智慧公共交通大數(shù)據(jù)云平臺(tái)一體化建設(shè)及應(yīng)用研究

郭悅 盧凱文 郭大為

（1，2 大連交通大學(xué)機(jī)車車輛工程學(xué)院，遼寧 大連 116028；3 大連交通大學(xué)理學(xué)院，遼寧 大連 116028）

一、研究背景及研究目的

隨著互聯(lián)網(wǎng)+傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)模式的不斷拓展，大數(shù)據(jù)技術(shù)和人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用讓我們的生活變得更加方便快捷，而以此為基礎(chǔ)創(chuàng)建的智慧交通管理模式，能夠?qū)ξ覈?guó)目前的交通擁堵問題進(jìn)行有效地解決，讓我國(guó)的交通領(lǐng)域能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)范發(fā)展，提高公共交通方面的出行和管理效率[1]。以數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)決策、數(shù)據(jù)服務(wù)為主線，開展對(duì)公共交通行業(yè)大數(shù)據(jù)云平臺(tái)一體化的研究，全面深入推進(jìn)智能交通建設(shè)，為優(yōu)化公共交通規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)及服務(wù)提供科學(xué)支撐。

智慧交通與交通信息化建設(shè)協(xié)同發(fā)展，很多城市正在布局交通運(yùn)輸信息化建設(shè)政務(wù)與業(yè)務(wù)、服務(wù)與決策支持，實(shí)現(xiàn)“兩條線、六平臺(tái)”邏輯結(jié)構(gòu)[2]，業(yè)務(wù)平臺(tái)基本已初具規(guī)模，然而因?yàn)楦飨到y(tǒng)信息化標(biāo)準(zhǔn)接口未達(dá)到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，在不同平臺(tái)間的信息融合并未達(dá)到共享，導(dǎo)致無(wú)法通過(guò)統(tǒng)一平臺(tái)信息分析，達(dá)到服務(wù)于交通規(guī)劃的初衷。

軌道交通行業(yè)隨著網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)很多城市通過(guò)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)支付過(guò)閘功能，譬如云購(gòu)票、銀聯(lián)卡閃付過(guò)閘、二維碼掃碼過(guò)閘、NFC 手機(jī)過(guò)閘等等，將乘車信息網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化、實(shí)名化，為未來(lái)的大數(shù)據(jù)挖掘奠定了基礎(chǔ)。在絕大多數(shù)城市，乘坐公交車出行已經(jīng)從傳統(tǒng)的城市一卡通向移動(dòng)支付發(fā)展，將出行信息進(jìn)一步信息化。出租車及網(wǎng)約車也通過(guò)打車軟件等系統(tǒng)實(shí)際記錄了部分乘客的出行信息，同時(shí)部分城市的出租車系統(tǒng)已經(jīng)通過(guò)統(tǒng)一整合GPS 定位功能、出行支付信息，點(diǎn)線面的信息也在不斷收集匯總。

二、智慧公共交通大數(shù)據(jù)云平臺(tái)一體化的建設(shè)模型

（一）智慧公共交通大數(shù)據(jù)云平臺(tái)一體化的模型建設(shè)

參照智慧城市建設(shè)參考模型[3]，從物聯(lián)感知層、通信網(wǎng)絡(luò)層、計(jì)算與存儲(chǔ)層、數(shù)據(jù)及服務(wù)支撐層和智慧應(yīng)用層五個(gè)層面推進(jìn)三網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系化、安全保障體系化和運(yùn)營(yíng)管理體系化的統(tǒng)一，挖掘三網(wǎng)融合數(shù)據(jù)挖掘的關(guān)鍵因子，譬如：城市一卡通信息、移動(dòng)支付實(shí)名注冊(cè)信息等，綜合考慮天氣、工作日、重大節(jié)假日等影響因子，建立路徑選擇算法，通過(guò)軌跡分析推動(dòng)智慧交通全面一體化建設(shè)（模型圖詳見圖1），通過(guò)模擬開展城市公共交通出行規(guī)劃仿真系統(tǒng)的研究，為人民群眾提供三網(wǎng)融合后的行程軌跡畫像、出行規(guī)劃、公眾出行引導(dǎo)等功能，不斷改善公共交通服務(wù)品質(zhì)，不斷提高出行便捷度、舒適度、體驗(yàn)感，不斷提高公共交通的吸引力。

