綜合交通樞紐信息系統關鍵技術研究

林育麟 薛偉

摘 要：試點開展大型綜合客運樞紐信息系統建設是交通運輸部《公路水路交通運輸信息化“十二五”發展規劃》的要求，是交通運輸部在“十二五”期間的一項重要工作，對實現樞紐內軌道、公交、長途客運等不同交通方式的協同運轉、安全監測及緊急事件的聯動處置，提供樞紐內外旅客出行、換乘及交通誘導信息服務，促進多種運輸方式的高效銜接，提高旅客換乘效率等起到重要的作用。本文結合高鐵南京南綜合樞紐汽車客運南站的應用工程建設，深入討論了綜合客運樞紐信息系統建設的若干關鍵技術。

關鍵詞：綜合交通樞紐；信息系統

1 引言

京滬高速鐵路貫穿7省市，南京南站為五大始發站之一，集鐵路、公路、城市軌道交通、公共交通等多種運輸方式為一體，總建筑面積73萬m2，匯集了京滬高鐵、滬漢蓉鐵路、寧安、寧杭城際鐵路等四大客運專線，設有3場15站臺28條站線，客流量高達到4413萬人次/年，為亞洲最大立體客運綜合樞紐。

2010年交通運輸部、江蘇省交通運輸廳決定在京滬高鐵南京南站試點開展綜合客運樞紐協同管理與信息服務系統的建設。項目針對集鐵路客運、公路客運、地鐵、公交車、出租車、社會車輛等多種交通運輸方式為一體的大型立體綜合客運樞紐，緊緊圍繞“加強各種交通方式接駁能力，減少公眾換乘時間和空間距離，推進不同交通運輸方式運行管理的銜接與協同效率提升”這一根本目標，以先進的IT技術集成應用為手段，加強各種運輸方式相關信息資源的交換和共享，強化各種運輸方式的銜接和協同運轉，增強緊急情況下應急聯動能力，提高運營調度效率，探索和積累交通主樞紐汽車客運站信息系統建設經驗，真正實現“無縫”、“連續”、“零換乘”，為今后相關樞紐信息服務系統建設提供示范。

項目建設主要特點：⑴運輸方式多：集鐵路、公路、城市公交、地鐵、出租汽車和社會車輛多種交通方式于一體。⑵換乘客流大，樞紐設計最大日發量16萬人次，其中公路3.5萬人次。目前公路最大日發量已達7.1萬，遠超設計值。⑶客流波動強：由于公鐵聯運，客流波動性強，而且運營初期客流增長率大。⑷車輛發班密度大：客源特點導致班次密度大，高峰小時發班近150班次，日發班近1000班次。⑸非通勤客流占比高：對換乘誘導信息服務要求高。⑹場地設施利用率要求高：現公路客運樞紐部分不足2萬m2，尤其是到發場和待發車位面積僅6000m2。

需關注的突出問題：⑴客流量大、客流波動性強、場地有限，導致調度難度大；⑵因場地限制、非通勤客流占比高等因素，客運站運營存在較大的安全風險和隱患；⑶樞紐內鐵路、公路、軌道、公交、出租和社會車輛高度聯動，一旦發生突發事件，則傳播速度快、影響面大，對應急處置的要求高；⑷旅客、政府和行業部門對服務質量的要求高。因此，安全有序地組織客流和資源成為運行的關鍵，必須通過先進的信息化技術和手段，全面提升樞紐集疏散、安全生產、科學決策和信息服務的能力。

2 綜合交通樞紐中的長途汽車客運站信息系統的現狀分析

我國綜合客運樞紐信息系統起步雖晚，但發展較快。已經建成運營的上海南站、北京南站等都體現了我國綜合客運樞紐建設的較高水平。在長途客運站信息系統建設上，由于受硬件條件、管理水平等的限制，目前基本上都是相互獨立、分散且功能尚不完善。在客運場站監控管理、運力管理與調度等方面的智能化程度和綜合服務水平還不高，相對制約了旅客運輸的發展，主要表現為：

