先进拨召公车营运管理系统之研究.doc

先進撥召公車營運管理系統之研究蘇昭銘1 楊琮平21中華大學交通管理學系 新竹市東香里六鄰東香30號Tel: 03-5374281 ext 7732 Fax: 03-5374281 ext 7770e-mail：.tw 2中華大學工業工程與管理研究所 新竹市東香里六鄰東香30號摘 要近年來由於老年人口持續增加、無障礙運輸空間的提倡與國民所得的提昇，使得使用者對於所搭乘運具自主權程度的要求亦逐漸昇高，撥召公車的高度自主性恰可在成大眾運輸與私人運具間，提供使用者另一種新的選擇。此種以顧客需求為導向的運輸方式，其營運成功的關鍵即在於系統功能是否有效發揮，是否能滿足使用者的服務水準要求，因此如何提昇系統效率即成為探討該系統之首要工作。本研究旨在運用網際網路、地理資訊系統與全球衛星定位系統技術，構建一套先進撥召公車營運管理系統，系統中包括訂位輸入子系統、車輛定位派遣排程子系統、車輛定位監控追蹤子系統及傳統之營運管理系統，透過相關先進技術的應用，將整個作業流程自動化，提昇撥召公車系統之效率，增加市場競爭力。關鍵詞：撥召公車、網際網路、地理資訊系統、全球衛星定位系統A Study on an Advanced Dial-a-Ride Operating SystemJau-Ming Su1 Tsung-Ping Yang21 Department of Transportation and Communication Management, Chung-Hua University30 Tung Shiang, Hsin Chu, Taiwan2 Institute of Industrial Engineering and Management, Chung-Hua University30 Tung Shiang, Hsin Chu, TaiwanAbstractAn Advanced Dial-a-Ride Operating System is studied here. This system eliminates the need for a senior passenger to go to a bus stop. When a passenger needs transportation, all he/she has to do is to call (dial) into the operating system via a phone or an Internet device. The system would then dispatch the appropriate vehicle according to the route requirement of the clients. Existing Dial-a-Ride Operating System is limited by the use of telephone only and often relies on human operators for time and route details. The Advanced system broadens the communication media to include Internet, Geographic Information System, and Global Positioning System. With the new system, passengers can view the current position of vehicles and thus map out their own transportation plan. The proposed new system in effect increases the efficiency of the existing Dial-a-Ride service.Keywords: Dial-a-ride, Internet, Geographic information system(GIS), Global positioning system(GPS)一、 前 言撥召公車系統為一種使用者具有部份程度自主權的副大眾運輸系統(Paratransit)，其服務方式為使用者(乘客)主動打電話到控制中心告知其起訖點後，由控制中心之調度員妥善規劃路線，並指派車輛接送乘客，完成運送行為。撥召公車系統於國內並不普遍，而在系統功能相近的運輸方式中則有無線電計程車與交通車兩種服務型態，其功能差異可彙整如表1，由該表可知撥召公車之服務特性與無線電計程車甚為接近，皆是乘客打電話至控制中心叫車，但其主要差異在於無線電計程車是以小型客車服務一個使用者，而撥召公車則同交通車般可服務多個使用者。