■一学海泛舟Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ 大数据环境下的城市公共交通规划与运营 李 荣 （１．江西警察学院交通管理系，南昌 ３３００００ ２．北京交通大学交通运输学院，北京１０００４４） 摘 要：近年来，随着人工智能的快速发展，大数据技术在城市公共交通规划与运营方面得到广泛应用。本文从 规划和运营两个角度分别阐述了大数据环境下城市公共交通管理的理论和实践进展，具体包括客流调查与预测，线 网优化调整，营运调度和多样化服务四个方面内容。并在此基础上总结了现有研究和应用的优势和不足，为大数据 环境下城市公共交通规划与运营提供科学指导。 关键词：大数据环境；城市公共交通；规划与运营 中图分类号：Ｕ４９１．１＋７ 文献标志码：Ａ Ｕｒｂａｎ ｐｕｂｌｉｃ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ ｏｐｅｒ￣ｉｏｎ ｉｎ ｂｉｇ ｄａｔａ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ＬｉＲｏｎｇ 、 （１ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆＴｒａｆｉｃ ｆＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，Ｊｉｎｇｘｉａ Ｐｏｌｉｃｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３００００ ２ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １ ０００４４） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ，ｂｉｇ ｄａｔａ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｗｉｄｅｌｙ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｕｒｂａｎ ｐｕｂｌｉｃ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｆｒｏｍ ｔｗｏ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｅｘｐｏｕｎｄｓ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｐｕｂｌｉｃ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｕｎｄｅｒ ｌａｒｇｅ ｄａｔａ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｆｏｕｒ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ｆｌｏｗ ｓｕｒｖｅｙ ａｎｄ ｆｏｒｅｃａｓｔ，ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ｏｆ ｌｉｎｅ ｎｅｔｗｏｒｋ，ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ａｎｄ ｄｉｖｅｒｓｉｆｉｅｄ ｓｅｒｖｉｃｅｓ．Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｉｓ，ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ｓｏ ａｓ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｓｃｉｅｎｔｉｉｃ ｇｕｉｄａｎｃｅ ｆｏｒ ｕｆｒｂａｎ ｐｕｂｌｉｃ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｂｉｇ ｄａｔａ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｂｉｇ ｄａｔａ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ；ｕｒｂａｎ ｐｕｂｌｉｃ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ；ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ 城市公共交通是保障居民出行和缓解交通拥堵 的重要交通方式，是绿色出行的贡献者，在促进城 市发展中具有非常重要的地位。