公交智能调度平台专家系统设计与开发.pdf

北方交通大学硕士学位论文公交智能调度平台专家系统设计与开发姓名：李志恒申请学位级别：硕士专业：系统工程指导教师：尹相勇2000.2.1考淄7 约Y3 ‘9 5 6 7和1 勘囊汁摘要p 统的“修路买晕”思路嘲艮难从根本上解决交通憾在这～背 景下，智能交通系统( i T s ) 应运而生I T S 是众多高新技术的系统集成，是当代交通科技的新领域，已经得到了包括我国在内的许多国家的高度重视北京公交总公司的智能化调度系统项目是建国五十周年北京市6 7 个重点项目之一该系统的开发是在系统工程理论的指导下，综合运用通信、电子、计算机等高技术，罔绕着公共交通智能化这一目标，实现调度员对公交运行车辆的监视、运行调整和发布调度命令，并实现运营统计分析、编制公交运营计划( 时刻衷、配班) 、公交线路网优化以及故障车辆抢修调度等功能通过系统的丌发将大大提高公共交通总公司的管、 理水平，减员增效，更加方便乘客，对发展城市公共交通起到促进作用峡本论文是以北京垒銮塑丝塑鏖墨筮课题为背景撰写的，主要是针对该系统的调度专家系统丌发展丌研究论文提出了系统的设计方案，该专家系统包括二个组成部分：数据库、知以库和推理机制。

沦文详细地探讨了知识的表示方法及推理机L ¨J - 0 ，并设计，r 发了智能调度的专家系统的知识库管理及智能凋度系统的其他模块、接口及界丽并对浚调度系统的未来作了一些没魁l T h ep r o j e e to fB e i j i n gP u b l i cT r a f f i cD i s p a t c h i n ga n dM o n i t o r i n gS y s t e mi st h eb a c k g r o u n do f t h ep a p e nA sm o d e mt r a f f i cp r o b l e mg r o w s ，m o r ea n dm o r et r a f f i cs e r i o u sp r o b l e m sc o u l d n ‘tb es o l v e db ym e a n so f t r a d i t i o n a lt o o l sI T S ( I n t e l l i g e n tT r a n s p o r t a t i o nS y s t e m ) e m e r g e sa st h et i m e sd e m a n d ，w h i c ho p e n su pan e wf i e l do ft r a n s p o r t a t i o nt e c h n o l o g y , a n dg r o w sm o r ea n dm o r ei m p o r t a n t ，a t t r a c t sm o r ea n dm o r ec o u n t r i e s ’a t t e n t i o nG u i d e db yt h et h e o r yo fs y s t e me n g i n e e r i n g ，t h ed e v e l o p i n go fB e i j i n gD i s p a t c h i n ga n dM o n i t o r i n gS y s t e m ，c o m p r e h e n s i v e l yu t i l i z e st h ec o m m u n i c a t i o n ，e l e c t r o n i c ，c o m p u t e rt e c h n o l o g y , m a i n l ye m p h a s i z e so nt h ei n t e l l i g e n c et or e a l i z e st h em o n i t o r i n go fo p e r a t i n gv e h i c l e ，t h eo p e r a t i n ga d j u s t m e n ta n di s s u eo fd i s p a t c ho r d e r sI ta l s oh a sf u n c t i o n sl i k eo p e r a t i n gs t a t i S t i c sa n a l y s i s ．m a k i n gp u b l i ct r a n s p o r t a t i o no p e r a t i n gp l a na n do p t i m i z i n gp u b l i ct r a n s p o r t a t i o nr o a dn e t ．T h i sp a p e ri sm a i n l yf o c u s e dt h eE x p e r tS y s t e mo fD i s p a t c h i n gc o n t r o l ，As y a e md e s i g nf o r w a r d ．T h ee x p e r ts y s t e mi n c l u d e st h r e ep a r t s ：d a t a —b a s e ，k n o w l e d g e - b a s ea n dr e a s o n i n gK n o w l e d g er e p r e s e n t a t i o nm o d e la n dr e a s o n i n ga r ed i s c u s s e di nd e t a i lK n o w l e d g e —b a s em a n a g e m e n ts u b —s y s t e m ，o t h e rm o d e l sa n di n t e r f a c e sa r ea l s od e s i g n e da n dd e v e l o p e di nt h ep a p e rA tl a s tg i v i n gt h ei m a g e so f t h ef u t u r ed i s p a t c h i n gs y s t e m绪论1 ．绪论1 ．1 论文背景随着城市化的进展和汽车的大量普及，产生了一系列的交通问题：交通拥挤加剧，交通事故频发，交通环境恶化，城市环境的恶化⋯⋯交通问题不仅严重困扰着发展中国家，而且在发达国家也是令人头疼的问题。

