智能预测技术支持的弹性公交调度系统

技术领域

本发明涉及公共交通技术领域，具体涉及智能预测技术支持的弹性公交调度系统。

背景技术

弹性公交是一种能够根据客流量大小，适时调度合适规格和数量车辆的一种公共交通。而为了保证车辆的稳定行驶，车辆上会安装有多个传感器，监测和检测车辆及相关系统的状态，以防止故障和提高安全性能，但是尽管设置了多个传感器，仍会由于传感器故障、校准问题、车辆行驶的环境因素等，使得车辆的异常状况无法被感应，进而导致异常状况发展累积成故障，最后导致在行驶过程中出现故障抛锚的问题，影响乘坐体验并增加调度系统运作的复杂性。现有的解决方式是定期对车辆进行检修，以确保车辆行驶的稳定性，然而因车辆检修的工程量较大，往往只有在一天运营结束后，方才对车辆进行检修，导致对车辆意外故障的风险降低程度不高。

为此提出智能预测技术支持的弹性公交调度系统。

发明内容

本发明的目的在于：为解决上述问题，本发明提供了智能预测技术支持的弹性公交调度系统。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

智能预测技术支持的弹性公交调度系统，包括入站检测端、数据采集端和调度分析端，其特征在于，所述入站检测端用于在车辆停靠前进行调度分析，所述数据采集端设置在入站检测端处，所述数据采集端用于对车辆进行数据收集和信息收集，所述调度分析端用于接收数据采集端所收集的信息及数据，并对其进行处理，以选择车辆调度任务；

所述调度分析端包括预测模型模块、数据接收模块、历史记录模块、存储模块和调度中心模块，数据采集端所采集的信息和数据进入数据接收模块输入到预测模型模块中，预测模型模块基于采集的信息和数据进行故障分析和预测，然后调度中心模块根据预测结果选择车辆是否入库维修，以及对该车辆空缺的弥补调度，车辆入库维修后，维修记录保留到历史记录模块中，数据采集端采集的数据和信息记录到存储模块中；

入站检测端上设置有用于感应车辆驶入及车辆速度的探测机构，所述入站检测端上设置有用于根据所述探测机构的感应结果改变所述数据采集端检测位置的扩展机构，所述入站检测端上还设置有用于车辆行驶过程中保持位置的停滞机构。

进一步地，所述入站检测端包括梯台和停靠台，所述梯台的数量为两个且连接在所述停靠台的前后端，所述梯台用于导向车辆驶上所述停靠台，所述探测机构设置在前端的所述梯台上，所述停滞机构设置在停靠台上。

进一步地，所述数据采集端包括若干的传感集成架，所述传感集成架设置在停靠台上，所述传感集成架上集成有检测模块一，所述检测模块一由多个传感器组成，末端的所述传感集成架上连接有安装架，所述安装架上安装有摄像头。

进一步地，所述探测机构包括探板，前端的所述梯台顶面设有开口，且所述探板铰接在开口的前端，所述探板底面连接有复位弹簧二，探板顶端开设有槽且槽内转动安装有抵触轴，所述探板的一侧安装有编码器。

进一步地，所述数据采集端还包括检测模块二，所述探测机构还包括连杆，所述探板正面开设有容纳槽，所述检测模块二设置在所述容纳槽内，所述梯台内开设有介质槽且介质槽内填充有介质，所述探板底面开设有滑槽，且滑槽内滑动安装有滑块，所述滑块底面铰接有连杆，所述连杆贯穿于所述梯台，且所述连杆底端与所述介质槽呈套入关系，所述探板正面开设有伸缩槽，所述伸缩槽通过介质管一与所述介质槽连接并连通，所述伸缩槽内套入有活塞一，所述活塞一前端连接有伸缩杆，所述伸缩杆贯穿于所述伸缩槽并位于所述容纳槽内，所述伸缩杆前端连接有防护板，所述防护板顶端连接有复位弹簧一。

