一體化出行服務平臺架構及實現分析

馬 蘭，燕 翔，王 鵬，王金鵬

（1.北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070；2.河北雄安軌道快線有限責任公司，河北保定 071700）

1 概述

1.1 一體化出行服務概念

一體化出行服務與智能交通系統（ITS）的一體化交通建設密切相關，在一體化交通的基礎上，一體化出行服務充分發揮資源調配、協調運作、個性化服務的優勢，可以為用戶提供基于“出行即服務（MaaS）”理念的全新出行體驗。同時也有利于實現共享化、低碳化、人本化的城市交通生態。

2021年《國家綜合立體交通網規劃綱要》指出，綜合立體交通網要支撐“全國123出行交通圈”，為此應推進各種運輸方式統籌融合發展，推動城市內外交通有效銜接，并構建運營管理和服務“一張網”。軌道交通近年的發展和未來規劃可對“123出行交通圈”的實現起到很好的支撐作用，包括：服務于跨區域、跨城市中長途客流，為旅客提供“站到站”運輸服務的國家干線鐵路及城際鐵路；服務于城市郊區和周邊新城（鎮）與中心城區聯系，介于城市軌道交通與城際鐵路、國鐵干線之間，全面覆蓋沿線城鎮的市域（郊）軌道交通；服務于中心城區內部居民日常生活出行，同時為區域、市域線路提供客流集散服務的中心城區軌道交通。進一步地，一體化交通以軌道交通為核心，綜合多種不同的交通方式，解決“最后一公里”問題，支撐“123出行交通圈”基礎上的“門到門”服務。所謂一體化出行服務即是在一體化交通的支撐下，實現用戶從出門到進門全過程無縫銜接的出行，并為用戶提供一體化、無斷鏈的動態出行服務。

一體化出行服務主要涉及4個方面的任務：1）各種交通模式高度整合，各類交通和用戶數據全面共享，并實現支付體系一體化；2）基于資源調度提供服務，用戶一體化的行程方案中，保證換乘交通工具時有“資源”可以使用；3）以人為本，提供無縫銜接、安全便捷和舒適的全鏈條出行服務，包括各種增值服務；4）減少私家車出行，擴大公共交通、共享交通等綠色出行的比例，節能減排，保護環境。

1.2 國內外平臺建設情況

20世紀 90 年代，美、日、歐等地區開始智能交通方面的嘗試，到2014年MaaS概念被提出，隨后成立MaaS產業聯盟，同時各國也陸續嘗試開發一體化出行平臺。比如：瑞典哥德堡的 UbiGo平臺試點使私人車輛用量下降44%，奧地利維也納的 SMILE平臺試點后超過1/5的用戶反饋已較大降低了私人車輛使用率，芬蘭赫爾辛基的 Whim平臺用統一的APP就可支持本地的多種交通方式等。

國內智能交通研究起步稍晚，但同樣有較快的發展，北上廣等地陸續推出服務平臺，與本地出行服務運營商、城市間客運公司、互聯網公司、電商公司等合作，建設了有效的智能交通系統。典型代表是2019年北京市交通委與高德地圖合作啟動的北京交通綠色出行一體化服務平臺，以高德地圖APP為基礎，接入北京公交、地鐵、市郊鐵路、網約車、長途大巴等多種交通行業大數據，為公交用戶提供了“地鐵優先、步行少、換乘少、時間短”等多種出行規劃建議，將路線規劃、步行導航、換乘引導、下車提醒等服務直觀地呈現在使用者面前。

一體化出行服務已成為目前智能交通系統的研究熱點，需要更加深入的研究，進一步提升交通、道路資源協同能力，打通數據孤島，提升平臺運算、決策和管理能力，提升客戶出行體驗，促進交通及城市健康發展。

2 平臺設計目標

一體化出行服務以出行者體驗為導向，將各種交通模式全部整合在統一的服務體系與平臺上，其中，平臺的設計是關鍵。一體化出行服務平臺需通過信息集成、運營集成、支付集成等，利用大數據進行決策，優化資源配置，構建全鏈條一體化出行服務體系，為用戶提供個性化的綜合出行服務。依托平臺以及統一的APP，出行者可以靈活選擇最適合他們的交通方式，用戶只需在平臺上選擇目的地，可自動生成多種方案，并實現一次支付、一張電子票，全程無憂的到達目的地，兼具優化出行成本、時間的能力。基于平臺的一體化出行服務體系如圖1所示。

