基于人工智能技術(shù)的公共交通系統(tǒng)效率優(yōu)化與應(yīng)用

關(guān)鍵詞：公共交通；人工智能；交通運(yùn)輸；效率優(yōu)化

0 引言

在當(dāng)今這個(gè)日新月異的時(shí)代，社會(huì)的快節(jié)奏生活已經(jīng)成為常態(tài)，而公共交通系統(tǒng)作為城市運(yùn)轉(zhuǎn)不可或缺的一部分，其重要性愈發(fā)凸顯[1]。它不僅承載著城市居民的日常出行需求，更是城市活力與效率的直觀體現(xiàn)。自2012 年國(guó)務(wù)院發(fā)布《關(guān)于城市優(yōu)先發(fā)展公共交通的指導(dǎo)意見》以來，公共交通的優(yōu)先發(fā)展策略已成為國(guó)家城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略的重要組成部分，彰顯了政府對(duì)于提升城市居民生活質(zhì)量、優(yōu)化城市結(jié)構(gòu)的決心[2]。

隨著我國(guó)進(jìn)入“十四五”發(fā)展規(guī)劃時(shí)期，關(guān)于城市公共交通管理的智慧城市、智能交通系統(tǒng)等發(fā)展愿景被多次重點(diǎn)提出，迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。智慧公交、智能調(diào)度、無人駕駛等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，不僅顯著提升了公共交通的運(yùn)營(yíng)效率和服務(wù)水平，還大大增強(qiáng)了公共交通系統(tǒng)的安全性和可靠性[3]。這些創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用，使得公共交通能夠更好地適應(yīng)城市發(fā)展的需要，滿足居民日益多樣化的出行需求[4]。此外，智慧城市的建設(shè)也為公共交通管理帶來了深刻變革。通過大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)手段，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)公共交通運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和深入分析，為決策者提供更加準(zhǔn)確、全面的信息支持[5]。這不僅有助于優(yōu)化公共交通線路布局和發(fā)車間隔，提高運(yùn)營(yíng)效率，還能為居民提供更加個(gè)性化的出行服務(wù)[6]。在這一階段，信息技術(shù)的飛速發(fā)展、人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用以及大數(shù)據(jù)技術(shù)的深度挖掘，為構(gòu)建智慧交通管理體系提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持[7]更重要的是，國(guó)家資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的構(gòu)建與智慧交通的發(fā)展緊密相連，通過減少交通擁堵和尾氣排放，我們可以為環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。同時(shí)，智慧交通還能提升城市交通的整體效率，推動(dòng)城市經(jīng)濟(jì)的繁榮發(fā)展[8]。

1 人工智能技術(shù)與公共交通系統(tǒng)

1.1 人工智能技術(shù)

人工智能（AI） 致力于通過計(jì)算機(jī)程序和機(jī)器模擬人類的智能行為，使計(jì)算機(jī)能夠勝任一系列以往僅由人類完成的復(fù)雜任務(wù)。借助自然語言處理（NLP） 和計(jì)算機(jī)視覺等技術(shù)，AI 能夠理解人類語言、識(shí)別圖像中的物體和場(chǎng)景，甚至洞悉人類的情感和意圖。

AI 系統(tǒng)能夠運(yùn)用邏輯推理、歸納推理和演繹推理等方法，從已知信息中推導(dǎo)出新的結(jié)論。同時(shí)，AI 能夠與人類進(jìn)行交互，方式包括自然語言對(duì)話、圖形用戶界面等。這種交互能力使得AI 能夠成為人類生活和工作中的得力助手。

在某些方面，AI 的智能水平已經(jīng)超越了人類。例如，在數(shù)據(jù)處理、模式識(shí)別、高速計(jì)算等方面，AI 的性能遠(yuǎn)超人類。此外，AI 還具備在短時(shí)間內(nèi)處理大量信息并作出快速?zèng)Q策的能力。

