基于大數據的城市智能公交管理系統(tǒng)方案設計

蔡苗苗，費志鵬，張澤華，芮 立

（南京審計大學金審學院，江蘇 南京 210000）

1 智能公交系統(tǒng)發(fā)展背景

隨著中國城市化和經濟的迅猛發(fā)展，交通擁堵、交通事故屢次發(fā)生，這些交通狀況都影響了居民的出行體驗。為了提高居民的出行體驗，應優(yōu)先發(fā)展公共交通。智能公交是改善城市交通建設的關鍵因素。因此，構建智能公交系統(tǒng)，及時準確地獲取公共交通數據是前提，而大數據、人工智能等技術能幫助人們解決這一難題。

2 居民當前出行模式調查分析

2.1 調查設計與實施

近年來，隨著中國城市規(guī)模的發(fā)展，中國居民的生活水平得到了提高，汽車的數量急劇增加。與此同時，城市居民對出行的需求也急速猛增。由于交通空間資源有限、交通管理水平低下等因素，使城市交通擁擠成為普遍現象。交通擁擠程度不斷增加，嚴重影響了城市居民的出行體驗。因此，設計者對南京市居民出行方式的影響因素做了調研。對南京市的居民進行了問卷調查，實收問卷213份，利用所得數據和文獻等資料來反映南京市居民出行方式選擇的大致情況，并對南京目前交通整體狀況、發(fā)展趨勢和居民出行需求等基本情況進行了研究、總結。調查的內容主要包括居民的性別、年齡、教育程度、家庭月收入、職業(yè)、居住的區(qū)域、日常出行距離、花在出行上的時間、出行時間段、平時工作、上學常選擇的交通方式、平時游玩、時間隨意時選擇的交通方式、出行主要考慮的因素、居住附近有無公交站臺、對“有房有車”中“有車”的看法、乘坐公交的支付方式、對現有公交的滿意程度、對現有公交不滿意的地方、預想的公交、對智能公交的了解、智能公交能帶來的好處等相關內容，能夠更加全面了解居民出行的基本情況。因為數據需要有普遍性，所以采取網上問卷，覆蓋整個南京市。

2.2 調查結果分析

在對回收的問卷摘要之后，設計者對樣本的情況進行了統(tǒng)計分析，主要數據如圖1所示。根據圖1顯示的數據反映出在現實公交中，可能有太多的人抱怨，其中最普遍的是車內擁擠和不準時等車時間長，這兩種是目前最主要的問題，這也是很多人都不愿乘坐公交的原因。人們大多都希望公交可以提前預約，這樣節(jié)約時間，有效率；而對于直達公交，人們希望這樣最理想，因為可以節(jié)約時間，換乘方便，有效率還更加人性化。在現代社會人的眼里，大家一般對于出行使用的交通工具，都有自己的需求，而普遍來說，無外乎就是便捷性和安全性的占主導地位，其次則是舒適感；而對于速度、準時性、花費，則看重的并沒那么重要的特點。

圖1 居民對現有公交不滿意的地方

根據網上的問卷調查，以及查閱相關數據，對傳統(tǒng)公交存在的問題我們得出以下結論。

我國公共交通的規(guī)劃、管理與建設一直停留在較低的水平。公交線路不合理、密度低、車輛換成不便。據相關調查報告，許多城市存在著站點重復設置問題。而城市郊區(qū)卻很少見，導致有些郊區(qū)居民出行困難。這就意味著公交資源的浪費，包括能源浪費、乘車擁擠度增加、浪費乘客時間、運行效率低等。候車時間長、服務水平低、管理水平落后、車輛準點到站率低、換乘困難。同時在車輛調度、車輛檢測與維護等方面缺乏先進科學技術。

針對以上問題，本文基于大數據的智能公交管理系統(tǒng)方案設計，通過采集和存儲公交車輛的海量實時信息和大量用戶的應用信息，利用數據處理方法為智能化城市公交提供大數據分析與建模平臺，將信息采集，智能調度，信息發(fā)布等功能于一體。它可以極大地改善傳統(tǒng)交通中存在的問題，優(yōu)化公交決策與調度方式，提高運營效率，增加城市公交的配置率。吸引居民乘坐，使乘客的出行體驗大大優(yōu)化。

3 大數據下智能公交系統(tǒng)方案

智能公交系統(tǒng)主要由3部分組成：智能公交車載終端系統(tǒng)、智能公交管理平臺、智能公交服務平臺。

3.1 智能公交車載終端系統(tǒng)

