一种地铁与公交、共享非机动车智能接驳信息显示系统

技术领域

本发明涉及公共交通技术领域，尤其涉及一种地铁与公交、共享非机动车智能接驳信息显示系统。

背景技术

近年来，我国大力发展经济建设，城市规模迅速发展。随着城市化进程的加快，导致大量的人口涌入城市，伴随城市人口的增长，居民出行更加频繁，产生了更多的交通需求，进而产生了诸如交通拥堵、交通污染、事故频发、停车难等一系列问题。城市轨道交通作为城市公共交通运输骨干系统，其在城市发展公共服务领域承担着至关重要的作用，许多城市逐步重视轨道交通与常规公交、慢行交通等公共运输系统的协同规划与管理，以期促进信息化的车站客运管理，推动城市轨道交通的可持续发展，助力智慧城市建设。

与其他出行方式相比，城市轨道交通具有载客量大、速度快、可靠性高、能耗低、占地少、舒适、全天候、可持续性高和受其他交通影响小等优势，能够安全、高效、便利、舒适地在城市范围内运送乘客，从而能极大地满足城市居民出行需求，可以有效的改善城市的交通方式结构，对于优化城市的空间布局、集约化土地利用、引导城市发展减少资源的浪费、构建环境友好社会等方面也具有重要意义。但轨道交通也具有建设周期长、投资巨大、收益有限等缺点，因此轨道线网密度通常远低于常规公交。为了使轨道和其他公共运输方式之间相辅相成、充分发挥线网效益，许多城市开始致力于发展以轨道交通为骨干、以常规公交为主体、以非机动车为辅助的公共交通网络体系，提高轨道交通与其他交通方式接驳比例，提升公共交通出行比重。同时，利用共享单车、共享电动车等出行方式，有效解决“最后一公里”的出行难题，达到多系统一体化联动的目的，从而有效提升城市居民出行体验。

目前，轨道交通与公交、共享非机动车的接驳体系尚未完全建立，没有做到实时的信息共享，轨道与公交的接驳路线和时刻要依赖于常规地图软件切换进行查询，轨道与共享单车、共享电动车的接驳则完全依赖于乘客出站后的自行寻找，缺乏能够引导地铁出站乘客接驳其他交通方式的信息显示系统，导致乘客出站换乘效率低下，不利于车站周边公共运输资源的有效利用。

因此，针对上述技术问题，本发明提出一种地铁与公交、共享非机动车智能接驳信息显示系统。将该系统显示屏布置在车站站厅层位置，可为出站换乘乘客实时显示车站周围公交站点列车到站情况，以及车站周围共享单车和共享电动车停放点信息，达到智能化引导乘客换乘、提高换乘效率、提升公共交通出行比例的目的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种地铁与公交、共享非机动车智能接驳信息显示系统，该系统可实时为出站乘客显示周围公交车到站信息和共享单车、共享电动车的停放位置信息和可借用车辆数信息，以提高地铁与公交、共享非机动车接驳出行比例，从而达到缓解城市交通问题、降低交通系统碳排放量、助力国家“双碳”目标的实现。

本发明所采用的技术方案是：一种地铁与公交、共享非机动车智能接驳信息显示系统包括：公交车载模块、公交站台模块、共享非机动车模块和信息显示模块，公交车载模块用于统计公交车的位置信息和车内乘客人数并传输给对应的公交站台模块；公交站台模块接收数据并筛选集成后传输给信息显示模块；共享非机动车模块主要是统计站点的可借用共享单车和共享电动车数量，并传输给信息显示模块；信息显示模块将接收到的信息集成并与显示屏对应，通过显示屏显示地铁站周围公交车、共享单车和共享电动车接驳换乘信息。

进一步的，公交车载模块包括车载定位模块、车载图像采集模块、车载信息集成器和车载信息传输器；车载定位模块实时采集公交站台的间隔车站数和预计到站时间，并传输至车载信息集成器；车载图像采集模块用于标记上车人数和下车人数，完成车内乘客人数的实时估计；车载信息集成器收集车载定位模块和车载图像采集模块传输的信息。

