數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下的地面公交管理和服務(wù)提升1

彭春露

上海市交通港航發(fā)展研究中心

1 引 言

公共交通具有集約高效、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，過(guò)去數(shù)十年，在國(guó)家《關(guān)于優(yōu)先發(fā)展城市公共交通的意見(jiàn)》指引下，我國(guó)城市公共交通得以大力發(fā)展，特別是軌道交通呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)趨勢(shì)。2003年我國(guó)僅3個(gè)城市開(kāi)通了軌道交通，總里程290.4公里，而至2017年底全國(guó)有34個(gè)城市開(kāi)通運(yùn)營(yíng)了軌道交通，運(yùn)營(yíng)總里程達(dá)4 642公里。另一方面，軌道交通、小汽車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)、共享單車(chē)、網(wǎng)約車(chē)的快速發(fā)展，對(duì)地面公交卻形成了強(qiáng)有力沖擊，地面公交吸引力和客流量都呈逐年下降趨勢(shì)。為此，地面公交需重新審視定位，轉(zhuǎn)型升級(jí)，改變傳統(tǒng)的“粗放”管理方式，提升精細(xì)化管理水平，實(shí)現(xiàn)對(duì)出行需求的精準(zhǔn)服務(wù)。

從當(dāng)前發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，公交信息化建設(shè)已達(dá)到一定水平，公交行業(yè)大數(shù)據(jù)時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨，可充分利用多源海量數(shù)據(jù)，從傳統(tǒng)的被動(dòng)管理服務(wù)模式轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)管理服務(wù)模式。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下，公交管理和服務(wù)將全過(guò)程貫穿定量化支撐，基于數(shù)據(jù)分析，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)診斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，優(yōu)化管理和服務(wù)。為此，本文將對(duì)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下的公交管理和服務(wù)提升的基本思路進(jìn)行闡述，并對(duì)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下的公交管理和服務(wù)應(yīng)用方向進(jìn)行展望，為公交精細(xì)化管理水平的提升提供參考。

2 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)公交管理和服務(wù)提升的基本思路

公交管理和服務(wù)提升需圍繞出行安全、便捷、可靠、準(zhǔn)點(diǎn)、舒適、經(jīng)濟(jì)等目標(biāo)，提供精準(zhǔn)服務(wù)，其中出行的便捷性、可靠性、準(zhǔn)點(diǎn)性是當(dāng)前公交服務(wù)提升的核心目標(biāo)。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)公交管理和服務(wù)主要體現(xiàn)在兩個(gè)維度：其一是面向公交規(guī)劃、運(yùn)營(yíng)管理全過(guò)程構(gòu)建監(jiān)測(cè)、診斷、評(píng)估體系以及輔助決策支持體系，精準(zhǔn)判斷出行需求和運(yùn)營(yíng)問(wèn)題，提高決策科學(xué)性，提升管理效率；其二則是構(gòu)建公交出行全過(guò)程信息服務(wù)體系，特別是為出行者提供公交實(shí)時(shí)運(yùn)營(yíng)信息，消除公交運(yùn)營(yíng)者和出行者之間的信息不對(duì)稱(chēng)，引導(dǎo)出行者按照公交運(yùn)營(yíng)計(jì)劃出行，實(shí)現(xiàn)公交出行者和運(yùn)營(yíng)者之間的雙贏。

