一种公交车拥挤度检测方法

1.本发明涉及公交车车辆技术领域，特别涉及一种公交车拥挤度检测方法。


背景技术：

2.随着科技发展，人们乘坐公交车时已经可以从手机上获得所需公交车次的实时信息：公交运行线路、预计到站时间等。但是无法获得所等车次的拥挤程度，在高峰时段，存在公交车到站后由于车内拥挤而导致乘客无法上车的现象。因此对公交车内拥挤度进行检测可以帮助乘客了解所等车次现状，从而优化出行路线。
3.现有技术中，授权公告号cn 104680779a，授权公告日：2015.06.03，名称为基于gprs的城市智能公交系统。该发明包括公交车车载终端、监控中心服务器和公交车站电子站牌，该发明根据放置在公交车悬架系统的钢板弹簧的形变距离体现公交车的载重量，从而获得公交车的拥挤程度。
4.但是，上述方法只能适用于钢板弹簧类型的悬挂系统，对于采用不同类型的悬挂系统的公交车来说，该方法应用对象有限，不具有普适性；而且现有的车载重量检测方法中，相关参数一经设置或标定就不再进行调整，但是公交车长时间运行会造成车箱底板与车架的高度发生变化，此时根据原始参数计算得到的结果与实际结果会出现偏差。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供一种公交车拥挤度检测方法，可以解决现有技术中，应用对象受限和参数设置无法适应车体形变的问题。
6.本发明实施例提供一种公交车拥挤度检测方法，包括：
7.在公交车底部前端和后端及中央分别设置5个激光测距传感器，用所述激光测距传感器检测公交车空载时和载人行驶时所述五个位置处车箱底板与车架的高度距离，根据所述五个位置高度距离的差距计算车载重量，
[0008][0009]
其中，
[0010]mit
是公交车载人行驶过程中第it时刻的车载重量；
[0011]
是公交车空载时所述五个位置车箱底板与车架的高度距离；
[0012]
是公交车载人行驶时第it时刻所述五个位置车箱底板与车架的高度距离；
[0013]
k1、k2、k3、k4、k5是标定系数，在公交车出厂时进行初始标定或通过多组试验数据线性拟合得到；
[0014]
计算车载重量间隔t时间的差值m
it-m
(i-1)t
，比较差值绝对值|m
it-m
(i-1)t
|与所设阈
值θ的大小：
[0015]
若|m
it-m
(i-1)t
|＞＞θ，则对标定系数进行再次标定或拟合；
[0016]
若|m
it-m
(i-1)t
|《θ，则计算实际车载重量；
[0017]
根据实际车载重量计算乘客人数，根据乘客人数、公交车有效站立面积和座位数计算公交车拥挤度。
[0018]
优选的，标定系数在公交车出厂时进行初始标定或通过多组试验数据线性拟合得到，包括：
[0019]
分别采集在空载状态、半载状态、满载状态下2-3种质心处于不同位置处的激光发射中心至悬架之间的距离作为典型数据；
[0020]
用典型数据对标定系数k1至k5进行标定或拟合。
[0021]
优选的，若|m
it-m
(i-1)t
|＞＞θ，则对标定系数进行再次标定或拟合，包括：
[0022]
连续计算的间隔t时间的车载重量差值绝对值都大于等于所述阈值，且差值都趋于同向时，差值趋于同向是指连续多次的车载重量差值的计算结果都是正/负值或者大比例是正/负值，在超过设定次数连续获得的车载重量差值趋于同向时，对k1、k2、k3、k4、k5进行再次标定或拟合；
[0023]
定期重新检测所述5个位置的高度距离，在的重新检测值与初始值不同时，对k1、k2、k3、k4、k5进行再次标定或拟合。
[0024]
优选的，在对k1、k2、k3、k4、k5进行再次标定时，优先进行同向修订，即同时增大或减小，但是增减的幅值或比例可以是不同的。
[0025]
优选的，若|m
it-m
(i-1)t
|《θ，则计算实际车载重量，包括：
[0026][0027]
其中，m
it
是载人行驶时第it时刻的实际车载重量，m
(i-1)t
和m
t
是公交车载人过程中对应(i-1)t和it时刻的车载重量。
[0028]
优选的，根据实际车载重量计算乘客人数，根据乘客人数、公交车有效站立面积和座位数计算公交车拥挤度，包括：
[0029]
