未來出行服務系統(tǒng)的設計與應用

宋超偉，沈誠瀟

摘要：隨著嘉興市城鎮(zhèn)化率不斷提高，城市人口和私家車數(shù)量迅猛增加，現(xiàn)有城市道路及其配套設施難以滿足需求，導致道路擁堵、交通污染加重、居民幸福感下降等問題愈加凸顯。為解決上述問題，設計并搭建一套嘉興市未來出行服務系統(tǒng)，該系統(tǒng)全面融合嘉興市交通出行數(shù)據(jù)，基于先進性、實用性和可靠性等原則設計豐富多樣的出行服務功能，并通過統(tǒng)一窗口為公眾提供定制化出行服務，既滿足公眾出行訴求，又引導綠色出行。釋放嘉興市城市發(fā)展和交通基礎設施建設的效果和效能，推動政府數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

關(guān)鍵詞：道路擁堵；未來出行；系統(tǒng)設計；定制化出行；數(shù)字化轉(zhuǎn)型

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）32-0027-04

1 概述

近年來，隨著城鎮(zhèn)化率和私家車保有量不斷提高，公眾對于城市交通的需求不斷增加[1]。特別是城市中心區(qū)域和大容量居民小區(qū)周邊，現(xiàn)有的城市道路及其配套設施已無法滿足公眾使用[2]，道路擁堵、交通事故、尾氣污染等一系列問題愈發(fā)嚴重，導致市民出行的時間和金錢成本不斷攀升。

城市交通在時間維度上存在著明顯的峰谷波動，即出行高峰時交通資源無法滿足需求，而低谷時又存在資源閑置浪費。同時，大力發(fā)展的公共交通作為擁堵問題的解決方案，但是由于不同出行方式間信息溝通不暢，無法有效引導群眾使用公共交通，而公共汽車、軌道交通、小汽車和非機動車之間對于有限的道路空間資源又存在競爭關(guān)系，造成交通資源時空利用不均衡問題[3]。

公共自行車、共享車輛、網(wǎng)約車等新興的交通出行服務方式蓬勃發(fā)展，使交通出行的關(guān)注點從道路通行能力轉(zhuǎn)向高效性、實惠性、可持續(xù)性，公眾急需一個能融合多種交通方式的系統(tǒng)，共同協(xié)調(diào)多個出行平臺間數(shù)據(jù)，為出行提供高品質(zhì)定制化的方案。

為解決上述問題，在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下，科研機構(gòu)推出眾多的智能交通算法，例如最優(yōu)路線規(guī)劃[4]、道路擁堵預測[5]、無人駕駛技術(shù)[6]等，但算法需要高效的系統(tǒng)來支撐運行。所以現(xiàn)在很多城市致力于未來出行服務系統(tǒng)的建設，在充分利用現(xiàn)有交通基礎設施的前提下，借助智慧化平臺提供“便捷、多樣、準時”的未來出行服務。

2 研究背景與現(xiàn)狀

隨著全面融入長三角一體化發(fā)展首位戰(zhàn)略的持續(xù)深化，嘉興市已進入中心城區(qū)品質(zhì)提升的關(guān)鍵期，構(gòu)建更加智慧的出行系統(tǒng)，并融入城市整體建設中，將大大提升道路通行能力、減少交通事故發(fā)生、促進節(jié)能減排、增強城市居民生活幸福感。

在國家層面上，相關(guān)政策不斷出臺也在推動城市未來出行服務系統(tǒng)的搭建，如2019年國務院印發(fā)《交通強國建設綱要》[7]，提出要推動出行服務快速化、便捷化，優(yōu)先發(fā)展城市公共交通，鼓勵引導綠色公交出行，合理引導個體機動化出行，加速交通領(lǐng)域新業(yè)態(tài)新模式發(fā)展，基于智能終端技術(shù)打造移動服務平臺，踐行“出行即服務（MaaS）”理念[8]。服務平臺以數(shù)據(jù)銜接出行需求，整合打通各部門間交通與服務資源，為用戶出行按需求提供實時服務。

MaaS是交通領(lǐng)域的新理念，指服務商按用戶的偏好、時間、費用等需求，整合多種交通出行方式，制定符合用戶要求的最優(yōu)交通出行路線[9]，并通過一體化交通與一站式服務，實現(xiàn)無縫銜接的交通換乘，從而改善公眾的出行體驗。按照這一理念，阿里巴巴在2019年創(chuàng)建了首個落地實施的北京交通綠色出行一體化服務平臺[10]，其有效規(guī)劃公交、地鐵、私家車、共享單車和網(wǎng)約車等交通方式，創(chuàng)新出行方式。