表1功能差異比較表特性撥召公車無線電計程車交通車服務車輛中、小型客車小型客車中、大型客車費率中高低起訖點自主權高高低時間自主權高高低等車時間中短長車上繞行時間中短長每車服務人數中少多近年來老年人口比例持續增加，而老年人使用大眾捷運系統或公車等大眾運輸工具有其限制性存在，如起訖點至車站之交通便利性與上下車之安全性等；再者，所得的增加、服務業與高科技產業蓬勃發展等因素，亦間接促成使用者冀望提昇搭乘運具自主權的程度，使得此種乘客具有選擇起、訖點與時間等自主權的運輸系統，具有高度的競爭力。此外，治安與計程車管理所衍生的問題，都削弱了計程車的競爭優勢，因此撥召公車系統將可能成為未來副大眾運輸系統之主流。完整的撥召公車系統依其時間順序，可區分為下列三項作業程序：1. 資料登錄：該步驟係指乘客與控制中心之聯繫，讓控制中心作業人員知道乘客上、下車地點與時間，作業人員並進行資料登錄工作。2. 路線規劃與派車：控制中心作業人員依需求面所得資料進行路線規劃與派車動作。3. 運載乘客與車輛管理：車輛司機依照控制中心指示，至特定地點載送乘客到目的地，而管制中心則進行車輛管理工作。現今作業方式主要是使用者打電話向管制中心告知起訖點與時間，再由作業人員利用文字記載或電腦資料鍵入工作後，利用各種分析軟體設計規劃路線，爾後再進行派車，搭載乘客至目的地。依據本研究初步探討，發覺目前技術可能產生作業缺失如下：1. 作業人員必須花費大量時間在資料登錄上，造成公司營運成本的增加。2. 透過語言傳遞易發生登錄錯誤情形，造成車輛調派上之困難。3. 可靠度在撥召公車系統營運中應扮演依重要角色，但目前管制中心對於派出車輛是否載運到乘客、所派出車輛何時能完成運送行為並無法有效掌控，造成車輛調派上的困難。近年來因應高科技產業的進步，運輸界正與其他領域結合，積極發展智慧型運輸系統（Intelligent Transportation System），其正對此種因應需求（Demand Responsive）的運輸系統提供另一改良契機。在物流管理（Logistics Management）領域中，運用網際網路所發展的電子訂貨系統（Electronic Order System；簡稱EOS）或銷貨點情報系統 (Point of Sales system；簡稱POS)已普遍存在於連鎖經營體制的零售業，透過該系統物流中心將可迅速正確的了解各零售點所需之貨品與數量，亦改善了傳統作業人員的登錄作業的效率與正確性，加上利用網際網路（Internet）進行電子交易之技術逐漸成熟，故撥召公車系統是否可透過網際網路簡化使用者的輸入及控制中心作業人員的操作，將是撥召公車可否具體提升營運效率，降低營運成本的關鍵。此外，全球衛星定位系統（Global Positioning System；簡稱GPS）與地理資訊系統（Geographic Information System；簡稱GIS）整合應用，對於貨車與公車之調度與管理方面亦均有顯著成效。因此本研究旨在探討撥召公車系統在國內之適用性，並結合Internet、GIS與GPS觀念，構建一套先進召公車系統雛形，以為後續研究基礎。二、 文獻回顧目前對於撥召公車之研究，以卓訓榮等人1及史習平2針對金門地區所發展之無障礙撥召公車系統最為完整，該研究係結合GPS、GIS與無線電通訊等技術所構建，包括預約訂位、路線排程、統計管理與車輛定位等系統，研究中對於GPS的相關技術有十分完整之探討，惟該研究在資料登錄之便利性與撥召公車之車隊管理方面著墨不多。除此之外，大多數文獻均是以路線規劃設計為主3-7，曾俊傑4曾以新竹科學園區為例，探討在顧客需求型態已知情況下之派車與路線規劃問題，該研究顯示以最小距離插入法做路線設計時，可兼顧服務水準與營運成本，為較佳之路線設計方法。由此可知：目前國內外對於撥召公車系統之路線規劃設計已有不錯之成效，將可作為本研究構建系統之依據。此外，謝浩明8等人曾建立一套整合性貨物配送管理系統，運用GIS輔助分析車輛路線規劃問題，此外韓復華9與蘇昭銘10亦曾利用GIS作為車輛路線規劃之輔助工具，故本研究所構建之路線規劃系統亦有其可行性。在資料登錄技術方面，網際網路的普及，促使電子交易時代早日到來，物流管理領域中的電子訂貨系統(EOS)與銷貨點情報系統(POS)皆已實現電子資料登錄技術，惟因撥召公車系統之登錄需考量地理座標之關聯性，故無相關技術可加以克服；在車輛管理方面，目前大多是以預測方式進行此種顧客需求導向之管理，本研究嚐試結合GPS所提供之資訊與GIS之地理資料來提昇控制中心對車輛管理與調度之能力。