国内外定制公交的技术架构、模型算法、发展现状与启示
浅析定制公交信息化服务管理
[摘要]：定制公交作为创新公交服务模式，能够满足乘客多层次、多元化出行需求，提升便捷、舒适等出行需求。本文从信息化技术方面着手，探讨分析定制公交的功能和流程设计，提出相应的模型算法，同时就信息化方面针对公交的创新发展提出几点启示。
[关键词]定制公交；算法；出行需求
引
言
随着城市公共交通系统的规模不断增大，公交服务水平的不断提升，乘客出行需求存在多样化趋势，公共交通骨干网络覆盖范围有限、常规公交服务模式单一的问题日益凸显，大力发展多元化公共交通已经成为城市交通发展的必然趋势。为了进一步满足乘客多样化的出行需求，缓解交通拥堵，提倡公交绿色出行，公交企业不断尝试发展定制公交来满足市民出行服务升级需要，定制公交实现从“端菜式”到“点菜式”服务升级，实现“按需定制”，不断满足市民出行服务提升要求。
定制公交是常规公交的补充，是从单位到小区的一站直达式班车，通过大数据应用及智能算法等技术的实现,来满足乘客不同场景下的精准需求,提升公众的整体出行体验,为公众提供更加便捷、舒适、优质的服务。乘客通过定制APP提出自己的需求，公交企业根据需求和客流情况设计出合理的公交线路方案，同时应用信息化、互联网+等技术，推出一系列全方位交通定制服务。定制公交是创新服务的有益探索，是新时代提高城市公交出行效率、引导市民绿色低碳出行、满足市民个性化出行需求的有效途径。1.国内外发展现状
美国、新加坡等发达国家早在上世纪70年代就开通了定制公交，过去几年，芬兰赫尔辛基、悉尼等城市也都在试验定制公交服务。定制公交主要在中心城区和郊区社区之间提供通勤服务，吸引了较多自驾车通勤者，且盈利模式层出不穷，以旧金山的定制公交Leap为例，除了基本的服务费用，公司还在车上售卖零食、软饮料等提高附加值，甚至还提供了咖啡区、工作区等上班族的必需品[1]。
国内定制公交才刚刚起步，全国已有北京、天津、济南、青岛、成都、沈阳等多个城市陆续开通了定制公交服务[2]。2013年9月9日，北京定制公交开始运行，在此之前青岛也相继推出两条定制公交线路，定制公交车大多配备无线网络通信设备，以方便乘客上网[2]。全国定制公交在车辆类型、乘车费用等方面各不相同，目前定制公交主要以商务班车为主，这是由于定制公交主要面向通勤群体，乘车费用方面分为单程单次车票和按月收费，多数城市两者结合实行，配套设施方面，各个城市定制公交的配置情况大体相同，即车内均配有车载Wifi、车载空调，且保证一人一座，相对于普通公交，定制公交更舒适、方便、快捷[2]。2.定制公交技术架构
定制公交以乘客出行为导向，首先对乘客出行进行充分调研，乘客通过定制系统进行购票、新线招募等定制操作，当定制公交正常运营后，智能调度系统根据车辆运营状况进行实时调度，后台程序将对定制公交运营大数据进行分析统计，进而对定制公交服务进行升级优化，提升乘客服务质量。定制公交技术架构见图1。
图1 定制公交技术架构
2.1定制公交功能模块
定制公交设计分为客户端、驾驶员端和后台管理三部分，功能模块见图2，首选对乘客出行需求进行前期调研，乘客提交出行信息后系统在后台进行乘客信息匹配，匹配成功后，就会显示时间、地点、车辆、费用等信息，进而进行预约。驾驶员端主要执行调度系统运营计划，实时掌握发车时间、线路等调度计划，后台管理主要对线路进行评估优化，对定制公交大数据进行分析研究[1,3]。 整个系统以乘客需求为基础，首先对乘客需求进行分析处理，同时与其他需求数据进行重复匹配，结合计算机技术和一系列算法，最终选择最优车辆，最合理的出行规划方案，司机端和乘客端对线路规划方案等信息进行迭代更新，最后根据实际运营情况进行方案评估和优化，不断提升乘客服务质量[1]。图2 定制公交功能模块2.1.1客户端 定制公交系统选择购票程序，按照站点、线路进行查询，选择乘客时间、乘车人数、上下车站点等信息，系统还可以满足乘客退票需求。同时，乘客根据需求进行新线预定，乘客可以通过电子地图定制选择上车点、下车点、上车时间、下车时间等信息[1]。2.1.2驾驶员端 结合智能调度系统执行运营调度，包括时间、路线、乘客识别和上下客、行驶速度和调度计划的执行。驾驶员根据运营实际情况调整行驶速度，以便按时完成调度工作计划[1]。2.1.3后台管理 运营的关键是后台管理，包括信息互动、调度优化等，根据分时段客流量、路况以及方向分布等信息规划运力，并合理制定运营调度计划。综合考虑驾驶员工作时间、车辆状况、车辆续驶里程、加油充电周期、全程用时等相关信息，智能计算最优排班计划，对定制公交实现高效调度，系统结合规则、车辆状态、车辆位置等一系列因素去评估和计算，如果通过计算判定路线任务可以被响应，就会对行程路线和车辆进行任务绑定，车辆接到任务按顺序接送乘客[1]。