圖1 一體化出行服務體系示意Fig.1 Schematic diagram of integrated travel service system

從系統角度，平臺主要設計目標包括：

1）融合各種交通方式：各種交通模式在一個平臺的融合、協同，并實現支付體系一體化；

2）提供基于資源的個性化服務：提供基于資源、無縫銜接、便捷、舒適的門到門出行服務；

3）實現綠色出行：鼓勵市民乘坐公共交通出行，并達到公共資源的優化配置。

從用戶體驗角度，平臺主要設計目標包括：

1）出行時間優化：讓出行者的出行準備時間最小化、等待時間最小化、響應時間最小化、狀態切換時間最小化；

2）出行成本優化：讓出行者可以優選低成本、環保的交通方式；

3）出行體驗優化：通過整體交通狀況的感知、協調、智能決策提高出行的流暢度，通過用戶畫像、出行習慣匹配等提供針對個人優化的服務體驗，以及引入增值服務等。

3 平臺架構分析

一體化出行服務平臺可以說是交通領域新型供需關系的組織者，其本質是以數字信息為核心生產要素，對各類交通方式進行一體化供需即時組織優化，從而實現交通供需的動態均衡和精準匹配。

一體化出行服務平臺設計要素如圖2所示。

圖2 一體化出行服務平臺設計要素Fig.2 Design elements of integrated travel service platform

在生產要素方面，平臺需實現數字信息的獲取和處理，建立物理世界與數字世界之間的映射，對信息處理后提供出行方案與供給調度策略。

在組織要素方面，平臺需對需求端進行有序組織，處理海量、高頻、并發的出行供需信息；在供給端對各類交通方式進行動態互動與實時響應，實現交通供需的動態均衡和運力、運營組織方面的精準匹配。

在功能要素方面，平臺需實現的核心功能包括運力整合、一站式服務、與交通治理的整合等，支撐功能包括支付服務、身份識別服務、出行配套等，附加功能包括出行與消費、物流、保險等的融合。

基于上述思路，一體化出行服務平臺架構如圖3所示。

圖3 一體化出行服務平臺架構Fig.3 Architecture of integrated travel service platform

其中，感知層、網絡層分別對平臺提供數據和網絡支撐，平臺層提供平臺基礎能力，應用層提供相關子系統及服務。

4 平臺實現分析

按照一體化出行服務平臺總體架構，平臺的實現需要考慮4個層面的方案與實施，具體分析如下。

4.1 感知層

平臺的感知層通過多種方式收集平臺所需數據信息，涉及人、車、線路、環境等，包括物理空間的數據、移動數據，還包括各個相關聯平臺提供的數據信息等。舉例如下：

交通數據：車船等交通載具、路橋等交通設施、交通環境、信號控制系統等；

出行數據：停車、加油站、充電站、維修、安全檢查、Wi-Fi等；

空間信息數據：定位服務、地圖數據、第三方開發公司等；

身份認證數據：交通數據、一卡通公司、互聯網企業、第三方開發公司等；

支付服務數據：移動支付公司、銀行、第三方支付公司等數據；

消費服務數據：吃、住、游、購、娛等消費服務平臺數據；

保險服務數據：為車輛、乘客等提供保險服務。

感知層數據除了通過各外部系統接入、物聯網感知網絡收集外，近年來，依靠低空平臺提供的感知/定位網絡也是可供參考的新方案，具體為：使用無人機平臺周期性對地面運輸載具的移動情況進行巡邏采集，然后由低空無人機網絡傳遞給低空浮空器平臺進行匯總，低空浮空器平臺通過空地高帶寬鏈路同地面指揮中心共同完成對數據的分析和指揮任務。地面的傳感器網絡、5G網絡、低空無人機和低空浮空器網絡共同構建成空天地一體化感知網絡。