进一步地，所述停滞机构包括滚轴筒，所述停靠台的顶面开口且中部内壁连接滚轴筒，所述滚轴筒两侧面铺设有多个转孔且转孔内插接有转杆，所述转杆位于滚轴筒外的一端连接有转辊，同侧的所述转辊上连接有运输带，所述滚轴筒内放置有滑板，所述滑板上对应数个转杆的位置均连接有锁紧扣，所述转杆位于所述滚轴筒内的外壁及锁紧扣上均设有轮齿，所述滚轴筒正面内壁连接有固定筒，所述固定筒内套入有活塞板三，所述活塞板三一侧连接有塞杆，所述塞杆贯穿于所述固定筒和所述滑板，所述塞杆外壁连接有复位弹簧三，所述复位弹簧三的自由端与所述滑板连接，所述固定筒通过介质管二与所述介质槽连接并连通，所述停靠台的两侧均安装有防出电机，所述防出电机的传动轴与相应位置的一个转辊连接，所述数据采集端还包括检测模块三，检测模块三设置在所述滚轴筒内用于检测两侧所述转杆的转动。

进一步地，所述扩展机构包括导轨一，所述停靠台的一侧安装导轨一，且若干的所述传感集成架滑动安装在所述导轨一上，所述传感集成架正面连接有固定轴，所述固定轴上铰接有铰接板，靠近侧的两个所述铰接板底端相互铰接，所述停靠台一侧安装有导轨二，所述导轨二上滑动安装有升降设备，所述升降设备的传动轴连接有连接板，所述连接板与所述铰接板的底端转动连接，所述编码器与所述升降设备电信号连接。

本发明的有益效果如下：

1、本发明基于智能预测公交的故障可能性，在车辆停靠到总站、客运站等终点，在进入停靠区域前，通过入站检测端、数据采集端和调度分析端在较短时间内对车辆的状态进行信息和数据收集，对车辆的故障进行智能预测，保证出现异常状况时可以得到及时排查，避免其发展为故障抛锚，且在需要检修时，能够在终点站以简单的任务变化来进行调度，提高调度方便性。

2、本发明通过梯台将车辆导向到停靠台上，探测机构对车辆的驶入和驶离进行检测，当车辆完全行驶到停靠台上后，停滞机构运转并让车辆在停靠台上保持行驶状态，进而通过数据采集端对行驶状态下的车辆进行安全检测，从而模拟出车辆的行驶状态，并根据车辆行驶状态下存在的异常状况进行监测，进而对存在故障风险的车辆进行预测，并根据预测结果适时的改变调度，防止车辆行驶过程中故障抛锚的意外情况产生。

3、本发明通过检测模块一对车辆行驶过程中的各项数据进行收集，并上传到预测模型中对数据进行分析，进而预测出车辆在后续行驶中是否具有故障的可能性，以及预测出故障产生的位置，进而配合调度来对车辆故障抛锚的风险进行有效排除，并对后续检修工作提供帮助，通过摄像头对车辆的信息收集，对驶入的车辆进行辨认，并配合检修历史及配置等数据来进一步增加预测的准确性及稳定性。

4、本发明通过检测模块二的设置，在车辆向停靠台上驶入时，可对车辆底盘处进行安全检测，防止车辆底盘处出现的故障风险，在车辆未驶入梯台时，防护板将检测模块二遮盖以避免外界环境的影响，当车辆驶入梯台时，防护板自动打开以供检测模块二对车辆底盘的信息、数据采集，提高了检测模块二的适用性。

5、本发明在车辆未完全行驶到停靠台上时，锁紧扣通过连杆挤压介质的驱动紧压在转杆上，从而将运输带锁紧，保证车辆能够稳定行驶到停靠台上，在车辆全部驶入停靠台上后，转杆脱离被锁紧扣锁定的状态，通过运输带的运转来让车辆停止前进，进而让车辆保持在停靠台上行驶以供数据采集端的检测，检测模块三会检测两侧转杆的转动速率，从而收集数据来协助预测模型判断车辆左右轮速是否不一致，从而对车辆的传动系统进行故障预测。

6、本发明在车辆因驶入挤压并带动抵触轴转动时，抵触轴感应到车辆驶入后，驱动升降设备的传动轴伸出，带动改变传感集成架之间的间距，而通过编码器对车辆行驶速度的数据收集，来正比例的控制升降设备的升降速度，并通过车辆脱离抵触轴后编码器的关闭，来同步关闭连接板的启动，进而根据车辆行驶速度和行驶时间来适应性的控制扩展机构对传感集成架间距的改变程度，适配于弹性公交应对客流量时会采用不同规格的公交车辆，让数据采集端能够自动适配到车辆的尺寸来进行数据收集和信息收集，保证传感集成架的位置对应到车辆的前后及中部，对各个位置单独进行监测，保证数据收集和信息收集的准确性和稳定性。

