從時間的維度, 向前看城市公共交通的發展變化, 從新中國到改革開放的三十年, 從改革開放到 2008 年北京奧運會的三十年, 從北京奧運到如今 21 世紀 20年代初, 公共交通 (城市公交 + 地鐵) 運力投放、 運營里程和客運總量呈現一種由遠及近緩慢爬升的形態, 其增長類似以 2 為底的指數函數曲線, 尤其是進入21 世紀后的曲線斜率逐步加大。

我國社會經濟經歷了改革開放以來四十多年的快速發展, 取得一系列成果, 經濟發展促進了城市化進程, 加大了城市常住人口規模, 社會出行總量也隨之增大, 與前述曲線爬升趨勢十分吻合。

由于期間存在新冠疫情的折點, 雖然總體趨勢不改, 但其后的增速出現放緩; 未來三十年這條曲線將會繼續穩步地爬升, 而且會存在向上躍升的折點 (有賴于除了城市公交和地鐵之外更多公共交通成員的加入), 其后會隨著城市化極值點的到來而趨于平緩。

這一展望曲線的成畫, 要有賴于科技創新和政策優化支撐更多的成員加入到公共交通的大家庭之中, 例如高速鐵路、 城軌、 輕軌等軌道交通都同地鐵一樣的公交化運營、 靈活的票制, “移動互聯網 + 交通” 的定制出行、 分時租賃以及共享出行等融入 MaaS 體系。

這些升級的交通方式和新的出行模式促使人們的出行選擇更多、 出行方式更加多元, 成為大眾日常生活出行的常態; 公交化的高鐵、城軌等軌道交通線路增多, 平均出行距離增大, 打破了原來日常出行在單一城市的界限, 雙城或多城生活的城市圈、 生活圈融合現象越來越多; 同時, 對應更多基于互聯網和移動互聯網的應用 (APP) 和各類平臺 (?plat) 服務支撐人們的“一站式” 出行, 形成交通出行大數據, 并基于此分析, 從而完善各項服務, 促使需求與供給更加契合, 這些都培養和促進了人們的出行更具規劃性、 規律性。

這些出行變革無不有賴于科技創新成果在交通運輸服務領域的深度應用, 交通大市場的興旺也吸引了越來越多的科技成果應用到出行領域。

立足現在暢想未來三十年, 隨著基礎科學、 芯片技術以及人工智能 (AI)、自動駕駛 (APS)、 新一代通信技術 (5G/ 6G/ 7G + )、 超級計算 (HPC)、 大數據(BD)、 物聯網 (IoT) 等技術迭代更新, 以及其與交通應用結合深度和廣度的增加, 未來城市公共交通內涵將更加豐富, 必將延伸至所有滿足城鄉居民美好生活出行服務的形式和內容。未來城市公共交通的發展會沿著持續落實 “以人為本”發展理念的道路走下去, 未來城市交通規劃、 管理與運營、 服務也將逐步融合一體化發展。

據相關預測, 到 2050 年左右, 即新中國成立 100 周年之際, 新中國第二個百年目標得以實現, 中國社會基本實現現代化, 人均國民生產總值達到中等發達國家水平, 人民過上比較富裕的生活。中國的城市化率將近 80%, 步入高級城市型社會, 城市人口進一步集聚, 常住人口超過千萬的城市將超過 22 個。“以人為本” 的公共交通內涵更為豐富、 體系更加完善, 地、 水、 空綜合出行平臺和服務網絡更加完善, 城市公共交通與城市生活融為一體, 人民出行更具規劃性和確定性, 交通規劃、 管理和企業運營服務全面實現數字化和智慧化。

1. 城鄉公共交通規劃管理一體化、數據化、智能化

公共交通規劃所需的靜態和動態要素實現全面數據化, 智慧城市運行模型獲得成長與完善, 城市空間得以充分、 合理運用, 按照城市區位、 規模、 物候、 發展形態以及智慧城市仿真規劃運行結果等獲得最適合本地化的公共交通解決方案。

一是公共交通綜合規劃全要素數據化。規劃標的對應的城市或城市圈的各種歷史、 現狀和未來信息, 相關土地使用、 交通需求、 交通供應的信息和關系數據, 涉及技術、 經濟、 社會、 環境等多種影響因素數據, 動態交通 (車船機行駛) 與靜態交通 (車船機停放) 需求量和供應量等現實數據和預測數據等均完整齊備。

二是在城市公共交通綜合規劃在規劃全要素數據化的基礎上, 借助城市規劃方法和仿真平臺, 注入大數據并匹配相應算力、 算法, 在數字城市孿生空間實現模擬城市規劃系列方案的推演, 評估未來的結果, 比較、 優化出滿意的規劃方案。城市信息模型和智慧城市系統趨于完善和成熟, 作為其子系統的交通系統規劃模型和智慧交通系統可快速實現對規劃方案的仿真與檢驗、 評估, 對道路系統規劃、 對外交通規劃、 軌道交通系統規劃、 停放車布局規劃等逐一驗證, 并利用元宇宙技術與現實交通系統銜接推演, 以獲得匹配度高的最適合的解決方案。