《城市公共交通 “十三五”发展纲要》明确提出大力推进大数据、 云计算、移动互联网技术在城市公交出行信息服务 领域的应用 ］，由此可见，未来充分利用海量大数 １ 规划篇 １．１客流调查与预测 传统的客流调查主要是指通过投入大量人力资 源进行ＯＤ调查以及数据采集。通过客流调查分析， 预测客流规律，进而科学指导线网规划和线路调整。 这种方式需要投入大量人力进行ＯＤ调查和数据收 集。随着一卡通技术的快速发展，Ｉｃ刷卡数据一 定程度反映了客流规律，通过建模分析，可以更全 据及其分析技术是智能公交行业发展的必经之路。 智能公交系统通过以下几个方面与大数据技术的深 度融合，将彻底改变智能公交行业发展格局。本文 分别从规划和运营两个角度阐述大数据环境下的城 市公共交通管理。 基金项目：江西省教育厅科学技术研究项目（ＧＪＪ１６１１７７）， 中央高校基本科研业务费专项资金资助 （２ｏ１７ＹＪ『Ｓｌ１７） 面地反映客流情况，为决策者提供精确结果，而非 传统调查方式的抽样调查。通过大数据分析技术， 对其进行建模仿真，为公交线网规划和线路调整提 ３０《城市公共交通》ＵＲＢＡＮ ＰＵＢＬＩＣ ＴＲＡＮＳＰＯＲＴ ２０１ ８·１ ０ Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ学海泛舟■一供量化依据。 近年来，该技术在北京等大中城市公交客流调 查和预测中起到非常关键的作用。２００９年以来， 北京交研中心（现北京交研院）通过Ｉｃ大数据分 析技术，分析公交客流特征，建立“公交Ｉ ｃ卡数 据分析系统”，用于公交线网评估与优化调整，实 时、精准地进行调度和管理显得尤为重要。通过智 能公交系统的车载信息，智能站牌信息等系统，采 集车辆和站点运营信息，实时反馈到调度指挥中心， 通过数据的建模，分析和交互，动态编制时刻表和 车辆安排表，科学地产生运营调度策略，进一步提 升公交服务水平，同时节约调度人员安排的人力成 现了大数据支持公共交通决策的技术变革 】。 １．２线网优化调整 现有的公交线网优化调整主要是公交公司技术 人员依据规划部门编制的公交线网规划，根据一定 的客流需要和城市发展需求进行逐步调整，包括新 开线路和调整线路两个方面内容。公交线网规划又 往往是规划部门在传统客流调查方法基础上进行编 制的。随着大数据技术的快速发展，互联网＋智能 公交系统得到深度应用， “互联网＋大数据＋公交 线网优化”模式得以发展。 以济南为例，通过大数据分析，近三年来主要 客流走廊分布集中于经四路、经一路、纬二路、经 十路等走廊沿线。主要客流走廊呈“中心网格、外 围放射”布局，其中东西向客流出行需求较大的走 廊主要为经十路、经七路、经一路、解放路等；南 北向客流出行需求较大的走廊主要为纬二路、舜耕 路、南辛庄西路、纬十二路等口】。这些大数据对目 前城市交通热点问题开展落地应用分析、相关政策 措施的制定与实施以及公交线网优化提供了科学的 数据支撑，通过公交线网科学优化调整，济南道路 交通拥堵情况近年得以缓解。 ２运营篇 ２＿１营运调度 营运调度主要是通过指挥和调度安排公交车辆 运营，是公交行业非常核心的业务，提升公交服务 水平的重要方式。当前的运营调度主要根据司机和 站点反馈客流和运营信息给调度员加以调整。由于 人为因素的干扰，容易引起乘客站点等候时间长， 车辆高度拥挤等情况。 随着互联网和大数据技术的快速发展，如何实 本。 ２．２多样化服务 近年来，随着大数据技术的发展，尤其是“互 联网＋”理念的广泛应用，为城市公共交通多样化 出行服务提供依据。如定制公交、手机ａｐｐ公交 查询、智能报站系统等。 定制公交是一种新型的“互联网＋公交服务” 模式，可以实现一人一座，准时出发，快速直达的 功能。乘客只需在网上事先设定线路，公交公司根 据所有乘客的订单进行派车，安排定制线路，实现 点到点的直达服务。定制公交同时还可以使用公交 专用道，使其具备快速和准时的特性，进一步提升 服务水平。例如，天津公交集团于２０１６年６月采 取“互联网＋通勤快车”的模式，通过互联网向乘 客征集出行需求信息，通过ＯＤ矩阵的大数据分析， 实现“互联网＋大数据＋定制公交线路”的融合功 能，实现乘客需求与公交线路的高度匹配［４］。 此外，众多手机ａｐｐ软件如掌上公交、车来了 等快速流行。