一文详解智慧城市公共交通解决方案

文 | 董志国

本系列前面几篇文章阐述了城市公共交通的特征和变革需求、行业发展的痛点和面临的挑战，本篇将结合前述内容提出针对城市公共交通需求和挑战的5G与智慧交通解决方案。

（一）规划建设管理方面城市公共交通是城市交通的重要组成部分，城市交通是城市建设与运行的基础设施和支撑系统，要应对本系列前面几篇文章提出的城市公共交通规划与管理方面的挑战，就需要用好5G和智慧交通提供的技术手段，系统地搭建智慧城市系统这一类集数据采集、分析、建模、计算以及辅助决策功能的综合平台，实现规划决策有支撑、管理监督有手段、优化调整有抓手。

1. 规划决策有支撑

要建设智慧城市和数字城市，在顶层设计上需要率先建立城市信息模型（CIM，City Information Modeling），见图1，支撑城市规划、建设、运营、管理全生命周期的智能化。通过顶层搭建CIM，垂直分解到各专业条块，提出数据、标准和系统等方面的要求，促进各条块建立完备的数据采集、分析、共享和计算能力，建立专业化的业务系统，逐步充实CIM，最终形成数字孪生城市，使得城市公共交通规划和管理方案可以放到平台中仿真计算、推演评估，支撑城市规划和管理者科学决策、科学行政。

图1 CIM基础平台总体架构[1]2019年6月，《住房和城乡建设部办公室关于开展城市信息模型（CIM）平台建设试点工作的函》，将广州市、南京市列为CIM试点城市，通过建筑信息模型BIM向城市级应用进化形成城市信息模型CIM。2021年3月，《国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》公布“完善城市信息模型平台和运行管理服务平台，构建城市数据资源体系，推进城市数据大脑建设，探索建设数字孪生城市”。CIM平台至少要具备六方面的能力，即多源海量数据高效渲染能力，物联网设备数据实时接入能力，模型与信息集成能力，模拟仿真能力，可视化分析能力，二次开发支撑能力。其中最核心的是建模和数据信息集成能力，通过三维引擎建立城市模型，并与GIS、BIM和IoT等多源异构数据体系融合，成为可计算、可仿真的数字孪生城市模型，见图 2。

图2 城市数字孪生概念模型[2]数字孪生城市可以提升城市的智慧化水平，结合5G、IoT和AI等技术，充分采集城市地上与地下、室内与室外、物理与逻辑等全域数据，构建一个数字化的“虚拟城市”或平行空间。在“虚拟城市”中通过仿真模拟、回溯推演等方式，审视城市发展中决策与结果之间的各种可能，从而以最优的方式发展城市、治理城市。数字孪生城市将是城市管理者重要的支撑平台，其基础是实现城市各要素的泛在互联，包括通过5G、云计算、IoT、Wi-Fi 6、RFID、高清视频、边缘计算以及卫星定位、高精度地图等技术将城市时空要素全域链接。之后，建模“三维立体自然资源一张图”和CIM等构建，算法置入和运行监测与智能预测。

2. 管理监督有手段

城市公共汽电车、轨道交通等公共交通的运行情况监督要依托5G和智慧交通技术定制的专业化的系统，实现对城乡居民的公共交通服务质量监督管理，包括营运班次、运营里程、营运时间以及客流总量与类别等等。北斗卫星定位技术和GIS的结合，可以实现对地面常规公交车辆位置信息及时获取，基于此开展对发车班次，停靠站情况的实时监管，进而增加各项管理功能而形成公交运行监督系统。一般地，公交公司和轨道交通企业都会建设运营调度系统，政府管理部门也可以通过企业的系统实现监管。基于5G通信和视频技术，可以实时掌握到每辆运营车辆的车厢拥挤度情况，可以监督司机的驾驶行为；通过中途站点站台视频可以监督公交车停靠站、快速公交BRT的进出站情况等。国内某些城市建设了综合性的监管管理系统，例如城市交通运行监测调度中心（TOCC）、城市交通大脑以及城市公共交通运行监测平台等。其中，城市交通大脑基本逻辑架构如图3所示。综合运用5G和智慧交通技术，将管理职能融入专业系统，实现全天候、全视角、全功能的监督和管理，既弥补了管理人员和手段的不足，也切实提升了管理的科学行、有效性和及时性。例如对行车作业计划管理，未有系统之前依靠现场检查档案资料和线路上抽查，以及乘客投诉反馈，建设智能交通系统后，可以系统自动巡查、AI比对、自动报警和生成工单，对应形成文字、视频和录像等电子档案，优先提升了对企业运营和服务质量的监管。由于数据和档案的全面，也为特许经营权的管理，企业运营成本监审、财政补贴发放提供客观依据。

