一种基于数字孪生的公交车辆集中调度方法与流程

1.本发明涉及公共交通领域，尤其是涉及一种基于数字孪生的公交车辆集中调度方法。


背景技术：

2.传统公交调度，展示较为单一，无法一体化地实现基于现实世界的实际状况协助公交调度人员完成全局的调度任务。
3.中国专利申请号cn201510797140.0公开了一种公交线路的智能管理方法，包括以下步骤：利用图像处理技术，对站台候车乘客的数量进行估计，并建立模型；记录进站公交车的车牌和所属线路，同时统计当前车次的上下车客流量；根据各个站台的人群密度信息和每辆公交的上下客流信息，统计并预测每条公交线路的人流分布，据此动态调整各条公交线路的发班车次和发班时间。该申请能够增强城市交通的安全性和舒适性，提升智慧城市管理水平。
4.但是，上述申请并未解决现有调度方法无法很好的反馈多个公交车辆的运行状态，并且在异常发生时无法很好的了解异常现场状况的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于数字孪生的公交车辆集中调度方法，以解决或部分解决现有调度方法无法很好的反馈多个公交车辆的运行状态，并且在异常发生时无法很好的了解异常现场状况的问题。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
7.本发明提供了一种基于数字孪生的公交车辆集中调度方法，包括如下步骤：
8.基于预设的公交车辆排班计划，更新内置的排班信息，所述排班信息包括各公交车辆对应的运营任务；
9.基于所述排班信息，向终端发送包括各公交车辆待执行运营任务的可视化信号；
10.判断是否存在满足任务开始条件的运营任务，若是，向对应的公交车辆发送任务开始信号；
11.针对处在营运过程中的公交车辆，获取车辆位置信息及状态信息，基于所述车辆位置信息获取预计到站时间，并更新所述可视化信号；
12.基于所述状态信息，若满足预设的异常触发条件，则获取异常发生位置的监控信号并发送至终端，调度人员基于包含数字孪生可视界面的所述监控信号进行调度作业。
13.作为优选的技术方案，根据不同日期的不同时段的历史的客流及车流数据，获取所述的公交车辆排班计划。
14.作为优选的技术方案，针对无人brt公交车辆，在向对应的公交车辆发送任务开始信号包括如下步骤：
15.向对应的公交车辆发送自检信号，向安全员发出开车请求信号，判断是否接收到
允许开出信号，若是，向对应的公交车辆发送任务开始信号，若否，发出提示信息。
16.作为优选的技术方案，若接收到公交车辆的故障信号，则通过修改与故障车辆同一线路的备用车辆对应的运营任务使备用车辆提前发出，并取消或推迟故障车辆的运营任务。
17.作为优选的技术方案，所述的排班信息包括运营任务识别号、车牌号、安全员、联系方式、预计发车时间、预计到站时间中的至少一个。
18.作为优选的技术方案，针对无人brt公交车辆，所述的调度方法还包括如下步骤：
19.实时获取运营路线上各站点的人流数据信息，动态调整车辆的停站时间及所述排班计划。
20.作为优选的技术方案，还包括：
21.通过监听路侧设备的通信信道，在紧急车辆通过时发出避让信号。
22.作为优选的技术方案，所述的可视化信号中包括多个预设交通线路信息以及各车辆的实时位置信息。
23.作为优选的技术方案，所述的可视化信号还包括基于实时人流数据信息得到的热力图信息。
24.作为优选的技术方案，基于各条线路上各站点的实时人流数据及历史人流数据，以及各站点的车辆承载能力，调整所述运营任务。
25.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
26.(1)现有的调度方法中，车辆是在缩减并轻量化处理后的地图上显示的，无法方便地在屏幕上看到各公交车辆的运营任务信息以及状态信息，本发明使用数字孪生技术实时获取各车辆的相关信息并更新可视化信号，可在清晰地得到现实世界的实时反馈，能够帮助调度人员将现实情况，在一个数字孪生展示界面上展现，从而使得调度人员能够根据可视化信号进行调度作业，当出现车站拥挤等指标异常，能够在车站上弹出异常位置的视频监控画面，能迅速将关键信息提供给调度人员从而便于人员进行调度决策。