此类ａｐｐ软件通过连接公交数据平台 的线网数据，ＧＰＳ实时定位数据等，可以为乘客提 供查询车辆到达情况、行驶状况等公交运营信息， 以便乘客合理安排出行时间和线路。同时通过互联 网技术还可以为乘客提供到站提醒服务，减少坐过 站等情况发生，提升公交整体服务水平。 ３结语 大数据技术最根本的优势在于能够快速、精准 地提取海量交通数据背后的交通行为特征，借此构 建交通大数据决策模型，为公交规划与运营提供定 量的依据。在大数据发展战略背景下，如何高效利 用海量公交数据实现在客流调查与预测、线网优化 调整、营运调度和多样化服务（下转第３６页） ２０１ ８·１ ０ ＵＲＢＡＮ ＰＵＢＬＩＣ ＴＲＡＮＳＰＯＲＴ《城市公共交通》３ １ ■ｌ学海泛舟Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ 针对该问题，通过对输人参数（密钥索引号、 交易金额和终端机编号）进行分析，交易金额和终 的状态。通过票卡自身安全的特殊ＭＡＣ计算机制， 能够稳定、高效、快速进行合法性确认，是城市交 端机编号为终端输出，且在运算中与票卡本身没有 较大的关联特征，因此该参数可以由后台下发参数 来进行控制，使终端无法事先获取，等待时机进行 重放。 通一卡通充值业务的一种简单、高效、实用的手段。 参考文献： 根据电子钱包的交易特性，可以通过对６个字 节的终端机编号进行重定义，采用４字节Ｕｎｉｘ时 间戳和２字节随机数的形式由充值后台“充值确认 请求回复”下发，由于在某一特定时间内终端无法 快速同时准备２１６（两个字节）个特征ＭＡＣ１备用， 因此该方法具备抵抗重放攻击的效果，从而实现真 ［１］蔺霖．ＩＣ卡一卡通小额充值消费系统的构建【ＤＪ．上海： 同济大学，２００８． ［２］ 朱云杰．城市通卡系统设计与实现【Ｄ】．南京：南京大 学，２００４， 【３】蔡友林，潘仕彬，何为民，蔡丽林．基于Ｉｃ卡的电子 钱包系统设计与实现Ⅱ】＿《东华理工大学学报（自然科 实获取当前票卡的余额和充值计数。 学版）》，２００８，３１（２）：１９７—２００． ［４】李小朋．基于ＮＦＣ技术的电子钱包系统设计与安全 性研究【Ｄ】．北京：北京邮电大学，２００７． ［５］车蕾，熊前兴，吴业福，马永恒，赵晓君．基于ＸＭＬ 充值后台通过对充值前的充值余额、充值计数 与当前查询票卡得到的充值余额和充值计数进行对 比分析，能够快速判断上次充值是否成功，而不用 等到清算返回数据后再进行确认，从而加快处理速 度，提高持卡人的满意度，改善服务环境。 Ｗｅｂ服务的电子钱包支付系统研究Ⅱ】＿《计算机应用 研究》，２００５，２２（３）：９０－９２． ［６】谢振东，方秋水，徐锋，谭丹丹，吴金成．城市交通一 ６结语 城市交通一卡通扣费交易采用脱机消费的形 式，交易数据无法及时有效地进行归集，造成后台 无法通过交易的上下笔和时间次序快速确认各交易 卡通技术与应用【Ｍ］．人民交通出版社．２０１４：３２－３４． ［７】吴昊，李大鹏，李响．一卡通系统中安全代理充值模 式的设计与实现卟《城市公共交通》，２００９（１２）：６０— ６１． ［８】 中国金融集成电路（Ｉｃ）卡规范第２部分． （上接第３１页）等方面融合对于促进公交行业快 速发展具有重要意义。 参考文献： ［１】交通运输部．交通运输部关于印发《城市公共交通 “十三五”发展纲要》的通知，交运发［２０１６］１２６号［ｓ】． ２０１６．０７．２５． 大数据技术与公交系统融合存在着两个方面的 挑战。一方面，公交行业数据接收实时性受到通信 技术发展的制约，以及海量数据算法效率有待提升， 以实现实时服务功能；另一方面，公交系统作为城 市交通系统的子系统，并不是孤立存在的，而是与 【２】 陈锋．Ｉｃ卡大数据成就“智慧公交”基于Ｉｃ卡数据 的北京市公交网络运行评价与优化技术研究及示范 ＵＪ．中国公路，２０１５（７）：１０２—１０３． 道路交通系统、慢行交通系统和静态交通系统等相 ［３］ 大数据引领城市公交发展——济南市以大数据应用助 推“公交都市”建设纪实．济南日报，２０１６．１２．０３． 互作用、相互影响，因此在实现换乘无缝衔接等性 能提升上需要构建综合大数据平台，而目前各交通 模式数据分散在各个管理部门，多模式交通大数据 资源共享和融合发展有待进一步推进。 ［４］天津网一城市快报．津公交交大数据应用平台： 实现互联网＋线路规划［ＥＢ／ＯＬ］２０１６．０７．１５．ｈｔｔｐ：／／ ｍｏｎｅｙ．１６３．ｃｏｍ／１６／０７１５／１８／ＢＳ１ＫＬ３ＬＳ００２５３ＢＯＨ．ｈｔｍ１． ３６《城市公共交通》ＵＲＢＡＮ ＰＵＢＵＣ ＴＲＡＮＳＰＯＲＴ ２０１ ８·１ ０
