一、项目建设背景
北京市政府在《北京交通发展纲要（2004-2020年）》提出建设“人文交通、科技交通、绿色交通”行动计划，其中“科技交通”突出“科技创新”，把信息化技术应用到交通规划、建设、运营、管理和服务各环节，按照科技支撑交通、科技服务交通、科技创新成果惠及市民的原则，推进交通科技进步、高新技术应用和交通产业化发展，全面提升交通系统运行效率和服务水平。
北京市2012年政府工作报告中提出“以科技支撑和精细化管理为依托，着力提升交通服务保障能力，力争中心城区交通拥堵指数控制在6以下，公交出行比例提高到44%。”，“建成2万辆规模的公共自行车服务系统”，“引导鼓励绿色出行”。
在此背景下，公共交通一体化出行信息服务系统建设与示范应用项目于2013年开始，借助已有的公共交通基础设施及运营数据体系，建设基于海量交通数据的公共交通信息服务系统，通过研制公共交通信息服务终端软件，提供一体化公共交通信息服务，服务于北京市每日2000万人次公共交通出行人群，提高出行效率，从而提升公共交通吸引力，协助政府早日实现提高公交出行比例目标，促进北京“公交城市”的建设，缓解交通拥堵，推动产业化发展。
二、项目建设情况
在北京市科委和北京市交通委员会等单位的大力支持下，项目开展了“公共交通一体化服务范围与接口规范研究”、“一体化出行服务支撑框架”、“公交一体化换乘诱导技术”等多项课题研究和示范。围绕研究一体化出行信息服务支撑框架提供细粒度服务封装容器，支持各类出行信息服务应用的快速低成本研发部署；制定交通信息服务规范和开放式服务访问接口，支持创新服务模式的推广应用；构建分布式可扩展的系统架构，支撑高性能高可靠的服务计算；研究公共交通一体化信息服务换乘诱导系统方案，通过软件自动定位，实时查询到目前全市公交车的交通状况以及运行线路，方便乘客根据出行需求选择公交线路，提高出行效率，服务于乘客绿色出行；提出公交信息服务质量的验证和评价方法，保障高质量信息服务应用。研制基于多源海量数据的公共交通一体化出行服务系统和终端软件，整合公交到站预测、动态公交换乘规划等功能，提供多交通模式一体化的出行服务。开展智能公众出行服务示范应用，推动公共交通信息服务产业化发展。
项目实现了公共交通位置数据预处理模型、分布式可扩展支撑架构和公共交通信息服务质量评测，发布了公交到站时间预测等实时动态信息服务，并以手机为移动终端平台，开发了适应IOS、Android操作系统的公共交通信息服务系统和终端应用软件，具备服务千万级用户的能力，并且通过互联网、移动互联网等通信方式，在智能手机、门户网站、枢纽场站大屏进行应用示范，为公众提供一体化出行导航及位置服务。系统支持的终端覆盖主流移动终端平台，通过终端查询服务内容超过80%以上的地面公交、地铁线路以及枢纽，通过终端查询北京近600条以上的主要公交线路、地铁线路及北京周边城际公路。
三、应用示范
项目借助已有的公共交通基础设施及运营数据体系，在接入公交集团、祥龙公交800多条线路,2万余辆公交车实时GPS数据的基础上，完成了线路、站点、停车场等基础数据梳理和校正，GPS设备覆盖率、数据传输间隔等实时数据的分析统计。开展了公共交通信息服务模型研究，进行公交到站预测关键技术研发和示范系统的建设工作，将GPS点高效匹配到实际行驶线路，对公交车在路段上的旅行时间进行计算和填补，并对红绿灯延误影响公交到站时间进行预测，实现实时变化的城市公交车辆时空分布状态和未来发展趋势预测，支持精细化、人性化的动态信息服务。并于2013年11月14日发布了基于IOS、Android智能手机终端软件“北京实时公交”，通过该软件可以查询公交车到实时动态信息，进行公交信息服务示范应用。
北京实时公交应用场景：在家或者单位就能查询公交车离我要去的站点有多远，大概需要多长时间。乘客通过手机打开它，可以看到距离自己最近的公交车的位置，可准确地查询车辆实时信息。
使用方法：先选择公交线路，然后选择上行还是下行方向，最后选择站点。此时，页面上就会直观地显示出所选择的公交车距离选择的站点还有几站，有多少公里，预计什么时间能到。除此之外，还可显示途中几辆车的实际位置。该功能让人们更好地享有公共交通信息，提高出行效率，通过手机可以查看公交车的位置，让人心里有数，有利于更好地进行出行时间管理，减少等车时间。
“北京实时公交”手机软件于2013年11月14日向社会免费发布，引起了媒体的广泛关注和报道，并且得到了用户的积极评价和肯定。截至2016年1月，北京实时公交已发布示范线路550条，覆盖29745个站点和1万余辆公交车，手机软件累计下载量230余万，每天使用达12万余人，年累计启动1亿次，取得了良好的示范效果。
四、项目创新点
（一）、创新提出公交GPS数据处理技术
形成以采样点为基础，与地图无关的公交基础数据格式，通过坐标点投影及匹配算法检查和校正站位数据。根据线路序列化审核校正程序，检查和修复线路路段缺失。
