杭州基于公交数据大脑的云调度平台建设

随着城市数据大脑、最多跑一次、雪亮工程等云和大数据技术在数字政府、数字社会等方面的深入应用，对于产生大量数据的城市公共交通如何利用云和大数据的技术，构建公交数据大脑，通过数据智能来解决影响因素多、过程繁杂的公交调度系统的数值化改造，推行自动计划、智能排班、动态调度、运营分析、数据共享等，实现城市公共交通行业数字化转型升级，提高公交运营的效率和效益，提升公交服务质量和服务品质。

引言

运营调度是公交的核心业务，随着信息技术的发展，公交调度也由人工调度逐步实现智能化调度，有力推进了公交管理能力的提升和运营效率的提高。近年来，随着移动互联网、云计算、大数据、数据互联、AI等新型互联网技术逐步应用到公交业务，带来了公交信息化建设向数字化应用转型升级，尤其以杭州公交为代表的公交数据大脑的建设和应用，为公交基于数据智能的云调度平台的建设奠定了良好的基础。

01、公交现状与调度面临的问题

1.1 公交现状

截至2020年底，杭州公交服务杭州市区8289平方公里及周边的海宁市、德清县部分区域，拥有公交线路1126条、运营车辆10157辆、公交站点16109座，公交线网长度4316.83公里，线路总长度20545.14公里，日均客运量414.45万人次，万人拥有车辆数11.98标台。随着城市的高速发展和机动化水平的不断提高，道路交通拥堵现象日趋严重，因公交调度直接带来准时型和舒适性问题导致其吸引力降低，公交出行分担率下降。尤其是近两年来受地铁开通和私家车网约车等个体出行分流以及疫情影响，公交客流量下降到原来的70%。

1.2 公交调度系统建设情况

2006年，杭州公交建设了基于“3G（GPS、GIS、GPRS）+宽带”的DIMS客运智能调度系统，主要实现了车辆位置和车速分级监控，自动报站，语音通话，车辆到站信息发布，故障、事故等事件短信息通知，以及PC版的车辆人员调派等功能。2014年，引入青岛海信的智能调度系统，并对车载设备进行了更新，增加车辆人员调派、简单的线路调度和报表统计等功能，实现了以运营公司为单位的集中调度，每位调度员可同时调度60-80辆公交车。

1.3 原公交调度系统存在的问题

原公交调度智能调度系统虽然部分采用了计算机信息系统，但公交计划编制、车辆调度依然依赖人工的经验，同时还存在调度系统升级迭代难、设备在线率低等难点，公交运营服务产生的海量数据无法利用，由此导致运力和需求匹配度低、资源配置不合理、车辆满载率不均衡、运营服务信息不对称、异常事件处置滞后等多重问题。

02、公交云调度平台建设思路

2.1 发挥数据赋能

公交云调度信息平台建设可以充分利用公交运营所产出的线路数据、排班数据、GPS数据、支付数据、CAN数据等，结合路网数据、路况数据、全域交通数据、互联网数据等，运用云和大数据技术，对数据进行清洗、融合等处理，并结合业务需要建立数据模型，实现对客流数据、运营数据分析，建立公交数据大脑，为公交的运营决策和运营调度提供直观数据支持。同时，依托调度专家经验库，引入基于事件自动处理的AI算法模型等，实现自动计划、智能排班、动态调度等功能。

2.2 流程再造

城市公共汽电车拥有一百余年的历史，具有深厚的底蕴和丰富的经验。根据现代调度业务的需求，结合云和大数据应用的具体要求，对公交汽电车调度业务流程进行梳理。按照规范化、精细化、数字化管理要求，将调度业务流程细分为计划、排班、调度、报表和分析等环节。并按照最准管理、最少操作、最高效率的目标，开发云调度平台，并不断训练模型，逐步迭代产品功能。

2.3提升调度效率

以线路、车辆、人员数据和客流数据、道路通行数据为依据，结合公交服务要求，通过大数据技术，合理安排线路运营班次，实现运营效率的提高；其次通过流程再造，提高自动化程度，应用人工智能技术等，提高调度人员的工作效率；三是通过异常事件预警、信息及时反馈、运营评价、线路分析等手段，提高管理人员的工作效率。

03、公交云调度平台建设目标

3.1 提高乘客出行体验，实现班次时刻化

云调度平台能有效提高数据质量，确保服务信息的及时性、准确性，实现车辆到站精准预报和支持扫码查公交。

3.2 提高管理效率，优化调度人员配置

云调度平台基本实现了自动计划功能，计划人员完成一条线路行车作业计划的编制时间不大于10分钟；支持区域调度或集中调度，调度员每人调度车辆不少于250辆。

3.3 公交数据大脑支撑，提升公交运营效率

云调度平台根据客流特征和道路通行条件来确定线路配车配班，根据实时路况和运力供给情况来动态调度车辆运营，能大大提高线路运营的效率，减少浪费，线路运营效率提高不少于10%。

04、云调度平台的特点

4.1 硬软系统分离

当前公交普遍使用的智能调度系统多为调度系统软件与车载设备等硬件绑定，存在系统更新换代难、成本高、功能相对单一等问题。通过对现状车载设备的调查，在充分征求多家公交公司意见的基础上，引入安卓系统车载设备，采用软硬分离战略，开发嵌入式APP，构建通讯开放的公交调度系统系统。新型智能云调度终端设备采用Android操作系统，10.1寸多点式触摸屏，具备开放性、美观大气、可个性化定制等特点，支持无线通讯技术（4G/5G）、北斗/GPS定位技术、车载电源等技术，集公交调度、视频监控、信息交换与外设管理四大核心业务为一体，具有自动报站、车辆调度、实时语音通话、车辆状态采集与上传、地图导航等功能。同时，通过两个通讯协议（交通部808通讯协议与主流厂家通讯协议）和车载终端业务标准化（终端报站、违规业务标准化标准），也可基本支持现有公交在用调度车载设备，通过接口对接即可实现基本的调度功能。