27.(2)目前大部分调度方法针对单条线路进行设计，本发明融合多线路的信息通过数字孪生技术进行展示，一定程度上消除公交资源调度的孤岛效应，推动地面公交网络化运营，打破车辆、停车场、线路、管理之间的界限，完成网络化运营总体设计。
28.(3)基于数字孪生的调度方法可以构建一种全新的智慧公交调度新模式，助力公交调度员精准、及时、高效地响应道路交通实时状况和客流变化需求，避免造成公交运力资源供需不平衡，降低服务质量的情况发生，数字孪生技术可以帮助运营管理人员以更加直接，直观，生动，便捷地进行调度管理。
附图说明
29.图1为实施例1中基于数字孪生的公交车辆集中调度方法的流程图。
具体实施方式
30.下面将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、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实
施例，都应属于本发明保护的范围。
31.实施例1
32.如图1所述，本实施例提供了一种基于数字孪生的公交车辆集中调度方法，基于数字孪生的调度方法可以构建一种全新的智慧公交调度新模式，助力公交调度员精准、及时、高效地响应道路交通实时状况和客流变化需求，避免造成公交运力资源供需不平衡，降低服务质量的情况发生，本方法包括如下步骤：
33.步骤s1，基于预设的公交车辆排班计划，更新内置的排班信息，所述排班信息包括各公交车辆对应的运营任务；
34.步骤s2，基于所述排班信息，向终端发送包括各公交车辆待执行运营任务的可视化信号；
35.步骤s3，判断是否存在满足任务开始条件的运营任务，若是，向对应的公交车辆发送任务开始信号；
36.步骤s4，针对处在营运过程中的公交车辆，获取车辆位置信息及状态信息，基于所述车辆位置信息获取预计到站时间，并更新所述可视化信号；
37.步骤s5，基于所述状态信息，若满足预设的异常触发条件，则获取异常发生位置的监控信号并发送至终端。
38.本方法具有如下功能：
39.1、计划排班和自动发车功能
40.每日凌晨brt停在停车场，准备运营之前，在数字孪生的三维显示界面上，每辆brt模型的侧面都会自动标识上这辆车今日的运营计划号，当鼠标点击运营计划号后，会在brt模型侧面展示出今日的运营计划信息框图。运营计划信息框图中包含公交运营者指定的运行计划的相关信息，运行计划根据日期(节假日或工作日)进行指定，如表1所述为一种一种典型的运行计划的信息内容，包含规定的时间及具体内容等信息。
41.表1准备运营之前一种典型的运行计划的信息内容
[0042][0043]
无人brt会在预设的开车时间后，结合其他预设的发车条件(如安全子系统和/或安全员)决定是否开出，如果出现设备故障等特殊故障导致无法按照预计的时间点发车，控制中心的运营调度能够收到修改运营计划号，将故障brt运营计划好取消或挪后，同时将其他车辆的运营计划号提前。
[0044]
上述功能结合数字孪生系统带来的三维展示界面可以结合物理世界的线路来全貌展示具体某辆车的根据计划排版功能的发车状况。此外，本功能基本上是brt在停车场的时候使用的，便于调度直观了解：运营计划号为xxx的车牌号是xxx的brt在哪个区域哪个位置，便于安全员寻找车辆，维修人员进行设备维修等等。
[0045]
2、行车计划管理功能
[0046]
此功能使用的顺序是在计划排班功能后的，也就是说在brt从停车场出来到线路上正式运营的时候，由此行车计划功能接管，直至这辆brt结束运营。
[0047]
进入正线运营后，功能1提到的运营计划号和运营计划信息框图通过点击运营计划号在brt模型侧面展示。运营计划号还是依旧对应不变，运营计划信息框图稍有改变，如表2所示为一种典型的运行计划的信息内容，包括到站预计信息等内容。
[0048]
表2运营中一种典型的运行计划的信息内容
[0049][0050]
变化主要在显示了下一站预计到达时间，车辆出站后就会刷新下一站的到达时间。针对无人驾驶的brt，控制中心的运营调度可以根据实际的情况，通过增加/减少停站时间以调节相邻brt之间间隔的距离，通过提前发车或者扣车，控制线路内运行brt车辆的数量。同时运营调度也可控制车辆跳停，并在站台区域具备条件的情况下控制车门开关。另外，运营调度也能够基于路侧设备实现v2x交互，如果路口有紧急车辆经过，配合紧急车辆优先通行。