目前國內學者11-15在路線規劃系統與GPS、GIS之相關技術方面已有顯著之成果，因此本研究之重點將著重於整合網際網路與地理資訊系統技術運用在資料登錄系統、與運用GPS所提供之相關資料進行車輛管理方面，在路線規劃方面將運用既有之技術。三、 系統架構3.1 功能架構撥召公車營運管理系統依使用對象可區分為使用者與管理者兩方面，就使用者而言，其重視的是資料輸入的便利性、接送車輛的可告性與快捷性；對管理者而言，其強調的是資料登入的正確性與便利性，與車隊管理的有效性，而其主要目的即在於提昇作業效率與服務品質，同時降低作業成本。依此功能分析，本研究所構建先進撥召公車營運管理系統之架構如圖1所示，該架構係以車輛定位監控模組與車輛派遣排程模組為基礎，各子系統依其使用對象則區分為使用者介面與管理者介面兩部分，茲就此二介面內各子系統與各基礎模組之主要功能說明如下：核 心 系 統網際網路地理資訊系統車輛定位監控模組車輛派遣排程模組管理者介面乘客管理子系統訂位管理子系統車輛管理子系統車輛/人員追蹤子系統車輛定位派遣子系統使用者介面訂位輸入子系統乘客管理子系統車輛/人員追蹤子系統圖1 先進撥召公車營運管理系統功能架構圖1.使用者介面：(1) 訂位輸入子系統：由使用者利用Internet輸入訂位基本資料，如搭乘人數、起訖點位置與時間要求，若使用者無法利用Internet輸入亦可打電話至控制中心告知訂位相關基本資料，由控制中心代為輸入使用者資料。(2) 乘客管理子系統：使用者可就本身基本資料進行編修工作。(3) 車輛人員追蹤子系統：該子系統之功能有二，一為使用者在已下訂位但未上車前，可查詢接送車輛之位置；另一為使用者已進入接送車輛後，其相關人員在經過認證後，可查詢使用者搭乘車輛之現行位置。2.管理者介面：(1) 乘客管理子系統：依其需要對相關使用者基本資料進行編修與管理工作。(2) 訂位管理子系統：依其需要對相關訂位資料進行編修與管理工作。(3) 車輛管理子系統：依其需要對各項車輛資料進行編修與管理工作。(4) 車輛人員追蹤子系統：管理者可透過此子系統得知所有客戶與載送車輛之現行位置，以有效掌握車輛即時動態。(5) 車輛派遣子系統：管理者可藉由此子系統自動進行即時性的車輛派遣工作，取代傳統以人工進行車輛派遣之動作。3.基礎模組：(1) 車輛定位監控模組：該模組主要在處理GPS所傳回資料，以取得各載送車輛之最新位置，將相關資訊提供給車輛人員追蹤子系統使用，另一方面亦可作為車輛派遣排程模組進行載送車輛選派之基礎。(2) 車輛派遣排程模組：該模組主要在進行載送車輛選派與接送最佳路線分析。3.2系統需求由於本系統係構建於Internet上，因此系統需求可區分為管理者(Server)端與使用者(Client)端，茲就其軟硬體設備彙整如表2。由該表可知就使用者而言，其使用之軟硬體均為一般電腦之配備；而就管理者而言，僅增加網際網路地理資訊系統之相關軟體，為了降低管理者開發成本，在GIS之選擇上，建議選用系統功能完善、普及率高同時系統各模組可以獨立採購為佳。本研究採用ArcView及相關軟體。表2 先進撥召公車營運管理系統設備需求彙整表區分管理者端使用者端設備名稱設備名稱硬體PC電腦P-300以上PC電腦P-100以上印表機印表機軟體MicroSoft NT Server 中文版4.0(含MicroSoft IIS Server 4.0)MicroSoft Windows95 中文版ArcView 3.0a以上(含)ArcView Network Analyst 1.0bMicroSoft Explorer3.2 以上(含)或Netscape Navigator ArcView Internet Map Server 1.0以上(含)MicroSoft Explorer3.2 以上(含)或Netscape Navigator 四、 系統設計由於本研究所構建之先進撥召公車營運管理系統，係結合網際網路、地理資訊系統發展而成，其中包括管理各子系統相關資料的資料庫管理系統、車輛定位監控與車輛派遣排程模組等核心系統，再以此核心系統為基礎分別發展使用者端與管理者端的各項子系統，以下茲就各子系統與各核心系統之設計內容分別說明之。4.1 資料庫管理系統本系統係以地理資訊系統為構建基礎，故可區分為一般屬性資料庫與地圖資料庫兩類型，茲分述如下：4.1.1一般屬性資料庫本研究在述性資料庫管理方面，係採用關聯式資料庫(Relational Database)方式加以設計，其中分為四個主要基本資料檔：1. 乘客基本資料檔本資料檔之資料欄位設計如表3，其設計原則在於需使管理者能充分掌握客戶基本資料，並提供使用者安全交易的環境，甚至需考量未來發展成電子商務交易之彈性。