浅析城市智能公共交通系统研究与发展

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅析城市智能公共交通系统研究与 发展 摘 要： 建设城市智能公共交通 系统是我国大力发展城市公共交通，实 施“公交优先 ”战略的重要举措，是解决 城市交通拥堵问题的重要途径，是未来 城市交通科技发展的必然趋势。针对我 国城市智能交通系统建设中重要子系统 之一的智能公共交通系统，分析了系统 结构及组成，并对目前国内相关行业政 策、理论研究、系统建设及未来发展趋 势进行了总结。 中国论文网 /4/view-12773229.htm 关键词：城市公共交通 智能交 通系统 智能公共交通系统 人工智能 中图分类号：U491.1+7 文献标 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 识码：A 文章编号： 1003- 9082（2014）10-0291-02 一、前言 1.城市智能公共交通系统建设的 重要性 近年来，随着我国城镇化建设步 伐的加快，城市规模日益扩大，城市居 民出行需求不断提升，城市机动车尤其 是私人轿车保有量迅猛增加。国家统计 数据显示，目前全国汽车保有量超过 100 万的城市已有 14 个，到“十二五” 期 末民用车辆保有量将超过 1.5 亿辆，由 此将导致我国城市尤其是大型城市的交 通状况急剧恶化，交通拥堵以及能源、 环境问题将更加严峻。国内外城市交通 发展的经验表明，无论是在资源条件还 是在技术层面，依靠修建、扩建城市交 通道路无法解决城市交通问题，此外由 于历史、地域、气候、人口等因素的制 约使得该种发展模式在我国城市交通发 展中是不可持续的。在我国城市人口密 集、道路资源短缺、群众收入水平总体 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 不高的情况下优先大力发展城市公共交 通，合理配置环境资源，引导城市交通 发展模式转变成为必然选择。 智能交通系统（Intelligent Transportation Systems，ITS）是目前国 内外公认的解决城市交通问题的重要途 径之一，也是费效比最显著的途径，其 出发点是充分利用现有交通基础设施资 源和信息基础设施资源，提高交通基础 设施的应用效率和交通运输的效率。智 能公共交通系统（Advanced Public Transportation Systems， APTS）是 ITS 最重要的子系统之一，是在对公交系统 优化的基础上，通过应用人工智能 （Artificial Intelligence， AI） 、自动控 制、网络通信、全球定位系统（Global Positioning System， GPS） 、地理信息 系统（Geographic Information System， GIS）等高新技术，形成的集智能调度、 信息服务、路径诱导、网络通信及电子 收费等功能于一体的先进的公共交通管 理系统。APTS 能够实现城市公共交通 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 调度、运营和管理的信息化、现代化和 智能化，提升城市公共交通运输能力及 服务水平，缓解城市交通拥堵，降低能 源消耗及环境污染，因此国内外城市多 将其作为 ITS 建设的优先发展领域1-4。 2.城市智能公共交通系统建设的 政策支持 近年来我国对城市公共交通发展 的扶持力度逐年加大，在城市公共交通 领域出台了多项国家及地方行业发展规 划及政策措施，引导我国公共交通快速 发展。 国家中长期科学和技术发展规 划纲要（2006-2020 年） 和国务院关 于城市优先发展公共交通的指导意见 （国发201264 号）等政策纲领明确 指出，要将城市公共交通发展放在城市 交通发展的首要位置，进一步实施城市 公共交通优先发展战略，到 2020 年基 本形成安全可靠、经济适用、便捷高效 的公共交通服务系统，使公共交通成为 公众出行首选，较好满足公众基本出行 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 需求。 在城市智能公共交通系统 APTS 建设领域，2012 年交通运输部出台的 2012-2020 年中国智能交通发展战略 将推进城市智能化公交管理与服务体系 建设作为首要战略重点，计划至 2015 年结合“公交都市 ”建设，在国内 30 个 左右大中城市示范建设智能化公交管理 与服务系统，车载调度装备平均普及率 达 80%；至 2020 年基本实现全国地市 级以上城市公交智能化管理与服务。交 通运输部关于印发和的通知 （交政 法发201153 号） ，支持地方交通运 输主管部门及企业推进智能交通技术在 城市公共交通领域的应用，推广城市智 能公交调度系统，优化城市公交网络和 公交调度，推进城市智能化公共交通与 运营管理，提高城市公交的服务能力和 服务效率。 