[0051]
上述功能结合数字孪生技术后，控制中心的运营调度可以在三维显示界面上看到由物理世界实时映射来的具体路口/车站情况，比方说前方路口有交通事故，运营调度可以很直观的通过视频融合技术看路口具体发生了什么事情，从而运营方案对快速对行车计划做出调整，期间不需要依靠传统的方法去切换同一个路口各个的机位摄像头了，直接鼠标将画面拖拽到路口或者在指标展示区点击相应的路口名称，可以无缝衔接地全局展示brt的现在位置和路口位置的情况。
[0052]
3、调度集中便于不同线路的brt跨线路调度。
[0053]
一个分调度中心下属管理好几条不同的brt线路，而且这些线路与线路之间是存在交叉站点或者是都在一个交通枢纽里面。因为是基于数字孪生的，三维显示界面中对于分调度中心的管理人员来说，是可以看到所管辖线路运行状况、运行态势的全貌的，全局模式下，根据三维界面的热力图，当区域热力图达到所设的峰值或其他情况时，管辖内的其他brt车辆可以临时加入到运营计划中，新增运营计划号，完成临时分流任务后再返回原先所属线路。比如，公交运营难免会碰到高峰期、节假日、演唱会、足球赛等特殊情形。以足球赛为例，一般球场可以容纳2w-3w人，比赛结束后是观众对公共交通的需求峰值是很高的，假设某无人驾驶brt线路在附近有站点，本身线路的运能是无法满足如此庞大的瞬时客流量的，需要进行跨线支援，运力互补，临时抽调其他线路brt直接到大客流站“削尖”。
[0054]
4、结合历史的车流、客流量以及特定事件，基于数字孪生技术，实现对当日/特定时段的无人驾驶brt的历史运营分析并可结合实际客流对运营计划完成决策部署。
[0055]
(1)、针对“实现对当日/特定时段的无人驾驶brt的历史运营分析”，首先是具备对之前某个运营日运营情况的历史回放，回放是在三维显示界面上的，可以多倍速，同时具备
在界面上显示出当日运营特殊情况的标识，或者可以像播放进度条的选择特定事件开始播放一样，点击特殊事件后，自动跳转到事件的开始时间。
[0056]
比如在某日的9：10分，无人驾驶brt1号线线路的a站出现客流量较大，导致停站时间增加的情况。线路运营管理方在三维展示界面多倍速回看，时间经过9：10分时，线路上会出现1号线a站特殊情况的标识，可以点击查看情况。或者直接在播放进度条上选择直接跳转到9：10分1号线a站特殊情况下，直接查看特殊情况。
[0057]
其次，对于调度集中的无人驾驶brt而言，基于数字孪生带来的三维历史运营分析功能可以全方面，多维度的查看当时的运营情况(鼠标拖拉和滚轮操作下全方位的路口/站台全貌(镜头移动、拉近拉远、旋转，便于公交管理人员清晰直观地了解公交运营情况)，通过路侧感知融合单元，将站台区域的人流来源情况做一个历史回溯分析。假设a站为无人驾驶brt1号线和2号线的共有站台，9：10分a站台的大部分客流是无人驾驶brt 2号线于9：05分释放的客流。在基于数字孪生的三维显示界面上，9：05分这个节点在2号线停靠后，站台会增加一定的人物模型以表示是由2号线释放的客流，如此可以便于运营管理人员一体化地了解线路客流情况，不需要通过像视频或者站台监控平台获取站台客流信息。通过获取类似这样的运营信息，运营管理人员可以适当的根据情况来适当调整运营计划，如在此时间段加开brt班次或者更换可以承载更大客流量brt车型。同时也可以结合上文提到的第3点跨线路调度，针对可能出现的大客流情况，辅助运营管理人员做好预案，时刻准备跨线支援的情况发生。通过集成需求响应公交(demand responsive transport，drt)功能，根据用户出行需求灵活调整运力，针对客流和虚拟站点实时计算最优路径，快速进行公交运力资源动态调配，具有可变路线和灵活时间表，可有效弥补传统公交在特定区域、特定时段内，运力和需求不匹配的问题。由于可提供非固定路线、可实时拼单，可有效满足乘客出行的多元需求等特点。在提升公共交通运行效率的同时，增加了公共交通可达性。“brt+drt”的配置能够在日趋拥堵的城市道路交通中，凸显brt的优势，但brt系统不可能在客流较小支线运行，如果利用公交智能平台将灵活性较强的drt在brt车站换乘，形成一个既具有brt干线快捷又具备高可达性drt支线的无缝接驳的换乘系统，不但扩大了brt的服务半径，还为提高了brt的运行效率。
