最新版智慧公共交通系统建设项目解决方案目录目录 (I)第一章引言 (1)1.1 智能公共交通系统的发展现状 (1)1.1.1 国外智能公共交通系统的发展 (1)1.1.2 我国智能公共交通系统的发展 (3)1.2 本文研究的意义 (6)1.3 本文的研究工作和组织结构 (7)1.3.1 本文的研究工作 (7)1.3.2 本文的组织结构 (7)第二章智能公共交通系统的基本理论概述 (9)2.1 GPS-全球卫星定位技术 (9)2.2 GSM移动通讯技术 (9)2.3 中国移动GPRS技术 (10)2.3.1 GPRS系统的分层模型 (11)2.3.2 GPRS系统的工作原理及数据流程 (13)2.4 GIS地理信息处理技术 (14)第三章智能公共交通系统的构成和实施框架 (16)3.1 智能公共交通系统的构成 (16)3.2 智能公共交通系统的实施框架 (18)3.3 智能公共交通系统信息平台 (21)第四章关键理论与技术问题解决方案 (22)4.1 数据采集与处理技术 (22)4.1.1 智能公共交通中的数据处理技术 (22)4.1.2 数据仓库技术在智能公共交通系统中的应用 (27)4.1.3 数据融合技术在智能公共交通系统中的应用 (32)4.1.4 数据挖掘技术在智能公共交通系统中的应用 (35)4.2 智能公共交通优化理论与方法 (42)4.2.1 智能公共交通优化理论基础 (43)4.2.2公交网络的优化理论与方法 (43)4.3 智能公共交通调度系统理论与技术 (47)4.3.1用遗传算法来解决公交车辆运营调度问题 (47)4.3.2用蚁群算法解决应急调度时道路最短路径问题 (52)4.4 智能公共交通信息服务实现方法 (55)4.4.1智能公交电子站牌显示时间预测方法 (55)4.5 智能公共交通评价方法 (61)第五章顺德区公共智能交通安全监控系统 (64)5.1 顺德区发展智能公共的必要性 (64)5.2 顺德区智能公共交通安全监控系统框架 (65)5.2.1 智能公交线网规划管理子系统 (65)5.2.2 智能公交调度运营管理子系统 (68)5.2.3 出租车监控调度管理子系统 (68)5.2.4 智能公交信息服务子系统 (69)5.3 顺德区智能公共交通安全监控系统实施方案 (69)5.4 顺德区智能公共交通安全监控系统的总结和展望 (71)第六章总结和展望 (72)参考文献 (73)致谢 (76)第一章引言智能交通系统 (Intelligent Transportation System,简称ITS) 是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、电子控制技术及计算机处理技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统，是国内近两年来发展起来的一个课题。

城市公交作为交通系统的一个重要组成部分，它的智能化发展也逐渐引起了人们的重视。

随着经济的发展和城市的扩大，一些城市交通拥堵、出行不便等问题日益突出，严重影响了市民的正常生活和城市的发展。

2005年，国务院办公厅转发建设部等部门《关于优先发展城市公共交通意见》中提出在“公交优先”的基础上“推动智能公共交通系统发展”，并要求各地增加科研资金投入，加强城市公交的科学基础和应用研究，以现代通讯、信息技术为依托，建设信息化、智能化、社会化的新型城市公共交通系统。

由此可见，国家非常重视智能交通的应用推广，而怎样规划和实施一个实用可行的智能公共交通系统成为人们关注的问题。

1.1 智能公共交通系统的发展现状1.1.1 国外智能公共交通系统的发展自八十年代以来，许多国家交通部门开始应用先进的信息与通信技术进行公交车辆定位、车辆监控、自动驾驶、计算机辅助调度及提供各种公共信息以提高公交服务水平。

美国城市公共交通管理局（UMTA）已经启动了智能公共交通系统项目“Advanced Public Transportation Systems (APTS)”。

经过现场试验，UMTA关于APTS的评价是：“APTS可以显著提高公共交通服务水平，吸引更多乘客采用公交和合伙乘车的出行模式，从而带来减少交通拥挤、空气污染和能源消耗等一系列社会效益”。

1998年，美国的APTS主要研究基于动态公共交通信息的实时调度理论和实时信息发布理论，以及使用先进的电子、通讯技术提高公交效率和服务水平的实施技术。

具体包括车队管理、出行者信息、电子收费和交通需求管理等几方面的研究。

其中车队管理主要研究通信系统、地理信息系统、自动车辆定位系统、自动乘客计数、公交运营软件和交通信号优先。

出行者信息主要研究出行前、在途信息服务系统和多种出行方式接驳信息服务系统。

日本城市公共交通智能化的发展经历了3个阶段[1]：70年代未开始应用公共汽车定位系统—公共汽车接近显示系统；80年代初开始应用公共交通运行管理系统，其中包括乘客自动统计，运行监视和运行控制；进入90年代，由于机动车数量的增长和严重交通拥挤的影响，要保持正常的行车速度是十分困难的，由此引起了公共交通的不便性和不可靠性导致乘客数量的急剧减少。

东京都交通局开发了城市公共交通综合运输控制系统 (CTCS)，旨在改进公共汽车服务，重新赢得乘客。

在CTCS中，公共交通运营管理系统是一个基本的框架，其目的是通过掌握运行情况以及积累乘客数据实现精确平稳的公共交通运营服务。

它将运营中的公共汽车和控制室之间建设信息交换，并利用诱导和双向通讯的方法，将服务信息提供给公共汽车运营人员和驾驶人员，同时这些信息也通过进站汽车指示系统和公交与铁路接驳信息系统提供给乘客。