图3 城市交通大脑基本逻辑架构通过这些信息化、智能化手段的配置，改变了政府交通管理部门的管理行为，例如变事后追究补救多一些为事前监督预防多一些，变被动听报告多一些为主动提醒协调多一些等等，使得各项管理职能更好的落实到位，更精细化。政府各职能部门协调联动、数据信息共享，相比公共交通企业，发挥数据掌握全面等优势，可以更好地平衡公交经营主体之间，不同公共交通服务形式之间服务与诉求，最大程度保障城乡居民服务均等化与优质化。例如，对于公共交通相关的线网优化调整，新开线路以及临时调整行径路段，首末站设置，站名规范，站牌服务信息管理，候车设施管理，运营车辆、车载服务设施管理，车辆技术要求，车辆服务设施配置要求，存在竞争的不同企业之间都会对线路调整和停靠站点等业务提出各自的解决方案，交通管理者借助专业化的系统可以获得较好的平衡。

3. 优化调整有抓手

继法规和标准之外的又一抓手，就是数据。直接的、完整的数据和权威的数据发布，在交通规划管理中发挥重要的作用。基于5G、IOT、AI、DVT、AR、VR和ITS等技术推动的数字城市、交通大脑等建设，过程中形成的数据和以此为基础的大数据应用是政府部门和交通行业管理者的抓手，直接的数据结果和大数据分析结果，作用和影响到规划、管理政策制定和各行政行为。财政投资建设了大量的城市基础数据采集设施，包括道路交通视频、治安视频、公交场站视频、智慧灯杆、智能路侧设施以及公安、医疗、环境、气象、应急、交通、安监等领域的监控系统，接入大量的物联网终端设备。这些结构化和非结构化的数据，几乎涵盖了社会生产、生活的方方面面。例如道路车流量、城市道路承载量等通过视频计算技术可以得到统计与计算，为城市道路建设、交通组织与调节、机动车号牌投放等提供数据，并支撑政府决策；以数据驱动城市治理的科学化和专业化，调节单纯市场行为可能产生的无序和浪费。例如对共享单车的治理，新生事物也有量变到质变的过程，过量以后反而给社会正常的交通环境产生负面影响。因此，对共享单车公司在某一区域投放共享单车的监控数据与该地区的容量数据关联，管理部门形成的相关规则得以有效落地。管理部门发布的数据，就是调节阀和指挥棒。国内越来越多的城市开始建设城市数据大脑这类综合的数据平台，从宏观、中观和微观的维度，直观地审视城市公共交通等与城乡居民生产生活直接相关的活动，定期发布各种数据来引导和调节人们的生产生活与社会秩序。例如空气质量指数，交通拥堵指数，高温、寒潮、台风等气象预警，以及各行业条块定期发布的运行情况报告，都是通过数据来引导与调节社会各种秩序趋向有序。无数据不规划、无数据不决策是一种进步的趋势。共享单车投放，看骑行数据，公交车辆更新，看运力数据，交通拥堵治理，看黑点数据，轨道交通调价，看成本数据，中小客车投放，看汽车保有数据。各种数据在政府搭建的数据共享平台流动，使得政府大数据在城市公共交通管理中的作用越来越大。

（二）运营服务安全方面

公共交通的运营、服务和安全，不再完全由企业决定，不仅有前述政府管理部门的监督，还有社会对服务质量的反馈与投诉建议。对于运营安全更是重中之重，不仅有车辆技术安全、车辆运行交通安全，还有信息安全、数据安全。作为公共交通运营企业，无论是五大空间的任何一维，都要强化载运工具健康治理，保障运输装备技术安全；完善网络信息安全保障体系，增强科技兴安能力，加强交通信息基础设施安全保护；建立自然灾害交通防治体系，提高交通防灾抗灾能力；加强交通安全综合治理，切实提高交通安全水平；提升用户信息的保护和安全防控体系，防止信息泄露和规范使用用户信息，提供安全服务。