近年來，嘉興市積極開展智慧交通建設試點工作，推出了“公共交通數(shù)據(jù)資源中心、企業(yè)運營智能調(diào)度平臺、行業(yè)監(jiān)管平臺和乘客出行信息服務平臺”等四大平臺為核心內(nèi)容的公共交通智能化應用。但與MaaS理念相比存在差距：服務窗口繁雜，出行應用相互分離；出行服務傳統(tǒng)，缺少個性化服務；信息資源不全面，全流程伴隨式信息提醒欠缺；吃住購行游分散，出行服務模式有待創(chuàng)新。綜上，有必要基于嘉興市現(xiàn)有資源與市民需求設計開發(fā)未來出行服務系統(tǒng)。

3 未來出行服務系統(tǒng)總體設計思路

系統(tǒng)設計遵循先進性、實用性、可靠性、開放性、可維護性、可伸縮性和可移植性原則，并考慮一定時期內(nèi)業(yè)務增長和應用變化趨勢，在充分考慮技術(shù)先進性的同時，采用技術(shù)成熟、用戶較多的相關(guān)產(chǎn)品。由于應用中不可避免地涉及不同用戶群（操作層、管理層和業(yè)務層等），所以搭建的出行服務系統(tǒng)必須在建設平臺上保證系統(tǒng)的可靠性和安全性。

在系統(tǒng)架構(gòu)、相關(guān)技術(shù)和平臺方面都有較好的開放性。特別是在應用系統(tǒng)平臺設計上，符合開放性要求，遵循國際化標準組織和相關(guān)行業(yè)標準，既保證自我特色優(yōu)勢，又能與其他應用進行共享信息和協(xié)作工作，共同構(gòu)成一個開放、易擴充、穩(wěn)定和統(tǒng)一的系統(tǒng)。同時，系統(tǒng)設計應標準化和規(guī)范化，按照分層設計軟件實現(xiàn)提高可維護性。

未來出行服務系統(tǒng)基于城市技術(shù)底座的出行數(shù)據(jù)資源，抽取出行數(shù)據(jù)倉庫的相關(guān)數(shù)據(jù)，搭建出行服務應用數(shù)據(jù)庫，包括專題庫、主題庫、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、源數(shù)據(jù)庫等，通過專題庫的分析數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)庫的業(yè)務數(shù)據(jù)共同作用，實現(xiàn)出行服務應用的相關(guān)功能，數(shù)據(jù)資源結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

融合城市內(nèi)交通出行相關(guān)數(shù)據(jù)，并基于多交通工具路線規(guī)劃、多方式實時提醒和個性化定制出行的算法研究，實現(xiàn)綜合信息發(fā)布、多元組合換乘、多維伴隨式信息提醒、出行定制、在線停車指引、智能公交、共享單車服務、車路協(xié)同、網(wǎng)約車服務、加油充電指引、長途樞紐服務等應用服務功能，進而提升用戶交通出行的體驗。提供可視化數(shù)據(jù)建模，分別為移動端和統(tǒng)一大屏展現(xiàn)全方位的交通出行信息服務；設計支撐出行服務應用的基礎引擎或模型，包括出行運力模型、出行需求模型，為政府部門提供城市交通出行狀態(tài)監(jiān)控與調(diào)度指揮決策的信息數(shù)據(jù)支持，系統(tǒng)總體架構(gòu)設計如圖2所示。

未來出行服務系統(tǒng)涉及多系統(tǒng)的數(shù)據(jù)調(diào)用，在整個系統(tǒng)設計過程中，嚴格遵循標準規(guī)范體系和安全保障體系要求，與內(nèi)部子系統(tǒng)、已建系統(tǒng)、外部系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。

3 未來出行服務系統(tǒng)詳細設計

在上一章總體設計與關(guān)鍵功能的基礎上，本章將詳細介紹系統(tǒng)各個功能的細節(jié)。

3.1 出行信息發(fā)布功能

正文內(nèi)容基于已匯聚的嘉興地區(qū)城市道路、公共交通、網(wǎng)約車、停車場、重大活動、出行政策等信息，并結(jié)合用戶提出的需求，經(jīng)相關(guān)部門審核后，發(fā)布出行預警、道路管制、交通事故、交通擁堵、交警推薦路線、停車位擁擠、公交線路調(diào)整等異常信息，以及限行、高速免費、線路調(diào)整、特殊時期停運停開等出行政策信息，并確保信息的及時更新。