智能公交車載終端系統(tǒng)主要包括信息采集、數據挖掘。在智能公交管理系統(tǒng)設計中，信息采集作為大數據在智能公交系統(tǒng)中的一個重要組成部分，必須要保證數據的全面性、可靠性、準確性，以實現實時監(jiān)控、事先預測、及時預報功能。數據采集常用的工具有視頻監(jiān)控系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)（Global Position System，GPS）公交車載定位裝置、車內傳感器、長期演進（Long Term Evolution，LTE）無線傳輸網絡等。運用數據采集工具對重要領域進行視頻監(jiān)控，實時監(jiān)控和獲取公交車輛位置、當前路況以及車輛滿載情況等路段動態(tài)信息。將這些動態(tài)信息和公交站臺位置、線路、車輛排班等不需要經常變動、實時更新的斷面信息，借助無線通信方式實時反饋到公交后臺數據管理中心，作為車輛調度的重要依據。數據挖掘是大數據的核心部分是指從大量的數據中，通過統(tǒng)計學、人工智能、機器學習等方法，挖掘出未知的、且有價值的信息的過程。智能公交管理系統(tǒng)中數據挖掘技術的關鍵有繁忙公交通道的流量預測、擁堵分析、線路客流分布模式、站場客流分布、道路交通安全分析。在視頻監(jiān)控的動態(tài)數據和乘客乘坐公交出行的特點基礎上進行分析，預測各線路客流的時空分布特征，對斷面客流的時空分布情況分析，結合車輛終端采集的車輛運行狀態(tài)、滿載率等信息，建立車輛信息綜合信息數據庫。

3.2 智能公交管理平臺

智能公交管理平臺主要包括信息分析、公交線路規(guī)劃、智能決策、調度公交。依托智能公交車載終端系統(tǒng)，在信息采集、數據挖掘的基礎上，數據可以通過接收或傳輸進行分析和發(fā)布。通過長期的對數據積累和分析，可以實現智能的決策與調度，科學地規(guī)劃公交線路，調配公交，提高車輛利用率和運營效率。

對公交運輸力量、客流、乘客意見、用戶對電子站牌和手機APP的使用情況及用戶活躍度等進行分析。可以分別對城市各公交線路的運行情況、擁堵情況、城市公交線路故障率和頻繁故障路段、車輛的安全情況等進行查看和監(jiān)測。根據運行公交IC卡系統(tǒng)和車內傳感器對乘坐公交的乘客的數量進行統(tǒng)計，分析乘客對公交需求最大的時間段，車站擁有最大的客流，對用戶的反饋進行總結和分析，并采取相應措施。同時，將公共交通出行的歷史數據結合起來。基于過去的數據收集和分析的結果，結合乘客出行習慣、天氣預報、有關出行政策（如高速公路免費）等等，對出行需求進行預測，提前對安排運輸能力，合理設置班次，靈活地調度公交。將客流和運力聯合起來，既保證了社會效益又兼顧了經濟效益，既提高了運營效率，又避免了公交資源的浪費。適時建立線路與車站客流時空分布數據庫及車輛與道路交通分析數據庫，對客流的時空分布和車輛和道路交通分析，可以在高峰時期實現不同路線的車輛聯合運輸，有效配置運力資源，引導公交車輛行駛路徑和線路。

3.3 智能公交服務平臺

智能公交服務平臺主要用于發(fā)布信息，包括公交電子站牌、手機軟件。在這個智能公交系統(tǒng)設計中，少不了終端的信息顯示。智能公交管理平臺掌握了道路上的交通負荷、車速、停車等信息，并能根據車輛位置、車速等因素預測車輛的到達時間和距離，并通過無線通信網絡將這些預測信息通過無線通信網絡顯示到各個電子站牌和手機軟件上。電子站牌和手機軟件主要提供公交車站查詢、公交到站信息查詢、路線信息查詢、用戶意見反饋、信息推送等功能。乘客可以方便地查詢實時公交信息，優(yōu)化出行路線，提高出行效率。公交線路查詢，用戶在電子站牌和手機軟件界面輸入線路號，就會顯示相應的公交線路信息，包括公交線路站點、票價、運行時間等，還可以通過地圖查看每個站點的位置。公交車站查詢，用戶在電子站牌和手機軟件界面輸入車站名稱后，將顯示所有通過此車站的公交線路信息，以及各線路的公交抵達車站的大致時間。接收管理平臺推送的信息，在收到管理平臺的信息后，電子站牌和手機軟件將在系統(tǒng)通知欄中顯示通知。單擊通知查看信息的詳細信息，例如，在前方某地發(fā)生交通事故時，公交線路將繞道。使用這些功能，用戶可以及時從智能公交管理平臺獲取想要信息和重要通知，提高服務質量同時滿足了乘客的需求。此外，通過建立微博、官方賬號等形式，擴大和便利公眾的感知和參與互動。結合現在的互聯網技術公交公司應采用多種選擇的支付方式，例如現在流行的手機支付等，適應不同年齡段的人們的需求，以及良好的信用保障體制。與其他智能出行方式相互合作，比如說共享單車，在公交站牌附近設置共享單車停放點，完成出行的“最后一公里”，增加居民出行的滿意度。

4 結語

本文針對大數據的特點和數據處理的要求，提出了適合大數據和云計算的智能公交管理系統(tǒng)的設計方案。利用大數據、人工智能、移動互聯網等技術，對公交車輛的海量實時信息和用戶海量應用信息進行高速采集、準確處理和實時分析。對公交進行實時管理、規(guī)劃和調度，改善了傳統(tǒng)技術方式難以實施的信息之間的關聯問題，為建立智能公交系統(tǒng)提供有力支撐。智能動態(tài)實時調度公交，運營、管理公交，為乘客提供一個完整的、能夠滿足居民個性化、綠色出行的管理系統(tǒng)，并結合共享經濟下共享單車的發(fā)展大大提高居民出行的滿意度。

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