未來出行服務系統的設計與應用

宋超偉，沈誠瀟

摘要：隨著嘉興市城鎮化率不斷提高，城市人口和私家車數量迅猛增加，現有城市道路及其配套設施難以滿足需求，導致道路擁堵、交通污染加重、居民幸福感下降等問題愈加凸顯。為解決上述問題，設計并搭建一套嘉興市未來出行服務系統，該系統全面融合嘉興市交通出行數據，基于先進性、實用性和可靠性等原則設計豐富多樣的出行服務功能，并通過統一窗口為公眾提供定制化出行服務，既滿足公眾出行訴求，又引導綠色出行。釋放嘉興市城市發展和交通基礎設施建設的效果和效能，推動政府數字化轉型。

關鍵詞：道路擁堵；未來出行；系統設計；定制化出行；數字化轉型

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）32-0027-04

1 概述

近年來，隨著城鎮化率和私家車保有量不斷提高，公眾對于城市交通的需求不斷增加[1]。特別是城市中心區域和大容量居民小區周邊，現有的城市道路及其配套設施已無法滿足公眾使用[2]，道路擁堵、交通事故、尾氣污染等一系列問題愈發嚴重，導致市民出行的時間和金錢成本不斷攀升。

城市交通在時間維度上存在著明顯的峰谷波動，即出行高峰時交通資源無法滿足需求，而低谷時又存在資源閑置浪費。同時，大力發展的公共交通作為擁堵問題的解決方案，但是由于不同出行方式間信息溝通不暢，無法有效引導群眾使用公共交通，而公共汽車、軌道交通、小汽車和非機動車之間對于有限的道路空間資源又存在競爭關系，造成交通資源時空利用不均衡問題[3]。

公共自行車、共享車輛、網約車等新興的交通出行服務方式蓬勃發展，使交通出行的關注點從道路通行能力轉向高效性、實惠性、可持續性，公眾急需一個能融合多種交通方式的系統，共同協調多個出行平臺間數據，為出行提供高品質定制化的方案。

為解決上述問題，在大數據技術的支持下，科研機構推出眾多的智能交通算法，例如最優路線規劃[4]、道路擁堵預測[5]、無人駕駛技術[6]等，但算法需要高效的系統來支撐運行。所以現在很多城市致力于未來出行服務系統的建設，在充分利用現有交通基礎設施的前提下，借助智慧化平臺提供“便捷、多樣、準時”的未來出行服務。

2 研究背景與現狀

隨著全面融入長三角一體化發展首位戰略的持續深化，嘉興市已進入中心城區品質提升的關鍵期，構建更加智慧的出行系統，并融入城市整體建設中，將大大提升道路通行能力、減少交通事故發生、促進節能減排、增強城市居民生活幸福感。

在國家層面上，相關政策不斷出臺也在推動城市未來出行服務系統的搭建，如2019年國務院印發《交通強國建設綱要》[7]，提出要推動出行服務快速化、便捷化，優先發展城市公共交通，鼓勵引導綠色公交出行，合理引導個體機動化出行，加速交通領域新業態新模式發展，基于智能終端技術打造移動服務平臺，踐行“出行即服務（MaaS）”理念[8]。服務平臺以數據銜接出行需求，整合打通各部門間交通與服務資源，為用戶出行按需求提供實時服務。

MaaS是交通領域的新理念，指服務商按用戶的偏好、時間、費用等需求，整合多種交通出行方式，制定符合用戶要求的最優交通出行路線[9]，并通過一體化交通與一站式服務，實現無縫銜接的交通換乘，從而改善公眾的出行體驗。按照這一理念，阿里巴巴在2019年創建了首個落地實施的北京交通綠色出行一體化服務平臺[10]，其有效規劃公交、地鐵、私家車、共享單車和網約車等交通方式，創新出行方式。

近年來，嘉興市積極開展智慧交通建設試點工作，推出了“公共交通數據資源中心、企業運營智能調度平臺、行業監管平臺和乘客出行信息服務平臺”等四大平臺為核心內容的公共交通智能化應用。但與MaaS理念相比存在差距：服務窗口繁雜，出行應用相互分離；出行服務傳統，缺少個性化服務；信息資源不全面，全流程伴隨式信息提醒欠缺；吃住購行游分散，出行服務模式有待創新。綜上，有必要基于嘉興市現有資源與市民需求設計開發未來出行服務系統。

3 未來出行服務系統總體設計思路

系統設計遵循先進性、實用性、可靠性、開放性、可維護性、可伸縮性和可移植性原則，并考慮一定時期內業務增長和應用變化趨勢，在充分考慮技術先進性的同時，采用技術成熟、用戶較多的相關產品。由于應用中不可避免地涉及不同用戶群（操作層、管理層和業務層等），所以搭建的出行服務系統必須在建設平臺上保證系統的可靠性和安全性。