2.2定制公交设计流程
定制公交整个流程分为线路定制、线路开通、线路运营，将服务乘客作为整个流程设计的核心，设计流程见图3[1]。其中线路定制包括乘客出行需求调查、线路招募、线路预定。线路开通需要具备相应条件，特殊情况运营处置，以及运营线路暂停或撤销的情况，后台通过大数据分析拟合OD聚合和时间聚合，自动规划匹配线路，同一时段同一方向达到标准即可开线，同时对运营线路类型、站点设置、车型等信息进行分析，明确线路开通。线路运营过程中需要不断对线路进行评估优化，对服务评价指标进行量化，满足乘客需求的同时，对需求进行创新[1]。
图3 定制公交设计流程
3.定制公交模型算法
定制公交模型算法是线路优化方案的关键，在建立模型时需要考虑定制公交需求覆盖率、乘客出行率和公交运营总投入等目标优化，定制公交规划不可能满足所有乘客需求，但尽量使服务覆盖率达到最大，同时考虑公交资源的利用率和公交资源配置最优，并且公交总路线长度最短[3,4]。 但是以乘客需求为导向的定制公交，在建立模型时需要首先考虑乘客最小化出行时间，在坚持定制公交安全、快捷、舒适和环保等优点的基础上，乘客最大需求目标就是花费最短时间到达其出行的目的地，因此，在行驶路线不重复的情况下，以乘客出行时间最短为目标设定模型算法[3]。 假设定制公交在路段上均匀行驶，给定每位乘客的上下车时间为h,按照乘客出行时间最短为目标设定模型算法，其中Qi为i节点的上车人数，Qj为j节点的下车人数，Q为交通需求节点的总上车人数[3]。模型算法公式[3]：
4.定制公交的启示
随着城市建设的不断发展扩大，乘客出行需求的多元化发展，如何运用信息化技术提升定制公交服务质量和管理水平是公交企业普遍面临的难题。 4.1借助大数据分析技术开展需求调研 将大数据应用技术推广到定制公交需求调研，在充分开展市场调研的基础上探索服务模式，制定运营标准和应急预案等一系列措施。 4.2利用信息化技术手段实现需求供给精准匹配 信息化技术引领定制公交服务管理，通过后台大数据分析实现乘客需求的提升，通过拟合OD聚合和时间聚合，自动规划匹配线路，为乘客提供快速直达舒适服务，实现需求和供给精准匹配[1]。 4.3依靠算法构建智能出行服务网络 结合乘客需求，运用计算机算法整合车辆、站点、线路等数据资源，分析出行客流需求与供给承载能力，构建诊断评价指标体系，实现智能公交的可感知、可运营、可管理，面向公众提供可计算的智能出行服务网络，提升公交出行品质和竞争力[1]。 4.4创新发展“互联网+公交”新业态不断优化企业服务流程、提高乘客满意度，促进群众更多地选择定制公交作为出行交通方式，鼓励和支持“互联网+公交”新业态的创新发展，提升企业运营服务水平和公交分担率。
5.结语
定制公交能够满足乘客多元化、个性化出行需求，信息化技术为引领能够提升公交服务质量，有效提高公交机动化分担率，缓解城市交通拥堵，减少大气污染，定制公交信息化服务管理体系成为公交服务转型升级和提升公交企业服务水平的重要推手，促进企业和谐、稳步发展，树立良好的企业社会形象。
参考文献：
[1]靳文舟,巫威眺.共享经济蓝皮书[J].北京:社会科学文献出版社,2021.
[2]李震宇,胡歆竹,顾侃.浅谈定制公交发展现状及启示[J].城市道桥与防洪,2014,11(11):26-29.
[3]陶浪,马昌喜,朱昌锋,王庆荣.基于遗传算法的定制公交路线多目标优化[J].兰州交通大学学报,2018,37(2):31-37.
[4]张敏捷,冯偲,吕晨曦,郭璘.第九届中国智能交通年会大会论文集[C].北京:电子工业出版社,2014,347-354.
本文收录于《山东交通科技》2022年第2期（总第189期）
来源：济南市城市交通研究中心更多阅读