以GIS地圖或文字概覽的方式，為公眾提供城市全域的路況、公交車位置、公共自行車租賃點等交通相關(guān)的實時動態(tài)信息查詢及主動提醒服務。對于景區(qū)、商業(yè)中心、大型醫(yī)院等重點場所，為公眾提供在線服務，包括特色景區(qū)服務，提供景區(qū)人流查詢、景區(qū)購票、景區(qū)導覽等服務；“吃住購”服務，提供商業(yè)中心、精練住宿、特色餐飲等在客流查詢與在線預訂服務；重點醫(yī)院服務，提供重點醫(yī)院人流查詢服務。

3.2 路線規(guī)劃與伴隨式信息提示功能

集成成熟的線路導航應用，綜合通行費用、服務區(qū)、停車場、充電站、加油站、紅綠燈等運行信息，以及交通流量、交通事件、交警推薦路線、惡劣天氣、重大活動等預警信息，按照用戶喜好模式（如少紅綠燈、途經(jīng)加油站、少擁堵、少費用等），為公眾提供自駕交通出行路線方案，并支持語音、圖像等方式進行導航。

結(jié)合選定導航路線，根據(jù)用戶車輛實時位置，集成行駛范圍內(nèi)的道路擁堵、道路事故、車速建議、紅綠燈狀態(tài)、碰撞預警、附近加油站狀態(tài)、目的停車位推薦等信息，在車內(nèi)為用戶提供上述各類信息的伴隨式、分級提醒服務 。

3.3 多元組合換乘功能

基于各類公共交通工具的班次、線路、位置、空滿載狀態(tài)等信息，并根據(jù)出行者的出行習慣，按照出發(fā)地和目的地位置，最短時間銜接等要求，使用路徑規(guī)劃相關(guān)算法對各類信息進行分析，形成多種公共交通換乘方案供公眾選擇，實現(xiàn)多交通方式跨域換乘一站式服務。

集成長途及本市各類交通工具所涉及的支付體系，支持分別支付或一站式支付的方式進行支付，并形成未來出行二維碼。

根據(jù)選定的換乘方案，結(jié)合人員位置信息，自動提供該階段的交通方式導航或公共交通信息提醒。如若進入步行方式，將結(jié)合原有換乘方案，自動顯示步行導航路線，并進行導航；若進入公交車方式，自動顯示規(guī)劃的公交線路，以及當前公交所在位置，上車站及下站車信息等，遇公交車擁堵，前方事故等緊急情況，系統(tǒng)將結(jié)合公交調(diào)度信息，給出公交調(diào)整建議或其他調(diào)整方式；若進入共享單車階段，自動顯示規(guī)劃的共享單車騎行線路，并導航；換乘出行結(jié)束，自動記錄用戶出行信息，為下次出行建議及積分提供記錄信息。

3.4 定制出行功能

規(guī)劃自主出行定制方案，實現(xiàn)個性化MAAS服務。基于本地餐飲、旅游、購物、住宿、交通等信息，根據(jù)出行者的“會議、旅游等”個性化需求，通過蟻群算法融合分析，提供具備本地特色的吃、住、購、游等融合的定制出行方案。同時，通過系統(tǒng)導流的商戶可享受政府優(yōu)惠政策扶持，為用戶提供經(jīng)過門檻初篩、有政府保障的特色出行服務。

集成特色餐飲、景區(qū)、商場、酒店等支付體系，支持分別支付或一站式支付的方式，支付定制出行方案，并形成未來出行二維碼。結(jié)合選定的出行定制方案和用戶實時位置信息，自動提示該階段的交通方式導航或公共交通信息，以及餐飲、景區(qū)、住宿、購物等信息，將出行用戶的衣食住行有效串接。

3.5 智能公交服務功能

3.5.1 公交信息服務

基于已匯聚的公交車班次、線路、實時位置、排班時間、空余座位等信息，為用戶提供公交車位置、到站時間、行駛軌跡、空余座位等信息的查詢或主動提醒服務。

3.5.2 普通公交預訂服務

基于智能公交服務接口，為用戶提供公交車班次在線預定、在線退定、在線變更等服務，基于用戶預定的需求數(shù)據(jù)，智能分析調(diào)配相關(guān)交通資源對接服務，結(jié)合實時公交資源情況為在線預訂用戶提供合理建議，避免等待與擁擠，提升公交出行服務體驗。

3.5.3 輔助定制公交在線服務

基于智能公交服務接口，通過獲取用戶出行需求，通過算法分析，規(guī)劃生成最優(yōu)定制路線，將各類用戶群體個性化、碎片化的出行需求轉(zhuǎn)換成實際的公交線路，可滿足校園、通勤、接駁等場景，為公眾提供試點區(qū)域的在線訂制服務。

