公交數據大腦賦能杭州公交數字化改革

杭州數知夢科技有限公司、杭州市公共交通云科技有限公司 吳存錢

杭州市公共交通集團有限公司 陳利強 俞崢嶸

公交數據大腦是基于新型互聯網架構，采用云計算、大數據、AI技術和數據安全等先進技術，結合公交運營業務和管理規范，對公交數據進行治理，融合多源數據，挖潛數據價值，并應用到公交運營、服務和管理的平臺型服務系統。主要包括基礎數據層平臺、數據中臺和業務端、服務端等應用功能。自2017年起，杭州公交集團依托公交云、數知夢構建和使用杭州公交數據大腦，邊開發邊使用邊完善，歷經四年完成了公交數據大腦基本功能的開發并交付使用。公交數據大腦的使用賦能杭州公交數字化改革，實現了數字化轉型升級，促進了穩客流、優服務、提效率。

1 杭州公交數據大腦的功能

（1）基礎數據平臺。主要是對采集的人、車、站、線、場等靜態數據，以及支付交易數據、車輛位置數據、CAN數據、排班數據、調度數據、運營數據等多源數據進行清洗、融合和標準化治理，確保數據質量。作為公交基礎數據平臺和線路檔案，可檢測靜態數據偏差，并具備對站點、線路、人員、車輛、場站等數據方便維護的功能。

（2）客流分析平臺。在公交交易數據的基礎上，融合了車輛定位數據、運營數據、出行服務數據、天氣數據、互聯網數據等，采用多種先進的算法、稽核和建模，對公交客流進行精準的統計。一是客流統計功能，準確統計線路、車輛、站點的客運量，并可對不同日期、不同方向、不同斷面、不同天氣的客運量進行統計，方便研究客流變化規律；二是實時客流統計，能實時統計每條線路、每輛車、每個站點的客流量；三是公交出行OD分析，引入出行鏈算法、聚類算法等多種算法，分析站點、線路、區域公交出行OD；四是利用互聯網數據、運營商數據等，對全域出行OD進行分析。同時，對線路百公里運量、首末班車客流量、客流與班次匹配度及車輛平均滿載率進行統計和排序，并對存在的問題提供解決方案。

（3）線網分析平臺。通過對線網、交通分區、站點和線路進行分析，對比公交線網、公交出行OD、全域出行OD，清晰了解公交線網、公交客流特征和城市居民公共出行的吻合度，從而梳理公交線網布置的薄弱點，評價線網布置、線路走向的合理性。同時，結合互聯網數據，分析公交站點覆蓋率和步行時間，分析公交線網不能覆蓋的住宅、學校、商場等出行需求發生地，分析線網綜合指標，為線網優化和線路新辟、調整提供依據（附圖）。

（4）云調度平臺。根據公交公共數據平臺的單程行駛時間和線網客流統計，結合運營車輛和勞動力的安排，按照公交的業務規程和作業流程，實現自動計劃、智能排班、動態調度的功能，達到數字化、智慧化、精細化調度。自動計劃，基于歷史的線路客流OD、單程行駛時間等數據及變化規律，自動生成行車作業計劃，解決了公交憑個人經驗編制行車作業計劃和行車作業計劃調整變化難的問題。智能排班，根據行車作業計劃、運營車輛和勞動力資源條件，設置科學實用的翻班輪班規則，安排運營車輛和人員的工作。動態調度，根據行車作業計劃和運營車輛、人員的排班，結合運營車輛、人員和道路通行的動態變化情況，實時調度車輛運營，均衡班次間隔，處理線路車輛運營過程中出現的如車輛故障、大間隔等各種異常事件。

附圖 線網之互聯網OD

（5）運營分析平臺。通過線路、車輛、人員等運營數據和指標完成情況，分析車輛管理情況、人員管理情況、調度管理情況、計劃管理情況、安全管理情況等，對異常事件、異常指標進行警示。同時，通過指標對比和綜合評分，分析車隊、公司運營綜合管理能力。

（6）公交司機服務平臺。根據公交司機的工作性質和業務需求，專門開發了公交司機服務平臺，可實現車載機和手機互動使用的方式，主要功能包括信息交互、運營指標查詢、駕駛提醒、路線導航等功能。通過信息交互功能收集、反饋公交司機的工作需求和工作任務，掌握司機的工作動態，如要求休息、第二天報到時間和班別等；運營指標查詢功能是幫助司機統計查詢工作任務的完成情況，如工作時間、里程、運送人次等；駕駛提醒功能是通過語音提醒司機安全駕駛和規范操作，如車速控制、斑馬線禮讓等；路線導航是對按線行駛、按站停靠以及包車、定制公交的運營導航，減輕司機工作負擔，規范服務。

