城市公交数据大脑建设及应用

杭州数知梦科技有限公司

0 引 言

当前，绿色出行已经成为新时代主旋律，从交通运输部等十二部门和单位联合制定的《绿色出行行动计划（2019—2022年）》到《城市公共交通“十三五”发展纲要》，均强调要求新一代数据技术深度融合传统系统，通过科技手段助推公共交通优先发展，努力建设绿色出行友好环境、增加绿色出行方式吸引力、增强公众绿色出行意识，进一步提高城市绿色出行水平。[1]

2017年，杭州数知梦科技有限公司（简称“数知梦”DTWisdom）正式成立，全面融合了蚂蚁金服、阿里云、高德地图、数梦工场等互联网数据和新一代数据技术，联合杭州公交集团等行业资源，打造“城市公交数据大脑”，为行业业务场景变革输出新型互联网架构能力、云计算能力、大数据能力、安全能力、移动支付能力、信用能力、定位导航能力，协同作业能力。着力打造“互联网+公交”，方便乘客出行，提高公交服务能力和服务品质。

1 行业痛点

当前全国公交企业4000余家，信息化发展水平参差不齐，公共交通“互联网+”基础设施建设薄弱，传统信息烟囱和数据孤岛已经成为牵绊行业快速发展的瓶颈，受制于数据采集和储存技术迭代困难，传统公交场景数据为非全量资源，数据价值低；传统IT大数据依靠人工的清洗、挖掘，成本高、效率低，容易造成数据丢失、数据安全等风险。这导致海量沉淀的数据资源浪费，不能为实时业务提供有力的数据支撑。传统公共交通供需信息不对称不平衡，往往依赖人工经验，缺乏互联网技术，通过线下收集统计业务数据，耗费大量人力物力，获取数据量有限，容易造成运营效率低。在响应乘客需求上，缺乏精准的路况数据，容易出现串车、大间隔等异常情况，公众等车时间长，换乘次数多，一线作业人员重复劳动等问题。在线网规划和调整上，缺乏互联网技术和AI算法，往往依靠经验和长周期的客调作业，数据质量参差不齐，缺乏合理的线路评价机制，导致新辟线路供给不均。因此，实时洞察公共交通运能，智能调派运力，更加科学规划线网，掌握客流规律，及时响应公共出行需求，已经成为新时代公共交通部门和监管部门提高效率、提升质量的核心任务。

2 公交数据大脑的系统架构和创新点

“城市数据大脑”是一个按照城市学“城市生命体”理论和“互联网+现代治理”思维，创新运用大数据、云计算、人工智能等前沿科技构建的平台型人工智能中枢。公共交通作为城市发展的主动脉，聚焦公共交通数字化智能化转型升级的平台——“公交数据大脑”是“城市数据大脑” 城市数字化基础设施建设重要组成部分，将全面整合汇集政府、企业和社会数据，在城市治理、公共交通信息化领域进行数据融合计算，实现城市公共交通运行的感知、公共交通资源配置、宏观决策指挥、事件预测预警、“城市病”治理、公交线网规划、智能调度决策、智慧出行服务等功能。

数知梦·公交云团队打造的“公交数据大脑”运行机制是以一体化移动支付为起点，融合蚂蚁金服、高德地图、阿里云等新型互联网数据和技术，实现传统公交核心要素“人、车、路、站、场、区”等海量数据与智能应用终端汇聚融合，搭建公交数字化转型的“数据基石”。

公交数据大脑构建面向公共交通场景的静态和动态数据模型和智能算法，包括路网模型、线网模型、速度模型、运力模型和出行链识别算法、客流OD算法，可以对海量的数据进行清洗、精准计算，实现传统信息的“连接、在线、数据（资产化、价值化）、智能”，为公交可视化数据大屏，云管理、云调度、云规划等创新应用提供健全的数据支撑，不断培育公共交通新业态新模式新动能。

在大数据维度，通过公交数据大脑的主数据平台，将公交线网、公交站点、公交支付数据、车辆GPS、调度数据进行分类管理，搭建高敏捷数据资源，便于运营部门清晰洞察运营商职住数据、客流数据、人群画像数据；便于宏观把握城市路网、POI等数据，为运力调度、线网规划提供健全数据支撑。

3 公交数据大脑的主要功能和核心应用

3.1 原创一体化移动支付，采集公交客流数据

公交数据大脑使用了2016年杭州G20峰会时参与“城市数据大脑”建设的技术，将分散的DT数据技术整合成统一的、有机的新型互联网公共出行平台，辅助公共交通部门共享数字化资源配套。以公共出行领域的移动支付、云调度、云公交为切入点，裂变公共出行数据的新动能。[2]数知梦·公交云团队联合支付宝、中国银联与杭州公交集团，全国首创公交一体化移动支付[3]，通过移动互联网技术实现“二维码双离线”的信用支付，方便乘客刷手机乘公交；同时推进“一分钱乘公交”“免费公交线”等便民服务；基于移动支付比例的大幅提升，零钞清点员人力成本大幅节省，有效地降低资金安全风险和成本。数知梦·公交云为行业用户提供一体化移动支付解决方案，通过后台数据分析，助力用户精准洞察客流波动情况，为进一步掌握客流规律提供数据资源。