2.1 缺少綜合客運樞紐信息系統數據交換體系

由于沒有統一信息系統數據交換標準，使得各種交通運輸方式在信息系統互聯互通和信息共享，尤其是在業務協同、應急聯動和決策支持等方面難以突破。

2.2 缺乏客運站客流量預測模型

旅客乘車之前，會選擇不同的交通方式進場站，但是這些波動性的到達客流，尚未建立分析預測模型，無法組織有效聯動和應急處置。

2.3 缺少的面向信息系統的IT技術集成應用方案

客運站各信息系統的建設，技術應用存在較大差異，需要通過業務流把各項IT技術如站內外視頻監控、車載GPS及視頻監控、車輛一卡通、RFID等進行應用集成。

3 南京汽車客運南站信息系統建設及關鍵技術研究

南京汽車客運南站信息系統由十個子系統組成：信息資源規劃和數據庫規劃、應用系統、應用支撐軟件、主機及存儲系統、基礎網絡平臺、通訊系統、安全系統、終端系統、標識系統、配套工程。

項目在系統建設的同時，進行了五個課題的研究：《南京南站客運換乘與客流分析研究報告》、《面向客運南站綜合管理及信息服務系統的IT集成應用研究》、《利用RFID等技術解決場站車輛調度專題研究報告》、《南京汽車客運南站公共信息標識引導系統專題研究報告》。形成了兩個標準（草案）的編制：“綜合客運樞紐管理與服務信息系統建設規范”、“綜合客運樞紐信息協同數據交換接口規范”。

在關鍵技術研究上，主要做了以下幾項研究：

3.1 客運站客流量預測模型

通過建立客運站客流量預測模型，預測未來時間段客運站內客流情況，通過對站內的客流密度、擁堵程度進行綜合統計分析，實現擁擠度預警、安全預警及綜合預警，為運力的調度和客運安全提供決策數據支持。

將準點時刻測得的售票、檢票、同比客流、同比售票、同比檢票、環比客流、環比售票、環比檢票等九個長途汽車客運量的表征因數作為自變量，長途公路客運站客流作為因變量。建立如下的多元線性回歸預測模型：

為了使每個變量的表現力都相同，對數據進標準化處理。設一組數據X，其中某個數據xi對應的標準化數據為 ， 和S分別為改組數據的均值和標準差，使用偏最小二乘回歸方法來提升預測的準確性，則有 。

3.2 綜合客運樞紐信息系統數據交換體系

建立與樞紐內其他交通方式相關信息系統之間的信息交換、共享和聯動機制，實現多種交通方式的快速換乘誘導、聯動管理和應急響應，提高各方信息資源的開發利用水平和事件處置能力，提高樞紐整體運轉效率。按照“一數一源”原則，通過對源數據的抽取、轉換、裝載以及與底層的消息服務等手段，實現數據的壓縮、加密、傳輸和集成；實現異構系統間的數據交換。

數據整合流程

經過上述幾個環節，不僅整合了分散在各業務系統中的信息資源，形成了一系列的基礎數據庫、業務數據庫和主題數據庫；而且通過對這些數據的分析，形成各類綜合應用，以多種形成展現給用戶。

3.3 面向信息系統的IT技術集成應用

IT技術的集成應用，始終圍繞著客運站的安全及高效運營，始終面向南京南站綜合客運管理及服務信息系統，突出IT技術集成在客運模式創新、安全管理、高效節能和優質服務等方面的作用。

IC卡報班實現了班車從簽訂運輸合同、運行計劃，到車輛清潔、安檢、報班、調度等全過程自動化管理，保證了營運車輛各項數據的準確性、完整性；利用信息系統實現了對企業、車輛、人員的可追溯管理，提升了管理水平；最終結合GPS信息和RFID系統實現對運營安全的全過程管控。