1.2 公共交通系統(tǒng)

公共交通系統(tǒng)作為城市規(guī)劃的重要基石，其設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)直接關(guān)系到城市的整體運(yùn)行效率和居民的生活質(zhì)量。一個(gè)高效、便捷的公共交通系統(tǒng)能夠顯著緩解城市交通擁堵，減輕環(huán)境污染，提高城市居民的出行效率，進(jìn)而推動(dòng)城市的可持續(xù)發(fā)展。公共交通不僅是城市發(fā)展的重要組成部分，也是構(gòu)建智慧城市不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。

公共交通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)必須充分考慮道路的實(shí)際狀況，涵蓋道路寬度、交通流量、交通信號(hào)等諸多因素。合理的公交線路和站點(diǎn)布局應(yīng)充分利用現(xiàn)有道路資源，以減少交通擁堵和交通事故的發(fā)生率。

公共交通系統(tǒng)應(yīng)選用合適的交通工具，如公交車、地鐵、輕軌等，以滿足不同乘客群體的出行需求。交通工具的運(yùn)載能力需與其所在線路的客流量相匹配，以確保乘客的舒適度和安全性。

2 多技術(shù)的融合應(yīng)用

隨著城市化進(jìn)程的迅猛推進(jìn)和人口的不斷擴(kuò)大，公共交通系統(tǒng)正承受著前所未有的壓力和挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的公共交通管理方式已經(jīng)難以滿足日益增長(zhǎng)的出行需求以及對(duì)高效、便捷、綠色的迫切要求。如圖1 所示，人工智能技術(shù)與公共交通系統(tǒng)的深度融合，無疑是實(shí)現(xiàn)公共交通可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵途徑。借助智能化、信息化的先進(jìn)手段，我們可以有力推動(dòng)公共交通系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，進(jìn)而提升城市交通的整體效率和可持續(xù)性。此舉不僅能有效緩解城市交通擁堵的嚴(yán)峻問題，切實(shí)提升城市居民的生活質(zhì)量，更為城市的可持續(xù)發(fā)展注入了新的動(dòng)力。

2.1 智能調(diào)度與監(jiān)控

通過實(shí)時(shí)分析交通流量、乘客需求等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，可以自動(dòng)調(diào)整公交線路和班次，實(shí)現(xiàn)智能調(diào)度。與此同時(shí)，借助視頻監(jiān)控、傳感器等先進(jìn)技術(shù)手段，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)公交車輛的運(yùn)行狀態(tài)和乘客行為，從而確保行車安全和提升乘客舒適度。

2.2 精準(zhǔn)客流預(yù)測(cè)

收集過去一段時(shí)間內(nèi)的公共交通客流數(shù)據(jù)，涵蓋每日、每周、每月的乘客數(shù)量，并區(qū)分不同時(shí)間段（ 如高峰時(shí)段、平峰時(shí)段以及不同的線路）。同時(shí)，收集歷史天氣數(shù)據(jù)，包括溫度、濕度、降雨、降雪等天氣狀況，并確保天氣數(shù)據(jù)與客流數(shù)據(jù)在時(shí)間上保持一致，以便分析天氣對(duì)客流的具體影響。此外，還需收集歷史節(jié)假日數(shù)據(jù)，包括節(jié)假日的日期、類型（ 如法定節(jié)假日、學(xué)校假期等），以分析節(jié)假日對(duì)客流的影響，特別是長(zhǎng)假期間的客流變化趨勢(shì)。

對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗，剔除無效數(shù)據(jù)和異常值，并對(duì)缺失值進(jìn)行插補(bǔ)處理，以確保數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。利用這些數(shù)據(jù)，可以構(gòu)建預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)未來一段時(shí)間內(nèi)的客流變化趨勢(shì)，為公交運(yùn)營(yíng)者提供科學(xué)的決策支持，從而優(yōu)化運(yùn)力配置和減少乘客等待時(shí)間。