（二）體系建設(shè)與標(biāo)準(zhǔn)融合

建立一套健全的城市公共交通標(biāo)準(zhǔn)在該項(xiàng)目中的意義重大，融合三類主流公共交通運(yùn)營(yíng)標(biāo)準(zhǔn)，在宏觀架構(gòu)層面建立三網(wǎng)合一標(biāo)準(zhǔn)體系[4-7]，為后續(xù)完善信息系統(tǒng)中的公共交通基礎(chǔ)設(shè)施、交通出行數(shù)據(jù)資源、運(yùn)營(yíng)檢測(cè)手段、信息發(fā)布渠道及應(yīng)急調(diào)度策略[4]建立協(xié)同管理基礎(chǔ)。通過(guò)構(gòu)建城市公共交通標(biāo)準(zhǔn)化體系，為下一步采集數(shù)據(jù)制定詳細(xì)數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)、精準(zhǔn)挖掘分析流程，形成三網(wǎng)融合的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)管理機(jī)制、模型生命周期管理機(jī)制、數(shù)據(jù)流標(biāo)準(zhǔn)反饋機(jī)制等，助推形成三網(wǎng)緊密、精準(zhǔn)、全面的融合管理標(biāo)準(zhǔn)。

（三）數(shù)據(jù)采集與服務(wù)

通過(guò)采集三網(wǎng)合一標(biāo)準(zhǔn)體系[4-7]的運(yùn)營(yíng)指標(biāo)，全面收集基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備信息、城市軌道交通路網(wǎng)信息、公交路網(wǎng)信息、出租車及網(wǎng)約車注冊(cè)量信息：

1.城市軌道交通路網(wǎng)信息采集

從城市軌道交通路網(wǎng)發(fā)展水平及基礎(chǔ)情況、客流、運(yùn)行、安全、服務(wù)、能耗和財(cái)務(wù)等角度出發(fā)，基于“點(diǎn)—車站”、“線—線路”和“面—線網(wǎng)”3個(gè)層次，力求全面收集軌道交通運(yùn)營(yíng)情況，具體包括基礎(chǔ)指標(biāo)、客流指標(biāo)、運(yùn)行指標(biāo)、安全指標(biāo)、服務(wù)指標(biāo)、能耗指標(biāo)和財(cái)務(wù)指標(biāo)[4]7 個(gè)類型，共計(jì)157 個(gè)指標(biāo)。

2.路面公交路網(wǎng)信息采集

全面采集路面公交線路發(fā)展水平及基礎(chǔ)情況、客流及服務(wù)水平、車輛運(yùn)營(yíng)情況、出行大數(shù)據(jù)等信息，力爭(zhēng)將路面公交體系指標(biāo)糅合進(jìn)城市軌道交通指標(biāo)體系，建立及完善軌道交通與路面公交接駁換乘體系，優(yōu)化信息協(xié)同管理機(jī)制。

3.出租車信息采集

全面采集出租車企業(yè)運(yùn)營(yíng)水平及基礎(chǔ)情況、客流及服務(wù)水平、車輛運(yùn)營(yíng)情況、出行大數(shù)據(jù)等信息，尤其是收集好出租車出行時(shí)間分布特點(diǎn)、空間地域分布特點(diǎn)、打車軟件使用情況等信息，力爭(zhēng)將出租車運(yùn)營(yíng)信息糅合進(jìn)城市軌道交通指標(biāo)體系，全面打造地鐵、公交及出租車三網(wǎng)融合的信息采集及管理制度，為后續(xù)大數(shù)據(jù)分析奠定基礎(chǔ)。

4.大數(shù)據(jù)挖掘及應(yīng)用

通過(guò)分析時(shí)間分布特點(diǎn)、空間分布特點(diǎn)、關(guān)鍵影響因素特點(diǎn)，結(jié)合智慧城市建設(shè)模型，通過(guò)大數(shù)據(jù)云平臺(tái)一體化建設(shè)研究推動(dòng)軌道交通、公交車及出租車等主流公共交通行業(yè)的信息共享。在保證信息化標(biāo)準(zhǔn)接口統(tǒng)一后，通過(guò)關(guān)鍵因子和影響因素，通過(guò)數(shù)據(jù)矩陣按照多路徑概率選擇算法進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，結(jié)合三網(wǎng)客流數(shù)據(jù)，通過(guò)大數(shù)據(jù)歸類分析與挖掘，形成客流規(guī)律組建數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，從而通過(guò)影響因子預(yù)測(cè)未來(lái)客流趨勢(shì)，為乘客在云平臺(tái)應(yīng)用層提供出行建議，在手機(jī)App 端或者車站、公交樞紐大屏幕上顯示熱力圖及科學(xué)出行規(guī)劃。