国务院关于城市优先发展 公共交通的指导意见 （国发2012 64 号）指出要按照智能化、综合化、人 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 性化的要求，推进信息技术在城市公共 交通运营管理、服务监管和行业管理等 方面的应用，提高城市公共交通智能化 水平。 二、城市智能公共交通系统的组 成 智能公共交通系统 APTS 能够对 城市公交线网布局、线路公交方式配置、 停靠站点布置、发车间隔确定、票价制 定等进行优化和设计，根据实时采集的 公共交通动态运行数据，实现公共交通 最佳指挥和调度，提供公共交通信息服 务，促进公共交通运营效率的最大化和 公共交通优先管理的规范化，提高城市 公共交通的安全性、舒适性和便捷性， 从而吸引公交出行，缓解城市交通拥堵 问题，创造经济效益和社会效益5-7。 智能公共交通系统 APTS 主要以 出行者和公共交通企业为服务对象。对 出行者来说，APTS 能够通过先进的信 息采集处理技术，通过多种媒介为出行 者提供动态、静态公共交通信息，实现 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 规划出行、路径诱导、预知车辆位置等 功能；对于公共交通企业来说，APTS 能够优化公交线路及发车间隔，对车辆 实时监控、动态调度，从根本上改变传 统的管理方式，提高企业服务水平及经 济效益5-7 。 目前全国范围内城市轨道交通刚 刚起步，出租车通常作为辅助交通方式， 大部分城市的公共交通仍依赖于地面公 交，因此国内智能公共交通系统 APTS 仍以地面公交为主体。从宏观角度来看 APTS 主要包括四个子系统5，即智能 公共交通优化与设计子系统、智能公共 交通调度子系统、智能公共交通信息服 务子系统以及智能公共交通评价子系统。 1.智能公共交通优化与设计子系 统 智能公共交通优化与设计子 系统是在综合考虑城市总体规划，城市 客运规划和城市公交规划三方面制约的 前提下，对城市公交线网布局、线路配 置方式、站点布置、发车间隔确定、票 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 价的制定等进行优化和设计。 2.智能公共交通调度子系统 智能公共交通调度子系统是 APTS 的核心子系统，主要由调度中心、 车载移动站、电子站牌等几部分组成， 能够根据实时的客流信息、车辆位置信 息、交通状态信息等，通过对公交车辆 的实时监控、自动调度和指挥，实现对 公交车辆的智能化管理，并通过电子站 牌及时准确地向乘客提供班车的预计到 达时间，从而节约出行者的候车时间。 3.智能公共交通信息服务子系统 智能公共交通信息服务子系统主 要是通过各种媒介（包括可变信息牌、 信息台、互联网等） 及时准确发布公 共交通信息（如出行线路、换乘点、票 价、车型等） ，不仅可以为乘客在出行 前或出行中提供实时的综合交通信息， 并且能够为公交管理系统提供实时准确 的公交运行信息。 4.智能公共交通评价子系统 智能公共交通评价子系统就是通 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 过建立一整套科学的指标体系，对智能 公交系统的智能公交服务水平（公众出 行服务） 、经济效应水平（企业管理） 、 社会效应水平（政府监管）等进行评价， 为城市 APTS 建设提供科学、综合、全 面的评价结果，为建设项目的可行性研 究、实施效果以及方案优化决策提供相 应的科学依据。 三、国内城市智能公共交通系统 的发展现状分析 1.国内城市智能公共交通系统基 础设施建设 近年来，我国主要城市在常规公 交基础设施方面投资较大，市内公交车 辆、公交专用道、公交枢纽、停车港湾、 接驳换乘设施等基础设施建设不断加强， 城市公交运力得以快速提升。截至 2012 年，全国公交车保有量约为 44 万辆， 新能源公交保有量约为 1.1 万辆，占比 为 2.5%。预计至 2015 年，全国公交车 保有量将达到 60 万辆，而新能源公交 的保有量则会增长至 8.3 万辆，占比达 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 到 13.8% 。2012 年全国主要城市公交 车第一、二梯队的数量统计结果如图 1 所示。 图 1 全国主要城市 2012 年公交 车数量统计 （单位：辆） 以辽宁省为例，省内城市公共交 通基础设施建设在“ 十二五 ”期间取得了 较快发展，城市公交服务水平显著提升。 近年来，省内城市公交运营车辆（辆） 、 公交标准运营车辆（标台） 、运营线路 总长度（公里） 、客运出租车（辆）等 公共交通主要指标稳定增长，预计至 2015 年辽宁省内市区、县城万人拥有公 交车分别达到 13、5.9 标台；公交线路 达到 1615 条、公交线路网总长度达到 13800 公里；城市公共交通平均出行分 担率沈阳达到 35%以上，大连达到 45% 以上，鞍山、抚顺、本溪达到 25%以上， 其他城市不低于 15%；公交车进场率达 到 75%以上；公交车辆集约化水平达到 90%。 