圖1對(duì)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)公交管理和服務(wù)提升的基本思路進(jìn)行了梳理。其中，數(shù)據(jù)采集、匯聚、共享、交換是基礎(chǔ)，可通過(guò)構(gòu)建數(shù)據(jù)中心，打破傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)管理信息系統(tǒng)建設(shè)形成的信息孤島，構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，提高數(shù)據(jù)采集質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上，面向業(yè)務(wù)管理和服務(wù)需求，基于多源數(shù)據(jù)融合挖掘技術(shù)，構(gòu)建可反映公交規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)全過(guò)程的特征指標(biāo)體系，既涵蓋公交本身的線網(wǎng)、車(chē)輛、人員、乘客等要素特征（如車(chē)輛運(yùn)行車(chē)速、可靠性，線網(wǎng)密度、站點(diǎn)覆蓋率、可達(dá)性，乘客OD分布、站點(diǎn)線路客流，人員運(yùn)營(yíng)績(jī)效、勞動(dòng)強(qiáng)度等），也需對(duì)公交運(yùn)營(yíng)環(huán)境相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行挖掘分析（如城市交通需求、土地開(kāi)發(fā)利用、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等）?；谔卣髦笜?biāo)體系，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)公交管理和服務(wù)提升體現(xiàn)在四個(gè)方面：一是構(gòu)建公交運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)體系，實(shí)時(shí)了解獲取公交運(yùn)營(yíng)狀態(tài)和出行需求；二是構(gòu)建診斷評(píng)價(jià)體系，通過(guò)數(shù)據(jù)分析診斷問(wèn)題，并進(jìn)行預(yù)警預(yù)判，變事后被動(dòng)管理為事前主動(dòng)管理；三是構(gòu)建輔助決策支持體系，為公交規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)措施制定提供決策支撐；四是構(gòu)建全方位多樣化信息服務(wù)體系，為公眾提供動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)公交出行信息。

圖1 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)公交管理與服務(wù)提升的基本思路

3 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)公交管理和服務(wù)提升的應(yīng)用方向

3.1 公交運(yùn)營(yíng)評(píng)估監(jiān)測(cè)診斷

基于數(shù)據(jù)挖掘分析，構(gòu)建反映各維度的公交運(yùn)營(yíng)狀況指標(biāo)，對(duì)提升公交管理和服務(wù)尤為重要。過(guò)去針對(duì)公交運(yùn)營(yíng)和運(yùn)行評(píng)估方面的研究和應(yīng)用，存在兩大不足：一是大多側(cè)重于構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)方法，即將多個(gè)指標(biāo)值加權(quán)后得到一個(gè)綜合評(píng)分值，如公交滿(mǎn)意度調(diào)查，具有一定的主觀成分，難以用于診斷評(píng)估具體某一方面的運(yùn)營(yíng)狀況[1]。二是多側(cè)重于靜態(tài)、間接評(píng)價(jià)，如公交線網(wǎng)密度、非直線系數(shù)等，缺乏可直接表征運(yùn)營(yíng)問(wèn)題的指標(biāo)。本文結(jié)合公交線網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整、公交專(zhuān)用道布設(shè)、公交運(yùn)行效率提升等需求，提出了構(gòu)建公交可達(dá)性評(píng)估指標(biāo)、公交運(yùn)行狀況評(píng)估指標(biāo)基本思路和設(shè)想。

3.1.1 公交可達(dá)性評(píng)估指標(biāo)

可達(dá)性（Accessibility）也稱(chēng)為連通性（Connectivity），通常被理解為利用某種介質(zhì)或手段，克服空間阻隔從一個(gè)地點(diǎn)到另外一個(gè)地點(diǎn)的難易程度，用于表征兩地之間交通聯(lián)系的便利程度[2]。公共交通可達(dá)性指標(biāo)在倫敦城市規(guī)劃中得到廣泛應(yīng)用。通過(guò)公交可達(dá)性分析，可引導(dǎo)不同區(qū)域停車(chē)配建指標(biāo)的設(shè)定，各區(qū)域居住和辦公土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度的確定，公共服務(wù)設(shè)施的配置規(guī)劃等。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景，通常采取三種計(jì)算方式：（1）區(qū)域可達(dá)性指標(biāo)?；趨^(qū)域內(nèi)公共交通服務(wù)距離和頻率，計(jì)算得到區(qū)域公共交通可達(dá)性指標(biāo)，并將之劃分為9個(gè)等級(jí)，對(duì)應(yīng)用不同顏色表達(dá)各個(gè)區(qū)域公共交通可達(dá)程度。（2）等時(shí)線圖。展示在一定時(shí)間范圍內(nèi)被分析區(qū)域的可達(dá)空間范圍。（3）服務(wù)范圍分析。描述被分析區(qū)域在一定時(shí)間范圍內(nèi)可達(dá)的醫(yī)院、學(xué)校、工作崗位等設(shè)施和場(chǎng)所的數(shù)量[3]。