1. 企业管理的数字化进化

5G和智慧交通的进步属于外因，虽然起到促进和推动作用，但核心还需要交通服务的提供者即公共交通企业主动的接受和应用这些技术和手段，并率先在理念上践行。企业在内部管理和生产经营方面主动开展数字化进化，才是可持续的，是落实公共交通运营服务升级的根本。前述讲到公共交通发展面临来自外部的挑战，各种出行替代方式充分运用了互联网、大数据和用户需求管理等手段，迎合了城乡居民对出行服务的新需求。作为公共交通服务产品的设计者、决策者，如果不能将数字化理念融入到日常的经营管理行为之中，作为一线的驾驶员、调度员无论从能力素质、责任心等方面都不可能越俎代庖的去代为完成，组织原则也不会支撑这种行为，有的仅仅是来自一线的个别意见、建议和提案。如图4所示，某公交集团的管理一体化模型，这部分应用到的不是直接的5G和智能交通技术，而是传统的ERP以及协同办公平台、人力资源共享、财务共享、数据中台、业务中台以及大数据仓库或数据湖等技术或产品，但其源数据和底层支撑用到的都是基于5G和智能交通技术搭建的生产和服务系统。这些技术和产品是实现公共交通一体化管理的数据内核。

图4 某集团企业一体化管理概念图[2]

2. 安全生产的软硬件进化

安全生产是公共交通企业排在第一位的工作，事关人民群众生命财产安全，通过“人防、物防、技防”的综合手段，提升“主动安全、事前预防、事中控制”的能力，已经成为行业的共识。人防主要是提高员工安全防范的意识、工作责任心和安全知识技能；物防是指保障责任制度落实以及隐患排查整改到位相关的资金和物资；技防是指运用科技手段打造的信息化系统、智慧平台以及智能化设备等，可实现巡查监测监控、预警预测预判、处置和应急联动指挥等功能，弥补传统安全生产在“主动安全、事前预防、事中控制”的能力不足。“技防”在5G和智慧交通技术的支撑下其重要性越来越凸显出来。

（1）安全管理平台

基于视频和物联网等环境感知、事件捕捉设备，依托IT基础环境和软硬件设施，构造涵盖公共交通运营服务生产安全管理体系要求的管理平台，实现安全数据的采集、统计、分析、管理、服务等一系列应用，形成事前预防、事中处置、事后分析、应用服务于一体的综合型安全系统，可掌握公共交通的安全情况，达到事中监控、促进安全预防等效果提升。平台具备统一规范化基础档案和过程档案的采集、查询、应用，对数据进行关联，实现信息多维度掌握，为企业提供全方位一体化的数据支撑，利用信息化手段集中体现公共交通安全管理水平。利用通用一般移动入口建立移动端安全应用线下结合线上的服务，达到有效提升公交企业整体安全管理水平的目的，如图5所示。

图5 某交通安全监管系统功能框架图

（2）自动驾驶

前述讲到运营调度和安全管理方面的挑战，无论是与驾驶员相关、车辆相关还是道路、行人等交通环境相关，自动驾驶及其综合解决方案是城市公共交通企业应对上述问题与挑战的重要选择之一。自动驾驶汽车依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置、无线通信和全球定位系统等协同合作，让电脑可以在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆。自动驾驶飞行器和自动驾驶轨道列车的应用相对于自动驾驶汽车更早也更为成熟，航空和轨道交通相对汽车而言具有可控的交通运行环境，而不是开放的充满众多不确定因素的复杂系统。因此地面公共交通自动驾驶最后出现，它是现时与未来的发展方向。充分利用好自动驾驶解决方案，尤其是随着自动驾驶车载套件和算法的成熟，将自动驾驶解决方案降维应用到常规公交等领域，可从车辆等硬件体系上提升运营安全水平，对于解决公交主动安全性有很好的帮助，如图6所示。同时，在符合法规和道路条件的区域将自动驾驶方案降维至L0至L2级别来使用，对于公交主动安全、辅助安全，消除人为安全影响因素，消除车辆安全因素等都十分有帮助。

图6 自动驾驶公交安全策略逻辑图

3. 企业运营服务的确定性进化

企业运营服务的组织原则之一是以满足用户需求为导向。随着移动互联网和线上服务应用对用户习惯的培养，交通出行用户更多地接受了线上预定行程的行为模式，出行习惯更加倾向于时间的确定性。此外，地铁相对于地面常规公交被越来越多的乘客选择，其中一个重要的原因就是地铁行程时间的确定性。可见，出行时间的确定性已经成为影响用户出行选择的重要影响因素。同时，服务质量、价格和接驳组织等方面的确定性都直接影响着交通出行服务产品的组织和用户的选择，满足用户偏好的产品或者产品集合，才具有生命力和可持续发展的前景。

（1）公共交通大脑

对于企业运营管理者提出的需求和面临的挑战，城市公共交通数据大脑或公交智慧云脑之类的解决方案，可以较好地满足需求和应对挑战。一般地，这类平台产品都会运用DT、AI、5G、IoT等技术，集智能感知、大数据分析、AI应用于一体，具备客流分析预测、智能排班、自动调度、主动安全防控、边缘云辅助驾驶、公交畅行指数发布等核心能力，见图7功能框架，能够有效提升运营管理效率、安全管控水平、出行服务体验，同时可发布相关运行指数，供行业管理部门和市民出行参考。