在系統架構、相關技術和平臺方面都有較好的開放性。特別是在應用系統平臺設計上，符合開放性要求，遵循國際化標準組織和相關行業標準，既保證自我特色優勢，又能與其他應用進行共享信息和協作工作，共同構成一個開放、易擴充、穩定和統一的系統。同時，系統設計應標準化和規范化，按照分層設計軟件實現提高可維護性。

未來出行服務系統基于城市技術底座的出行數據資源，抽取出行數據倉庫的相關數據，搭建出行服務應用數據庫，包括專題庫、主題庫、關系型數據庫、源數據庫等，通過專題庫的分析數據與其他數據庫的業務數據共同作用，實現出行服務應用的相關功能，數據資源結構圖如圖1所示。

融合城市內交通出行相關數據，并基于多交通工具路線規劃、多方式實時提醒和個性化定制出行的算法研究，實現綜合信息發布、多元組合換乘、多維伴隨式信息提醒、出行定制、在線停車指引、智能公交、共享單車服務、車路協同、網約車服務、加油充電指引、長途樞紐服務等應用服務功能，進而提升用戶交通出行的體驗。提供可視化數據建模，分別為移動端和統一大屏展現全方位的交通出行信息服務；設計支撐出行服務應用的基礎引擎或模型，包括出行運力模型、出行需求模型，為政府部門提供城市交通出行狀態監控與調度指揮決策的信息數據支持，系統總體架構設計如圖2所示。

未來出行服務系統涉及多系統的數據調用，在整個系統設計過程中，嚴格遵循標準規范體系和安全保障體系要求，與內部子系統、已建系統、外部系統間的關聯系統架構如圖3所示。

3 未來出行服務系統詳細設計

在上一章總體設計與關鍵功能的基礎上，本章將詳細介紹系統各個功能的細節。

3.1 出行信息發布功能

正文內容基于已匯聚的嘉興地區城市道路、公共交通、網約車、停車場、重大活動、出行政策等信息，并結合用戶提出的需求，經相關部門審核后，發布出行預警、道路管制、交通事故、交通擁堵、交警推薦路線、停車位擁擠、公交線路調整等異常信息，以及限行、高速免費、線路調整、特殊時期停運停開等出行政策信息，并確保信息的及時更新。

以GIS地圖或文字概覽的方式，為公眾提供城市全域的路況、公交車位置、公共自行車租賃點等交通相關的實時動態信息查詢及主動提醒服務。對于景區、商業中心、大型醫院等重點場所，為公眾提供在線服務，包括特色景區服務，提供景區人流查詢、景區購票、景區導覽等服務；“吃住購”服務，提供商業中心、精練住宿、特色餐飲等在客流查詢與在線預訂服務；重點醫院服務，提供重點醫院人流查詢服務。

3.2 路線規劃與伴隨式信息提示功能

集成成熟的線路導航應用，綜合通行費用、服務區、停車場、充電站、加油站、紅綠燈等運行信息，以及交通流量、交通事件、交警推薦路線、惡劣天氣、重大活動等預警信息，按照用戶喜好模式（如少紅綠燈、途經加油站、少擁堵、少費用等），為公眾提供自駕交通出行路線方案，并支持語音、圖像等方式進行導航。

結合選定導航路線，根據用戶車輛實時位置，集成行駛范圍內的道路擁堵、道路事故、車速建議、紅綠燈狀態、碰撞預警、附近加油站狀態、目的停車位推薦等信息，在車內為用戶提供上述各類信息的伴隨式、分級提醒服務 。

3.3 多元組合換乘功能

基于各類公共交通工具的班次、線路、位置、空滿載狀態等信息，并根據出行者的出行習慣，按照出發地和目的地位置，最短時間銜接等要求，使用路徑規劃相關算法對各類信息進行分析，形成多種公共交通換乘方案供公眾選擇，實現多交通方式跨域換乘一站式服務。

集成長途及本市各類交通工具所涉及的支付體系，支持分別支付或一站式支付的方式進行支付，并形成未來出行二維碼。

根據選定的換乘方案，結合人員位置信息，自動提供該階段的交通方式導航或公共交通信息提醒。如若進入步行方式，將結合原有換乘方案，自動顯示步行導航路線，并進行導航；若進入公交車方式，自動顯示規劃的公交線路，以及當前公交所在位置，上車站及下站車信息等，遇公交車擁堵，前方事故等緊急情況，系統將結合公交調度信息，給出公交調整建議或其他調整方式；若進入共享單車階段，自動顯示規劃的共享單車騎行線路，并導航；換乘出行結束，自動記錄用戶出行信息，為下次出行建議及積分提供記錄信息。

3.4 定制出行功能

規劃自主出行定制方案，實現個性化MAAS服務?；诒镜夭惋嫛⒙糜?、購物、住宿、交通等信息，根據出行者的“會議、旅游等”個性化需求，通過蟻群算法融合分析，提供具備本地特色的吃、住、購、游等融合的定制出行方案。同時，通過系統導流的商戶可享受政府優惠政策扶持，為用戶提供經過門檻初篩、有政府保障的特色出行服務。