其中乘客識別碼與密碼主要之目的在於提供乘客交易環境之保密與安全性，至於其他欄位都是為了與乘客做溝通聯絡時之所需。至於優惠折扣此一欄位，系統將預設一值，如90，爾後視乘客交易狀況，管理者有權提高或降低其優惠折扣。對於本系統而言，期使未來將可透過付款機制，經由SSL（Secure Sockets Layer）或SET（Secure Electronic Transaction）之規範，確保網路交易時之輸入資料私密性、訊息傳送的完整性訂位及付款資料在傳輸過程中不會被纂改及交易雙方身分的真實性。表3 乘客基本資料檔欄位設計表檔案名稱乘 客 基 本 資 料 檔中文欄位名稱英文欄位名稱型態長度備註乘客識別碼Id文字8密碼Pwd文字8公司名稱Cname文字30統一編號Cnum文字12聯絡人Cperson文字12聯絡人職稱Ctitle文字20郵遞區號Czip文字5通訊地址Cadd文字40發票住址Ctadd文字40聯絡電話Ctel文字10傳真Cfax文字10電子郵件信箱Email文字40優惠折扣Cdiscount數字52. 訂位基本資料檔本資料檔之資料欄位設計如表4，在前述撥召公車之特性說明中已述及該系統主要之競爭優勢在於乘客具有較高之自主權，因此是否能在指定時間內準時的接送乘客，即成為撥召公車系統是否具競爭性之關鍵，故在此資料檔中設計了上車時間窗與下車時間窗的欄位，其目的即在於確保使用者之自主性，另一方面採用兩個時間窗之設計方式，尚可保障已經在車上之乘客，不至於因中途插入乘客過多而增加過多之額外繞行時間；經由起訖地址的輸入，可在地理資訊系統上做出精確的地址對位，進而估算出其運送距離及計算出運費；至於訂位編號的產生是由年月日時分秒所產生之十二位數字，此為唯一之數字編號，以辨識各不同客戶所下之訂位。停留時間即為上下車所需時間，其估算方法係以每一起訖點之上下車人數加以概估。表4 訂位基本資料檔欄位設計表檔案名稱訂 單 基 本 資 料 檔中文欄位名稱英文欄位名稱型態長度備註訂位編號Serial文字12乘客識別碼Id文字8搭乘人數Objn數字5起點住址Oadd文字36起點時窗Otime數字2訖點住址Dadd文字36訖點時窗Dtime數字2運送費用Thefee數字10停留時間Stoptime數字5載運車輛名稱Vehanme文字10乘客上車確認時間Oconf數字5乘客下車確認時間Dconf數字53. 車輛基本資料檔本資料檔之資料欄位設計如表5，經由接受監控運送車輛上GPS定位傳回監控中心而取得的點座標將寫入點位置此欄位，管理者可透過此欄位的值，得知載送車輛的現行位置，並提供給乘客進行即時性之追蹤。表5 車輛基本資料檔欄位設計表檔案名稱車 輛 基 本 資 料 檔中文欄位名稱英文欄位名稱型態長度備註點位置Shape點座標載運車輛名稱Vehname文字10累積承載人數Accwei數字5承載人數限制Twei數字54. 車輛排程屬性資料檔本資料檔之資料欄位設計如表6，此資料檔的設計係儲存各載送車輛中所接受之訂位資料，其透過時間窗之次序排列，並且經由收送點格式，可識別出此訂位之起點與訖點。表6 車輛排程屬性資料檔欄位設計表檔案名稱車 輛 排 程 屬 性 資 料 檔中文欄位名稱英文欄位名稱型態長度備註點位置Shape點座標訂位編號Serial文字12停留時間Stoptime數字5時窗Timewin數字2起訖點格式Type文字2上述四資料檔間之關聯性可表示如圖2，其中乘客基本資料檔對訂位基本資料檔為一對多的關聯；訂位基本資料檔對車輛排程屬性資料檔為一對多關聯；車輛基本資料檔對訂位基本資料檔為一對多關聯。圖2 一般屬性資料庫關連圖4.1.2地圖資料庫本系統所採用之地圖資料係依據交通部運輸研究所出版之交通路網數值圖16加值而成，經本研究加值後資料庫之欄位設計如表6，茲就各欄位說明如下：1. 路段代碼共計13碼，其格式為AA-BBB-C-D-EE-FFFF，其中AA表道路分級碼；BBB表道路編碼主碼；C表道路編碼主碼；D表縣市碼；EE表鄉鎮編碼；FFFF表路段流水號。2. 路名：道路名稱。3. 備註：對於特殊道路特性之輔助說明，如道路共線、圓環或匝道等。4. 道路分級碼共計2碼；其中HW表國道；1W表省道；1U表省道而且與都市道路共線者；2W表縣道；2U表縣道且與都市道路共線者；3W表鄉道；1U表鄉道且與都市道路共線者；4W表產業道路；RD表都市道路/路；ST表都市道路/街；OR表有路名，但無法歸類者（如林道）；OT表其他道路。5. 地址對位地址左側起始、地址左側終止、地址右側起始、地址右側終止四欄位為地址對位時所需，將路段分為左右兩側，記錄兩側地址起始門牌號碼與終止門牌號碼，利用內差法進行地址對位，此舉雖會造成與實際地址位置某種程度之誤差，但在現行台灣地址地理資料庫建立不完整狀況下，為一折衷可行之辦法。