三、大數(shù)據(jù)云平臺(tái)一體化基于服務(wù)的主要應(yīng)用

云平臺(tái)一體化主要提供滿足公共交通特殊需要的平臺(tái)，基于物聯(lián)網(wǎng)交通信息服務(wù)體系的云計(jì)算服務(wù)類型分為三層：基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)、平臺(tái)即服務(wù)、軟件即服務(wù)。從應(yīng)用角度而言，大數(shù)據(jù)云平臺(tái)一體化基于服務(wù)的主要應(yīng)用有：

（一）公共交通大數(shù)據(jù)云平臺(tái)一體化仿真模塊應(yīng)用

建立在線公共交通網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)，支持仿真決策、交通信息服務(wù)體系，建立關(guān)鍵交通換乘樞紐仿真試點(diǎn)，打破界限，建設(shè)面向協(xié)同化、集約化發(fā)展的公共交通一體化仿真系統(tǒng)，全面模擬仿真大客流，數(shù)據(jù)校驗(yàn)、協(xié)同指揮、大客流疏導(dǎo)、應(yīng)急預(yù)案演練管理。

（二）公共交通大數(shù)據(jù)云平臺(tái)一體化運(yùn)營(yíng)調(diào)度決策模塊應(yīng)用

通過(guò)對(duì)大數(shù)據(jù)的挖掘，綜合分析評(píng)價(jià)現(xiàn)有公共交通系統(tǒng)布局，采取人工智能技術(shù)，用迭代算法不斷優(yōu)化，對(duì)調(diào)整交通系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)決策提供科學(xué)、合理的依據(jù)。可服務(wù)于公共交通系統(tǒng)公交、地鐵、出租車等運(yùn)營(yíng)類企業(yè)，為城市中各類重大節(jié)假日、重要特殊時(shí)段的運(yùn)營(yíng)提供決策依據(jù)；同時(shí)，公共交通大數(shù)據(jù)云平臺(tái)一體化運(yùn)營(yíng)調(diào)度決策模塊還可服務(wù)于電子政務(wù)系統(tǒng)，服務(wù)于交通主管部門、自然資源局、發(fā)展和改革委員會(huì)對(duì)于未來(lái)城市建設(shè)和資源優(yōu)化提供科學(xué)決策依據(jù)，在線建立公共交通三網(wǎng)融合標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)指數(shù)，通過(guò)量化分析支持運(yùn)營(yíng)決策的科學(xué)性，直接或間接地、客觀地、真實(shí)地、及時(shí)地反映三網(wǎng)量化運(yùn)營(yíng)指標(biāo)，全方位為公共交通運(yùn)營(yíng)組織提供決策依據(jù)，全面反應(yīng)及評(píng)價(jià)城市形態(tài)與公交通之間相互促進(jìn)相互制約的關(guān)系，完善公共交通綜合評(píng)價(jià)流程和體系。助推加速構(gòu)建以城市公共交通為骨干和主體的人民群眾出行體系，有效提高公共交通三網(wǎng)融合后的運(yùn)行速度和準(zhǔn)點(diǎn)率，形成綠色、和諧、安全、便捷的綜合交通體系，更好地為廣大人民群眾服務(wù)。

總結(jié)

為滿足人民群眾對(duì)公共交通出行便捷性、體驗(yàn)感、舒適度的要求，城市公共交通綜合大數(shù)據(jù)一體化平臺(tái)的建立將通過(guò)軌道交通網(wǎng)、公共交通網(wǎng)及出租車網(wǎng)的三網(wǎng)融合，優(yōu)化地鐵與路面公交的接駁體系建設(shè)，區(qū)間公交和出租車網(wǎng)絡(luò)為輔助，保障智慧公共交通一體化建設(shè)中的軌道交通、專項(xiàng)公交、常規(guī)公交、輔助公交等協(xié)調(diào)發(fā)展。在智慧層服務(wù)于公共交通運(yùn)營(yíng)企業(yè)、廣大人民群眾、政務(wù)管理者、城市建設(shè)等領(lǐng)域，結(jié)合人工智能技術(shù)，通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘和分析形成成套的路網(wǎng)擁堵程度系統(tǒng)信息，合理規(guī)劃出行路徑，為疏導(dǎo)出行客流提供決策依據(jù)，為智慧交通一體化建設(shè)做出貢獻(xiàn)。