众所周知，北京是一个古老的城市，在其漫长的城市发展历程中，交通阻塞问题的出现也就是近十几年的事自从1 9 8 4 年出现交通拥挤以来，北京市政府和交通规划管理部门便开始了“综合治理”的研究和尝试，并在1 9 8 6年底使交通拥挤状况得到了一定的缓解但随着近几年经济附快速发展，尽管北京市在“七五”、“八五”和“九五”期间分别向道路建设方面投资3 0亿、1 5 0 亿和2 8 0 亿，并完成了“二环”、“三环’? 和“四环”等路的建设和改造，北京市的道路还是又开始变得拥挤不堪了，解决交通问题的直接办法是提高路网的通行能力，但无论是怎样建设，由于可供修建道路的空间有限，以及建设资金筹集困难等原因，依靠外延式的“修路买车”来解决交通问题已经不可能究其原因，一方面车辆总数增长的速度远远超过道路增长的速度：另一方面交通管理措施也不能适应新情况的要求根据北京市公安交通管理局的统计，至1 9 9 5 年11 月，北京市共有机动车9 3 万辆( 包括拖拉机和军车) 从1 9 8 5 年到1 9 9 9 年这十年间，机动车每五年就翻一番，年递增率为1 4 ．8 7 ％非机动车的拥有量为8 0 0 力- 辆，其中城区内有5 0 0 万辆。

更令人担忧的是，北京市私人汽车的增长极为惊人，现有约1 0万多辆私人汽车，平均年递增率超过3 0 ％在这样的车辆数量下，道路建设的巨额投资变成杯水车薪，道路变得拥挤不堪也就不足为奇了事实上，更为重要的是由于交通系统是一个相当复杂的大系统，单独从车辆方面考绪论虑或从道路方面考虑很难从根本上解决问题此外，能源和环境问题日趋严重，也使人们不得不另辟蹊径在这种严峻的情况下，担负着全市大量乘车出行客运量的公共交通的情况更不容乐观目前在北京城市公共交通旅客运输总量中，公共电汽车占7 1 ％，小公共汽车占4 ％，地铁占1 0 ％，出租汽车占1 5 ％左右北京公交总公司担负首都繁重的运营任务，现有公交汽车约8 2 0 0 辆，运营线路3 7 2条，客运量可达8 5 0 万人次，日这几个数据虽然在全国都是较高的，但对于北京这个人口1 0 0 0 多万的大型城市来说，公共交通仍显不足，还是远不能满足北京市民对北京公交系统E t 益增长的服务需求( 包括服务质量、运行时间等) ⋯在这种背景下，用什么样的办法来解决这些矛盾呢? 从八十年代中叶以来，在世界上，从系统的角度出发，把车辆和道路综合起来考虑，运用高新技术，提高管理水平，系统的解决道路交通问题的思想就应运而生了，这就是智能交通系统( I n t e l l i g e n tT r a n s p o r t a t i o nS y s t e m ，简称I T S ) 。

尤其是近年来，I T S 将先进的信息技术，数据通信技术，电子控制技术以及计算机处理技术等有效的运用于整个交通运输管理体系，使人、车、路和谐的统一，从而建立起一种在大范围内、全方位发挥作用的实时、准确、高效的交通运输综合管理系统，已在全世界范围内竟相开发与研究尤其在美国、欧洲、日本等工业化国家成立了全国性的I T S 发展协调组织，统- $ r l 订了研究开发计划并投入大量经费，已取得了重要成果智能交通系统推进交通运输进入信息时代，将成为二十一世纪现代化交通运输体系的发展方向智能交通系统带来的这场“革命”，使我们从全新的时代角度重新考虑中国城市交通运输发展模式及对策，面对“智能交通系统”这一重要发展趋势，研究制定我国城市的I T S 发展战略已追在眉睫1 9 9 7 年北京智能交绪论通系统发展趋势国际学术研讨会及中国欧盟智能交通系统研讨会以来，我国已形成共识：中国需要I T S !在此基础上，为了适应现有城市的发展、环境保护和基本道路的情况，实施北京市交通的合理化发展，公共交通的发展首当其冲，公共交通是解决城市发展的关键，公共交通的智能化是当务之急因此北京市公共交通为了实现运营管理的现代化、信息化和智能化，增加公共交通的竞争力，使之能够较好地承担大部分的城市交通客运量，从而解决北京市的交通拥挤状况，北京市公共交通总公司委托北方交通大学为首进行《北京市公交总公司智能化调度系统设计和开发》项目开发，希望能在先进的I T S 思想的指导下来建设北京市公共交通系统。

笔者在项目中参与了建立公交智能调度专家系统的设计与建立等工作，本论文就是在这个课题的基础上产生的1 ．2 选题意义1 ．2 ．1 公共交通智能化的必要性目前，城市公共交通的重要性已越来越被人们所认识城市公共交通问题如果处理不好，将会给我们的社会经济发展带来巨大的损失，也将制约我国的城市发展因此进行城市公共交通问题的研究已经刻不容缓当前北京市公共交通运营中存在的问题主要有以下几点：①车辆运行情况不明；②对车辆调度控制只在首未站；③道路情况不明；④调度单靠调度员的经验：绪论⑤缺乏乘客信息服务解决以上的问题会大大提高公交系统的管理与服务水平，实现公交企业的集约化发展，同时对于城市交通服务状况的提高和城市交通阻塞的缓解都具有重要意义1 ．2 ．2 城市公共交通智能化的可行性对城市公共交通问题进行研究不仅是必要的，也是可行的1 ．参考标准的制定目前，统～的I T S 国际标准还未制订出来，在国际标准出台之前，美国制订的I T S 结构框架(。