3.6 停車加油充電在線服務功能

基于已匯聚的停車數(shù)據(jù)，為用戶提供現(xiàn)有停車資源信息查詢與訂閱服務，包括公共停車場、內(nèi)部停車場中停車位的靜態(tài)分布位置，動態(tài)車位占用情況?？赏ㄟ^選擇停車場名稱查看地圖上的停車場具體位置信息，包括：總停車位數(shù)量、剩余車位數(shù)、地址等，并可實現(xiàn)停車場導航。

基于已匯聚的加油站及充電站數(shù)據(jù)，為用戶提供現(xiàn)有加油站和充電站的基礎信息、動態(tài)資源占用、擁擠預警等信息的查詢服務。根據(jù)車輛實時位置，附近加油站充電站占用狀態(tài)、道路擁堵等信息，為車輛加油或充電進行實時分級誘導。對選擇推薦方案的用戶，給予獎勵，可享受積分獎勵或出行優(yōu)化服務。

3.7 車路協(xié)同服務功能

基于無人駕駛觀光游覽車和開放道路無人駕駛區(qū)域，為公眾提供查詢及主動提醒服務；集成該應用服務接口，為用戶提供在線預定，自助規(guī)劃路線、自助選擇相關(guān)服務、自助導航提醒等服務。

實現(xiàn)景區(qū)無人駕駛觀光車與無人駕駛公交車在行駛過程中的伴隨式車路協(xié)同信息服務，包括闖紅燈告警/車速引導場景提醒、弱勢交通參與者預警場景提醒、交通事件預警場景提醒、交叉口碰撞預警場景提醒、可變限速提醒場景提醒、施工路段提醒場景提醒、公交車道預警提醒、車輛信息提醒等功能。

3.8 文明出行服務功能

通過客戶出行積分管理和出行能耗管理，實現(xiàn)積分明細、積分兌換、碳排放明細、健康能耗明細等客戶信息管理，鼓勵交通出行者低碳出行，提高個人積分以獲取更多權(quán)益?？膳c出行信用體系打通，構(gòu)建圍繞信用的出行服務生態(tài)，通過信用增值服務權(quán)益激勵用戶日常交通出行行為，提升出行服務體驗的同時，進一步提高交通治理能力。

4 效益分析

本系統(tǒng)以統(tǒng)一出行服務門戶為公眾提供一站式出行服務，整合交通相關(guān)信息數(shù)據(jù)，集約化接入共享，減少建設成本，以統(tǒng)一門戶面向公眾服務，可有效提高公眾出行效率，提升出行滿意度，進一步深化嘉興服務型政府理念。同時以“無縫出行”實現(xiàn)公共交通出行等方式的引流，有效引導綠色出行，在增加公共交通運營企業(yè)盈利的同時，減少尾氣排放，保障人民群眾的身體健康。

通過出行服務系統(tǒng)的建設、落地與推廣，可明顯提升嘉興市本級出行服務水平，為公眾提供高質(zhì)量、智能、便捷的出行服務體驗，具有良好的社會效益。并且本系統(tǒng)在城市大數(shù)據(jù)中心的城市技術(shù)底座框架內(nèi)，搭建出行服務專題庫，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，源數(shù)據(jù)庫等，實現(xiàn)所有交通相關(guān)數(shù)據(jù)的有效整合，多系統(tǒng)接口動態(tài)數(shù)據(jù)的調(diào)用，優(yōu)化了數(shù)據(jù)管理流程，提升了數(shù)據(jù)支撐能力，對嘉興市政府數(shù)字化轉(zhuǎn)型具有明顯的推動作用。

5 結(jié)束語

未來出行服務系統(tǒng)全面融合嘉興市交通出行數(shù)據(jù)資源，通過統(tǒng)一服務窗口為公眾提供定制化出行服務，使用伴隨式提醒、多元組合、按需規(guī)劃等方式，滿足公眾出行訴求和引導綠色出行，同時，對嘉興市深化服務型政府理念和政府數(shù)字化轉(zhuǎn)型具有明顯推動作用。系統(tǒng)的建設可大幅度提升出行服務水平，更大程度釋放嘉興市城市發(fā)展和交通基礎設施建設的效果和效能，切實滿足公眾對高質(zhì)量、智能、便捷的出行服務需求，在服務民生和可持續(xù)發(fā)展方面均具有一定的必要性。

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【通聯(lián)編輯：謝媛媛】