2)中s

解向量为X＝{x

作为本发明的一种优选技术方案，所述其中：步骤S2中车辆基础信息的计算具体如下：

当目标车辆处于驻车状态时，根据电池剩余电量和历史行车的平均能耗更新续驶里程，具体如下：

根据所述目标车辆历史数据和预设调度运营线路行驶数据，得到当前目标车辆的预设综合功率；

根据所述目标车辆的历史行车数据与电池容量的历史电池数据，确定所述目标车辆的预设历史行车的平均能耗模型，并根据所述预设历史行车的平均能耗模型，得到所述目标车辆的电池可用电量；

根据所述目标车辆的预设综合功率和目标车辆的电池可用电量，确定所述目标车辆的续驶里程，并形成目标车辆行驶里程信息；

所述当目标车辆处于行车状态时，实时获取当前行车的行车距离和当前行车阶段的实际平均能耗，具体如下：

根据当前行车阶段的实际平均能耗以及上次行车的平均能耗加权得到当前行车的平均能耗，再利用当前的电池剩余电量和当前行车的平均能耗计算得到续驶里程，并形成目标车辆行驶里程信息。

作为本发明的一种优选技术方案，其中：所述当前行车的平均能耗，计算公式如下：

Q

其中，Q

作为本发明的一种优选技术方案，其中：所述车辆基础信息、路网交通灯信息、拥堵度信息、站台监控信息、站台历史客流信息、充电站信息以及车辆运营调度信息，通过车载OBU设备和交通路侧端的RSU路测设备进行传输。

作为本发明的一种优选技术方案，其中：所述划分公交车辆的运营区域，在运营区域内管理多个充电站，将管理区域划分成多个区域，将一天划分成多个时间损耗等级时段；

所述实时监测可用充电桩数量，通过车辆识别系统统计进出站车辆数，基于运营区域内公交车辆与可用充电桩数量，根据目标车辆所在优选调度运营线路上到达终点充电站的时间，获取对应所述终点充电站的当前状态，并反馈至目标车辆。

一方面，本发明提供一种用于公交行业运营监管的智能分析方法的系统，包括：

所述运营信息采集系统，用于获取目标车辆的车辆基础信息、路网交通灯信息、拥堵度信息、站台监控信息、站台历史客流信息、充电站信息、以及车辆运营调度信息；所述信息采集系统包括：

车载OBU模块，用于获取目标车辆的车辆基础信息、站台历史客流和车辆运营调度信息，所述车载OBU设备设于车辆中；RSU路测设备，用于获取路网交通灯信息和拥堵度信息；站台智能监控获取模块，用于获取站台客流人数和上下客数量信息，搭载在公交车站台；充电站监测模块，用于获取充电站信息；运营监管服务器，用于车辆基础信息和站台客流人数信息计算、当前目标车辆的运营分析、数据更新校准、计算后续到达终点充电站的时间、自动调整公交调度计划和实时更新上线车辆的实时数据工作；

所述调度终端系统，用于接收运营监管服务器的调度信息并发送至目标车辆，用于调度运营区域内目标车辆。

本发明基于公交车辆运营信息，并利用动态规划算法对公交车辆进行调度实现低碳运营，具体地改善了公交车辆调度优化决策，进而能够基于公交车辆基础信息和行驶里程信息，实现车辆能源消耗监测和统计分析，并根据能源消耗和公交运营线路上的充电站位置进行智能调度，在路网拥挤度、充电站运营和站点交通方面做出最优规划进行调度，以及后续的整个交通网运营，进而能够避免交通运营系统的冗余和站点的拥堵，有利于智慧交通的推广与运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明公交行业运营监管的智能分析方法的流程图；

图2为本发明公交行业运营监管的智能分析系统的模块化结构示意图；

图3为本发明信息采集系统的模块化结构示意图。

图中标号：10、运营信息采集系统；20、运营监管服务器；30、调度终端系统；101、车载OBU模块；102、RSU路测设备；103、站台智能监控获取模块；104、充电站监测模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1，为本发明的一个实施例，该实施例提供了一种用于公交行业运营监管的智能分析方法，包括：

步骤S1：运营信息采集，划分公交车辆的运营区域，获取运营区域内每个目标车辆的车辆基础信息、路网交通灯信息、拥堵度信息、站台监控信息、站台历史客流信息、充电站信息、以及车辆运营调度信息，车辆基础信息包括车辆能源信息、GPS位置信息和当前车内人员数量信息；

步骤S2：车辆基础信息和站台客流人数信息计算，通过车辆能源信息、GPS位置信息和车辆运营调度信息，对目标车辆的能源进行分析预估，得到目标车辆剩余能源信息；根据运营区域内站台监控信息，获取运营区域内各站台候车人数，得到运营线路上实时的站台客流人数，同时根据的历史客流信息分析预估各站的下车人数后，形成站台拥挤度信息；

需要强调的是车辆基础信，计算具体如下：

当目标车辆处于驻车状态时，根据电池剩余电量和历史行车的平均能耗更新续驶里程，具体如下：

根据目标车辆的历史数据和预设调度运营线路行驶数据，得到当前目标车辆的预设综合功率；

根据目标车辆的历史行车数据与电池容量的历史电池数据，确定目标车辆的预设历史行车的平均能耗模型，并根据预设历史行车的平均能耗模型，得到目标车辆的电池可用电量；

根据目标车辆的预设综合功率和目标车辆的电池可用电量，确定目标车辆的续驶里程，并形成目标车辆行驶里程信息；

当目标车辆处于行车状态时，实时获取当前行车的行车距离和当前行车阶段的实际平均能耗，具体如下：

根据当前行车阶段的实际平均能耗以及上次行车的平均能耗加权得到当前行车的平均能耗，再利用当前的电池剩余电量和当前行车的平均能耗计算得到续驶里程，并形成目标车辆行驶里程信息。