进一步的，车载信息集成器收集的信息包括线路名称、车辆位置、预计到站时间、车上乘客人数和车内拥挤度。

进一步的，预计到站时间的是通过筛选进入地铁站周边3km覆盖范围内的公交车次进行预测，公式为：

式中：

B—需要进行到站时间预测的公交车集合；

x

x

N—途径当前地铁站所有线路上的公交车辆总数；

对集合B内的公交车辆进行预测，预测公式为：

式中：

—公交车辆i到达当前地铁站周边相应站台的时刻；

T

ms—公交车辆i距离当前地铁站的剩余车站数量；

q—车站序号索引；

—车辆i在车站q的上车人数；

—车辆i在车站q的下车人数；

Δt—平均每位乘客的上下车用时；

t

ml—公交车辆i距离当前地铁站的剩余区间路段数量；

c—路段序号索引；

L

—公交车辆i的平均运输速度；

μ

进一步的，车上乘客人数的计算公式为：

式中：

—车辆i到达当前地铁站邻近站台sa时的车内乘客数量；

j—公交车辆i沿线的停靠站台序号索引；

—公交车辆i在站台j的刷卡上车人数；

—当前城市公交系统中乘客上车采用支付宝、一卡通等电子支付设备刷卡所占的比例；

—公交车辆i在站台j的下车人数。

进一步的，车内拥挤度的公式为：

式中：

—车辆i到达当前地铁站邻近站台sa时的车内拥挤度；

Cap

进一步的，公交站台模块包括站台信息接收器和站台信息传输器，站台信息接收器用于接收某个站台各条运营公交线路到站车辆信息；站台信息传输器用于接收站台信息接收器传输的数据并将其发送至显示系统。

进一步的，共享非机动车模块包括：图像采集模块和信息传输器，图像采集模块用于动态采集租赁还车点可借用的共享单车数量和共享电动车数量；信息传输器用于接收图像采集模块数据，并将其发送至显示系统。

进一步的，信息显示模块包括：信息显示屏、信息接收器、信息集成器和接驳时间测算装置，信息接收器用于接收各公交站点各条运营线路车辆位置信息和乘客人数信息以及各共享单车和共享电动车租赁还车点可借用车辆数信息；信息集成器将信息接收器传递的信息进行汇总集成与筛选，并将信息与各站点子模块对应；信息显示屏动态显示信息集成器传输的信息；接驳时间测算装置用于测算乘客到达各站点的接驳走行时间。

进一步的，测算乘客到达各站点的接驳走行时间的公式为：

式中：

T

S

h

S

η

v

v

本发明的有益效果：

1、通过数据采集、筛选、集成、传输、显示等过程，可动态实时为出站乘客显示周围公交站台位置、公交车到站信息、车内乘客人数、共享单车和共享电动车的停放位置信息和可借用车辆数信息，引导出站乘客换乘公交车和共享单车与共享电动车，提高地铁与公共交通接驳换乘比例，智能化引导乘客出行与换乘，助力城市交通系统节能减排目标的实现。

附图说明

图1是本发明地铁与公交、共享非机动车智能接驳信息显示系统；

图2是信息显示屏位置；

图3是车站地面层布局图纸；

图4是车载信息采集和传输模块；

图5是公交站台信息采集和传输模块；

图6是共享单车和共享电动车租赁还车点信息采集和传输模块；

图7是站厅层信息显示系统结构；

图8是本发明数据处理逻辑架构；

图9是本发明实施例显示屏信息。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，一种地铁与公交、共享非机动车智能接驳信息显示系统包括以下步骤：

本发明的地铁与公交、共享非机动车智能接驳信息显示系统主要包括四大模块，其中,公交车载模块主要是统计公交车的位置信息和车内乘客人数并传输给相应的公交站台模块，公交站台模块接收数据并筛选集成后传输给信息显示模块；共享非机动车模块主要是统计站点的可借用共享单车和共享电动车数量，并将其传输给信息显示模块；信息显示模块将接收到的信息集成并与显示屏子模块对应，则显示屏便可在相应位置显示该地铁站周围公交车、共享单车和共享电动车接驳换乘信息。

如图2所示，本发明的地铁与公交、共享非机动车智能接驳信息显示系统设置在地铁车站站厅层，具体设置在靠近出站闸机处且在相邻的两个车站出入口中间位置，方便出站换乘公交车、共享单车和共享电动车的乘客可通过显示屏确认换乘的位置信息和车辆信息。同时，设置在两个相邻的出入口中间可方便去往两个方向的乘客使用，同时不会造成显示屏设置过多而引起的视觉压迫感，也不会因设置在出入口处造成出入口拥挤影响进出站乘客通行，还可节省投资。站厅层站务员在巡视过程中也可根据显示屏信息引导乘客接驳换乘，提高乘客换乘效率，提升地铁客运服务质量，进一步提高城市公共交通出行比例。