附图说明

图1是本发明系统示意图；

图2是本发明入站检测端和数据采集端的立体结构示意图；

图3是本发明部分结构示意图；

图4是本发明部分结构示意图；

图5是本发明梯台的结构示意图；

图6是本发明梯台的结构示意图；

附图标记：1、入站检测端；101、梯台；102、停靠台；2、数据采集端；201、传感集成架；202、检测模块一；203、安装架；204、摄像头；205、检测模块二；3、探测机构；301、探板；302、复位弹簧一；303、抵触轴；304、容纳槽；305、连杆；306、滑块；307、伸缩槽；308、伸缩杆；309、复位弹簧二；3010、防护板；3011、活塞一；3012、介质管一；3013、编码器；4、停滞机构；401、滚轴筒；402、转杆；403、转辊；404、运输带；405、滑板；406、锁紧扣；407、固定筒；408、活塞板三；409、塞杆；4010、复位弹簧三；4011、介质管二；4012、防出电机；5、扩展机构；501、导轨一；502、固定轴；503、铰接板；504、导轨二；505、连接板；506、升降设备。

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中的附图，对本发明实施例中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一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施方式的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1、图2所示，智能预测技术支持的弹性公交调度系统，包括入站检测端1、数据采集端2和调度分析端，入站检测端1用于在车辆停靠前进行调度分析，数据采集端2设置在入站检测端1处，数据采集端2用于对车辆进行数据收集和信息收集，调度分析端用于接收数据采集端2所收集的信息及数据，并对其进行处理，以选择车辆调度任务；

调度分析端包括预测模型模块、数据接收模块、历史记录模块、存储模块和调度中心模块，预测模型模块基于利用车辆传感器数据和历史维修记录等信息，通过机器学习和数据挖掘技术来预测车辆可能出现的故障情况的模型，机器学习算法采用随机森林、支持向量机和神经网络中的一种，进行模型训练，并针对特定的故障类型进行模型优化，其经过模型选择与训练，可以实现故障特征识别，数据采集端2所采集的信息和数据进入数据接收模块输入到预测模型模块中，预测模型模块基于采集的信息和数据进行故障分析和预测，对车辆故障可能性及故障位置进行判定，然后调度中心模块根据预测结果选择车辆是否入库维修，以及对该车辆空缺的弥补调度，车辆入库维修后，维修记录保留到历史记录模块中，数据采集端2采集的数据和信息记录到存储模块中，并周期性地将历史记录模块和存储模块存储的数据，经数据清洗、特征提取和特征选择等预处理工作，输入预测模型模块中，进行模型训练，并针对特定的故障类型进行模型优化；

入站检测端1上设置有用于感应车辆驶入及车辆速度的探测机构3，入站检测端1上设置有用于根据探测机构3的感应结果改变数据采集端2检测位置的扩展机构5，入站检测端1上还设置有用于车辆行驶过程中保持位置的停滞机构4。

如图2所示，入站检测端1包括梯台101和停靠台102，梯台101的数量为两个且连接在停靠台102的前后端，梯台101用于导向车辆驶上停靠台102，探测机构3设置在前端的梯台101上，停滞机构4设置在停靠台102上。

具体的，通过梯台101将车辆导向到停靠台102上，探测机构3对车辆的驶入和驶离进行检测，当车辆完全行驶到停靠台102上后，停滞机构4运转并让车辆在停靠台102上保持行驶状态，进而通过数据采集端2对行驶状态下的车辆进行安全检测，从而模拟出车辆的行驶状态，并根据车辆行驶状态下存在的异常状况进行监测，进而对存在故障风险的车辆进行预测，并根据预测结果适时的改变调度，防止车辆行驶过程中故障抛锚的意外情况产生。

如图2所示，数据采集端2包括若干的传感集成架201，传感集成架201设置在停靠台102上，传感集成架201上集成有检测模块一202，检测模块一202由多个传感器组成，其中包括但不限于噪音计：用于对车辆异常声音进行检测、温度传感器：用于对车辆异常温度进行检测和光电传感器：用于检测车辆灯光强度异常情况，末端的传感集成架201上连接有安装架203，安装架203上安装有摄像头204。