2.3 線路規(guī)劃與優(yōu)化

通過分析乘客出行需求和交通擁堵狀況，人工智能技術(shù)可以自動(dòng)生成最優(yōu)化的公交線路方案。這些方案可以減少車輛空駛率，降低運(yùn)營(yíng)成本，同時(shí)擴(kuò)大公交服務(wù)的覆蓋范圍和提升響應(yīng)速度。

2.4 自動(dòng)駕駛技術(shù)

自動(dòng)駕駛技術(shù)是推動(dòng)公共交通智能化的重要手段之一。通過集成傳感器、攝像頭、雷達(dá)等設(shè)備，自動(dòng)駕駛公交車輛能夠?qū)崟r(shí)感知周圍環(huán)境并做出相應(yīng)決策，從而顯著提高行車安全性和效率。

2.5 智能支付與票務(wù)管理

人工智能技術(shù)同樣可以應(yīng)用于公交支付和票務(wù)管理領(lǐng)域。通過移動(dòng)支付、無感支付等智能支付方式，乘客可以更加便捷地完成購(gòu)票和支付操作。與此同時(shí)，公共交通系統(tǒng)管理者可以根據(jù)后臺(tái)的數(shù)據(jù)分析，為票務(wù)系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)的調(diào)整和優(yōu)化建議，以適應(yīng)不斷變化的運(yùn)營(yíng)需求。

3 未來展望

3.1 技術(shù)持續(xù)進(jìn)步

隨著人工智能技術(shù)的不斷高速發(fā)展，其在公共交通領(lǐng)域的應(yīng)用也將日益深入。例如，深度學(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)等前沿算法的應(yīng)用，將進(jìn)一步提升客流預(yù)測(cè)和線路規(guī)劃的精準(zhǔn)度；而5G、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的廣泛普及，則將加速自動(dòng)駕駛技術(shù)的成熟與落地。

3.2 應(yīng)用場(chǎng)景不斷擴(kuò)展

除了傳統(tǒng)的公交線路和班次調(diào)整外，人工智能技術(shù)還可以應(yīng)用于城市軌道交通、出租車、共享單車等多種公共交通方式中。通過構(gòu)建綜合交通信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各類交通方式之間的信息共享與協(xié)同調(diào)度，從而提升整個(gè)公共交通系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)效率和服務(wù)質(zhì)量。

3.3 推動(dòng)公共交通創(chuàng)新發(fā)展

人工智能技術(shù)與公共交通系統(tǒng)的深度融合，將有力推動(dòng)公共交通領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展。例如，通過開發(fā)智能化的公交APP或小程序，為乘客提供更加便捷、個(gè)性化的出行服務(wù)體驗(yàn)；或者利用人工智能技術(shù)構(gòu)建智慧公交云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)公交車輛的遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障診斷和數(shù)據(jù)分析等智能化管理功能。

3.4 構(gòu)建智慧城市新篇章

公共交通作為城市發(fā)展的重要基石，也是構(gòu)建智慧城市不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過人工智能技術(shù)與公共交通系統(tǒng)的深度融合，可以極大地促進(jìn)城市的智能化交通、高效化運(yùn)輸和綠色化發(fā)展。這不僅有助于提升城市的整體形象和競(jìng)爭(zhēng)力，更為智慧城市的建設(shè)和發(fā)展注入新的活力和強(qiáng)大動(dòng)力。

4 公共交通站點(diǎn)的智能視覺捕捉

在計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)優(yōu)化公共交通系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)效率，特別是在公交場(chǎng)站管理中的應(yīng)用方面，其顯著作用體現(xiàn)在多個(gè)維度。