[0058]
(2)、针对“并可结合实际客流对运营计划完成决策部署”，通过安装在站台附近的路侧融合感知单元，可以时刻展示站台客流积压情况，同时结合即将进站的无人驾驶brt内的乘客承载量，如果可以完全容纳得下站台得客流量，则继续按照运营计划运营；如果容纳不下或者是十分拥挤影响乘车体验得情况下，同时结合历史客流数据估算未来短时间内站台的是否还会增加客流压力，融合分析后，给运营管理人员提供决策建议：比如缩短少客流量的停站时间或增大发车频次等。最主要的是结合数字孪生提供的三维展示界面，给运营管理人员带来最直观的决策部署预先展示，针对不同的决策方案，展示所能带来的不同效果(比如展示界面上缩短停站时间可以较缓和的解决当前站台的客流压力，站台上的人物模型会减少一定程度；而增大发车频次可以更强更快的缓解客流压力，站台上的人物模型会减少另一个程度。只不过两者产生的运营成本不同，需要由运营管理人员做最终的决策。)
[0059]
对于运营调度来说，只要鼠标轻轻划到三维显示界面的brt模型上，就可以结合物理世界的线路全貌展示具体某辆车的运营计划是什么。具体来说当车辆在线路上开始运营
的时候，可以很清晰直观的监督当前的运营状态与预计是否符合；
[0060]
本方法目可在各个路口、车站清晰地得到现实世界的实时反馈，可以帮助调度人员将现实情况，在一个数字孪生展示界面上全部展现，不需要再去切换监控系统等。像出现车站拥挤指标异常，自动在车站上弹出当前车站的视频监控画面。(因为对于无人驾驶的公共交通来说，初期的运营是必然需要由多种手段去进行监管的，相较于传统的摄像头监控，数字孪生系统可以带来流畅直观的视觉监管。同时打通与公交车辆的核心控制单元后，可结合运营调度的实际情况，进行远程的控制，包括适应运营调度计划的车速控制，下发新的运营计划，紧急情况下的远程开关门等等。)
[0061]
对于上述提到的调度集中&跨线调度：目前的系统展示只是针对一条线路的，就当前的系统而言，想要和多条无人驾驶brt系统进行跨线调度任务，从展示上与后期系统改造上来说存在一定的瓶颈。如果具备调度集中的环境条件，可同时在基于高精地图的数字孪生无人驾驶brt调度系统上，展示多条线路的运行情况，也可以进行远程车辆控制，直观地开展公交车里跨线调度工作。一定程度上消除公交资源调度的孤岛效应，推动地面公交网络化运营，打破车辆、停车场、线路、管理之间的界限，完成网络化运营总体设计。
[0062]
基于数字孪生的调度方法可以构建一种全新的智慧公交调度新模式，助力公交调度员精准、及时、高效地响应道路交通实时状况和客流变化需求，避免造成公交运力资源供需不平衡，降低服务质量的情况发生。在实现运营能力提升、精细化管理的同时，亦可进一步促进公交互联网转型、数字化升级，推进车路云协同发展，不断融合城市规划、道路建设等数据，实现城市交通数据资产保值增值，深度优化线路和车辆运营，不断提升公交出行分担率，提升居民幸福指数，助力智慧城市建设。
[0063]
实施例2
[0064]
本实施例提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器以及存储器，所述存储器内储存有一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如实施例1所述基于数字孪生的公交车辆集中调度方法的指令。
[0065]
实施例3
[0066]
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，包括供电子设备的一个或多个处理器执行的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如实施例1所述基于数字孪生的公交车辆集中调度方法的指令。