具体的，通过检测模块一202对车辆行驶过程中的各项数据进行收集，并上传到预测模型中对数据进行分析，进而预测出车辆在后续行驶中是否具有故障的可能性，以及预测出故障产生的位置，进而配合调度来对车辆故障抛锚的风险进行有效排除，并对后续检修工作提供帮助，通过摄像头204对车辆的信息收集，对驶入的车辆进行辨认，并配合检修历史及配置等数据来进一步增加预测的准确性及稳定性。

如图2所示，探测机构3包括探板301，前端的梯台101顶面设有开口，且探板301铰接在开口的前端，探板301底面连接有复位弹簧二309，探板301通过复位弹簧二309的支撑呈倾斜状态，探板301顶端开设有槽且槽内转动安装有抵触轴303，抵触轴303外表面连接有橡胶圈，抵触轴303外表面突出于探板301，探板301的一侧安装有编码器3013。

具体的，当车辆向停靠台102上行驶的过程中，当车辆的轮胎接触到探板301时，探板301通过压缩弹簧向梯台101的开口内收纳，从而形成倾斜面将车辆导向入停靠台102上，而当车辆的轮胎脱离探板301后，探板301通过复位弹簧二309的回弹复位，并通过弹力让抵触轴303抵触在车辆的底盘或外壳底端，通过车辆的行驶来带动抵触轴303产生转动，编码器3013将该转动及转动速度转化为电信号，当车辆驶入停靠台102上后，抵触轴303脱离车辆，编码器3013停止电信号的产生，进而对车辆是否驶入到停靠台102，以及在编码器3013接收的转动速度下所花费的驶入时长，进而判定出车辆的位置及尺寸，以供后续操作的稳定实施。

如图5、图6所示，数据采集端2还包括检测模块二205，探测机构3还包括连杆305，探板301正面开设有容纳槽304，检测模块二205设置在容纳槽304内，检测模块二205由照明模块、摄像模块及感应模块组成，照明模块在车辆底盘处提供照明，以供摄像模块对车辆底盘的状态进行信息收集，而感应模块由多个传感器组成，用于对车辆底盘处的温度、是否漏水等进行数据收集，梯台101内开设有介质槽且介质槽内填充有介质(图中未示出)，介质具体为液压油，探板301底面开设有滑槽，且滑槽内滑动安装有滑块306，滑块306底面铰接有连杆305，连杆305呈倒T字型并贯穿于梯台101，且连杆305底端与介质槽呈套入关系，连杆305可在介质槽内滑动，探板301正面开设有伸缩槽307，伸缩槽307通过介质管一3012与介质槽连接并连通，伸缩槽307内套入有活塞一3011，活塞一3011可在伸缩槽307内滑动，活塞一3011前端连接有伸缩杆308，伸缩杆308贯穿于伸缩槽307并位于容纳槽304内，伸缩杆308前端连接有防护板3010，防护板3010背面连接有毛刷，防护板3010顶端连接有复位弹簧一302，复位弹簧一302自由端与容纳槽304连接。

具体的，通过检测模块二205的设置，在车辆向停靠台102上驶入时，可对车辆底盘处进行安全检测，防止车辆底盘处出现的故障风险，在车辆未驶入梯台101时，防护板3010将检测模块二205遮盖以避免外界环境的影响，当车辆驶入梯台101时，探板301受到挤压后推动连杆305下降，连杆305通过滑块306的滑动以及与其的铰接来适应探板301的角度改变，连杆305挤压介质槽内的介质通过介质管一3012注入到伸缩槽307内，介质推动活塞一3011滑动，使得伸缩杆308拉动防护板3010从检测模块二205上移开，以供检测模块二205对车辆底盘的信息、数据采集，在车辆驶离梯台101后，复位弹簧一302通过回弹带动活塞一3011将介质重新挤压回介质槽内，进而推动防护板3010复位。