2.国内城市智能公共交通系统研 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 究进展 2.1 智能公共交通领域国家科技 计划 2002 年国家启动“十五” 科技攻关 计划 ITS 专项，国家智能交通系统工程 技术研究中心承担的“ 智能交通系统体 系框架及支持系统开发” 项目确定了我 国的 ITS 体系框架，其中运营管理领域 包括了公交规划、公交车量监控、公交 运营管理等服务，为国内 APTS 核心技 术研发及系统建设提供了标准和依据。 在“十五 ”国家科技攻关计划的支 持下，北京市公共交通研究所研制开发 了快速公交智能系统，实现了“人-车- 站 -道”一体化管理，将公交优先、合理调 度、快速上下、安全舒适、人性化服务 的功能得以充分发挥。系统在我国第一 条大容量快速公交（Bus Rapid Transit ， BRT）线路上进行了验证和示范， 相关技术推广到上海、昆明、济南、杭 州等国内城市。 中德科技合作项目“中国百万人 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 口城市交通系统”2009 年 3 月正式启动， 具体项目包括 FCD 浮动车辆数据技术 研究和应用、BRT 快速公交优先控制与 调度研究和应用及交通影响下的城市规 划研究等，有力推动安徽省 APTS 的研 发和产业化步伐。 “十一五 ”国家科技支撑计划 “大 运量快速公交智能系统与公交优先关键 技术研发与产业化” 项目研究了多公共 交通方式负荷均衡优化理论和智能调度 算法，攻克了快速公交系统智能视频监 控、车辆与车次自动识别、快速公交综 合定位与无线传输等关键技术，研制出 大运量快速公交智能系统和公交优先信 号控制软硬件系统，建成了一条快速公 交智能系统及公交优先系统示范线及系 统测试试验基地。项目成果已成功实现 产业化，并推广应用到广州、乌鲁木齐、 澳门、成都等 20 多个城市。项目建立 了具有自主知识产权的 BRT 智能系统 成套技术和标准体系，为我国 BRT 行 业的发展提供了重要的技术和标准支撑。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 13 上海市交通信息中心承担了“十 一五”国家科技支撑计划 “国家综合智能 交通技术集成应用示范” 重大项目中 “上 海世博智能交通技术综合集成系统”课 题，建立了上海综合交通信息平台，整 合了城市快速道路、地面道路、轨道交 通、公共交通四大系统 143 类信息；建 立了世博交通走廊匝道协调控制和世博 专线巴士信号优先控制；建立了城市交 通枢纽出行信息服务系统；建立了世博 综合交通紧急事件管理系统。 2.2 智能公共交通系统的基础理 论研究 国内高等院校及科研院所在 APTS 基础理论研究及系统开发方面取 得了丰硕成果。吉林大学杨兆升教授首 先提出了我国智能公共交通系统的框架 体系及评价模型。北方交通大学结合北 京公交 ITS 示范工程对公交智能调度平 台专家系统设计与开放、区域调度运营 组织与调度体制等进行了重点研究。华 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 14 中科技大学的王曦研究了基于 GIS 的公 交换乘管理系统开发。北京航空航天大 学的张飞舟提出了运用遗传算法和混合 遗传算法优化车辆调度的方法。北京交 通大学的陈鹏建立了基于 BP 神经网络 的公交车辆运行时间预测模型，并在此 基础上设计了公交智能实时调度算法。 东南大学及联合单位合作完成的“城市 地面公交高效能组织与控制关键技术及 应用”项目提出了由 “地面公交运行信息 感知”、 “高密度路网公交优先控制 ”及“公 交乘客出行诱导” 等整套地面公交高效 能组织与控制理论方法、核心模型、实 用技术与系统软件，在江苏、浙江、安 徽、江西等省市推广应用5-10。 3.国内城市智能公共交通系统建设进展 我国城市公共交通系统的建设起 步较晚，开始于上世纪 80 年代，尽管 在系统建设方面相比较于欧美发达国家 仍存在较大差距，但近年来我国城市 APTS 建设发展迅速，科技部在“十五” 期间启动了智能交通系统城市示范试点 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 15 工程，选择了北京、上海、天津、重庆、 广州、深圳、济南、青岛、杭州、中山 十个城市作为示范点，APTS 建设取得 了重要进展。 北京市重点工程项目“北京市公 交总公司智能化调度系统总体方案设计 及示范工程” 是我国第一个综合性公交 ITS 项目，建立了集运营指挥调度、综 合业务通信、乘客服务信息等为一体的 智能化公交管理系统。杭州、