6. 路段長度：為路段長度值儲存之欄位。7. 速限速率：記錄路段行駛時速之限制值。8. 旅程時間：旅程時間原本應隨時間而變動的，在本研究中暫以路段長度除以速限速率所獲得的值替代。9. 道路限制：可對道路進行某些限制，如單行道、禁止迴轉、禁止進入、高架道路以及禁止左、右轉等。表6 地圖基本資料檔欄位設計表檔案名稱地 圖 屬 性 基 本 資 料 檔中文欄位名稱英文欄位名稱型態長度備註線位置Shape線集合路段代碼Num數字13路名Roadname文字30備註Note文字30道路分級碼Type文字2地址左側起始Fromleft數字4地址左側終止Toleft數字4地址右側起始Fromtoright數字4地址右側終止Toright數字4路段長度Length數字5速限Speed數字5旅程時間Drivetime數字5道路限制Oneway文字14.2 車輛定位監控模組本研究所規劃之車輛定位監控模組架構如圖3，其中載運車輛上配備有包括LCD顯示幕、GPS接受器以及無線電數據機等設備之車機，其可由GPS接收器接收由GPS衛星所傳回資料，再將此定位資料及車速資料經由無線電塔或中繼站傳回民間行動數據(Mobile Data)服務控制中心，在經由Internet專線傳回監控中心，監控中心如此就可以掌握住載送車隊的現行位置及狀況，其中行動數據係指在行動中的使用者終端設備，利用無線電技術進行數據資料的傳送。本研究中建議以行動數據作為本系統車輛定位與監控之通訊方式，其原因為行動數據系統以支付通訊費的方式使用行動數據，如此將可省卻自行架設網路系統所需的建置成本以及後續的維護成本。其次，行動數據系統亦具有雙向訊息傳輸服務，在本系統中，經由此項服務，監控中心可將調度派遣指令下達各載送車輛，並提供運送路線指示予以駕駛員。4.3 車輛派遣排程模組基本上，撥召公車之車輛派遣屬於收送問題(Pick and Delivery Problem；PDP)，該問題之特性為每一運輸需求皆是成對的起訖點，亦即車輛由場站發車後至使用者上車地點搭載後，一定將其送至目的地。依據Teodorvic17對於排程配送所進行之分析為基礎，本研究對於撥召公車之派遣排程問題之相關特性假設如下：1. 車輛發車場站只有一個，且排程之起點與終點均為發車場站，故屬於單場站車輛排程問題。2. 車隊擁有多部不同載運人數之車輛，各車輛採委託配送方式，且同一車輛於同一配送路線可服務兩個以上客戶。3. 運輸路網具方向性，且各需求起訖點均位於路網節點上，故屬於節點排程問題。4. 需符合時間窗限制，必須在規定時窗內完成乘客接送行為。本模組之作業環境為網際網路上之瀏覽器，使用者經由使用者端的瀏覽器進行訂位工作後，將相關資訊提供給管理者端電腦產生車輛派遣與相關資訊的產製工作，因此如何能符合網際網路快速反應之特色，將是本模組最主要之課題。基於此觀點，本研究以節點交換觀念構建一啟發式演算法，該演算法之求解流程如圖4所示(流程中各變數符號請參閱附錄一)，茲就該演算法之步驟說明如下：1. 基本參數設定：輸入各車輛之容量限制、單位距離之運送成本與平均每人上下車所需花費時間等參數。2. 乘客訂位：由使用者端輸入搭乘人數，起訖點與其時間窗。3. 計算總旅行時間：此旅行時間包括由發車場站至起點再至訖點之總行駛時間加上乘客上下車時間總和。4. 檢驗訂位合理性檢驗總旅行時間是否符合時間窗限制(訖點時間窗上限起點時間窗下限)，若符合(1)式限制則繼續步驟5，否則重回步驟2，告知乘客無法滿足其要求，同時請其取消訂位工作或重新輸入時間窗。THO+tODDTH- OTL (1)圖3 車輛定位監控模組架構5. 計算總運費(F)與預估上下車時間(WT)其中，總運費等於起點位址至訖點位址之最短距離乘以每單位距離內所花費之每人運送成本再乘以搭乘人數乘以乘客折扣，如(2)式；預估上下車時間為搭乘人數乘以每人上下車所需停留時間，即(3)式。FdOD*C*n*Disc (2)WTn*wt (3)乘客可調整時間窗開始基本參數設定使用者訂位檢驗訂位合理性計算總運費及上下車時間符合不符合可候選車輛選擇與排序同一時間窗內需求點個數(N)N1下一候選車輛尚有候選車輛是指派新運送車輛N=0滿足時間窗限制需求點交換運算滿足時間窗限制下一候選車輛尚有候選車輛是否否否指派新運送車輛否是是決定運送車輛最佳路線結束取消訂位N=1否計算總旅行時間圖4 車輛派遣啟發式演算法流程6. 候選車輛選擇與排序將符合承載人數限制之所有載重車輛成為一候選車輛集合，此集合限制條件為(4)式：W+KiawKiw (4)亦即需滿足車輛容量限制之載送車輛，方可成為候選載送車輛。經計算使用者起點至集合中每一輛候選載送車輛的最短旅行時間，由小至大依序排列，由最小的最短旅行時間之候選載送車輛優先指派。