4.2 作业计划自编制功能

公交的核心业务是运营调度，运营调度的重点是行车作业计划的精准性。传统公交行车作业计划的编制依赖于计划调度员的经验、能力和责任心，对编写人的专业性要求极高。编写行车作业计划又是一项流程复杂、规则繁多、循环计算的运筹优化问题、解决问题的过程，需要花费大量的时间和精力。编制行车作业计划不仅要考虑到客流、道路通行状况、车辆和劳动力配置和运营策略情况，还要考虑到劳动力工时、车日里程、发车间隔、交接班、停车条件等等穷举的可能性因素。通过大数据技术，对线路不同日期、不同方向、不同时段、不同天气上下车客流和单程时间的统计建模，结合公交给与的线路配车数、人员数等条件，充分考虑和梳理线路运营过程中的流程、规则和习惯等，将行车作业计划编写思路抽象为算法逻辑，通过分治法、模拟法、约束参数法等方法自动生成行车作业计划。自动计划能够降低计划编制门槛，减少试错成本，提升计划编制效率，将计划编制时间由3个小时以上减少为10分钟以内，并保障司机工时、车班里程、停站时间、交接班等优化目标，有效提升计划质量和人车资源利用率。

4.3 智能排班功能

智能排班是通过计算机技术将行车作业计划转化为对车辆、人员的安排，基于公交数据大脑主数据平台的车辆信息、人员信息等基础数据，安排车辆保养、修理、年检等；通过包乘组、定车定人和定班定休等方式，自动轮班生成灵活的每日排班和人员休息，支持灵活的轮班、翻班规则，如单、双班轮班及组间轮班等；根据行车作业计划确定的班型，确定报到时间、出场时间和出场方向；根据临时任务和具体要求，安排包车、机动、公务、病假、事假等。同时，具有人工调整的功能，可以调整班型和人员、车辆的使用等。智能排班还能实现便捷的人车管理，如对司机工作天数、休息天数、司机请假、车辆保养、包车任务等的管理。根据需求自动生成排班报表，与线路调度、安全管理、人力资源、财务统计等管理系统数据共享，并向线路服务人员推送调派安排信息。

4.4 动态调度功能

线路运营受人、车、路、客流等不确定因素影响，实时调度的任务是及时处理线路运营过程中出现的各种异常情况，保障线路正常、有序运营和完成计划确定的目标。通过云和大数据技术，及时采集线路运营中的数据，进行归集、分析出现的异常事件，通过既定的规则和最优的方法进行处理，确保完成运营任务。正常情况下，系统根据行车作业计划规定的时间和间隔自动发放班次，同时设置了高精度的电子围栏，通过采集车辆北斗/GPS定位信息和车载机到离站上报定位信息，有效提高车辆位置的准确性和到离站报站精度。遇车辆故障、行车事故、人员缺勤、道路拥堵、客流突变等原因造成需要调整班次发车时间或间隔时，系统能自动处理异常事件，利用自动匀点功能平滑均匀调整发车间隔，动态调度车辆运营，有效减少调度人员70%以上的操作量。通过动态调度有效减少线路调度对调度员经验的依赖，降低调度员培养成本，减少调度差错率，避免人情车；平滑均匀调整发车间隔，人均调度能力由80辆车左右提升至250辆车左右，并提高计划执行率，减少乘客候车时间，平衡车厢满载率，提升发车准点率。

4.5 信息反馈功能

智能调度系统普遍存在对线路运营异常事件信息采集难、反馈不及时等问题。云调度平台能实时采集运营数据和信息，进行归纳、判断线路运营过程中的异常事件，并对异常事件进行分类，区分不同的管理角色和重要程度，及时反馈给公司高层、部门负责人、车队管理人员、调度员和司机，确保相关人员及时对异常事件的处理。

05、云调度平台迭代方向的思考

云调度平台是云和大数据技术在公交行业的应用成果之一，也是公共汽电车运营调度管理跨时代的应用软件。随着云调度平台应用的不断深入，数据不断积累，模型不断训练和数据准确性的不断提高，AI技术应用的不断成熟，为云调度平台功能迭代预留了不少的空间。在优化现有云调度平台性能、提高自动化程度的基础上，在产品开发方面将更加注重：一是调度模式的创新，即公交线路调度是否可以根据客流特点跨线循环调度；二是云调度平台如何与定制公交的有机结合，实现基于客流OD的精准调度；三是如何更好地为公交运营公司提供实用、及时的运营分析平台；四是云调度如何更好地与5G、北斗高精定位、V2X、无人驾驶相结合，真正实现无人调度。

06、杭州公交集团云调度平台应用情况

自2019年初杭州公交集团确定开发云调度平台以来，本着贴近需求、解决痛点、提高效率、打造样板的原则，该平台实行开发和使用及功能完善并举、在使用过程推广，于2020年9月底，杭州主城区线路全面推广应用涵盖基于路况的自动行车作业计划编制系统、基于实时路况和运力配置的动态调度。2020年底，试行安装安卓版10.1寸屏的车载设备。2021年3月底完成智能排班功能的应用，6月底将完成基于客流、路况和运力配置的自动行车作业计划应用，并推广应用运营分析平台和司机端。

07、小 结

谋定而后动，知进而有得。未来，杭州公交还会在信息化领域拓展更多应用平台，利用信息化手段为公交安全运营保驾护航。