3.2 杭州公交APP，精准的出行信息服务

目前，杭州公交App下载量超过200万，日活量20万，杭州通支付宝电子公交卡领取量超过1000万张，是杭城最热门的“出行神器”。广大乘客可以掌上实时查询近万辆公交车、800余公交线，实现掐点出行，告别盲目的等待。数知梦·公交云将实时公交API开放至支付宝、高德地图、杭州公交公众号等移动端，不断增加乘客用户触点。在公交站台，实时公交API赋能电子站牌，实现同步查询。杭州公交App同时具备公交官方信息发布功能，为广大用户开辟了意见反馈，信息交流通道，乘客用户在等车-上车-坐车-下车四个环节上实现了智慧出行。公交数据大脑的智能运转，驱动数据开放共享，将全面改变传统公共出行数据孤岛和信息壁垒，实现公共出行供需侧运力平衡，开创公共出行全新增长极，为用户开拓更多想象空间。[4]

3.3 基础数据平台，保障基础数据准确

过去，公交大数据发展受制于数据采集和储存技术迭代困难，公交场景数据为非全量资源，数据价值低。传统IT大数据依靠人工的清洗、挖掘，成本高、效率低，容易造成数据丢失、数据安全等风险。这导致海量沉淀的数据资源浪费，不能为实时业务提供有力的数据支撑。比如在公交公司内部管理上，公交调度系统、维修系统、统计系统等各个模块数据是多源异构，独立运行，未能形成联动机制，限制了业务数字化创新。

通过公交基础数据平台，实现了海量数据的规范化、标准化、在线化，打破传统的数据壁垒，以数据互联互通为主导，推动业务流程权限分级管控、安全管控，全面保障公交集团的数据安全，实现数据资产化、价值化。通过基础数据平台可以集中化管理人、车、线（路）、站、场、区等核心业务对象数据和管理企业运营行为数据，让业务部门充分了解客流OD等业务主数据关联性，以便快速部署创新的应用，加速推出新产品新服务的速度。基于基础数据平台为公交客户打造企业统一的、耦合的用户中心、支付中心、调度中心、财务中心、运营中心提供基础保障，实现数据信息共享共用，促进信息资源统一分析，为业务创新夯实基础。

3.4 客流分析平台，创新客流OD算法

客流分析平台包含客流统计分析、公交OD统计、全量OD统计三个模块。依托静态公交基础数据、公交车辆运营数据、乘客交易数据、互联网全量数据及出行链算法，掌握乘客OD，改变传统社会客流调查方式。分析公交现状、刻画出行特征、把脉线网问题，为营运调度、线路优化提供可视化的大数据支撑。

通过可视化大数据和客流OD算法，可以协助公交运营部门精准实现公交线路问题排查，及时发现运营生产中的薄弱点，提供运营效率低、首末班设置有效性、客流运力不同步等线路排行。

创新如下：

①支持多维度的各类报表实时导出，方便公交数据统计分析公交运营数据，以不同时间周期、不同颗粒度、不同业务维度进行导出，以方便公交数据统计分析。

②客流的可视化呈现，直观了解客流的动态变化：通过对线路、站点的十分钟粒度、时间段的客流，分日均、周均、日汇总等方式再结合天气进行自定义分类统计，以便于公交公司更加直观地了解客流的动态变化。

③多元数据支撑应用，为营运生产提供决策依据：具备客流OD、天气、节假日、班次等多元数据，掌控影响客流因素，保证排班调度和线网规划数据支撑多元性。

3.5 云调度，辅助运营决策

传统的公交线路调度，往往缺乏数据支撑，异常事件处置难，导致车辆周转率低；公交运营质量的监测只能通过人工现场采集，统计耗时耗力，不确定因素多，运营质量监测分析不全面、不及时。数知梦·公交云依托客流模型、运力模型、路况模型，及计划自动编排算法、异常事件自动处置算法打造“云调度”产品，改变传统公交以经验为主的调度模式，提供更加科学、合理的车辆、司机资源调度方案，提升乘客满意度和公交运营效率。

云调度在杭州试运行成果显示，传统计划排班24小时压缩至10分钟；调度员工作效率从人均调度量100辆增至250辆。通过云调度服务，杭州30路通过路况的精确匹配和启发式算法最小资源挂班算法，在班次数不变的情况下，将配车数由23辆减少到20辆，有效推进公交运营调度优化，提高车辆利用率10%。

3.6 云规划，数据规划公交线路

云规划产品融合多源互联网数据，通过大数据分析区域内、间线路结构现状与问题，分析区域市民出行方向与公交线网是否匹配，线路客流与运力是否匹配、运力是否过剩与不足，聚焦为公交线路优化、资源优化、服务优化提供数据支撑和决策依据。