7. 時間窗內之需求點判斷當候選載送車輛經指派後，即需就訂位加以排程，也就是路線的排程。在此步驟中，即是視時間窗內需求點存在數目的不同而作不同處理，當加入起點或訖點時，若時窗內無其他需求點則執行步驟8；若時窗內已有一需求點，則執行步驟9；若時窗內已有二個需求點時，則先檢核是否尚餘候選車輛，若存在其他候選車輛則回到步驟6，指派下一候選載送車輛；若已無候選車輛，則指派另一新運送車輛接送乘客。8. 檢核時間窗限制當加入起點的時窗內無其他需求點時，先檢視加入該訂位後，對於原有路線排程是否依然符合時窗限制，若經由時窗排序後，訂位起點之前一需求點以及起點之後一需求點之旅行時間並加上各需求點的停留時間是否符合時窗差距，即(5)與(6)式皆符合，則繼續考量加入訖點後處理方式；tOOPOPWTWTOTH-OPTL (5)tOOLOLWTWTOLTH-OTL (6)否則，即先檢核是否尚餘候選車輛，若存在其他候選車輛則回到步驟6，指派下一候選載送車輛；若已無候選車輛，則指派另一新運送車輛接送乘客。另加入訖點後亦重複此步驟，計算訖點之前一需求點以及訖點之後一需求點之旅行時間並加上各需求點及訖點的停留時間是否符合時窗差距，即(7)與(8)式皆符合則繼續步驟10；TDDPDPWTWTDTH-DPTL (7)tDDLDLWTWTDLTH-DTL (8)否則，即先檢核是否尚餘候選車輛，若存在其他候選車輛則回到步驟6，指派下一候選載送車輛；若已無候選車輛，則指派另一新運送車輛接送乘客。9. 需求點交換運算與檢核時間窗限制當加入需求點的時窗內具有其他需求點存在時，則先檢視新加入點與同時窗內的需求點是否符合時窗限制，若符合則分別將新加入點置於同時窗內需求點之前後，重覆步驟8計算新加入起點與前一需求點是否符合時窗限制並記錄其旅行時間，同時依旅行時間長短作為訂位排程之順序，以時間最短者作為優先候選車輛；若加入之需求點均不符合時窗限制，則先檢核是否尚餘候選車輛，若存在其他候選車輛則回到步驟6，指派下一候選載送車輛進行分析；若路網中已無候選車輛，則指派另一部新車接送乘客。10. 決定運送車輛最佳路線：針對被指派候選載送車輛利用ArcView Network Analyst 產生路線排程工作。4.4 使用者端子系統使用者端方面計分為三個子系統：訂位輸入子系統、乘客管理子系統以及車輛/人員追蹤子系統。對於使用者而言，資料的安全與保密是相當重要的，因此透過密碼管制使用者僅能就其資料進行編修之工作，而無法取得其他使用者之資料，以下茲就各子系統之設計內容分別說明之：1. 訂位輸入子系統使用者首先必須輸入乘客識別碼以及密碼以驗證其身份，接著輸入搭乘人數、起訖點住址及起訖點時窗等訂位基本資料，然後連結至車輛定位監控模組與車輛派遣排程模組，進行載送車輛指派、訂位排序以及路線排程等工作，同時產生訂位編號回應給使用者。2. 乘客管理子系統使用者首先必須輸入乘客識別碼以及密碼以驗證其身份。使用者僅能就其本身之基本資料進行編修，也就是乘客基本資料檔中的各欄位資料，如密碼、公司名稱、統一編號、聯絡人、聯絡人職稱、郵遞區號、通訊地址、發票住址、聯絡電話、傳真、電子郵件信箱等，惟乘客識別碼與優惠折扣兩欄位，僅管理者有權進行修改。3. 車輛/人員追蹤子系統使用者首先必須輸入乘客識別碼以及密碼以驗證其身份，接著可由現已有訂位編號中，選取欲查詢之訂位，連結至車輛定位監控模組，進而獲得該訂位的相關資訊，以及載送本訂位車輛之現行位置。4.5 管理者端子系統管理者端方面計分為五個子系統：乘客管理子系統、訂位管理子系統、車輛管理子系統、車輛/人員追蹤子系統以及車輛定位派遣子系統，管理者端之子系統，只有管理者才擁有權限進入操作，其對所有資料均擁有編修的權利。1. 乘客管理子系統在此子系統中，管理者可列出現行所有的客戶基本資料，並可選擇所欲修改基本資料之客戶進行編修之工作，管理者可對不同等級客戶設定不同的優惠折扣。2. 訂位管理子系統在此子系統中，管理者可列出現行所有的訂位基本資料，並可選擇欲修改基本資料之訂位進行編修之工作。此外，亦可連結至車輛定位監控模組與車輛派遣排程模組，重新進行載送車輛指派、訂位排序以及路線排程等工作。3. 車輛管理子系統在此子系統中，管理者可列出現行所有的車輛基本資料，並可選擇欲修改基本資料之車輛編號進行編修之工作，另亦可就個別車輛織承載人數加以設定。4. 車輛/人員追蹤子系統管理者可由現有載送車輛中，選取欲查詢之車輛，連結至車輛定位監控模組，進而獲得載送車輛上所有訂位的相關資訊，以及載送該訂位車輛之現行位置。5. 車輛定位派遣子系統管理者可由現有載送車輛中，選取欲查詢之車輛，連結至車輛定位監控模組以及車輛派遣排程模組，回應給管理者路線排程圖、行車路線指示、以及所有訂位的相關資料。