（7）AI定制公交平臺。基于公交數據大腦的AI定制公交，與傳統定制公交最大的區別在于：一是通過數據和算法來規劃定制公交線路；二是結合如居住區、園區、校區、景區、綜合體、交通樞紐等特定場景來設定服務線路、服務方式等，達到貼近居民出行需求，實現門對門服務。同時，還可以引入優惠乘車券、電子客票等方式實現優惠乘車，從而吸引更多的交通出行者選擇AI定制公交。

（8）數據共享平臺。經大數據技術治理的公交數據質量有了較大的提高，通過數據共享平臺開放給APP、公眾號、小程序和電子站牌等信息服務平臺；開放給交通行業管理部門，為行業管理平臺提供數據支持；開放給政府，為各部門管理決策提供數據共享；開放給規劃部門，為城市規劃提供數據依據；開放給社區，為未來社區建設提供信息查詢和公交服務。

（9）公交數字駕駛艙。按照一個中臺布置、一張地圖解決、一塊屏總覽的設計思路，杭州公交集團開發了公交數字駕駛艙。按照1+8+X的應用功能布置，設計了三級架構，一級全局駕駛艙；二級包括客流、線網分析等8個數字艙，以及可增加的數字艙；三級操作艙，實現對公交業務的展示、異常事件的預警和運營活動的指揮功能。

2 杭州公交數據大腦的特點

（1）采用新型互聯網架構。公交數據大腦采用了性能最先進、功能最強大的阿里云平臺，融入了數夢工場多年積累的云和大數據基礎設施。在數據中臺建立基礎數據倉庫、主題數據倉庫和專題數據倉庫等，通過建立數據模型、數據關聯模型和AI算法等數據引擎，實現數據應用、數據決策和數據共享。

（2）實現數據治理。數據是公交數據大腦的核心。推進公交數據大腦的應用，首先要做好數據匯集、數據清洗和數據融合等標準化治理工作，才能保障數據質量的可用性。數據匯集主要是對公交自有的線路數據、站點數據、車輛數據、人員數據、場站數據、GPS數據、支付數據、CAN數據、排班數據、調度數據、運營數據等，以及高德地圖、支付寶和運營商提供的互聯網數據等多源數據進行匯集。數據清洗是對匯集的數據進行評估、稽核，剔除無效數據、重復數據等。數據融合是根據業務需求，對清洗后的數據運用業務關聯、算法、建模等手段，進行數據補充和融合。

（3）數據驅動業務。公交數據大腦與原有智能公交的最大區別是根據公交客流分析、線網分析、運營調度等業務需求，通過對多源數據的分析，建立數據算法模型，由數據來控制業務流程，由數據來平衡運力運能，由數據來指導運營管理和決策，最終實現公交精準服務、精確運營、精細管理，有效提高管理能力，提高運營效率。

（4）注重角色應用。公交數據大腦的開發始終堅持貼近需求、以用為大的原則，在應用產品設置時，充分考慮公交運營生產業務的不同工種、不同角色。如駕駛員使用的司機服務平臺；調度員使用的包括自動計劃、智能排班、實時調度的云調度平臺；運營管理人員使用的運營分析平臺；公交線路規劃人員使用的客流分析平臺、線網分析平臺等。隨著應用的深入和使用單位的增加，還要不斷總結經驗，不斷迭代產品的功能。

（5）實現標準化交付。公交數據大腦在不斷梳理公交業務需求和業務流程的基礎上，開發公交運營生產業務應用產品，真正做到采用云上布設、標準化產品、流程化交付，盡可能做到快速交付。目前，公交數據大腦可做到一個月內完成數據對接，實現數據標準化治理，點亮公交數據大腦；三個月完成客流分析，實現公交線網分析功能；六個月完成云調度、司機端、運營分析功能上線，實現自動計劃、智能排班、實時調度功能。

3 杭州公交數據大腦使用推進經驗

（1）成立工作專班推進。杭州公交集團會同公交云成立領導小組，并根據推進情況成立了系統開發專班、上線率推進專班、主數據庫專班、云調度系統專班、應用專班、車載設備專班、功能驗收專班等7個工作專班并明確工作任務、完成時間、責任人。領導小組每月召開一次專題會議，工作專班每周召開一次會議，落實各項工作，按時保質推進。

（2）做好數據接入、分析和評價。為進一步提高數據質量，杭州公交集團主數據庫專班根據數據清單，協調原有的移動支付平臺提供商、調度系統服務商和線路數據維護單位等，做好各類數據的接入；評價各類設備完好情況、在線情況和數據延時情況等，分析數據質量，共同解決影響數據質量的環節和問題；建立數據維護機制，確保責任明確，專人負責；做好數據的清洗、融合、完善等處理，對數據質量進行評價。

（3）注重需求對接，確保以用為大。各專班綜合應用實際和系統開發能力，可邀請專家團隊指導細分業務流程，厘清運營管理層級，梳理數據流匯聚要求，明確各層級、各角色、各環節業務需求。區分普遍性需求和個性化需求，區分常規事件和異常事件處置辦法，區分不同層級不同角色數據和業務銜接要求，形成需求文檔，并通過周例會反饋問題，不斷調整、迭代、完善，確保系統平臺應用功能貼近實際應用需求。