根据实际载重质量m
it
估算车内总人数q:
[0030][0031]
其中，m
人
为乘客平均体重，可设为65kg；m
车
为公交车空载质量；
[0032]
计算车内站立人数比例λ：
[0033][0034]
其中，s为公交车座位数；
[0035]
计算公交车内立席密度ρ：
[0036][0037]
其中，z为线路上运行的公交车内有效站立面积。
[0038]
优选的，所述激光测距传感器固定于车体底部，分别处于公交车最前、最后和中央
的车轴正上方。
[0039]
本发明实施例提供一种公交车拥挤度检测方法，通过公交车载人和空载时车箱底板与车架高度距离距离计算车内拥挤程度，与现有技术相比，其有益效果如下：
[0040]
该方法可适用于绝大多数的公交车辆，车箱底板与车架是对于绝大多数悬挂系统的公交车都具有的特征，该方法具有更具有普适性；该方法可以根据所获得的车载重量对标定系数进行修正，有利于提高检测精度与准确性。
附图说明
[0041]
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0042]
图1是本发明提出的一种公交车拥挤度检测方法的流程示意图；
[0043]
图2是本发明提出的一种公交车拥挤度检测方法的公交结构示意图；
[0044]
图3是本发明提出的一种公交车拥挤度检测方法的激光测距传感器安装位置的示意图；
[0045]
图4是本发明提出的一种公交车拥挤度检测方法的激光测距传感器安装位置的侧视示意图。
具体实施方式
[0046]
下面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、完整的描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
[0047]
实施例1
[0048]
如图1所示，一种公交车拥挤度检测方法，包括以下步骤：
[0049]
步骤1：使用激光测距传感器检测公交车在空载时5个位置处车箱底板与车架的高度方向距离。具体的：
[0050]
基于使用无线电频率对激光进行幅度调制,并测定调制光往返测线一次所产生的相位延迟，再根据调制光的波长，换算此相位延迟所代表的距离。即用间接方法测定出光经往返测线所需的时间。包括以下步骤：
[0051]
步骤1.1：调制光角频率为ω，在待测量距离h上往返一次产生的相位延迟为则对应时间t可表示为：
[0052][0053]
步骤1.2：计算待测量距离h：
[0054][0055]
其中，为信号往返测线一次产生的总的相位延迟；
[0056]
ω为调制信号的角频率，ω＝2πf；
[0057]
u为单位长度，数值等于1/4调制波长；
[0058]
n为测线所包含调制半波长个数；
[0059]
为信号往返测线一次产生相位延迟不足π部分；
[0060]
δn测线所包含调制波不足半波长的小数部分,
[0061]
在给定调制和标准大气条件下，频率c/(4πf)是一个常数。
[0062]
根据上述步骤获得公交车车箱底板与车架的空载高度距离根据上述步骤获得公交车车箱底板与车架的空载高度距离
[0063]
步骤2：与步骤1同理，每间隔t时间，获取公交车在载人行驶时5个位置车箱底板与车架的垂直高度距离，获得载人高度，
[0064]ht
＝{h0,h
t
,h
2t
，
…
，h
it
，
…
，h
(n-1)t
，h
nt
}
ꢀꢀꢀ
(3)
[0065]
其中，
[0066][0067]
其中，h
it
是载人行驶时第it时刻由激光测距传感器所获的五个位置的高度距离；t可取值为20秒。
[0068]
步骤3：分别采集在空载状态、半载状态、满载状态下2-3种质心处于不同位置处的激光发射中心至悬架之间的距离作为典型数据，用上述典型数据对标定系数k1至k5进行标定或拟合。
[0069]
步骤4：根据标定系数、公交车载人和空载对应五个位置的高度差距获得载人时的车载重量，
[0070]
m＝{m0,m
t
,m
2t
，
…
，m
it
，
…
，m
(n-1)t
，m
nt
}
ꢀꢀꢀ
(5)
[0071]
其中，
[0072][0073]
其中，m
it
是公交车载人时第it时刻的车载重量；k1、k2、k3、k4、k5为系数。