公交路况计算，结合实时公交车GPS数据在道路上的匹配信息，提出了利用实时更新的道路路链速度进行公交车辆的到达时间预测。
（二）、GPS误差处理技术
缺失数据的处理，根据相邻两个GPS定位点的距离关系，利用外推法计算所丢失的数据信息。
GPS漂移数据的处理，采用建立直角坐标系，并将出现“漂移”的数据点在坐标系上进行投影。用投影点代替漂移点。
（三）、创新提出公交路况填补方法
根据实时获得的大量浮动车数据，对其进行分析建立模式库，并相应的提出了基于时空相关性的填补模型。
（四）、创新提出应对红绿灯处理技术
经分析，红绿灯相位变化是影响公交到站时间预测的主要原因，根据获得的公交车历史数据，提出了基于灯前排队距离和时间特性的红绿灯等灯时间延误模型。
“北京实时公交”实现以下三方面的技术突破。
第一、实现公交到站时间的预测。公交实时信息服务对公交车数据质量要求高，已有数据存在较多问题：站牌数据中站点名称已经变更，公交站点的位置与实际位置不符合等。针对这些问题我们从公交车站点线路数据入手，把2万多个公交站点和8百多条公交线路进行了核对，这样来确保基础的数据的精准。依次解决了线路匹配、行为识别、路链速度计算的模型研究，让公交车GPS数据经过地图匹配、上下行及下一站判定算法修正得到可用的车辆信息。然后利用实时更新的道路公交车运行速度进行时间的计算。最后通过系统测试，我们的预测准确度达到85%以上。
第二、实现了红绿灯的延误预测。公交车在行驶过程中的运行时间除了受道路长度、交通流量、通行时段、路链速度、道路等级等主要因素的影响外，交叉口的红绿灯也会对公交车运行时间产生重要的影响。为此，我们依据特征日分时段为每一个红绿灯建立了延误模型，解决了公交车因为等红绿灯而造成的时间延误问题。通过测试，预测误差80%以上在30s内。
第三，实现了公交路况的填补。如果道路上公交车很少或者没有，我们没法实时获取公交的路况，这种没有公交路况的情形，在平峰时期时常出现。没有前方路况无法计算公交到站时间，影响系统服务效果。针对这种情形，我们利用浮动车技术设计相应的模型把出租车的速度用来进行计算，实现对没有公交车的路段的旅行时间填补，得到了很好的预测效果。
五、下一步推进思路
随着信息化技术的高速发展，交通行业企业信息系统的不断完善，上级主管部门对交通运行监管及调度提出新的要求，出行者对交通信息服务精细程度、质量和便捷性需求不断提高，对动态交通信息服务及资源整合领域的信息化工作也提出了新的要求。
北京实时公交将继续扩大示范线路范围，积极开展机场巴士以及北京市行政副中心实时公交示范服务推广工作，提高公交服务便捷化水平，最终覆盖全北京市所有公交线路。
继续完善服务系统，优化公交到站预测处理模型性能，引入大数据存储和处理挖掘技术，提高数据处理效率和准确度；完善手机终端软件功能和用户体验，并定期向公众发布更新版本。
提高精准化水平，与公交运营企业紧密合作，接入运营调度数据，实现实时公交处理发布系统与调度系统联动，进一步提高实时公交服务精准化水平。
引入公租自行车、一卡通、停车场等动态数据，推动面向行人导航的公共交通一体信息服务，最终实现覆盖公共交通人群整个出行链的一体化换乘出行服务，并提供多种渠道形式的服务。
六、社会效益分析
（一）、带动交通信息应用发展，提升交通整体服务水平
为交通服务应用提供者提供交通出行数据支撑，引导交通出行服务产业增长，整体提高交通出行应用的服务水平，是交通信息服务惠及民生的重要举措，推动交通信息相关产业链的形成，改善城市投资环境，实现经济又好又快地全面发展。
（二）、增强公共交通吸引力，提升公交出行率，提高机动车服务水平，缓解机动车拥堵，改善城市交通状况
建设一体化出行服务系统，通过为公众在出行各个阶段规划路线、换乘、选择交通工具、避开拥堵等提供信息来源，有助于达到准时高效舒适的公交出行目的，从而大大增强公交出行吸引力，有利于提升公共交通出行比例，同时也有助于机动车出行规避拥堵路段，提高路网通行能力，缓解城市交通拥堵状况，促进城市经济持续、稳定、健康的发展。
（三）、降低能源消耗，改善市区空气质量水平
由于提升了公共交通出行比例、规避交通拥堵，提高了路网系统的通行能力，从而可有效降低环境污染降低能源消耗，改善市区空气质量。研究表明，平均车辆速度从15km/h提升到40km/h时，排放平均降低250%，油耗平均降低67%。从能源消耗方面，以北京为例按照目前使用强度测算，如公共交通出行比例由50%提升至60%，相当于全市每日减少50万辆私人小汽车出行，每年至少减少6.75亿升的燃油消耗。
（北京市交通信息中心）
来源：《中国电子政务年鉴（2015）》
投稿邮箱：tougao@7its.com
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