（4）云上交付系統，確保快速上線。為滿足公交數據大腦應用需要的數據治理、數據互聯、數據應用等計算能力和快速響應能力保障，公交數據大腦依托阿里云平臺布局，確保系統前瞻性、安全性和可擴展性，在對接好數據和保障數據質量的基礎上，除云調度外所有的應用功能可快速上線，方便各業務部門使用。

（5）加強人員培訓，確保熟練使用。公交數據大腦作為大數據技術在公交業務中應用的工具和管理平臺，使用人員必須了解系統功能并能熟練操作。對使用人員的培訓要根據不同工種對應不同的應用平臺進行培訓，如調度員對應云調度平臺，線路規劃管理人員對應主數據平臺、客流分析平臺、線網分析平臺進行培訓；應用操作培訓和公交業務培訓相結合，在提升業務能力的同時，方便有關人員操作；通過集體培訓、與業務專家和管理人員交流培訓、業務專家和管理人員現場指導培訓等多方式培訓，確保各工種操作人員快速掌握應用平臺的功能和操作方法。

4 杭州公交數據大腦使用效果

（1）公交基礎數據更準確，數據維護更方便。通過建設公交數據大腦的主數據平臺，實現公交核心數據要素匯聚、計算、治理，實現“人、車、線、網、站、場”的數據存儲、數據維護、數據統計、數據篩查等功能。數據在進入主數據平臺時會自動進行數據標準化優化，確保數據的準確性、唯一性，方便數據維護。同時，主數據平臺具有數據質量巡檢功能，即運營期間通過多重計算，層層過濾、多維度檢測數據質量，確保基礎數據的準確。

（2）數據支撐出行服務，信息服務更精準。通過數字化業務場景的應用和大數據治理所沉淀的高質量數據，來支持公交APP、小程序和電子站牌等公交服務平臺，確保線路查詢、站點查詢、來車信息查詢等信息服務更加實時、準確。杭州公交還創新推出掃碼查公交（掃站牌上二維碼）和班次時刻化（在站臺公布線路班次到站時間）等服務舉措，變被動服務為主動服務，進一步方便市民群眾查詢公交服務信息。

（3）客流分析更直觀，數據應用更有效。基于公共交通場景海量的線路數據、車輛位置數據、運營調度數據、乘客支付數據等，融合了互聯網數據等多源數據，公交數據大腦客流分析平臺通過數據統計原理和算法模型，從時間、方向、斷面、天氣等多維角度，全面精準計算和分析客流分布規律和客流動態，全局呈現客流流量、流向、流時，輸出城市交通分區發生量、到達量和全域OD等；公交站點客流集散量、線路和班次客運量、實時客流量等；公交站點客流OD、線路客流OD、區域客流OD、公交客流走廊等，并以實景地圖結合熱力圖、飛線圖、三維圖等多種數據可視化方式呈現客流特征，方便公交管理人員使用。同時，對客流量過低、客流與班次不同步等異常事件提出合理化建議。

（4）創新線網分析數字化，方便線路管理人員使用。基于公交線路走向、客流特征、服務范圍等數據和指標，融合互聯網數據、GIS數據、路況數據以及車載GPS/北斗等多源數據，線網分析平臺通過數字、可視化、專業化快速呈現公交線網布局、線路走向和站點設置狀況；通過分析公交客流OD和全域OD能方便梳理公交客運走廊；通過對比全域OD、公交客流OD和公交線網布局，可以直觀分析線網布局和區域公交配套的合理性和公交薄弱點；通過線路客流分析可以判斷線路設置的合理性。目前，杭州公交依據線網分析平臺，完成新線設計、線路優化和地鐵開通線路的配套，推出如線路長改短、車輛大改小、座位少改多系列線路優化方案等。

（5）實現數字化云調度，有效提高運營效率。杭州公交云調度平臺主要包括自動計劃、智能排班、動態調度等功能，其特點歸納為軟硬分離、數據賦能、流程再造、提升效率。軟硬分離是Android操作系統的車載設備，采用軟硬分離戰略，開發嵌入式APP，構建通訊開放的公交調度系統。數據賦能是指應用大數據技術分析積累的客流數據、運營數據和變化規律，梳理每條線路客流變化的特征和各時段道路的通行時間，來指導行車計劃的編制和實行實時調度。流程再造是在分析市場上普遍使用的調度系統的基礎上，采用人工智能和算法技術，減少70%以上的人工操作，提高自動調度的水平，實現動態調度。提高效率一方面是指提高了人力資源的效率，如行車作業計劃編制由原來的幾小時或幾天壓縮到10分鐘，線路調度由原來的兩人調度一個車隊調整為一人調度一個車隊；另一方面是指提高了線路運營效率，如線路班次執行率由93.47%提高到95.08%，車班里程由原先的124.61公里提高到127.42公里，千公里人次由原來的2334人次提高到2589人次。