五、 系統測試為確認本研究所構建先進撥召公車營運管理系統之實用性與有效性，本研究採室內測試方式加以進行，茲先就該項測試之系統操作環境說明如下：(一) 硬體1. IBM PC 相容性電腦。2. 中央微處理器：PENTIUM-166。3. 記憶體：128MB。4. 硬碟空間：4.5GB。5. 17吋VGA 彩色螢幕。6. A4 SIZE彩色噴墨印表機。(二) 軟體1. 作業系統軟體：(1) MicroSoft NT Server 中文版4.0。(2) MicroSoft IIS Server 4.0。2. 應用軟體：(1) ArcView GIS 3.0a以上（含）。(2) ArcView Internet Map Server 1.0以上（含）。(3) ArcView NetWork Analyst 1.0b以上（含）。(4) Microsoft Explorer 3.2以上（含）或Netscape Navigator 以上（含）。上述皆為管理者端軟、硬體之規格，至於使用者端的部分，基本上只要能夠執行瀏覽器Microsoft Explorer 3.2或Netscape Navigator 3.0以上版本的電腦，就可透過網際網路操作本系統。本研究進行系統測試之主要目的有二：一為透過使用者透過網路訂位後，系統車輛派遣排程功能之自動化程度與合理性；另一為使用者透過網際網路所進行車輛/人員定位追蹤功能之合理性。本系統之相關執行畫面可參閱附錄二，以下僅就車輛派遣排程功能與車輛/人員定位追蹤功能之測試內容與結果分別說明之。5.1車輛派遣排程功能測試本研究車輛派遣排程功能測試之假設環境如下：1. 某經營撥召公車業務之客運公司目前於路網上之車輛計有5輛，其現行基本資料如表7所示。表7 現行可載送車輛基本資料車輛編號乘載人數限制現行乘載人數1201022015320184995952. 時間窗間隔為10分鐘。3. 每人每公里之基本運費為30元。4. 每人上下車所花費停留時間為1分鐘。5. 王先生等3人於8:108:20時，欲在信義路二段38號上車，而於8:509:00時間內，抵達南京東路三段100號。王先生透過網際網路使用本系統時，其主畫面如圖5所示，為區分系統使用者之使用權限，故系統會要求王先生輸入識別碼與密碼，其執行畫面如圖6所示，當系統認證無誤後，即進入使用者主選單(如圖7所示)，經選擇訂位輸入子系統，王先生將可進行下單工作。圖5 系統主畫面圖6 客戶認證執行畫面圖7 使用者主選單王先生再透過訂位輸入子系統進行下單工作時之執行畫面如圖8，使用者所需輸入之資料包括乘載人數、上下車地點與時窗。圖8 網際網路訂位輸入畫面當系統接收到王先生之訂位後，其所執行程序包括下列三步驟，此部分系統運作時間約為0.56秒。1. 檢驗訂位合理性：計算上車地點至下車地點的旅行時間為2.84分鐘，加上3個人上下車所花費的時間為3分鐘，共計5.84分鐘。此值小於時間窗之限制10分鐘(下車時間窗上限上車時間窗下限)，故客戶要求載送時間為可行，亦即該訂位具合理性。2. 計算運費：利用管理者所設定之運價計算公式，求得王先生所需支付之總運費為261元。3. 將可接受下單之訊息與運費之相關訊息回應給王先生(如圖9所示)，並請王先生確定是否下單。圖9 計算運費訂位確認圖若王先生確定下單後，系統之執行程序包括下列四步驟，此部分系統運作時間約為1.64秒。1. 選定可載送車輛：利用表七之車輛基本資料加上此筆訂位之乘載人數後，可知僅有編號1、2、5之車輛滿足乘載人數限制，故系統即透過GPS取得這三部車輛之現行位置，然後計算出王先生上車地點至這三部候選可載送車輛的最短旅行時間，並依其旅行時間長短排序如表8，其中編號5車輛為離上車地點最近之車輛，故為第一優先將訂位排入之載運車輛(編號5車輛目前之派遣路線與載送乘客之訂位分別如圖10及圖11所示)。表8 可載送車輛至上車點旅行時間車輛編號至上車地點旅行時間(分鐘)51.0411.6723.56圖10 編號車輛目前派遣路線圖圖11 編號5車輛目前載送乘客之訂位明細2. 同一時窗內需求點個數判斷：由圖11中可得知現行訂位中共有四個時窗中具有需求點(如表9所示)，今先考量王先生加入訂位後之上車點，其時窗為8:10-8:20，故可發現同一時窗內並無其他需求點存在，因此計算其與前一需求點和後一需求點之旅行時間並加上個別的停留時間檢查是否符合時窗限制。表9 編號5車輛現行訂位時窗列表訂位編號時窗需求點型態停留時間9906110750368:00-8:10上車點3分鐘9906110750368:30-8:40下車點3分鐘99061111552511:00-11:10上車點2分鐘99061111552511:50-12:00下車點2分鐘3. 