[0067]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种基于数字孪生的公交车辆集中调度方法，其特征在于，包括如下步骤：基于预设的公交车辆排班计划，更新内置的排班信息，所述排班信息包括各公交车辆对应的运营任务；基于所述排班信息，向终端发送包括各公交车辆待执行运营任务的可视化信号；判断是否存在满足任务开始条件的运营任务，若是，向对应的公交车辆发送任务开始信号；针对处在营运过程中的公交车辆，获取车辆位置信息及状态信息，基于所述车辆位置信息获取预计到站时间，并更新所述可视化信号；基于所述状态信息，若满足预设的异常触发条件，则获取异常发生位置的监控信号并发送至终端，调度人员基于包含数字孪生可视界面的所述监控信号进行调度作业。2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的公交车辆集中调度方法，其特征在于，根据不同日期的不同时段的历史的客流及车流数据，获取所述的公交车辆排班计划。3.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的公交车辆集中调度方法，其特征在于，针对无人brt公交车辆，在向对应的公交车辆发送任务开始信号包括如下步骤：向对应的公交车辆发送自检信号，向安全员发出开车请求信号，判断是否接收到允许开出信号，若是，向对应的公交车辆发送任务开始信号，若否，发出提示信息。4.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的公交车辆集中调度方法，其特征在于，若接收到公交车辆的故障信号，则通过修改与故障车辆同一线路的备用车辆对应的运营任务使备用车辆提前发出，并取消或推迟故障车辆的运营任务。5.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的公交车辆集中调度方法，其特征在于，所述的排班信息包括运营任务识别号、车牌号、安全员、联系方式、预计发车时间、预计到站时间中的至少一个。6.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的公交车辆集中调度方法，其特征在于，针对无人brt公交车辆，所述的调度方法还包括如下步骤：实时获取运营路线上各站点的人流数据信息，动态调整车辆的停站时间及所述排班计划。7.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的公交车辆集中调度方法，其特征在于，还包括：通过监听路侧设备的通信信道，在紧急车辆通过时发出避让信号。8.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的公交车辆集中调度方法，其特征在于，所述的可视化信号中包括多个预设交通线路信息以及各车辆的实时位置信息。9.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的公交车辆集中调度方法，其特征在于，所述的可视化信号还包括基于实时人流数据信息得到的热力图信息。10.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的公交车辆集中调度方法，其特征在于，基于各条线路上各站点的实时人流数据及历史人流数据，以及各站点的车辆承载能力，调整所述运营任务。

技术总结
本发明涉及一种基于数字孪生的公交车辆集中调度方法，包括如下步骤：基于预设的公交车辆排班计划，更新内置的排班信息，排班信息包括各公交车辆对应的运营任务；基于排班信息，向终端发送包括各公交车辆待执行运营任务的可视化信号；判断是否存在满足任务开始条件的运营任务，若是，向对应的公交车辆发送任务开始信号；针对处在营运过程中的公交车辆，获取车辆位置信息及状态信息，基于车辆位置信息获取预计到站时间，并更新可视化信号；基于状态信息，若满足预设的异常触发条件，则获取异常发生位置的监控信号并发送至终端。与现有技术相比，本发明能够很好的反馈多个公交车辆的运行状态，并且在异常发生时能够快速了解现场状况。状况。状况。


技术研发人员：季皓麟 鲁肇萱 秦文刚 殷承良
受保护的技术使用者：上海智能网联汽车技术中心有限公司
技术研发日：2023.02.10
技术公布日：2023/6/28