[0074]
为了防止由于公交车急刹、经过凹坑或凸起路段造成的激光测距传感器测距不准，从而导致的车载重量计算出现偏差、拥挤度计算可能存在出现错误的问题，需要对所获得的车载重量进行可信度判断。
[0075]
对所获得的车载重量进行可信度判断所依据的原理是：一般情况下公交车在载人过程中，短时间内车载重量不会发生变化。如果根据激光测距传感器得到的数据计算出来的车载重量在短时间内的变化较大，那么有理由认为公交车在载人过程中存在急刹、经过凹坑或凸起路段，从而导致对应时刻激光测距传感器所获得的数据不准确，根据该数据计算的车载重量不具有可信度。
[0076]
步骤5：计算相邻t时刻车载重量的差值，根据车载重量的差值绝对值与所设阈值的大小进行判断。具体包括：
[0077]
步骤5.1：设定阈值θ；
[0078]
步骤5.2：计算相邻t时刻车载重量的差值：
[0079][0080]
其中，
[0081][0082]
步骤5.3：根据车载重量的差值绝对值与所设阈值θ的大小关系对获得的车载重量进行正常度判断：
[0083]
在的情况下，认为在(i-1)t至it的时间内公交车载人情况非正常，根据激光测距传感器所获数据计算的m
(i-1)t
和m
it
不是正常的；
[0084]
在的情况下，认为在(i-1)t至it的时间内公交车载人情况正常，根据激光测距传感器所获数据计算的m
(i-1)t
和m
it
是正常的。
[0085]
步骤6：对于不正常的车载重量，需要对车载检测装置的标定系数进行再次标定。具体包括：
[0086]
步骤6.1：连续出现不可信的车载重量，且车载重量差值趋于同向时，对k1、k2、k3、k4、k5进行再次标定。具体地：
[0087]
差值趋于同向是指连续多次的车载重量差值的计算结果都是正/负值或者大比例(例如80％以上的偏差为偏大)是正/负值，在超过设定次数(例如50次)连续获得的车载重量差值趋于同向时，对k1、k2、k3、k4、k5进行再次标定。在k1、k2、k3、k4、k5进行再次标定时，优先进行同向修订。如都进行增大，或都进行减小，但是增减的幅值或比例能够是不同的。
[0088]
步骤6.3：定期在重新检测各处的空载高度值在在的重新检测值与初始值不同时，对k1、k2、k3、k4、k5进行重新标定或拟合。
[0089]
具体地：
[0090]
每周或每个月，在空载的情况下，重新检测各处的空载高度，如果各处的空载高度值与初始值不同，就重新标定或拟合k1、k2、k3、k4、k5。
[0091]
步骤7：根据正常的车载重量计算拥挤度：
[0092]
步骤7.1：根据正常的车载重量计算实际载重质量m
it
：
[0093][0094]
其中，m
(i-1)t
和m
it
是公交车载人行驶过程中对应(i-1)t和it时刻的车载重量，以m
it
作为it时刻的公交车的实际载重质量；
[0095]
步骤7.2：根据平均载重质量m
it
估算车内总人数q:
[0096][0097]
其中，m
人
为乘客平均体重，可设为65kg；m
车
为公交车空载质量；
[0098]
步骤7.3：计算车内站立人数比例λ：
[0099][0100]
其中，s为公交车座位；
[0101]
步骤7.4：计算公交车内立席密度ρ：
[0102][0103]
其中，z为线路上运行的公交车内有效站立面积。
[0104]
实施例2
[0105]
如图2-4所示，由于车轴的悬架和车桥的位置是受重变形的位置，也就是受重影响最敏感的地方，因此将激光测距传感器固定于车体底部，这个位置空间大，很容易安装，不受任何车体结构的影响，且也不影响任何车体结构，无需改变车体结构，所以适用于任何车型，适应性强，更准确的测量变形高度。
[0106]
进一步地，在公交车前端和后端及中央的悬架处分别设置5个激光测距传感器，这五个激光测距传感器分别处于在公交车的车轴正上方。可在最前车轴的上方安装2个激光测距传感器，安装在驾驶室底板上；可在最后车轴的上方也安装2个激光测距传感器，安装在车厢底板上，都是激光发射口朝下。激光测距传感器测量激光发射点到悬架之间的距离h。
