綜合交通樞紐信息系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

林育麟 薛偉

摘 要：試點開展大型綜合客運樞紐信息系統(tǒng)建設(shè)是交通運輸部《公路水路交通運輸信息化“十二五”發(fā)展規(guī)劃》的要求，是交通運輸部在“十二五”期間的一項重要工作，對實現(xiàn)樞紐內(nèi)軌道、公交、長途客運等不同交通方式的協(xié)同運轉(zhuǎn)、安全監(jiān)測及緊急事件的聯(lián)動處置，提供樞紐內(nèi)外旅客出行、換乘及交通誘導(dǎo)信息服務(wù)，促進(jìn)多種運輸方式的高效銜接，提高旅客換乘效率等起到重要的作用。本文結(jié)合高鐵南京南綜合樞紐汽車客運南站的應(yīng)用工程建設(shè)，深入討論了綜合客運樞紐信息系統(tǒng)建設(shè)的若干關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：綜合交通樞紐；信息系統(tǒng)

1 引言

京滬高速鐵路貫穿7省市，南京南站為五大始發(fā)站之一，集鐵路、公路、城市軌道交通、公共交通等多種運輸方式為一體，總建筑面積73萬m2，匯集了京滬高鐵、滬漢蓉鐵路、寧安、寧杭城際鐵路等四大客運專線，設(shè)有3場15站臺28條站線，客流量高達(dá)到4413萬人次/年，為亞洲最大立體客運綜合樞紐。

2010年交通運輸部、江蘇省交通運輸廳決定在京滬高鐵南京南站試點開展綜合客運樞紐協(xié)同管理與信息服務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)。項目針對集鐵路客運、公路客運、地鐵、公交車、出租車、社會車輛等多種交通運輸方式為一體的大型立體綜合客運樞紐，緊緊圍繞“加強各種交通方式接駁能力，減少公眾換乘時間和空間距離，推進(jìn)不同交通運輸方式運行管理的銜接與協(xié)同效率提升”這一根本目標(biāo)，以先進(jìn)的IT技術(shù)集成應(yīng)用為手段，加強各種運輸方式相關(guān)信息資源的交換和共享，強化各種運輸方式的銜接和協(xié)同運轉(zhuǎn)，增強緊急情況下應(yīng)急聯(lián)動能力，提高運營調(diào)度效率，探索和積累交通主樞紐汽車客運站信息系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)驗，真正實現(xiàn)“無縫”、“連續(xù)”、“零換乘”，為今后相關(guān)樞紐信息服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)提供示范。

項目建設(shè)主要特點：⑴運輸方式多：集鐵路、公路、城市公交、地鐵、出租汽車和社會車輛多種交通方式于一體。⑵換乘客流大，樞紐設(shè)計最大日發(fā)量16萬人次，其中公路3.5萬人次。目前公路最大日發(fā)量已達(dá)7.1萬，遠(yuǎn)超設(shè)計值。⑶客流波動強：由于公鐵聯(lián)運，客流波動性強，而且運營初期客流增長率大。⑷車輛發(fā)班密度大：客源特點導(dǎo)致班次密度大，高峰小時發(fā)班近150班次，日發(fā)班近1000班次。⑸非通勤客流占比高：對換乘誘導(dǎo)信息服務(wù)要求高。⑹場地設(shè)施利用率要求高：現(xiàn)公路客運樞紐部分不足2萬m2，尤其是到發(fā)場和待發(fā)車位面積僅6000m2。

需關(guān)注的突出問題：⑴客流量大、客流波動性強、場地有限，導(dǎo)致調(diào)度難度大；⑵因場地限制、非通勤客流占比高等因素，客運站運營存在較大的安全風(fēng)險和隱患；⑶樞紐內(nèi)鐵路、公路、軌道、公交、出租和社會車輛高度聯(lián)動，一旦發(fā)生突發(fā)事件，則傳播速度快、影響面大，對應(yīng)急處置的要求高；⑷旅客、政府和行業(yè)部門對服務(wù)質(zhì)量的要求高。因此，安全有序地組織客流和資源成為運行的關(guān)鍵，必須通過先進(jìn)的信息化技術(shù)和手段，全面提升樞紐集疏散、安全生產(chǎn)、科學(xué)決策和信息服務(wù)的能力。

2 綜合交通樞紐中的長途汽車客運站信息系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析

我國綜合客運樞紐信息系統(tǒng)起步雖晚，但發(fā)展較快。已經(jīng)建成運營的上海南站、北京南站等都體現(xiàn)了我國綜合客運樞紐建設(shè)的較高水平。在長途客運站信息系統(tǒng)建設(shè)上，由于受硬件條件、管理水平等的限制，目前基本上都是相互獨立、分散且功能尚不完善。在客運場站監(jiān)控管理、運力管理與調(diào)度等方面的智能化程度和綜合服務(wù)水平還不高，相對制約了旅客運輸?shù)陌l(fā)展，主要表現(xiàn)為：