本发明的地铁与公交、共享非机动车智能接驳信息显示系统首先要绘制车站地面层布局图纸，绘制方式可利用现有地图软件(如百度地图、高德地图、谷歌地图等)作为底图，辅以实地调研等方式，在该底图上标注车站结构、车站各个出入口位置、车站周围主要建筑物、车站周围所有的公交站点位置、车站周围所有的共享单车和共享电动车租赁还车点位置。如图3所示，首先绘制奥体中心站车站主体结构和四条连接出入口的通道，按照奥体中心站的导向系统准确标注4个出入口的位置，其次按照实地调研，分别标注距离奥体中心站最近的6个公交站点的位置，并估算公交站台与最近的车站出入口的距离，最后根据实地调研，分别标注距离奥体中心站各个出入口最近的共享单车和共享电动车最近的租赁还车点位置。

如图4所示，本发明的公交车载模块包括车载定位模块、车载图像采集模块、车载信息集成器和车载信息传输器；其中，车载定位模块的主要功能是实时采集公交车的位置信息，主要是采集与本发明的信息显示系统公交站台的间隔车站数以及预计的到站时间，并将该信息传输至车载信息集成器；其中，车载图像采集模块主要是运用人脸识别功能，通过设置在公交车前后门处的图像采集器分别标记上车人数和下车人数，通过预设在模块内的计算装置完成车内乘客人数的实时估计，并将结果传输至车载信息集成器；其中，车载信息集成器的功能主要是收集车载定位模块和车载图像采集模块传输的信息，主要包括线路名称、车辆位置、预计到站时间、车上乘客人数等，并将该信息汇总传输至车载信息传输器；车载信息传输器接收到信息后传输至信息显示系统中相应公交站台信息接收器。

(1)预计到站时间测算，尽管现阶段部分公交站台已有电子站牌能够显示预计到站时间，但是其多为根据车辆位置和区间历史行程时间进行的估算，未能充分考虑不同路线公交车辆运行特征和沿线道路交通条件的异质性，对此本发明构建细化的公交到站时间预测模型。

在进行预测之前，确定需要接入接驳信息显示系统的公交车辆对象，并非所有的车辆都需要进行到站时间测算，如果一辆公交车辆距离当前地铁站很远则没有必要进行预测，而且预测的精度也会随着距离增加而降低。因此本发明只筛选进入地铁站周边3km覆盖范围内的公交车次进行预测，构建以下公式进行判定：

式中：

B—需要进行到站时间预测的公交车集合；

x

x

N—途径当前地铁站所有线路上的公交车辆总数；

c′为地铁站周边覆盖范围，本实施例为3km。

接下来对集合B内的公交车辆进行预测，以车辆i为例，其预测公式为：

式中：

—公交车辆i到达当前地铁站周边相应站台的时刻；

T

ms—公交车辆i距离当前地铁站的剩余车站数量；

q—车站序号索引；

—车辆i在车站q的上车人数；

—车辆i在车站q的下车人数；

Δt—平均每位乘客的上下车用时，单位：秒；

t

ml—公交车辆i距离当前地铁站的剩余区间路段数量；

c—路段序号索引；

L

—公交车辆i的平均运输速度，单位km/h；

μ

(2)到站公交车辆车内乘客人数和拥挤度辨识；

车内乘客人数主要通过各车站上车乘客人数和下车乘客人数进行计算，其中，上车乘客人数利用上车刷卡数据进行推定，但是考虑到也有乘客投币的现象，因此需要对上车刷卡数据进行修正；对于下车乘客人数，通过车辆中部装载的摄像头利用Yolo-V5视觉技术进行识别；因此，对于公交车辆i到达当前地铁站邻近公交站sa时的车内乘客数按照以下公式进行估计：

式中：

—车辆i到达当前地铁站邻近站台sa时的车内乘客数量；

j—公交车辆i沿线的停靠站台序号索引；

—公交车辆i在站台j的刷卡上车人数；

—当前城市公交系统中乘客上车采用支付宝、一卡通等电子支付设备刷卡所占的比例，经调研该值通常为0.84～0.95；

—公交车辆i在站台j的下车人数，通过车载摄像头进行识别。

在根据上述公式可得公交车辆到站时的车内人数，但是车内人数并不代表车内的拥挤度，无法给地铁出站乘客一个直观的判断，因此需要基于车内人数和车型确定接驳公交车厢内的拥挤程度，并给出舒适度分级评判。

