互聯網+北京市智慧公交出行

一、項目建設背景

北京市政府在《北京交通發展綱要（2004-2020年）》提出建設「人文交通、科技交通、綠色交通」行動計劃，其中「科技交通」突出「科技創新」，把信息化技術應用到交通規劃、建設、運營、管理和服務各環節，按照科技支撐交通、科技服務交通、科技創新成果惠及市民的原則，推進交通科技進步、高新技術應用和交通產業化發展，全面提升交通系統運行效率和服務水平。

北京市2012年政府工作報告中提出「以科技支撐和精細化管理為依託，著力提升交通服務保障能力，力爭中心城區交通擁堵指數控制在6以下，公交出行比例提高到44%。」，「建成2萬輛規模的公共腳踏車服務系統」，「引導鼓勵綠色出行」。

在此背景下，公共交通一體化出行信息服務系統建設與示範應用項目於2013年開始，藉助已有的公共交通基礎設施及運營數據體系，建設基於海量交通數據的公共交通信息服務系統，通過研製公共交通信息服務終端軟體，提供一體化公共交通信息服務，服務於北京市每日2000萬人次公共交通出行人群，提高出行效率，從而提升公共交通吸引力，協助政府早日實現提高公交出行比例目標，促進北京「公交城市」的建設，緩解交通擁堵，推動產業化發展。

二、項目建設情況

在北京市科委和北京市交通委員會等單位的大力支持下，項目開展了「公共交通一體化服務範圍與介面規範研究」、「一體化出行服務支撐框架」、「公交一體化換乘誘導技術」等多項課題研究和示範。圍繞研究一體化出行信息服務支撐框架提供細粒度服務封裝容器，支持各類出行信息服務應用的快速低成本研發部署；制定交通信息服務規範和開放式服務訪問介面，支持創新服務模式的推廣應用；構建分散式可擴展的系統架構，支撐高性能高可靠的服務計算；研究公共交通一體化信息服務換乘誘導系統方案，通過軟體自動定位，實時查詢到目前全市公車的交通狀況以及運行線路，方便乘客根據出行需求選擇公交線路，提高出行效率，服務於乘客綠色出行；提出公交信息服務質量的驗證和評價方法，保障高質量信息服務應用。研製基於多源海量數據的公共交通一體化出行服務系統和終端軟體，整合公交到站預測、動態公交換乘規劃等功能，提供多交通模式一體化的出行服務。開展智能公眾出行服務示範應用，推動公共交通信息服務產業化發展。

項目實現了公共交通位置數據預處理模型、分散式可擴展支撐架構和公共交通信息服務質量評測，發布了公交到站時間預測等實時動態信息服務，並以手機為移動終端平台，開發了適應IOS、Android操作系統的公共交通信息服務系統和終端應用軟體，具備服務千萬級用戶的能力，並且通過互聯網、移動互聯網等通信方式，在智能手機、門戶網站、樞紐場站大屏進行應用示範，為公眾提供一體化出行導航及位置服務。系統支持的終端覆蓋主流移動終端平台，通過終端查詢服務內容超過80%以上的地面公交、捷運線路以及樞紐，通過終端查詢北京近600條以上的主要公交線路、捷運線路及北京周邊城際公路。

三、應用示範

項目藉助已有的公共交通基礎設施及運營數據體系，在接入公交集團、祥龍公交800多條線路,2萬餘輛公車實時GPS數據的基礎上，完成了線路、站點、停車場等基礎數據梳理和校正，GPS設備覆蓋率、數據傳輸間隔等實時數據的分析統計。開展了公共交通信息服務模型研究，進行公交到站預測關鍵技術研發和示範系統的建設工作，將GPS點高效匹配到實際行駛線路，對公車在路段上的旅行時間進行計算和填補，並對紅綠燈延誤影響公交到站時間進行預測，實現實時變化的城市公車輛時空分佈狀態和未來發展趨勢預測，支持精細化、人性化的動態信息服務。並於2013年11月14日發布了基於IOS、Android智能手機終端軟體「北京實時公交」，通過該軟體可以查詢公車到實時動態信息，進行公交信息服務示範應用。

北京實時公交應用場景：在家或者單位就能查詢公車離我要去的站點有多遠，大概需要多長時間。乘客通過手機打開它，可以看到距離自己最近的公車的位置，可準確地查詢車輛實時信息。

使用方法：先選擇公交線路，然後選擇上行還是下行方向，最後選擇站點。此時，頁面上就會直觀地顯示出所選擇的公車距離選擇的站點還有幾站，有多少公里，預計什麼時間能到。除此之外，還可顯示途中幾輛車的實際位置。該功能讓人們更好地享有公共交通信息，提高出行效率，通過手機可以查看公車的位置，讓人心裡有數，有利於更好地進行出行時間管理，減少等車時間。

「北京實時公交」手機軟體於2013年11月14日向社會免費發布，引起了媒體的廣泛關注和報道，並且得到了用戶的積極評價和肯定。截至2016年1月，北京實時公交已發布示範線路550條，覆蓋29745個站點和1萬餘輛公車，手機軟體累計下載量230餘萬，每天使用達12萬餘人，年累計啟動1億次，取得了良好的示範效果。