如图3、图4、图5所示，停滞机构4包括滚轴筒401，停靠台102的顶面开口且中部内壁连接滚轴筒401，滚轴筒401两侧面铺设有多个转孔且转孔内插接有转杆402，转杆402位于滚轴筒401外的一端连接有转辊403，同侧的转辊403上连接有运输带404，滚轴筒401内放置有呈L型的滑板405，滑板405上对应数个转杆402的位置均连接有锁紧扣406，转杆402位于滚轴筒401内的外壁及锁紧扣406上均设有轮齿，滚轴筒401正面内壁连接有固定筒407，固定筒407内套入有活塞板三408，活塞板三408可在固定筒407内滑动，活塞板三408一侧连接有塞杆409，塞杆409贯穿于固定筒407和滑板405，塞杆409外壁连接有复位弹簧三4010，复位弹簧三4010的自由端与滑板405连接，复位弹簧三4010采用较大的弹力，足以在受压时会先让锁紧扣406紧密抵触于转杆402的状态，固定筒407通过介质管二4011与介质槽连接并连通，停靠台102的两侧均安装有防出电机4012，防出电机4012的传动轴与相应位置的一个转辊403连接，数据采集端2还包括检测模块三，检测模块三设置在滚轴筒401内用于检测两侧转杆402的转动(图中未示出)。

具体的，在车辆挤压到探板301时，探板301通过连杆305挤压介质槽内的介质时，部分介质注入到伸缩槽307中，另外部分的介质通过介质管二4011注入到固定筒407中，进而通过活塞板三408和塞杆409推动滑板405滑动，让锁紧扣406紧压在转杆402上，并通过锁紧扣406与转杆402上轮齿的啮合将其锁定，在锁紧扣406到达限位后，后续注入固定筒407内的介质会推动塞杆409继续前进，塞杆409通过对复位弹簧三4010的压缩保持对滑板405的推力并前移，以供在保证功能的前提下适应介质量的变化，锁紧扣406让运输带404处于静止状态，然后在车辆全部驶入停靠台102上后，介质的压力消失，转杆402处于可转动状态，并通过车辆轮胎的转动带动运输带404运转，让转杆402脱离被锁紧扣406锁定的状态，而车辆行驶时，通过运输带404的运转来让车辆停止前进，进而让车辆保持在停靠台102上行驶以供数据采集端2的检测，检测模块三会检测两侧转杆402的转动速率，从而收集数据来协助预测模型判断车辆左右轮速是否不一致，从而对车辆的传动系统进行故障预测，且通过防出电机4012的设置，在车辆位置偏差时，通过带动运输带404的运转来纠正车辆的偏差，例如车辆靠前时，加快运输带404的运转来将其拖后。

如图2所示，扩展机构5包括导轨一501，停靠台102的一侧安装导轨一501，且若干的传感集成架201滑动安装在导轨一501上，传感集成架201正面连接有固定轴502，固定轴502上铰接有铰接板503，其中两端的固定轴502上的铰接板503数量为一个，其余的固定轴502上的铰接板503数量为两个，靠近侧的两个铰接板503底端相互铰接，停靠台102一侧安装有导轨二504，导轨二504上滑动安装有升降设备506，升降设备506采用伸缩电机，升降设备506的传动轴连接有连接板505，连接板505与铰接板503的底端转动连接，编码器3013与升降设备506电信号连接。

具体的，在车辆因驶入挤压并带动抵触轴303转动时，抵触轴303感应到车辆驶入后，驱动升降设备506的传动轴伸出，升降设备506传动轴伸出时推动连接板505上升，连接板505上升时带动多组铰接板503以两端铰接点为轴转动，产生由倾斜向横置的状态变化，并带动改变传感集成架201之间的间距，而通过编码器3013对车辆行驶速度的数据收集，来正比例的控制升降设备506的升降速度，并通过车辆脱离抵触轴303后编码器3013的关闭，来同步关闭连接板505的启动，进而根据车辆行驶速度和行驶时间来适应性的控制扩展机构5对传感集成架201间距的改变程度，适配于弹性公交应对客流量时会采用不同规格的公交车辆，让数据采集端2能够自动适配到车辆的尺寸来进行数据收集和信息收集，保证传感集成架201的位置对应到车辆的前后及中部，对各个位置单独进行监测，保证数据收集和信息收集的准确性和稳定性。

综上：基于智能预测公交的故障可能性，在车辆停靠到总站、客运站等终点，在进入停靠区域前，通过入站检测端1、数据采集端2和调度分析端在较短时间内对车辆的状态进行信息和数据收集，对车辆的故障进行智能预测，保证出现异常状况时可以得到及时排查，避免其发展为故障抛锚，且在需要检修时，能够在终点站以简单的任务变化来进行调度，提高调度方便性

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。