图7 公交大脑功能框架图

（2）一站式出行平台

一站式出行平台是可以较好应对前述挑战和问题解决方案，在国外称之为MaaS。这个平台有效整合城市公共交通企业的内部资源和链接外部资源，将用户的各种出行需求以及相关需求一并加以满足。一站式出行平台建设充分利用5G和智慧交通的相关技术，在技术层面以中台建设和后端能力建设为主，主要实现在数据层面拉通数据、业务、信息、运营资源以保证一体化出行服务的统筹协同，并建设统一的数据标准和规范。在业务中台层面，一站式出行平台至少要包括出行中心和运营中心两个业务共享体系。其中，出行中心主要以实时业务为主体，运营中心主要依据线下业务规则，通过线上信息撮合，来推动线下业务与线上需求的实时匹配。如图8所示，以人为中心获取其需求，以出行目的为主线设计产品和组织资源，以基础设施和运营服务商为资源池，运用平台的大数据、人工智能、区块链等技术能力，输出符合用户需求的综合出行产品。通过统一平台、门户、数据，打破线下业务独立经营的割裂局面，通过线上信息撮合实现业务的全面打通。

图8 一站式出行平台MaaS逻辑架构图[3]

4. 企业服务的社区型进化

公共交通企业实现将乘客向用户转化之后，就要紧密的围绕用户需求，发挥交通融入生活的本色，以用户出行目的为设计出发点，将服务向生活延伸，以满足用户的需求，拓展企业的业务，增强用户的黏性，便利城乡居民生活。例如某用户要为车辆年审而出行，企业获知用户的出行目的后，可以利用公交驾驶员和汽车监测站等资源，推出代办车辆年审服务。通过公共交通大系统的能力，减少了一次用户的出行行为，又达到了用户的出行目的，对于综合性的公共交通企业而言其收益一定不会少于一张公交票价。

（1）定制出行服务

由熟悉的陌生人到用户识别，就要关注用户的需求。“衣食住行”是人们的基本需求，出行是载体和媒介，城市公共交通企业除了满足正常的定线运输服务之外，通过用户需求管理等线上平台获得用户需求，相应的设计符合用户专有特征和个性化需求的出行产品。目前城市公共交通的三大刚性出行群体是学生、老年人和通勤族，城市越小这个特征群体越明显。定制出行服务是适当的解决方案，甚至是个别亏损严重的城市公交企业重点发展的方向。校车服务、蔬菜班车、女性车厢、残疾人服务等是满足特征群体和出行特征的有效举措。其次发挥公交总站设置在社区、园区、工厂、学校附近甚至内部的便利，挖掘其居民的出行需求，推出包车服务、旅游服务、通勤班车、邮包专车、餐车服务等定制化服务，对于增强用户黏性，丰富公共交通企业的经营内容和提升企业可持续发展能力，这些解决方案都十分有助益。

（2）车生活服务

城乡居民的小汽车保有量会随着生活水平的提升而增长，与车相关的事务会随之而来，加油充电、洗车、维修和年审等等。城市公共交通企业，一般都拥有公交首末站、车辆维修保养场以及大量经验丰富的驾驶员和维修人员，有些综合性的交通企业自身还拥有车辆检测站等服务设施。同时，城市公共交通企业还拥有覆盖全市的公交网络和站台设施，这些都是服务城乡居民生活需求的重要基础设施。例如车生活服务系统，面向城乡居民提供车生活业态的统一服务。通过城市公交企业的用户系统和线下宣传阵地，首先进行用户标签，并在需求采集和分析的基础上引导用户流量进入相应的服务板块，如加油、充电，代办年审，代办修车等等。此外，服务于公交总站、地铁枢纽站周边居住和途径居民的肉菜超市、休闲书吧、咖啡吧以及快递存放与收寄等等，使得城市公共交通系统成为城乡居民的重要生活空间，不再仅仅是运输的单一环节，而是进入社区生活，将用户的各种生活需求努力在城市公共交通大系统内完成。

参考文献

[1]全国信标委智慧城市标准工作组.2022城市数字孪生标准化白皮书[R].2022：3.

[2]董志国，于洁涵，常振廷等.交通运输行业数字化转型认知与方法[M].北京：人民交通出版社，2022.

[3]杨军，周瑜芳，蔡静.MaaS发展展望与思考[EB/OL].(2020-8-1)[2022-10-10].https://www.sohu.com/a/410844353_468661?_trans_=000011_hw_mz.