2.1 缺少綜合客運樞紐信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換體系

由于沒有統(tǒng)一信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，使得各種交通運輸方式在信息系統(tǒng)互聯(lián)互通和信息共享，尤其是在業(yè)務(wù)協(xié)同、應(yīng)急聯(lián)動和決策支持等方面難以突破。

2.2 缺乏客運站客流量預(yù)測模型

旅客乘車之前，會選擇不同的交通方式進(jìn)場站，但是這些波動性的到達(dá)客流，尚未建立分析預(yù)測模型，無法組織有效聯(lián)動和應(yīng)急處置。

2.3 缺少的面向信息系統(tǒng)的IT技術(shù)集成應(yīng)用方案

客運站各信息系統(tǒng)的建設(shè)，技術(shù)應(yīng)用存在較大差異，需要通過業(yè)務(wù)流把各項IT技術(shù)如站內(nèi)外視頻監(jiān)控、車載GPS及視頻監(jiān)控、車輛一卡通、RFID等進(jìn)行應(yīng)用集成。

3 南京汽車客運南站信息系統(tǒng)建設(shè)及關(guān)鍵技術(shù)研究

南京汽車客運南站信息系統(tǒng)由十個子系統(tǒng)組成：信息資源規(guī)劃和數(shù)據(jù)庫規(guī)劃、應(yīng)用系統(tǒng)、應(yīng)用支撐軟件、主機及存儲系統(tǒng)、基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺、通訊系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、終端系統(tǒng)、標(biāo)識系統(tǒng)、配套工程。

項目在系統(tǒng)建設(shè)的同時，進(jìn)行了五個課題的研究：《南京南站客運換乘與客流分析研究報告》、《面向客運南站綜合管理及信息服務(wù)系統(tǒng)的IT集成應(yīng)用研究》、《利用RFID等技術(shù)解決場站車輛調(diào)度專題研究報告》、《南京汽車客運南站公共信息標(biāo)識引導(dǎo)系統(tǒng)專題研究報告》。形成了兩個標(biāo)準(zhǔn)（草案）的編制：“綜合客運樞紐管理與服務(wù)信息系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范”、“綜合客運樞紐信息協(xié)同數(shù)據(jù)交換接口規(guī)范”。

在關(guān)鍵技術(shù)研究上，主要做了以下幾項研究：

3.1 客運站客流量預(yù)測模型

通過建立客運站客流量預(yù)測模型，預(yù)測未來時間段客運站內(nèi)客流情況，通過對站內(nèi)的客流密度、擁堵程度進(jìn)行綜合統(tǒng)計分析，實現(xiàn)擁擠度預(yù)警、安全預(yù)警及綜合預(yù)警，為運力的調(diào)度和客運安全提供決策數(shù)據(jù)支持。

將準(zhǔn)點時刻測得的售票、檢票、同比客流、同比售票、同比檢票、環(huán)比客流、環(huán)比售票、環(huán)比檢票等九個長途汽車客運量的表征因數(shù)作為自變量，長途公路客運站客流作為因變量。建立如下的多元線性回歸預(yù)測模型：

為了使每個變量的表現(xiàn)力都相同，對數(shù)據(jù)進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化處理。設(shè)一組數(shù)據(jù)X，其中某個數(shù)據(jù)xi對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)為 ， 和S分別為改組數(shù)據(jù)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，使用偏最小二乘回歸方法來提升預(yù)測的準(zhǔn)確性，則有 。

3.2 綜合客運樞紐信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換體系

建立與樞紐內(nèi)其他交通方式相關(guān)信息系統(tǒng)之間的信息交換、共享和聯(lián)動機制，實現(xiàn)多種交通方式的快速換乘誘導(dǎo)、聯(lián)動管理和應(yīng)急響應(yīng)，提高各方信息資源的開發(fā)利用水平和事件處置能力，提高樞紐整體運轉(zhuǎn)效率。按照“一數(shù)一源”原則，通過對源數(shù)據(jù)的抽取、轉(zhuǎn)換、裝載以及與底層的消息服務(wù)等手段，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮、加密、傳輸和集成；實現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換。

數(shù)據(jù)整合流程

經(jīng)過上述幾個環(huán)節(jié)，不僅整合了分散在各業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的信息資源，形成了一系列的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫和主題數(shù)據(jù)庫；而且通過對這些數(shù)據(jù)的分析，形成各類綜合應(yīng)用，以多種形成展現(xiàn)給用戶。

3.3 面向信息系統(tǒng)的IT技術(shù)集成應(yīng)用

IT技術(shù)的集成應(yīng)用，始終圍繞著客運站的安全及高效運營，始終面向南京南站綜合客運管理及服務(wù)信息系統(tǒng)，突出IT技術(shù)集成在客運模式創(chuàng)新、安全管理、高效節(jié)能和優(yōu)質(zhì)服務(wù)等方面的作用。

IC卡報班實現(xiàn)了班車從簽訂運輸合同、運行計劃，到車輛清潔、安檢、報班、調(diào)度等全過程自動化管理，保證了營運車輛各項數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性；利用信息系統(tǒng)實現(xiàn)了對企業(yè)、車輛、人員的可追溯管理，提升了管理水平；最終結(jié)合GPS信息和RFID系統(tǒng)實現(xiàn)對運營安全的全過程管控。

