关键词：智能公交，电子站牌，专家系统
1、引言
交通信息服务系统是智能运输系统(ITS)的重要组成部分，也是ITS的关键和基础[1]，其目的是使道路管理者和使用者方便地获得所需的交通信息，帮助驾驶人员和乘客选择行动路线，疏散交通流量，将整个交通状况向理想的状态引导，使交通顺畅和安全，并提高道路的使用效率，而公交电子站牌是乘客和驾驶人员之间的重要信息沟通途径。随着我国城市智能交通的快速发展，LED电子显示牌作为城市智能交通中的重要组成部分，其应用越来越多。在国内目前已经投入使用的电子站牌中，大部分采用显示下一趟公交车到站的站数或者是公里数，这种信息很难给乘客一个相对准确的估计，但是采用时间估计却又不准确，因此研究一种比较准确的到站时间预测算法是提高只能公交实用性的关键。
本文先分析了公交到站预测技术的现状，对基于时间预测的到站预测算法进行了研究，最后设计了一个以专加系统为基础的，能够较准确的反应到站时间及给出路况信息的电子站牌系统。
2、常见到站预报技术分析与比较
目前常见的智能公交到站预报技术主要分为站数预报、里程预报和时间预报等三种方式。整个系统系统主要由调度中心、电子站牌和车载设备组成。采用无线通信模式实现三者之间的信息传输，保证调度与司机之间的联系，以及向电子站牌发布车辆信息。图1为系统总体结构示意图。
系统工作原理为：公交车将其位置信息和到站信息通过无线模块及时的发给最近的电子站牌；电子站牌收到此信息后，将信息放入寄存器内并打包发给下一个站牌；再接力向下传递；最后包含了所有车站和公交车的信息被传送到调度中心。调度中心将接收到的信息经过处理，再接力式的传回给各电子站牌，实现车辆位置的动态显示和车辆预计到站时间的显示；调度中心也可将调度信息通过站牌传给车载设备，从而实现公交调度的智能化。
三种预报技术中，站数预报最容易实现，预报结果也最粗糙，因为路况和各种突发因素的关系，乘客再得到站数的时候并不能预计要多长时间会到站。里程预报实现也很容易，其预报结果比站数预报粒度要细，但是到站时间仍然很难估计。
时间预报虽然能够为乘客提供具体的信息，但是其预报数据往往不准确，由于路况的变差，可能会出现到站时间越来越长的情况，这样会给乘客带来迷惑，从而失去预报的意义。
3、专家系统在只能公交中的应用
专家系统一般由知识库、规则库、人机界面、推理机、知识获取机制和解释机制6个部件组成。核心是知识的表达、规则库和推理机的设计[2]。
在公交到站预测过程中无论是采用常规控制方式还是智能控制方式，人的经验都是不可忽视的。前者简单的模拟人的调节，后者是利用人的管理经验和控制经验建立人工法则，并对该法则提升形成以规则集为基础的专家系统对预测过程进行控制和管理。
为了取得第一手的经验数据，对湘潭市公交公司的所有工龄超过5年的司机进行了调查，并将他们的经验进行汇集。第1步，以采访的形式请专家和司机对一天中的每半个小时交通路况进行估计。第2步，分别对每条公交线路的具体情况进行分析，按公交线路统计数据。第3步，请专家和司机对一年中的一些特殊日子进行交通状况的估计和统计。第4步，建立一个初始的规则库，根据经验给出一年中每一天的任何半个小时的速度系数。第5步，系统运行后，不断的从系统数据中学习补充新的数据，对老数据进行修订，逐渐达到完善。
4到站时间预测算法
为了补充专家系统的不足，采用了计算方法和专家系统相结合的方法，最后根据专家规则库利用计算方法适当的对专家系统数据进行修正。
依据公共交通系统营运的固有特性(在进出公交站点时因减速和加速而损失的时间，而且公交站点也要停车等待上下车)，笔者采用随机排队理论模型预测路段运行时间。
公交车在路段上的运行时间等同于一般口出口停车线到下游信号交叉口出口停车线的一段路的行驶时间。当车辆进入路段后，其运行时间是随交通流量变化而变化的，特别是车流量达到一定程度时，车辆间开始相互影响，致使车辆缓慢行驶，而且到下游交叉口处受红绿灯控制还有可能停车等待。一般地，车辆在一条路段的行驶过程中，与停车等待时间相比，车辆间的相互影响而引起的延误可以忽略不计，因此只需考虑交通流量及红绿灯控制带来的影响。
通过某一路段到达要预测站点总的行程时间可以分为5部分:①车辆通过路段的平均行驶时间;②在下游交叉口处因信号灯控制影响的排队延误时间;③车辆通过该交叉口的通过时间;④在预测站点的前几个站点因乘客上下车而停歇时间;⑤在预测站点的前几个站因车辆进出车站减速和加速而损失时间。
5、总结
公交车到达站点所需运行时间涉及因素较多，受随机影响大。目前路段运行时间的预测方法有历史趋势、多元线性回归、时间序列分析、卡尔曼滤波、神经网络法、随机排队理论模型等。系统以专家系统为基础，以公交线路为基本单位来进行到站时间预测，系统依据公共交通营运的固有特性(在进出公交站点时因减速和加速而损失的时间，而且公交站点也要停车等待上下客)，应用随机排队理论模型预测路段运行时间，将公交到站时间的预测误差控制在60秒钟以内。
参考文献：
[1]陈伟等.城市公共汽车电子站牌系统的研究与开发.武汉理工大学学报，2002.3
[2]曹立军等.融合案例与规则推理的故障预测专家系统.计算机工程.2006.1.