[0107]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种公交车拥挤度检测方法，其特征在于，包括下述步骤:在公交车底部前端和后端及中央分别设置5个激光测距传感器，用所述激光测距传感器检测公交车空载时和载人行驶时所述五个位置处车箱底板与车架的高度距离，根据所述五个位置高度距离的差距计算车载重量，其中，m
it
是公交车载人行驶过程中第it时刻的车载重量；是公交车空载时所述五个位置车箱底板与车架的高度距离；是公交车载人行驶时第it时刻所述五个位置车箱底板与车架的高度距离；k1、k2、k3、k4、k5是标定系数，在公交车出厂时进行初始标定或通过多组试验数据线性拟合得到；计算车载重量间隔t时间的差值m
it-m
(i-1)t
，比较差值绝对值|m
it-m
(i-1)t
|与所设阈值θ的大小：若|m
it-m
(i-1)t
|＞＞θ，则对标定系数进行再次标定或拟合；若|m
it-m
(i-1)t
|＜θ，则计算实际车载重量；根据实际车载重量计算乘客人数，根据乘客人数、公交车有效站立面积和座位数计算公交车拥挤度。2.如权利要求1所述的一种公交车拥挤度检测方法，其特征在于，标定系数在公交车出厂时进行初始标定或通过多组试验数据线性拟合得到，包括：分别采集在空载状态、半载状态、满载状态下2-3种质心处于不同位置处的激光发射中心至悬架之间的距离作为典型数据；用典型数据对标定系数k1至k5进行标定或拟合。3.如权利要求1所述的一种公交车拥挤度检测方法，其特征在于，若|m
it-m
(i-1)t
|＞＞θ，则对标定系数进行再次标定或拟合，包括：连续计算的间隔t时间的车载重量差值绝对值都大于等于所述阈值，且差值都趋于同向时，差值趋于同向是指连续多次的车载重量差值的计算结果都是正/负值或者大比例是正/负值，在超过设定次数连续获得的车载重量差值趋于同向时，对k1、k2、k3、k4、k5进行再次标定或拟合；定期重新检测所述5个位置的高度距离，在的重新检测值与初始值不同时，对k1、k2、k3、k4、k5进行再次标定或拟合。4.如权利要求3所述的一种公交车拥挤度检测方法，其特征在于，在对k1、k2、k3、k4、k5进行再次标定时，优先进行同向修订，同时增大或减小，但是增减的幅值或比例可以相同或者是不同的。5.如权利要求1所述的一种公交车拥挤度检测方法，其特征在于，若|m
it-m
(i-1)t
|＜θ，则
计算实际车载重量，包括：其中，m
it
是载人行驶时第it时刻的实际车载重量，m
(i-1)t
和m
it
是公交车载人过程中对应(i-1)t和it时刻的车载重量。6.如权利要求1所述的一种公交车拥挤度检测方法，其特征在于，根据实际车载重量计算乘客人数，根据乘客人数、公交车有效站立面积和座位数计算公交车拥挤度，包括：根据实际车载重量m
it
估算车内总人数q:其中，m
人
为乘客平均体重，可设为65kg；m
车
为公交车空载质量；计算车内站立人数比例λ：其中，s为公交车座位数；计算公交车内立席密度ρ：其中，z为线路上运行的公交车内有效站立面积。7.如权利要求1所述的一种公交车拥挤度检测方法，其特征在于，所述激光测距传感器固定于车体底部，分别处于公交车最前、最后和中央的车轴正上方。

技术总结
本发明公开了一种公交车拥挤度检测方法，涉及公交车车辆技术领域，包括：在公交车底部分别设置5个激光测距传感器，根据公交车载人行驶和空载时检测到的5个位置处车箱底板与车架高度距离的差距计算车载重量；比较间隔T时间车载重量的变化与所设阙值的大小，若车载重量的变化大于等于所设阙值，则对标定系数进行再次标定，若车载重量的变化小于所设阙值，则计算实际车载重量；根据实际车载重量计算乘客人数，根据乘客人数、公交车有效站立面积和座位数计算公交车拥挤度。本发明可适用于大多数类型的公交车辆，更具有普适性；还可以根据所获得的车载重量对标定系数进行修正，有利于提高检测精度与准确性。高检测精度与准确性。高检测精度与准确性。


技术研发人员：魏豪毅 何一鸣 丁羽萱 徐孜 曾炎 吴旻宇 雷霆霆 肖煜 吴烁
受保护的技术使用者：武汉科技大学
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/10/15