式中：

—车辆i到达当前地铁站邻近站台sa时的车内拥挤度；

Cap

本发明将到站公交车内舒适度划分为以下四个等级，不同的等级将赋以不同颜色的字母标记在智慧大屏中同步显示，具体对应关系如下表所示：

表1到站公交车厢舒适度分级

如图5所示，本发明的公交站台模块包括站台信息接收器和站台信息传输器，其中，站台信息接收器中设置数据接收模块、数据筛选模块和数据集成模块，数据接收模块主要是接收该站台各条运营公交线路到站车辆信息，本实施例中，如距离4号出入口最近的龙锦路晋陵路公交站台运营公交线路包括50路、33路、B10路，以50路公交车为例，线路上运营的车辆通过车载模块将信息传输至龙锦路晋陵路公交站台信息接收器，则站台信息接收器会收到50路车的运营信息，数据筛选模块主要是在所有运营线路传输的信息中筛选出每条线路第一班车和第二班车的信息，如表1所示，并将每条线路筛选后的有效信息传递给数据集成模块，数据集成模块汇总所有的线路数据后传递给站厅层信息显示系统的站台信息接收器。站台信息接收器将汇总的信息发送至信息传输器，信息传输器将接收的公交运营信息发送至显示系统。

表2筛选后的公交车信息

如图6所示，本发明的共享非机动车模块包括图像采集模块和信息传输器，其中，图像采集模块的功能主要是动态采集该租赁还车点可借用的共享单车数量和共享电动车数量，并将信息汇总后传递给信息传输器，信息传输器将接收到的信息传递给站厅层信息显示系统信息接收器。

如图7所示，本发明的站厅层信息显示模块包括信息显示屏、信息接收器、信息集成器和接驳时间测算装置；其中，信息接收器的功能是分别接收各公交站点各条运营线路车辆位置信息和乘客人数信息以及各共享单车和共享电动车租赁还车点可借用车辆数信息，信息接收器将接收到的信息传输给信息集成器；其中，信息集成器包括集成芯片和按照各站点位置设置的子模块，集成芯片的功能是将信息接收器传递的信息进行汇总集成与筛选，并将信息与子模块对应，如本发明实施例中奥体中心站周围有6个公交车站和4个共享单车与共享电动车租赁还车点，则在集成器中相应的设置10个子模块，集成芯片通过信息辨识，自动的将信息与子模块完成交互连接与数据传输。其中，信息显示屏是在车站地面层布局图纸的基础上根据实际的站点位置设置相应的信息显示分屏，该显示分屏显示的内容与集成器的子模块一一对应，动态显示相应子模块传输的信息。接驳时间测算装置通过预设的模型和输入的基础数据信息智能测算乘客到达各站点的接驳走行时间。

接驳走行时间测算：地铁站点周边公交车站和共享车辆停放点的分布距离远近不同，出站旅客选择不同出口出站所需的接驳时间也不同，因此进一步构建接驳时间估计模型，供地铁出站乘客在出入口选择和接驳方式选择层面决策参考，接驳走行时间测算模型如下：

式中：

T

S

h

S

η

v

v

如图8所示，本发明的智能显示系统数据处理逻辑架构包含三个层次，即输入层、处理层和显示层。其中,输入层包含三个模块，模块一是当前地铁站点信息模块，即需要统计站点出入口分布数据和地铁站厅层通道长度数据等，模块二是公交信息输入模块，包含公交车辆编号、车辆运营站点信息、线路发车频率、车辆实时位置数据、车辆额定载客容量、邻近地铁站点信息、车载视频数据、车辆刷卡数据等，模块三是共享非机动车信息输入模块，包含车辆停放区域数据、共享单车停放分布数据、共享电动车停放分布数据等。处理层包含四个模块，分别是公交车辆到站时间预测模块、公交车辆到站人数和拥挤度预测模块、地铁站接驳公交站步行时间测算模块、地铁站接驳共享非机动车步行时间测算模块，依靠输入层的基础数据和构建的测算模型分别计算。显示层主要是将统计和计算的数据在屏幕上显示，用于指导乘客接驳换乘，包含两个模块，其中接驳公交模块显示的信息包括线路名称、间隔车站数、车内乘客人数、预计到站时间、站点位置信息和接驳时间等，其中接驳共享非机动车模块显示的信息包括站点位置、接驳时间、可借用共享单车数量、可借用共享电动车数量等。

如图9所示本发明的信息显示系统显示的内容包括车站地面层结构和出入口位置、车站周围公交站点的位置、各站点运营公交线路信息(车辆位置、到站时间、车内乘客人数和拥挤度)、车站周围共享单车和共享电动车租赁还车点位置和可借用车辆数信息、从信息显示屏步行至相应站点的距离和平均时间等。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。