公交線網(wǎng)優(yōu)化、公交專(zhuān)用道布設(shè)優(yōu)化中，可達(dá)性也可作為一個(gè)重要的評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行應(yīng)用。類(lèi)似于倫敦公交可達(dá)性模型，對(duì)各區(qū)域采用公共交通（涵蓋公交、軌道、步行方式）出行，在一定時(shí)間范圍內(nèi)的可達(dá)區(qū)域進(jìn)行評(píng)估表征。如圖2顯示了徐匯區(qū)核心區(qū)域與其他區(qū)域之間的公共交通出行時(shí)耗，顏色越深，則表達(dá)徐匯區(qū)核心區(qū)與其他區(qū)域之間的出行時(shí)耗越長(zhǎng)，反之則越短，進(jìn)一步細(xì)化則可分不同時(shí)間段（早晚高峰等）對(duì)公共交通可達(dá)區(qū)域進(jìn)行分析。該指標(biāo)可用于識(shí)別公交設(shè)施布局薄弱區(qū)域以及公共交通服務(wù)的薄弱方向，進(jìn)而可有針對(duì)性的布設(shè)公交站點(diǎn)、公交線路和客流走廊。

圖2 徐匯區(qū)核心區(qū)域公共交通出行可達(dá)性分析

在上述模型基礎(chǔ)上，還可綜合考慮區(qū)域之間公共交通出行客流需求、公共交通出行時(shí)耗、以及與其有競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的其他出行方式的出行時(shí)耗（如小汽車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)等），構(gòu)建區(qū)域公共交通出行可達(dá)性綜合評(píng)估指標(biāo)，用于對(duì)公共交通出行需求量高但服務(wù)水平低的區(qū)域及出行方向進(jìn)行識(shí)別。

基于上述思路，也可構(gòu)建評(píng)估軌道交通站點(diǎn)的公交可達(dá)性指標(biāo)，對(duì)乘坐公交至軌道交通站點(diǎn)的客流需求量高、公交服務(wù)水平低的出行方向進(jìn)行識(shí)別，為軌道交通站點(diǎn)接駁公交線路的布設(shè)提供依據(jù)。

3.1.2 公交運(yùn)行效率評(píng)估指標(biāo)

公交出行的快捷性、可靠性保證是提升地面公交吸引力的關(guān)鍵，可基于GPS數(shù)據(jù)、智能調(diào)度系統(tǒng)信息化數(shù)據(jù)，構(gòu)建全面精細(xì)化的公交運(yùn)行效率評(píng)估指標(biāo)體系，為全過(guò)程的監(jiān)測(cè)診斷公交運(yùn)行狀況提供支撐。

●車(chē)速

公交車(chē)速包括運(yùn)營(yíng)車(chē)速、運(yùn)送車(chē)速、行程車(chē)速等多種表征形式?；贕PS數(shù)據(jù)，可對(duì)公交線路的全線和站間運(yùn)送車(chē)速、停站時(shí)耗，路段公交運(yùn)送車(chē)速等細(xì)顆粒度指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算監(jiān)測(cè)，并可與小汽車(chē)車(chē)速進(jìn)行比較，為公交調(diào)度計(jì)劃制定、公交運(yùn)行信息發(fā)布等提供直接依據(jù)。

●暢行指數(shù)

公交運(yùn)行暢行指數(shù)基本構(gòu)建思路是評(píng)價(jià)時(shí)段內(nèi)公交運(yùn)送車(chē)速與暢通運(yùn)送車(chē)速之比，其為值域范圍在[0，100]之間的無(wú)量綱數(shù)值，數(shù)值越大，則代表評(píng)價(jià)時(shí)段內(nèi)的公交運(yùn)行越暢通，反之則越擁堵。暢行指數(shù)的基本模型結(jié)構(gòu)如公式（1）所示。