時窗限制檢核：此時窗檢核包括上車點與下車點兩部分，在上車點部分，王先生上車點與前一需求點(訂位編號：990611075036)旅行時間加上停留時間為7.06分鐘(1.06+3+37.06)小於時窗差10分鐘，故合乎時窗限制；與後一需求點(訂位編號：990611075036)旅行時間加上停留時間為6.99分鐘(0.99+3+36.99)小於時窗差20分鐘，故合乎時窗限制。在下車點部分，王先生下車點與前一需求點(訂位編號：990611075036)旅行時間加上停留時間為8.08分鐘(2.08+3+38.08)小於時窗差20分鐘，故合乎時窗限制；與後一需求點(訂位編號：990611115525)旅行時間加上停留時間為7.6分鐘(2.6+3+27.6)小於時窗差130分鐘，故合乎時窗限制。因編號5車輛上下車點之時間均滿足限制，故系統及指派編號5之車輛負責載送王先生等人。4. 產生新路線排程及派遣行駛路線指引：當車輛5經指派為運送車輛後，即將此訂位需求點相關資料寫入車輛排程屬性資料檔中，並重新產生路線排程以及派遣行駛路線指引，分別如圖12、圖13所示。圖12 編號5車輛最新派遣路線圖圖13 編號5車輛最新派遣行駛路線指引此外，管理者使用本系統之相關執行畫面，可參閱附錄二。5.2車輛/人員定位追蹤功能測試本系統對於車輛/人員追蹤的處理是經由訂位檔中找出該筆訂位被指派載運的車輛名稱，爾後經由車輛定位監控模組取得現行載運車輛位置，回應地圖顯示與訂位資料給予需求者，其需求者包括使用者與管理者兩方面，在使用者方面，使用者僅能查詢其本身的訂位，其查詢畫面如圖14與圖15，執行本功能所需花費時間約為0.85秒；管理者方面，則可查詢所有訂位，並獲得載運車輛上所有訂位資訊以及相關客戶資料，其查詢畫面如圖16、圖17。圖14 使用者車輛/人員追蹤訂位編號輸入圖15 使用者車輛/人員追蹤結果顯示圖16 管理者車輛/人員追蹤結果顯示圖17 管理者車輛/人員追蹤載送車輛現行位置結果顯示經由前述測試，可知本研究所構建之先進撥召公車營運管理系統，不論在車輛派遣排程功能或是車輛/人員定位追蹤功能方面均能符合原先期望之功能，且其執行時間均在2秒以下，顯示本系統可達到即時派遣與即時追蹤之目標，將可大幅提昇撥召公車之營運效率。六、 結論與建議1. 撥召公車系統係一種功能介於無線電計程車與交通車間之副大眾運輸系統，該經營方式雖然在國內尚未盛行，但在老年人口持續增加、無障礙運輸空間的提倡與國民所得日益提昇的環境下，相信此種強調高自主權的運輸工具在未來運輸市場上將扮演重要角色。2. 為提昇撥召公車系統之營運效率，本研究結合網際網路、地理資訊系統、全球衛星定位系統與排班作業技術，發展一套先進撥召公車營運管理系統，該系統係以車輛派遣排成模組與車輛訂位監控模組為核心系統，並依使用對象區分為使用者介面與管理者介面兩部分，在使用者介面中包括訂位輸入、客戶管理與車輛/人員追蹤等三個子系統；在管理者介面中則包括。客戶管理、訂位管理、車輛管理、車輛/人員追蹤與車輛訂位派遣等五個子系統。3. 利用先進撥召公車營運管理系統之控制中心，使用者在利用網際網路進入訂位輸入子系統，並自行決定搭乘人數、起訖點與起訖時間後，系統會將接受訂位與否之訊息及運費透過網際網路回應給使用者，在使用者確定訂位後，系統即會利用GPS所得到之即時車輛位置與派遣邏輯指派運送車輛並產生車輛之行進建議路線，因此控制中心之作業將可完全自動化。4. 先進撥召公車營運管理系統控制中心在車輛追蹤功能上，可利用GPS技術即時追蹤路網上之車輛與搭載之乘客。在使用者方面，在等候接送車輛時可透過網際網路查詢車輛之即時位置，減少不必要的路邊等候；在上車後，使用者之親友則可經密碼認證後，查詢載送乘客車輛位置。5. 測試結果顯示，本研究所構建之先進撥召公車營運管理系統在車輛派遣排程功能與車輛/人員定位追蹤功能方面均能符合原先期望之功能，且其執行時間均在2秒以下，顯示可達到即時派遣與即時追蹤之目標。6. 本研究目前僅完成室內之虛擬資料測試，未來可結合車端之相關設備，進行道路之實測工作，已確認研究之實用性。7. 由於本研究已處理使用者利用網際網路訂位方面之相關技術，未來可結合電子商務，將資訊流與金流予以整合，以增加使用者之便利性。致謝本研究承蒙行政院國家科學委員會補助(計畫編號：NSC88-2211-E-216-009)，特此致謝參考文獻1. 卓訓榮等人，彈性路線無障礙運輸服務運轉示範操作，交通部運輸研究所(1996)。2. 史習平，全球定位系統、運輸地理資訊系統與無線電通訊整合之研究應用於公車動態資訊與撥召公車，國立交通大學交通運輸研究所碩士論文(1996)。3.