智慧公共交通大數據云平臺一體化建設及應用研究

郭悅 盧凱文 郭大為

（1，2 大連交通大學機車車輛工程學院，遼寧 大連 116028；3 大連交通大學理學院，遼寧 大連 116028）

一、研究背景及研究目的

隨著互聯網+傳統產業模式的不斷拓展，大數據技術和人工智能技術的廣泛應用讓我們的生活變得更加方便快捷，而以此為基礎創建的智慧交通管理模式，能夠對我國目前的交通擁堵問題進行有效地解決，讓我國的交通領域能夠實現規范發展，提高公共交通方面的出行和管理效率[1]。以數據采集、數據分析、數據挖掘、數據決策、數據服務為主線，開展對公共交通行業大數據云平臺一體化的研究，全面深入推進智能交通建設，為優化公共交通規劃、建設、運營及服務提供科學支撐。

智慧交通與交通信息化建設協同發展，很多城市正在布局交通運輸信息化建設政務與業務、服務與決策支持，實現“兩條線、六平臺”邏輯結構[2]，業務平臺基本已初具規模，然而因為各系統信息化標準接口未達到統一標準，在不同平臺間的信息融合并未達到共享，導致無法通過統一平臺信息分析，達到服務于交通規劃的初衷。

軌道交通行業隨著網絡化運營的發展，國內很多城市通過實現移動支付過閘功能，譬如云購票、銀聯卡閃付過閘、二維碼掃碼過閘、NFC 手機過閘等等，將乘車信息網絡化、標準化、實名化，為未來的大數據挖掘奠定了基礎。在絕大多數城市，乘坐公交車出行已經從傳統的城市一卡通向移動支付發展，將出行信息進一步信息化。出租車及網約車也通過打車軟件等系統實際記錄了部分乘客的出行信息，同時部分城市的出租車系統已經通過統一整合GPS 定位功能、出行支付信息，點線面的信息也在不斷收集匯總。

二、智慧公共交通大數據云平臺一體化的建設模型

（一）智慧公共交通大數據云平臺一體化的模型建設

參照智慧城市建設參考模型[3]，從物聯感知層、通信網絡層、計算與存儲層、數據及服務支撐層和智慧應用層五個層面推進三網標準規范體系化、安全保障體系化和運營管理體系化的統一，挖掘三網融合數據挖掘的關鍵因子，譬如：城市一卡通信息、移動支付實名注冊信息等，綜合考慮天氣、工作日、重大節假日等影響因子，建立路徑選擇算法，通過軌跡分析推動智慧交通全面一體化建設（模型圖詳見圖1），通過模擬開展城市公共交通出行規劃仿真系統的研究，為人民群眾提供三網融合后的行程軌跡畫像、出行規劃、公眾出行引導等功能，不斷改善公共交通服務品質，不斷提高出行便捷度、舒適度、體驗感，不斷提高公共交通的吸引力。

（二）體系建設與標準融合

建立一套健全的城市公共交通標準在該項目中的意義重大，融合三類主流公共交通運營標準，在宏觀架構層面建立三網合一標準體系[4-7]，為后續完善信息系統中的公共交通基礎設施、交通出行數據資源、運營檢測手段、信息發布渠道及應急調度策略[4]建立協同管理基礎。通過構建城市公共交通標準化體系，為下一步采集數據制定詳細數據采集標準、精準挖掘分析流程，形成三網融合的數據倉庫標準管理機制、模型生命周期管理機制、數據流標準反饋機制等，助推形成三網緊密、精準、全面的融合管理標準。

（三）數據采集與服務

通過采集三網合一標準體系[4-7]的運營指標，全面收集基礎設施設備信息、城市軌道交通路網信息、公交路網信息、出租車及網約車注冊量信息：

1.城市軌道交通路網信息采集

從城市軌道交通路網發展水平及基礎情況、客流、運行、安全、服務、能耗和財務等角度出發，基于“點—車站”、“線—線路”和“面—線網”3個層次，力求全面收集軌道交通運營情況，具體包括基礎指標、客流指標、運行指標、安全指標、服務指標、能耗指標和財務指標[4]7 個類型，共計157 個指標。