其中，BPNi(n)為第n個(gè)時(shí)間段內(nèi)第i個(gè)評(píng)價(jià)單元（如某區(qū)域、路段、線路、站間區(qū)間）暢行指數(shù)；vi(n)為第n個(gè)時(shí)間區(qū)間內(nèi)（如早晚高峰、全日）評(píng)價(jià)單元的公交車(chē)輛實(shí)際運(yùn)送車(chē)速；vf為暢通車(chē)速，定義為暢通情況下公交運(yùn)送車(chē)速。

依據(jù)其物理意義，暢行指數(shù)可劃分為若干級(jí)別的值域區(qū)間，對(duì)應(yīng)用不同顏色表征。通過(guò)該指標(biāo)，微觀層面可制作實(shí)時(shí)暢行指數(shù)地圖，便于管理人員和出行者準(zhǔn)確了解哪些區(qū)段、哪些節(jié)點(diǎn)、哪些線路公交運(yùn)行延誤較大，為公交運(yùn)營(yíng)調(diào)度提供支撐；宏觀層面可生成區(qū)域公交暢行指數(shù)，對(duì)區(qū)域公交運(yùn)行狀況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，反映區(qū)域公交運(yùn)行狀況的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)，通過(guò)公交暢行指數(shù)的變化可評(píng)估區(qū)域交通政策和措施的實(shí)施效果。

●運(yùn)行穩(wěn)定性指數(shù)

公交穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于公交運(yùn)營(yíng)調(diào)度按計(jì)劃執(zhí)行非常重要，公交運(yùn)行穩(wěn)定性指數(shù)則主要用于評(píng)價(jià)公交運(yùn)行時(shí)耗的波動(dòng)情況，其基本模型結(jié)構(gòu)如公式（2）所示。

其中，BPIi(n)為第n個(gè)時(shí)間段內(nèi)第i個(gè)評(píng)價(jià)單元（如某區(qū)域、路段、線路、站間區(qū)間）運(yùn)行穩(wěn)定性指數(shù)；為第n個(gè)時(shí)間區(qū)間內(nèi)（如早晚高峰、全日）評(píng)價(jià)單元的公交車(chē)輛平均運(yùn)送車(chē)速。

對(duì)應(yīng)公交運(yùn)行穩(wěn)定性指數(shù)的值域區(qū)間，可用不同顏色進(jìn)行表征，制作公交運(yùn)行穩(wěn)定性實(shí)時(shí)地圖，輔助管理人員快速判別哪些線路、哪些區(qū)段、哪些區(qū)域公交車(chē)輛運(yùn)行車(chē)速波動(dòng)較大，行程時(shí)間不可控，相應(yīng)的可進(jìn)行道路運(yùn)行條件改善或調(diào)度計(jì)劃調(diào)優(yōu)。

基于公交GPS數(shù)據(jù)，還可以構(gòu)建車(chē)輛運(yùn)行聚串、車(chē)輛到站準(zhǔn)點(diǎn)率等的分析指標(biāo)，以及公交時(shí)間—距離、時(shí)間—速度、距離—速度實(shí)時(shí)運(yùn)行圖[4]，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，輔以直觀的可視化展示，為精細(xì)化的公交運(yùn)營(yíng)管理提供全面支撐。

3.2 線網(wǎng)優(yōu)化輔助決策支持

運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，開(kāi)發(fā)形成公交線網(wǎng)優(yōu)化決策支持工具，改變傳統(tǒng)的以定性分析為主的決策模式，提高公交線網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整的科學(xué)性和合理性，是公交運(yùn)營(yíng)管理精細(xì)化水平提升的關(guān)鍵。大數(shù)據(jù)支持公交線網(wǎng)優(yōu)化主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是線網(wǎng)現(xiàn)狀特征指標(biāo)的計(jì)算和展示?？苫诘乩硇畔⑾到y(tǒng)，整合線網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整所需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和要素，實(shí)現(xiàn)線網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整相關(guān)指標(biāo)和數(shù)據(jù)的一張圖展示，支持多指標(biāo)綜合查詢(xún)以及特征指標(biāo)預(yù)警提示等功能。二是構(gòu)建公交線網(wǎng)診斷分析體系。針對(duì)公交線網(wǎng)優(yōu)化、客運(yùn)走廊優(yōu)化、公交線網(wǎng)接駁優(yōu)化等問(wèn)題，構(gòu)建診斷方法和指標(biāo)體系，結(jié)合診斷分析結(jié)果，構(gòu)建待優(yōu)化公交線路、站點(diǎn)等要素庫(kù)，為每年公交線網(wǎng)調(diào)整計(jì)劃制定提供依據(jù)。三是構(gòu)建線網(wǎng)優(yōu)化輔助決策工具。建立仿真分析模型，支持公交線網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整方案的對(duì)比評(píng)價(jià)，并通過(guò)友好界面的開(kāi)發(fā)，形成管理人員可直接使用的工具，實(shí)現(xiàn)模型定量和管理人員經(jīng)驗(yàn)的交互式?jīng)Q策，提高線網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整的合理性。公交線網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整輔助決策支持體系的邏輯架構(gòu)如圖4所示。