进一步说明当前行车的平均能耗，计算公式如下：

Q

其中，Q

基于上述可知，本实施例可进行车辆基础信息和站台客流人数信息计算，能够通过计算的站台拥挤度信息和目标车辆剩余能源信息，结合下述对当前目标车辆的运营分析，进行整体的公交运营动态规划，将公交车辆运营的拥挤度和能源消耗的大问题转换为小问题，通过动态规划可实现车辆能源消耗监测和统计分析，并根据能源消耗和公交运营线路上的充电站位置进行智能调度。

步骤S3：当前目标车辆的运营分析，根据当前目标车辆的剩余能源信息和充电站信息，并结合目标车辆所在线路行驶方向上的站台拥挤度信息，通过贪心算法分析出当前目标车辆所在线路行驶方向上的优选调度运营线路，进行停车充电；其中，通过贪心算法分析出当前目标车辆所在线路行驶方向上的优选调度运营线路，具体如下：

步骤S301，确定运营线路的运行参数，包括车辆基础信息、路网交通灯信息、拥堵度信息、站台监控信息、站台历史客流信息、充电站信息、以及车辆运营调度信息，设计公交车运营调度模型；

步骤S302，以当前目标车辆运营时长为优选目标，即将目标车辆所在运营调度线路运营过程中的充电、驶入站点接客和行驶里程问题，进行约束；

步骤S303，基于公交车运营调度模型和当前目标车辆运营时长的优选目标，利用贪心算法对步骤S302中的充电、驶入站点接客和行驶里程问题进行优化求解。

步骤S303的优化求解表达式具体如下：

其中，式(1)中t

其中，式(2)中s

解向量为X＝{x

基于上述可知，本发明基于公交车辆运营信息，并利用贪心算法对公交车辆进行调度后实现低碳运营，在车辆运营时长的约束下，并结合路网拥挤度和站台客流量进行动态优化，能够最大化的使得车辆行驶里程增加，增加运营效果，有效地使得车辆进行充放电，避免了电站的冗余和站点的拥堵。

步骤S4：当前目标车辆的数据更新校准，当前目标车辆基于优选调度运营线路，根据更新后的站台拥挤度信息、充电站信息和剩余能源信息，对目标车辆所在优选调度运营线路上到达终点充电站的时间，进行实时的更新校准；

步骤S5：在运营区域内自动调整各个公交车辆的调度运营计划，即基于各个公交车辆的运营线路，根据实时采集的车辆剩余站台拥挤度信息、充电站信息和剩余能源信息，在终点充电站自动调整各个公交车辆的调度运营计划；

步骤S6：实时更新运营区域内上线车辆的实时数据。

车辆基础信息、路网交通灯信息、拥堵度信息、站台监控信息、站台历史客流信息、充电站信息以及车辆运营调度信息，通过车载OBU设备和交通路侧端的RSU路测设备进行传输。

本发明还包括划分公交车辆的运营区域，在运营区域内管理多个充电站，将管理区域划分成多个区域，将一天划分成多个时间损耗等级时段；实时监测可用充电桩数量，通过车辆识别系统统计进出站车辆数，基于运营区域内公交车辆与可用充电桩数量，根据目标车辆所在优选调度运营线路上到达终点充电站的时间，获取对应终点充电站的当前状态，并反馈至目标车辆。

参照图2和图3，为本发明的第二个实施例，该实施例提供了一种用于公交行业运营监管的智能分析系统，包括：

运营信息采集系统10，用于获取目标车辆的车辆基础信息、路网交通灯信息、拥堵度信息、站台监控信息、站台历史客流信息、充电站信息、以及车辆运营调度信息；

运营监管服务器20，用于车辆基础信息和站台客流人数信息计算、当前目标车辆的运营分析、数据更新校准、计算后续到达终点充电站的时间、自动调整公交调度计划和实时更新上线车辆的实时数据工作；

调度终端系统30，用于接收运营监管服务器的调度信息并发送至目标车辆，用于调度运营区域内目标车辆。

其中，所述运营信息采集系统10包括：

车载OBU模块101，用于获取目标车辆的车辆基础信息、站台历史客流和车辆运营调度信息，所述车载OBU设备设于车辆中；

RSU路测设备102，用于获取路网交通灯信息和拥堵度信息；

站台智能监控获取模块103，用于获取站台客流人数和上下客数量信息，搭载在公交车站台；

充电站监测模块104，用于获取充电站信息。

综上所述，本发明基于公交车辆运营信息，并利用动态规划算法对公交车辆进行调度后实现低碳运营，在车辆运营时长的约束下，并结合路网拥挤度和站台客流量进行动态优化，能够最大化的使得车辆行驶里程增加，增加运营效果，有效地使得车辆进行充放电，避免了电站的冗余和站点的拥堵，即改善了公交车辆调度优化算法，进而能够基于公交车辆基础信息和行驶里程信息，实现车辆能源消耗监测和统计分析，根据能源消耗和公交运营线路上的充电站位置进行智能调度，在路网拥挤度、充电站运营和站点交通方面做出最优规划进行调度，以及后续的整个交通网运营，进而能够避免交通运营系统的冗余和站点的拥堵，有利于智慧交通的推广与运行。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包括于本申请的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分。并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。

应理解的是，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。上述实施例方法的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，该程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。上述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读存储介质中。该存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。