三是交通基礎設施數字化和模塊化, 可適應公共交通規劃方案調整對道路車道、路口與功能的調整, 水陸交通的銜接, 陸空交通的接駁以及水空交通的銜接, 城市基礎設施類似 “變形金剛”, 模塊化的基礎設施具有一定的靈活度與可塑性,一定程度可以適應公共交通規劃方案的快速落地與優化調整。四是綜合交通規劃政策更具穩定性、 長期性和適應性, 大數據和規劃模型持續性修正作用得到法律固定, 科學規劃和執行得到持續保障。

公共交通管理依托智慧城市指揮中心和交通大腦等專業態勢感知系統和分條塊的管理系統, 充分運用大數據、 云計算、 視頻技術、 物聯網技術等, 實現對城市公共交通宏觀、 中觀和微觀層次感知基礎上的管理。上述感知系統和管理系統為城市管理者提供上帝視角、 現場視角和微觀視角的綜合展現, 同時擁有 “所想即得” 的信息服務和 “觸手可及” 的指揮調度手段, 管理者借助智慧化的系統實現對未來城市公共交通運行的五大空間管理。

這五大空間是地下空間, 地面及其構筑物, 水面及其構筑物, 城市地表至城市天際線空間以及城市天際線上 300m 至低空空域上限 3 000m 的空間。這五大空間都將是城市公共交通的運行空間, 都要實現數字化和平行數字空間建構。在以上空間之內, 建立從靜態到動態、 從內在到外在的感知系統和管理系統。靜態的包括城市不動產, 例如城市住宅小區、 商業樓宇和交通基礎設施, 以及交通規劃和管理相關道路、 橋梁、 隧道、 水道、 索道、 軌道、 樞紐場站、 中途站、 加油站、 充電站、 維修場站等。動態的包括城市車流、 物流、 人流和信息流 (數據流、 大數據) 等, 一切在法律框架內可以應用到規劃與管理范疇內的動態數據和信息都將以數據的形式被記錄和進入相應的應用程序或算法模型。依托智能化管理系統, 將管理規則等融入系統之中, 包括交通執法、 應急處突、 信息發布、 擁堵治理、 交通調節、 噪聲治理、 環境保護、 污染防治、 線路規劃、 客流疏導、 大型活動的交通管理等。

2. 城鄉綜合出行體系“量體裁衣”、以城為本、以人為本

“以城為本” 的城鄉出行體系要根據城市規模, 即特大城市、 大城市、 中小城市, 靈活配置公共交通綜合解決方案的比重。實事求是, 不是千城一面, 而是城鄉出行體系 “量體裁衣” 因城而生, 充分利用城市地理資源, 既要滿足市民公共出行需求, 又能夠使得當地企業和政府可承擔、 良性循環。

“以城為本” 的綜合出行體系建立在城市交通出行規律、 城鄉出行規律的基礎上, 結合城市地形地貌、 道路和水體等特征, 建成軌道交通、 地面交通、 水上交通以及空中交通等多元一體的和諧出行體系。 出行體系要與城市和鄉村適配,以當地政府和企業能夠可持續經營和優化, 提供穩定優質的服務為配置原則。 對于私人交通占主體的小城市應當適應城市的 “自然選擇”, “量體裁衣”, 不求全責備, 個別小城市可以沒有公共交通系統或者只配置最小公交系統, 既可以是公交小型化、 班車化, 也可以服務人群定向化、 功能化, 例如公共交通重點服務學生和老年人, 作為私人交通或共享出行的補充。 城市綜合出行體系要適合所在的城市, 要良性可持續發展, 不成為政府負擔, 又不簡陋與貧乏; 符合條件的大城市和特大城市建立以軌道交通和常規公交為主體的公共交通服務體系, 中等城市適當控制公共交通與私人交通的比例, 達到平衡, 按城市特點發展符合市民出行習慣的交通方式。

“以人為本” 的公共交通概念在全社會形成共識, 綜合出行體系的機動化和慢行比例相得益彰, 以滿足公眾高質量出行和美好生活感受為判定標準。 機動化的公共汽電車、 軌道交通、 水上交通、 索道以及民用航空、 低空通航公共交通等, 依托互聯網組織的、 承載不確定的、 大眾日常出行的大中型汽電車、 道路運輸車輛以及電動單車等, 慢行交通及其配套基礎設施如公共自行車、 共享單車以及綠道、 碧道、 連廊等, 快慢結合, 相得益彰, 城鄉居民的出行在五大空間中靈活穿梭、 接駁轉換, 居民的生活也融入其中。