3.3 公交運(yùn)營(yíng)計(jì)劃編制和智能調(diào)度

圖4 公交線網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整輔助決策支持體系邏輯架構(gòu)2來(lái)源于項(xiàng)目《巴士集團(tuán)公交線網(wǎng)優(yōu)化輔助決策分析研究（一期）》，完成單位：上海市久事公共交通集團(tuán)有限公司，上海市交通港航發(fā)展研究中心,上海博協(xié)軟件有限公司，2017-11

可利用大數(shù)據(jù)技術(shù)算法模型，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互式的運(yùn)營(yíng)計(jì)劃編制和智能調(diào)度。基于計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成公交運(yùn)營(yíng)時(shí)刻表，針對(duì)常規(guī)調(diào)度、應(yīng)急調(diào)度等場(chǎng)景，可自動(dòng)生成調(diào)度方案，并對(duì)計(jì)劃編排、調(diào)度效果可進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤評(píng)估。

3.4 公交信息服務(wù)

通過(guò)信息服務(wù)，可解決公交運(yùn)營(yíng)者和需求者之間的信息不對(duì)稱(chēng)，面向出行全過(guò)程提供精細(xì)全面的信息服務(wù)是提升公交吸引力的重要手段。在智能化調(diào)度運(yùn)營(yíng)基礎(chǔ)上，可將公交運(yùn)營(yíng)計(jì)劃和實(shí)時(shí)狀態(tài)信息提供給出行者，如公交到站預(yù)報(bào)信息，公交運(yùn)行狀態(tài)信息（如車(chē)速、暢行指數(shù)、穩(wěn)定性指數(shù)等），全過(guò)程出行換乘信息、突發(fā)事件信息等，為乘客出行提供全方位決策參考。

4 結(jié) 語(yǔ)

地面公交是城市客運(yùn)交通的基礎(chǔ)支撐，提升地面公交的運(yùn)營(yíng)效率和服務(wù)水平是當(dāng)前地面公交發(fā)展面臨的關(guān)鍵問(wèn)題，大數(shù)據(jù)對(duì)其轉(zhuǎn)型發(fā)展可起到引領(lǐng)和助推作用。本文結(jié)合公交運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀，對(duì)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)公交管理和服務(wù)提升的應(yīng)用場(chǎng)景做了描述。大數(shù)據(jù)的深化應(yīng)用需以數(shù)據(jù)為前提，當(dāng)前大數(shù)據(jù)實(shí)際分析中普遍面臨數(shù)據(jù)多而無(wú)效、數(shù)據(jù)共享交互難、數(shù)據(jù)源單一的問(wèn)題。為確保數(shù)據(jù)在公交運(yùn)營(yíng)管理中得到深化應(yīng)用，應(yīng)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的以解決單一業(yè)務(wù)管理為核心的信息化建設(shè)思路，而是統(tǒng)籌考慮公交運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)、決策管理、信息服務(wù)等綜合需求，對(duì)信息系統(tǒng)建設(shè)、數(shù)據(jù)采集進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)和統(tǒng)一規(guī)劃，構(gòu)建數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，擴(kuò)大數(shù)據(jù)采集的廣度和深度，如除了公交業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)之外，還可進(jìn)一步采集道路交通、城市、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)等多源數(shù)據(jù)，真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)公交管理和服務(wù)提升。