4.2 網絡層

平臺的網絡層可綜合使用多種網絡技術，提供數據共享互通的通道，主要包括：

1）有線網絡：寬帶高速通信網，提供各骨干節點間的、高傳輸速率的連接，也可作為其他網絡的承載網；

2）5G無線網絡：提供移動接入、大帶寬、低時延、萬物互聯的無線網絡，滿足感知層終端無線接入需求，亦可滿足工業環境、高速移動等特殊場景的接入需求；

3）其他類型網絡：比如低空通信網絡，可依托低空通信平臺搭載網絡基礎設施，具有續航時間長、載重大、監測覆蓋范圍大、使用成本低、使用維護方便、起降場地要求低等優勢，提供多模式的通信網絡支撐。

實際網絡建設中，既可使用運營商公共網絡提供的通道，也可依據交通領域特點采用靈活建網方案。例如在道路、停車場等建設5G智能燈桿，集成智能照明、5G基站、Wi-Fi熱點、監控、充電、傳感等功能，更好的匹配覆蓋一體化交通路網。

4.3 平臺層

平臺層作為綜合性的基礎能力平臺，其建設主要考慮以下方面。

1）采用云原生架構，提供統一的開發、組態、運維、調試工具及各種通用服務，減少重復性設計開發，實現各種應用的敏捷開發和部署。

2）整合網絡層多種數據來源，開放多接口，接入包括有線網絡、5G網絡、低空網絡、互聯網等數據來源，并統一采集和預處理各類數據，包括業務數據、運營數據、物聯網數據、基于位置服務（Location Based Services，LBS）數據、用戶位置等。

3）建設系統中臺，實現共享的服務中間件，為一體化出行各系統提供基礎能力，如數據治理、數據挖掘、數據交換、消息服務、地理信息系統（Geography Information System， GIS）服務、安全認證等。

4）統一上層服務接口，對接上層應用，并支持與外部應用系統對接，如公共出行服務商、政府監管部門、物流服務商、其他服務商等提供的應用系統。

4.4 應用層

平臺的應用層需實現如下相關服務。

1）一體化出行規劃服務：實現基于規則的出行路徑優選及綜合交通出行解決方案生成，考慮時間、費用、換乘約束、偏好等，優先推薦公共交通，綜合展示方案比選和實時交通信息，并可實時更新路線計算和規劃。

2）出行無障礙服務：提供統一的票務預訂、行程訂單管理，對接第三方服務平臺，實現電子通票、身份互認等，讓用戶以簡單的消費獲得全程服務。

3）信息服務系統：對需求端信息和供給端信息進行收集、整合，將需求端的出行意愿、客流情況與供給端的交通資源進行匹配和調度，對用戶個性化需求提供動態響應。

4）支付系統：對接和整合各交通場景的互聯網支付通道，提供對賬、差錯處理等統一管理，提高支付和結算效率。

5）運營分析系統：運營數據收集和挖掘，形成運營分析報告，量化對比成效，為城市交通整體規劃、一體化交通體系建設和改善提供參考。

6）信用評價系統：記錄、評價各交通方式供方和需方的行為信用，設定獎懲規則，引導規范服務，文明出行。

7）綠色評價系統：記錄公共交通、共享交通出行行程積分，提供兌換獎勵，提倡綠色低碳出行。

8）附加服務系統：對接、聯動其他服務，如旅行方案、酒店服務等。

此外，平臺最終還需考慮呈現給用戶統一的APP，給運維人員綜合的運維終端等。

一體化出行服務平臺各個層面的實現融合了互聯網、物聯網、云平臺、大數據和人工智能等先進的感知技術和信息處理技術，并涉及動態規劃、路徑優選算法、數據挖掘、分布式計算、信息加密等多種處理算法，是一個綜合性的項目。如果考慮到平臺與城市運營、各交通服務公司、互聯網公司、網絡運營等的多方互動，更是需要開展綜合規劃與合作建設。

5 結束語

一體化出行服務以更好地服務用戶出行需求為宗旨，具有便捷、高效、智能、綠色等優勢，是智慧交通和城市發展的趨勢。本文分析一體化出行服務平臺的設計目標、架構、實現方案等，為平臺的設計和建設提供良好的參考。

通過與智能交通、城市建設、運營機制、交通政策等多環節共同發力，一體化出行服務平臺可支持城市圈交通更高質量、更有效率、更加公平、可持續發展，形成一體化交通新生態。