4.1 車輛識(shí)別與進(jìn)出管理

技術(shù)實(shí)現(xiàn)：通過高清攝像頭捕捉進(jìn)出公共交通系統(tǒng)的車流實(shí)時(shí)圖像。這一自動(dòng)化識(shí)別過程顯著縮短了車輛的進(jìn)出時(shí)間，從而提高了通行效率。同時(shí)，確保每一輛車的進(jìn)出都能得到準(zhǔn)確記錄，便于后續(xù)的管理和數(shù)據(jù)分析工作，極大地提升了管理效率。

4.2 車輛定位與調(diào)度

技術(shù)實(shí)現(xiàn)：借助高清攝像頭捕捉公交場(chǎng)站內(nèi)的實(shí)時(shí)畫面，并利用圖像分析技術(shù)（ 如深度學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)視覺等） 對(duì)這些畫面進(jìn)行處理，以準(zhǔn)確識(shí)別出各個(gè)車位的占用情況。然后，將車位信息實(shí)時(shí)反饋給調(diào)度系統(tǒng)，使調(diào)度人員能夠據(jù)此合理安排車輛的停放。通過實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)與調(diào)度，確保公交場(chǎng)站內(nèi)的空間得到最大化的利用。這一技術(shù)減少了車輛尋找車位的時(shí)間，提高了整體的運(yùn)營(yíng)效率。同時(shí)，車輛停放有序也便于乘客快速找到對(duì)應(yīng)的車輛，從而提升了乘客的滿意度。

5 分析

基于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的公共交通系統(tǒng)效能提升，具體體現(xiàn)在車輛識(shí)別與進(jìn)出管理、車位監(jiān)測(cè)與調(diào)度以及安全監(jiān)控與預(yù)警等多個(gè)方面。計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在公共交通系統(tǒng)中的應(yīng)用前景十分廣闊。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用場(chǎng)景的拓展，它將在提升乘客出行便捷性、增強(qiáng)安全性以及優(yōu)化公共交通系統(tǒng)方面發(fā)揮越來越重要的作用。為響應(yīng)國(guó)家關(guān)于智慧城市和智能交通系統(tǒng)建設(shè)的號(hào)召，社會(huì)各界應(yīng)積極參與并付諸實(shí)踐，具體措施包括但不限于以下幾點(diǎn)。

政策支持與資金投入：政府應(yīng)出臺(tái)更多鼓勵(lì)性政策，提供必要的資金支持和稅收減免優(yōu)惠，以推動(dòng)AI 技術(shù)在公共交通領(lǐng)域的研發(fā)與應(yīng)用。

技術(shù)創(chuàng)新與合作：鼓勵(lì)企業(yè)、高校和研究機(jī)構(gòu)加強(qiáng)合作，共同研發(fā)適用于公共交通場(chǎng)景的AI 技術(shù)，推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新與成果轉(zhuǎn)化。

人才培養(yǎng)與引進(jìn)：加大對(duì)AI 領(lǐng)域人才的培養(yǎng)力度，同時(shí)吸引國(guó)際頂尖人才，為智慧交通的發(fā)展提供智力支撐。

公眾參與與教育：通過媒體宣傳、社區(qū)活動(dòng)等多種渠道，提升公眾對(duì)智慧交通的認(rèn)知度和接受度，激發(fā)更多人參與到智慧城市的建設(shè)中來，共同推動(dòng)公共交通系統(tǒng)的智能化升級(jí)。

6 結(jié)論

通過大數(shù)據(jù)分析、智能算法等先進(jìn)技術(shù)的綜合運(yùn)用，不僅可以顯著提升公共交通的效率和便捷性，還能有效緩解城市交通壓力，推動(dòng)城市的可持續(xù)發(fā)展。展望未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用的不斷深化，公共交通系統(tǒng)將朝著更加智能、高效、人性化的方向發(fā)展。我們應(yīng)當(dāng)積極響應(yīng)國(guó)家政策的號(hào)召，充分利用先進(jìn)的信息技術(shù)和人工智能技術(shù)，攜手共推城市公共交通的智能化發(fā)展，為構(gòu)建更加美好的城市生活貢獻(xiàn)力量。