應用物聯網技術對在途車輛實時動態管理。通過車載GPS和北斗導航定位系統，準確定位車輛行駛軌跡、時速等并采集路況等系統其他信息，通過數據分析預測車輛到站時間，提前決策車輛調度計劃，實現了車輛在途管理、班車調度及預報等功能并及時向旅客發布班車準點、晚點相關信息。在調配機動運力時，也可根據班車位置情況進行調度作業。

應用成熟的技術克服場站資源的不足。基于RFID技術對到發場有限的車位進行高效的利用。通過車位探測器和RFID讀寫器的結合使用，實時獲取到發場的空余車位信息。為進入車輛的車位做好自動預分配，便于車輛的快捷停靠、進出；降低事故的發生概率，提高車站的安全管理水平。

4 南京汽車客運南站信息系統的應用特點及效果

本系統與國內其他同類系統相比，主要有以下幾個方面特點：⑴綜合樞紐汽車客運站中實現多種運輸方式、多部門的信息共享、協同服務，尤其在道路運輸、鐵路運輸、地鐵之間的業務協同及信息服務；⑵利用RFID、GPS等信息化手段，優化了車流及旅客流的組織管控，對樞紐中的客運車輛，公交車輛、出租車輛聯合調度；⑶以“一鍵通”方式實現了綜合樞紐汽車客運站內的應急安全疏散。

在應用效果上，主要有以下幾個方面：

4.1 客流疏散、高峰客流應對能力的提升

營運班線輻射范圍覆蓋六省，年發送旅客數量由500多萬人次提高到810萬人次；高峰客流最大日發量由5萬人次變為7.1萬人次。南京客運南站原設計指標高峰客流最大日發量為3.9萬人次，現高達到7.1萬人次，平峰日發客流達1.6萬人次。

為旅客提供了9種售檢票方式，通過清晰、明確的誘導系統和高效的調度系統，使得旅客高峰時段站內平均駐留時間少于25分鐘，班次正點率提高至92%，投訴率下降60%，為旅客提供了便捷、舒適的出行服務。

4.2 節能減排效益顯著

通過減少公務成本、社會公眾出行成本、車輛運行成本，可節約標準煤599.84噸/年。

4.3 社會效益顯著

通過移動視頻監控技術、RFID車輛智能識別技術、GIS地理技術、GPS定位等技術的集成應用，在僅有23個發車位的情況下，使高峰時段每車位發車間隔在15分鐘以內，極端時段間隔在7.5分鐘之內，小時最大發送量150班。汽車客運南站占地面積僅為南京市客運站面積的13.74%，旅客發送量卻達到了全市的28.20%。車位資源利用率比南京中央門汽車站高出一倍多。

4.4 推廣價值明顯

⑴唐山市域范圍內14個客運站推廣應用，日發車輛平均896輛，日發班次平均2600班。系統自2012年12月21日正式上線以來，已通過窗口售票、自助售票、網上售票等方式累計售出車票達211萬多張，日最高峰值3萬多人。

⑵2014年將在南京小紅山汽車客運樞紐（北樞紐）完成升級與移植。投入后，預計日最高發運近2000班，日最大客流量10萬人，年客流量約700百萬人次。

⑶已納入江蘇省智慧交通“232暢通網工程”示范項目，在全省約150個客運站進行全面應用。將滿足每年1.7億人次，日高峰客流160余萬人次的旅客的發送需求，大幅提升全省旅客服務和站務管理水平。

5 總結與體會

通過項目的建設，也明確了需要深入研究的方向：

⑴綜合樞紐信息化建設的重點：以信息采集、共享、融合、分析為重點，實現多項功能的應用集成。

⑵突破綜合樞紐信息化建設的難點：采用機制創新，如場站公司化運作和管理，借鑒美國通用航空的FBO管理模式等，打破多種運輸方式信息的交互制約信息化建設和應用的瓶頸。