数知梦·公交云团队深入公共出行运营服务场景，对公交运力、运营速度、乘客等候时间进行关联分析，服务公交部门精准掌握出行时空分布、客流运力匹配度、客流负载预测，从而推进业务优化，对线网、运力、服务质量进行更加科学的规划调整。

杭州公交打通了公交车行驶数据、支付宝扫码数据、高德导航数据，通过公交数据大脑的云规划产品已经开始为杭州设计公交线路，首批只是试水了几条线路，效果超出预期。用户实测发现，从杭州市中心的孩儿巷到滨江彩虹城，乘坐公交大脑设计的113路公交车，比乘坐1号线换乘4号线快了近10分钟[5]，公交数据大脑 让113路公交跑赢了地铁。

云规划产品持续为公交+地铁一体化接驳线开辟提供技术支持，通过大数据定义特色公交服务方案：3月底，杭州公交集团在蓝孔雀板新开通的1215（M）路，设置了早晚高峰班次，线路设置、站点分布均参考大数据的计算分析，重点满足密集居住区人群往返地铁站、商业综合体、学校等接驳需求，从最初每天100多人次，在短短3个月时间，截止6月底，每天客流达到600余人次，上涨了4倍多。

在杭州地铁5号线开展之际，基于云规划产品的核心组件——公交数据大脑中的客流分析平台，杭州公交集团测算了5号线周边B2C、286、311、353、420路5条线路的运行时间、发车间隔，打造“守时大数据公交快线”，承诺发车间隔、公布发车时刻、保证运行时间。如对286路分析，客流量较大的站点并非在地铁5号线站点覆盖范围内，地铁5号线的开通对286路现有乘客的出行影响有限。通过全量客流OD分析，梦想小镇、杭师大、文一路荆长路口和横家桥区域的居民量较大，数知梦·公交云团队助力杭州公交集团进行大数据配置行车计划，将发车间隔缩短2分钟，较之前增加了8个班次，基本可以满足客流需求。

图1 公交数据大脑

4 城市公交数据大脑的优势

4.1 利用现有公交信息资源，充分发挥公交数据大脑的大数据价值

从根本上解决公交集团传统业务各系统数据分散、信息孤岛的问题，整合了公交集团数据资源所形成的大数据库和分析系统，将已经投资建成的信息资源进一步挖掘利用。

4.2 对公共交通数据进行量化分析，提高政策制定的精准度

通过公交数据大脑升级迭代，推进信息资源的整合汇聚，利用大数据多元及互相作用的特点，协助决策者进行精准决策。

4.3 集中规划建设，有利于节省投资

基于公交数据大脑大数据平台能力，从未来发展的角度看，当前建立本平台可以为以后新的业务系统的建设提供标准，从而减少了数据采集的资本投入，也提高了监管工作效率和公共服务水平，取得了良好的经济效益和社会效益。

4.4 推进公共交通基础设施网络的融合发展

响应全国公交都市建设，落实公共交通支付一卡通，创新推进云调度、云规划、特色公交、公交数据云图等大数据应用建设，打造城市公交都市数字化建设样板工程，实现公交都市建设规划“一张图”，发展“一盘棋”，提升“互联网+公共交通”的复制推广价值。

4.5 推进各地公交集团公共交通数据资源的开放共享，实现便民利企优政

海量的公共交通数据，通过杭州公交数据大脑大数据平台的智能化处理后，能为公众提供准确的公交站点信息、线路信息、来车信息、出行换乘信息和公交服务举措等，实现面向乘客的公共交通数据开放共享，让百姓出行更有获得感；根据城市公共交通和交通运输行业管理要求和数据标准化要求，为行业数据统计、决策和监管提供SAAS化服务，实现面向行业的公共交通数据共享，实现数据互联互通，发挥公共交通城市先行官的职责。

5 结束语

数知梦·公交云是公共交通一体化移动支付全球首创者、公交数据大脑OS系统开放平台应用创新实践者，目前服务于杭州、南京、上海、重庆、济南、昆明等100余座公交地铁城市项目，公交数据大脑的建设成效目标：服务公交项目一年内，公交客户的公共交通乘客出行在途时间减少10%，公共交通运营效率提高10%。

事实已经证明，“公交数据大脑”是“城市大脑”重要组成部分，2018年底杭州荣获“国家公交都市建设示范城市”称号，大数据服务扮演重要推动作用。目前，城市大脑作为中枢系统，联合公交数据大脑，加速在公共交通领域创新应用服务，提升城市公共交通行业管理、辅助决策、应急指挥、公共服务等智能化水平[6]。数知梦团队将继续通过公交数据大脑“互联网+公共交通”创新服务，实现新一代数据技术与传统业务的深度融合，为公交运营、为城市建设管理、为广大乘客智慧出行提供了重要的技术支撑。