公共交通综合管理系统包括累积运营数据、乘客计数、监视和控制公共汽车运营和乘客服务等功能，其中乘客服务功能中包括进站汽车指示、信息查询和公共交通与铁路接驳信息提示。

公共交通综合管理系统的硬件包括公交主控中心、区域中心以及路边、车库和车载设备等。

德国柏林是从上世纪90年代开始建设智能交通系统的，当时柏林是和罗马、马德里、布鲁塞尔和巴黎共同参与了一项名为“首都工程”的智能交通合作项目，那时柏林城市发展管理局交通管理部门建立起了一座小型的交通信息中心。

随着技术的日益完善，当年的交通信息中心在2002年扩建为全欧洲最大、设备最先进的交通管理中心，2004年，柏林又建立起交通协调中心，以及2006年尾新近完成的高速公路结算中心，这些系统统一起来组成了柏林智能交通系统的核心，实现对交通的疏导和管理。

在交通信息服务方面，柏林智能交通还实现了网站实时查询和免费短信指路。

市民可以利用柏林交通管理中心网站了解柏林此时此刻的交通状况，通过地图上街道的颜色了解街道的通畅性，了解了停车场的位置及空位数，以及飞机场的飞机起落信息、道路施工建设信息等，甚至还可以为出行的市民定制合理的路线。

免费短信指路是指市民可以把每天上下班的出发和终点地址通过短信传送给交通管理中心，中心就会在市民每天上下班前发送短信告知路线的道路状况，是否堵车，是否有施工等等信息，或者给市民设计出路线，这样市民就不会走冤枉路，节省了时间，方便了工作和生活。

而这一短信服务是完全免费的[2]。

1.1.2 我国智能公共交通系统的发展与欧美国家相比，我国的公共交通事业发展还比较落后。

截止到2006年低，我国城市公交客车的总保有量接近30万辆，比2000年增长7万辆，每千人拥有公交车0.3辆，距离发达国家每800人拥有一辆公交车的水平还有一定差距，而且公交智能化水平还较低，绝大部分是沿袭旧的运营体制。

为推动中国ITS的发展，2000年2月29日，科技部会同国家计委、经贸委、公安部、交通部、铁道部、建设部、信息产业部等相关部门，在充分协商和酝酿的基础上，成立了发展中国的政府协调领导机构—全国智能交通系统（ITS）协调指导小组及办公室，并成立了ITS专家咨询委员会。

2000年4月～8月，由中国国家科技部牵头、中国智能交通系统协调指导小组组织了ITS各相关部门及科研、高校（北京工业大学、东南大学、吉林工业大学）等学术单位参与，共同承担的《中国智能交通系统体系框架研究》课题，初步完成了包括服务领域、逻辑框架、物理框架三大部分的《中国智能交通系统体系框架》。

国家智能交通系统工程技术研究中心目前正致力于我国的ITS标准化工作。

同时进一步开展ITS领域的科普宣传及技术培训工作；2000年国家启动ITS“十五”示范工程，确定10个示范城市，包括北京、济南、广州、中山、深圳、重庆、杭州、上海、天津和青岛；2006年12月20日，在由全国智能交通系统协调指导小组主办，国家智能交通系统工程技术研究中心承办的“2006第二届中国智能交通年会”上。

安排了重大项目“国家综合智能交通技术集成运用示范”；同时“863”首次安排了“现代交通技术领域”，其中包括综合智能交通专题，主要支持以下几方面工作：首先，围绕中国东南经济快速发展中的交通需求，在北京、上海和广州进行城市智能交通的集成系统开发，并进行运用示范，在长江三角洲和渤海湾地区实施区域联网电子不停车收费；第二，注重智能交通在安全方面的开发利用，重点开发能促进交通安全性能的技术和产品；第三，安排资金支持智能交通领域的研究和产品开发，为智能交通产业的形成提供帮助，包括鼓励采用新技术，为新技术和新产品的运用提供金融上的支持和税收优惠；第四，加强和加快有关标准和规范的制订，形成完整的标准体系，作为对中国重视智能交通事业的支持和回应。

近几年，由于科学技术的进步和政府对公交投入力度的加大，我国各地区智能公共交通系统已初现端倪。

广州市城市公共交通共用信息平台经过近3年的建设，已初具规模，它涵盖了广州公交管理地理信息系统、公交客流数据分析系统、出租车综合管理服务系统、公交智能监控调度系统四个逐渐建立起来的系统。

其中广州公交管理地理信息系统在GIS 第一期工程中建立了广州市公交资源数据库，实现公交数据的管理机制，公交线网的辅助规划，发布了基于触摸屏查询的公交换乘查询系统，并在应用过程中解决了许多实际问题如广州公交线网调整等。

公交客流数据分析系统是在原有公交管理系统上的延伸，它通过采集羊城通刷卡数据和公交公司日常管理数据，并结合城市布局、市民出行方式、市内路网数据进行分析，实现广州公交线网的分析、客流预测、自动生成新线网等功能。

出租车综合管理服务系统目前安装了15000多台出租车，实现了监控、电召、报警 、语音通话、信息发布等功能，目前电召成功率为50% 。

公交智能监控调度系统目前已安装了2000多台公交车，实现了智能调度，高效管理。

最近，广州市交通管理部门计划将原来四个系统的进行整合，并增加客、货运站场的管理、停车场的管理部分，构建一个整体的GIS 数据分析发布平台—广州市公共交通公用信息平台（如图1.1）。