2.路面公交路網信息采集

全面采集路面公交線路發展水平及基礎情況、客流及服務水平、車輛運營情況、出行大數據等信息，力爭將路面公交體系指標糅合進城市軌道交通指標體系，建立及完善軌道交通與路面公交接駁換乘體系，優化信息協同管理機制。

3.出租車信息采集

全面采集出租車企業運營水平及基礎情況、客流及服務水平、車輛運營情況、出行大數據等信息，尤其是收集好出租車出行時間分布特點、空間地域分布特點、打車軟件使用情況等信息，力爭將出租車運營信息糅合進城市軌道交通指標體系，全面打造地鐵、公交及出租車三網融合的信息采集及管理制度，為后續大數據分析奠定基礎。

4.大數據挖掘及應用

通過分析時間分布特點、空間分布特點、關鍵影響因素特點，結合智慧城市建設模型，通過大數據云平臺一體化建設研究推動軌道交通、公交車及出租車等主流公共交通行業的信息共享。在保證信息化標準接口統一后，通過關鍵因子和影響因素，通過數據矩陣按照多路徑概率選擇算法進行數學建模，結合三網客流數據，通過大數據歸類分析與挖掘，形成客流規律組建數據倉庫，從而通過影響因子預測未來客流趨勢，為乘客在云平臺應用層提供出行建議，在手機App 端或者車站、公交樞紐大屏幕上顯示熱力圖及科學出行規劃。

三、大數據云平臺一體化基于服務的主要應用

云平臺一體化主要提供滿足公共交通特殊需要的平臺，基于物聯網交通信息服務體系的云計算服務類型分為三層：基礎架構即服務、平臺即服務、軟件即服務。從應用角度而言，大數據云平臺一體化基于服務的主要應用有：

（一）公共交通大數據云平臺一體化仿真模塊應用

建立在線公共交通網絡仿真平臺，支持仿真決策、交通信息服務體系，建立關鍵交通換乘樞紐仿真試點，打破界限，建設面向協同化、集約化發展的公共交通一體化仿真系統，全面模擬仿真大客流，數據校驗、協同指揮、大客流疏導、應急預案演練管理。

（二）公共交通大數據云平臺一體化運營調度決策模塊應用

通過對大數據的挖掘，綜合分析評價現有公共交通系統布局，采取人工智能技術，用迭代算法不斷優化，對調整交通系統運營決策提供科學、合理的依據。可服務于公共交通系統公交、地鐵、出租車等運營類企業，為城市中各類重大節假日、重要特殊時段的運營提供決策依據；同時，公共交通大數據云平臺一體化運營調度決策模塊還可服務于電子政務系統，服務于交通主管部門、自然資源局、發展和改革委員會對于未來城市建設和資源優化提供科學決策依據，在線建立公共交通三網融合標準服務指數，通過量化分析支持運營決策的科學性，直接或間接地、客觀地、真實地、及時地反映三網量化運營指標，全方位為公共交通運營組織提供決策依據，全面反應及評價城市形態與公交通之間相互促進相互制約的關系，完善公共交通綜合評價流程和體系。助推加速構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融合后的運行速度和準點率，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。

總結

為滿足人民群眾對公共交通出行便捷性、體驗感、舒適度的要求，城市公共交通綜合大數據一體化平臺的建立將通過軌道交通網、公共交通網及出租車網的三網融合，優化地鐵與路面公交的接駁體系建設，區間公交和出租車網絡為輔助，保障智慧公共交通一體化建設中的軌道交通、專項公交、常規公交、輔助公交等協調發展。在智慧層服務于公共交通運營企業、廣大人民群眾、政務管理者、城市建設等領域，結合人工智能技術，通過數據挖掘和分析形成成套的路網擁堵程度系統信息，合理規劃出行路徑，為疏導出行客流提供決策依據，為智慧交通一體化建設做出貢獻。