四、項目創新點

（一）、創新提出公交GPS數據處理技術

形成以採樣點為基礎，與地圖無關的公交基礎數據格式，通過坐標點投影及匹配演算法檢查和校正站位數據。根據線路序列化審核校正程序，檢查和修複線路路段缺失。

公交路況計算，結合實時公車GPS數據在道路上的匹配信息，提出了利用實時更新的道路路鏈速度進行公車輛的到達時間預測。

（二）、GPS誤差處理技術

缺失數據的處理，根據相鄰兩個GPS定位點的距離關係，利用外推法計算所丟失的數據信息。

GPS漂移數據的處理，採用建立直角坐標系，並將出現「漂移」的數據點在坐標繫上進行投影。用投影點代替漂移點。

（三）、創新提出公交路況填補方法

根據實時獲得的大量浮動車數據，對其進行分析建立模式庫，並相應的提出了基於時空相關性的填補模型。

（四）、創新提出應對紅綠燈處理技術

經分析，紅綠燈相位變化是影響公交到站時間預測的主要原因，根據獲得的公車歷史數據，提出了基於燈前排隊距離和時間特性的紅綠燈等燈時間延誤模型。

「北京實時公交」實現以下三方面的技術突破。

第一、實現公交到站時間的預測。公交實時信息服務對公車數據質量要求高，已有數據存在較多問題：站牌數據中站點名稱已經變更，公交站點的位置與實際位置不符合等。針對這些問題我們從公車站點線路數據入手，把2萬多個公交站點和8百多條公交線路進行了核對，這樣來確保基礎的數據的精準。依次解決了線路匹配、行為識別、路鏈速度計算的模型研究，讓公車GPS數據經過地圖匹配、上下行及下一站判定演算法修正得到可用的車輛信息。然後利用實時更新的道路公車運行速度進行時間的計算。最後通過系統測試，我們的預測準確度達到85%以上。

第二、實現了紅綠燈的延誤預測。公車在行駛過程中的運行時間除了受道路長度、交通流量、通行時段、路鏈速度、道路等級等主要因素的影響外，交叉口的紅綠燈也會對公車運行時間產生重要的影響。為此，我們依據特徵日分時段為每一個紅綠燈建立了延誤模型，解決了公車因為等紅綠燈而造成的時間延誤問題。通過測試，預測誤差80%以上在30s內。

第三，實現了公交路況的填補。如果道路上公車很少或者沒有，我們沒法實時獲取公交的路況，這種沒有公交路況的情形，在平峰時期時常出現。沒有前方路況無法計算公交到站時間，影響系統服務效果。針對這種情形，我們利用浮動車技術設計相應的模型把計程車的速度用來進行計算，實現對沒有公車的路段的旅行時間填補，得到了很好的預測效果。

五、下一步推進思路

隨著信息化技術的高速發展，交通行業企業信息系統的不斷完善，上級主管部門對交通運行監管及調度提出新的要求，出行者對交通信息服務精細程度、質量和便捷性需求不斷提高，對動態交通信息服務及資源整合領域的信息化工作也提出了新的要求。

北京實時公交將繼續擴大示範線路範圍，積極開展機場巴士以及北京市行政副中心實時公交示範服務推廣工作，提高公交服務便捷化水平，最終覆蓋全北京市所有公交線路。

繼續完善服務系統，優化公交到站預測處理模型性能，引入大數據存儲和處理挖掘技術，提高數據處理效率和準確度；完善手機終端軟體功能和用戶體驗，並定期向公眾發布更新版本。

提高精準化水平，與公交運營企業緊密合作，接入運營調度數據，實現實時公交處理髮布系統與調度系統聯動，進一步提高實時公交服務精準化水平。

引入公租腳踏車、一卡通、停車場等動態數據，推動面向行人導航的公共交通一體信息服務，最終實現覆蓋公共交通人群整個出行鏈的一體化換乘出行服務，並提供多種渠道形式的服務。

六、社會效益分析

（一）、帶動交通信息應用發展，提升交通整體服務水平

為交通服務應用提供者提供交通出行數據支撐，引導交通出行服務產業增長，整體提高交通出行應用的服務水平，是交通信息服務惠及民生的重要舉措，推動交通信息相關產業鏈的形成，改善城市投資環境，實現經濟又好又快地全面發展。

（二）、增強公共交通吸引力，提升公交出行率，提高機動車服務水平，緩解機動車擁堵，改善城市交通狀況

建設一體化出行服務系統，通過為公眾在出行各個階段規劃路線、換乘、選擇交通工具、避開擁堵等提供信息來源，有助於達到準時高效舒適的公交出行目的，從而大大增強公交出行吸引力，有利於提升公共交通出行比例，同時也有助於機動車出行規避擁堵路段，提高路網通行能力，緩解城市交通擁堵狀況，促進城市經濟持續、穩定、健康的發展。

（三）、降低能源消耗，改善市區空氣質量水平

由於提升了公共交通出行比例、規避交通擁堵，提高了路網系統的通行能力，從而可有效降低環境污染降低能源消耗，改善市區空氣質量。研究表明，平均車輛速度從15km/h提升到40km/h時，排放平均降低250%，油耗平均降低67%。從能源消耗方面，以北京為例按照目前使用強度測算，如公共交通出行比例由50%提升至60%，相當於全市每日減少50萬輛私人小汽車出行，每年至少減少6.75億升的燃油消耗。

（北京市交通信息中心）

電子政務理事會秘書處

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