應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對在途車輛實時動態(tài)管理。通過車載GPS和北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)，準(zhǔn)確定位車輛行駛軌跡、時速等并采集路況等系統(tǒng)其他信息，通過數(shù)據(jù)分析預(yù)測車輛到站時間，提前決策車輛調(diào)度計劃，實現(xiàn)了車輛在途管理、班車調(diào)度及預(yù)報等功能并及時向旅客發(fā)布班車準(zhǔn)點、晚點相關(guān)信息。在調(diào)配機動運力時，也可根據(jù)班車位置情況進(jìn)行調(diào)度作業(yè)。

應(yīng)用成熟的技術(shù)克服場站資源的不足?；赗FID技術(shù)對到發(fā)場有限的車位進(jìn)行高效的利用。通過車位探測器和RFID讀寫器的結(jié)合使用，實時獲取到發(fā)場的空余車位信息。為進(jìn)入車輛的車位做好自動預(yù)分配，便于車輛的快捷?？俊⑦M(jìn)出；降低事故的發(fā)生概率，提高車站的安全管理水平。

4 南京汽車客運南站信息系統(tǒng)的應(yīng)用特點及效果

本系統(tǒng)與國內(nèi)其他同類系統(tǒng)相比，主要有以下幾個方面特點：⑴綜合樞紐汽車客運站中實現(xiàn)多種運輸方式、多部門的信息共享、協(xié)同服務(wù)，尤其在道路運輸、鐵路運輸、地鐵之間的業(yè)務(wù)協(xié)同及信息服務(wù)；⑵利用RFID、GPS等信息化手段，優(yōu)化了車流及旅客流的組織管控，對樞紐中的客運車輛，公交車輛、出租車輛聯(lián)合調(diào)度；⑶以“一鍵通”方式實現(xiàn)了綜合樞紐汽車客運站內(nèi)的應(yīng)急安全疏散。

在應(yīng)用效果上，主要有以下幾個方面：

4.1 客流疏散、高峰客流應(yīng)對能力的提升

營運班線輻射范圍覆蓋六省，年發(fā)送旅客數(shù)量由500多萬人次提高到810萬人次；高峰客流最大日發(fā)量由5萬人次變?yōu)?.1萬人次。南京客運南站原設(shè)計指標(biāo)高峰客流最大日發(fā)量為3.9萬人次，現(xiàn)高達(dá)到7.1萬人次，平峰日發(fā)客流達(dá)1.6萬人次。

為旅客提供了9種售檢票方式，通過清晰、明確的誘導(dǎo)系統(tǒng)和高效的調(diào)度系統(tǒng)，使得旅客高峰時段站內(nèi)平均駐留時間少于25分鐘，班次正點率提高至92%，投訴率下降60%，為旅客提供了便捷、舒適的出行服務(wù)。

4.2 節(jié)能減排效益顯著

通過減少公務(wù)成本、社會公眾出行成本、車輛運行成本，可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤599.84噸/年。

4.3 社會效益顯著

通過移動視頻監(jiān)控技術(shù)、RFID車輛智能識別技術(shù)、GIS地理技術(shù)、GPS定位等技術(shù)的集成應(yīng)用，在僅有23個發(fā)車位的情況下，使高峰時段每車位發(fā)車間隔在15分鐘以內(nèi)，極端時段間隔在7.5分鐘之內(nèi)，小時最大發(fā)送量150班。汽車客運南站占地面積僅為南京市客運站面積的13.74%，旅客發(fā)送量卻達(dá)到了全市的28.20%。車位資源利用率比南京中央門汽車站高出一倍多。

4.4 推廣價值明顯

⑴唐山市域范圍內(nèi)14個客運站推廣應(yīng)用，日發(fā)車輛平均896輛，日發(fā)班次平均2600班。系統(tǒng)自2012年12月21日正式上線以來，已通過窗口售票、自助售票、網(wǎng)上售票等方式累計售出車票達(dá)211萬多張，日最高峰值3萬多人。

⑵2014年將在南京小紅山汽車客運樞紐（北樞紐）完成升級與移植。投入后，預(yù)計日最高發(fā)運近2000班，日最大客流量10萬人，年客流量約700百萬人次。

⑶已納入江蘇省智慧交通“232暢通網(wǎng)工程”示范項目，在全省約150個客運站進(jìn)行全面應(yīng)用。將滿足每年1.7億人次，日高峰客流160余萬人次的旅客的發(fā)送需求，大幅提升全省旅客服務(wù)和站務(wù)管理水平。

5 總結(jié)與體會

通過項目的建設(shè)，也明確了需要深入研究的方向：

⑴綜合樞紐信息化建設(shè)的重點：以信息采集、共享、融合、分析為重點，實現(xiàn)多項功能的應(yīng)用集成。

⑵突破綜合樞紐信息化建設(shè)的難點：采用機制創(chuàng)新，如場站公司化運作和管理，借鑒美國通用航空的FBO管理模式等，打破多種運輸方式信息的交互制約信息化建設(shè)和應(yīng)用的瓶頸。