集成特色餐飲、景區、商場、酒店等支付體系，支持分別支付或一站式支付的方式，支付定制出行方案，并形成未來出行二維碼。結合選定的出行定制方案和用戶實時位置信息，自動提示該階段的交通方式導航或公共交通信息，以及餐飲、景區、住宿、購物等信息，將出行用戶的衣食住行有效串接。

3.5 智能公交服務功能

3.5.1 公交信息服務

基于已匯聚的公交車班次、線路、實時位置、排班時間、空余座位等信息，為用戶提供公交車位置、到站時間、行駛軌跡、空余座位等信息的查詢或主動提醒服務。

3.5.2 普通公交預訂服務

基于智能公交服務接口，為用戶提供公交車班次在線預定、在線退定、在線變更等服務，基于用戶預定的需求數據，智能分析調配相關交通資源對接服務，結合實時公交資源情況為在線預訂用戶提供合理建議，避免等待與擁擠，提升公交出行服務體驗。

3.5.3 輔助定制公交在線服務

基于智能公交服務接口，通過獲取用戶出行需求，通過算法分析，規劃生成最優定制路線，將各類用戶群體個性化、碎片化的出行需求轉換成實際的公交線路，可滿足校園、通勤、接駁等場景，為公眾提供試點區域的在線訂制服務。

3.6 停車加油充電在線服務功能

基于已匯聚的停車數據，為用戶提供現有停車資源信息查詢與訂閱服務，包括公共停車場、內部停車場中停車位的靜態分布位置，動態車位占用情況。可通過選擇停車場名稱查看地圖上的停車場具體位置信息，包括：總停車位數量、剩余車位數、地址等，并可實現停車場導航。

基于已匯聚的加油站及充電站數據，為用戶提供現有加油站和充電站的基礎信息、動態資源占用、擁擠預警等信息的查詢服務。根據車輛實時位置，附近加油站充電站占用狀態、道路擁堵等信息，為車輛加油或充電進行實時分級誘導。對選擇推薦方案的用戶，給予獎勵，可享受積分獎勵或出行優化服務。

3.7 車路協同服務功能

基于無人駕駛觀光游覽車和開放道路無人駕駛區域，為公眾提供查詢及主動提醒服務；集成該應用服務接口，為用戶提供在線預定，自助規劃路線、自助選擇相關服務、自助導航提醒等服務。

實現景區無人駕駛觀光車與無人駕駛公交車在行駛過程中的伴隨式車路協同信息服務，包括闖紅燈告警/車速引導場景提醒、弱勢交通參與者預警場景提醒、交通事件預警場景提醒、交叉口碰撞預警場景提醒、可變限速提醒場景提醒、施工路段提醒場景提醒、公交車道預警提醒、車輛信息提醒等功能。

3.8 文明出行服務功能

通過客戶出行積分管理和出行能耗管理，實現積分明細、積分兌換、碳排放明細、健康能耗明細等客戶信息管理，鼓勵交通出行者低碳出行，提高個人積分以獲取更多權益?？膳c出行信用體系打通，構建圍繞信用的出行服務生態，通過信用增值服務權益激勵用戶日常交通出行行為，提升出行服務體驗的同時，進一步提高交通治理能力。

4 效益分析

本系統以統一出行服務門戶為公眾提供一站式出行服務，整合交通相關信息數據，集約化接入共享，減少建設成本，以統一門戶面向公眾服務，可有效提高公眾出行效率，提升出行滿意度，進一步深化嘉興服務型政府理念。同時以“無縫出行”實現公共交通出行等方式的引流，有效引導綠色出行，在增加公共交通運營企業盈利的同時，減少尾氣排放，保障人民群眾的身體健康。

通過出行服務系統的建設、落地與推廣，可明顯提升嘉興市本級出行服務水平，為公眾提供高質量、智能、便捷的出行服務體驗，具有良好的社會效益。并且本系統在城市大數據中心的城市技術底座框架內，搭建出行服務專題庫，關系型數據庫，源數據庫等，實現所有交通相關數據的有效整合，多系統接口動態數據的調用，優化了數據管理流程，提升了數據支撐能力，對嘉興市政府數字化轉型具有明顯的推動作用。

5 結束語

未來出行服務系統全面融合嘉興市交通出行數據資源，通過統一服務窗口為公眾提供定制化出行服務，使用伴隨式提醒、多元組合、按需規劃等方式，滿足公眾出行訴求和引導綠色出行，同時，對嘉興市深化服務型政府理念和政府數字化轉型具有明顯推動作用。系統的建設可大幅度提升出行服務水平，更大程度釋放嘉興市城市發展和交通基礎設施建設的效果和效能，切實滿足公眾對高質量、智能、便捷的出行服務需求，在服務民生和可持續發展方面均具有一定的必要性。

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【通聯編輯：謝媛媛】