1. 全覆蓋層次清晰的運營服務信息化、數字化、智慧化混合形態日趨成熟基于全國公共交通企業的發展狀況, 從行有所乘, 到高質量發展, 雖然滿足的需求不同, 但在新時代里, 尤其是隨著互聯網與移動互聯網的普及, 以及未來的量子通信網絡、 衛星通信網絡的商用, 城鄉居民高質量出行的需求將趨于一致, 不再只是能夠出行, 還要更多的服務選擇、 更加快捷、 舒適和具有時間上的確定性。 因此, 各地公共交通企業都將會不遺余力地推動信息化建設、 數字化建設以及智慧化建設。 而且即便是在北上廣深等一線城市的公共交通運營企業, 所呈現的依然是信息化、 數字化與智慧化的混合態向層次分明成體系不斷演進的狀態。

(1) 信息化全面覆蓋底層數據采集和生產運營業務 信息化是數字化與智慧化的基礎, 是企業管理、 生產經營、 安全應急等專業條塊業務功能、 業務流程的計算機化或信息系統化, 形態呈現為點和線, 重點解決效率方面, 財務上記作成本投入。

以城市公共交通相關信息采集和生產經營系統全面實現信息化為基礎, 未來的公共交通信息化會呈現工具化、 產品化的趨勢, 可方便地安裝與配置使用, 對于大中小城市的公共交通企業都可以 DIY 安裝, 也可以選用輕量級的 SaaS 服務,大型的系統集成將會越來越少。 例如會出現類似 “城市公共交通操作系統” 的產品, 就像 Windows、 UNIX、 Linux、 Mac OS、 Harmony OS 等桌面、 服務器、 嵌入式系統一樣, 可安裝在通用計算機環境以及車載、 船載、 機載硬件環境上, 集成和兼容高清視頻、 激光雷達、 毫米波雷達、 無線通信、 近場通信、 衛星定位、地圖位置服務等各類硬件驅動和基礎算法, 集成市場成熟品牌的排班系統、 調度系統、 規劃系統和安全管理等功能系統, 實現對城市公交相關軟硬件系統的管理, 并裝載有各城市公共交通運營管理案例知識系統, 輔助城市公交管理者、 經營者以及學者、 學生應用與學習。

城市公交操作系統將是開放社區系統, 成為公交人共建共享的產品體系, 從基礎層實現城市公交信息化水平和能力均等化和均質化, 全面提升全國各城市公交企業的運營信息化能力和水平, 為數字化和智慧化奠定基礎。

(2) 數字化融入決策流程和生產運營各環節 數字化是信息化的升級與進化, 是信息化由量變到質變的結果, 是由孤立的、 分散的信息化向網絡化和泛聯接的進化, 是由成本中心向價值中心與利潤中心的進化, 是數據由資源化向數據資產化、 價值化的進化。 如果將信息化比喻為單個經濟體或者局部經濟合作, 那么數字化就是經濟全球化或者全域經濟, 這也符合當今世界經濟發展歷史, 全球化促進了 20 世紀后期和 21 世紀初的經濟繁榮, 而反經濟全球化和逆全球化的出現阻礙了全球經濟的發展, 這是歷史事實。

信息化進化為數字化或者類似由實體經濟向網絡經濟的轉化, 其中包括了虛擬經濟的成分, 例如數據的資產化、 數據安全和信息安全等。 總之, 數字化建立在廣泛聯接的數據和大數據挖掘的基礎之上, 其本質特征就是打破壁壘和建立聯接, 實現大流通和廣泛的聯系, 發展空間巨大。

在這樣的趨勢下, 未來的公共交通企業將會無數據不決策。來自于企業信息化系統的各類數據, 以及通過數據交易平臺獲得的各類社會數據、 政府公共數據, 成為城市公共交通企業投資經營輔助決策的基礎或依賴, 依靠投資、 建設、生產運營、 財務、 證券和人力資源管理等全面實現價值評價、 數據驅動。作為第三產業的公共交通運輸服務業也將得到進化, 就好比第二產業的工業, 同樣引發科技進步的力量, 它們經歷了工業 1. 0 機械化時代、 工業 2. 0 電氣化和自動化時代、 工業 3. 0 電子信息化時代, 而后進入了新的工業 4. 0 時代, 新的驅動力量來自物聯網、 大數據、 無人工廠、 智能制造。作為第三產業的城市公共交通服務,曾經向第一和第二產業學習: 農業有土地資源是根本, 獲得后種田, 靠天吃飯。

交通運輸建路、 修橋、 建場, 購置車、 船、 機, 有了運營資源, 等客上門等同于靠天吃飯; 按照工業的自動化和 “按需定產” 訂單式管理, 交通運輸也開展規模化定線服務與定制化個性服務。但是城市公共交通服務對市場的掌握、 對用戶的了解和對變動的適應能力仍然不足, 未來借助科技進步也將步入新的時代, 將由勞動力密集型向科技型轉換, 不斷提升各類確定性在生產經營和服務中的比重, 未來將要全面用數, 無數據不決策, 無價值不行動。

(3) 城市公共交通智慧化逐步深化和延展，智慧化是在信息化和數字化之后的更深層次與更高階段。城市公共交通智慧化是在信息化和數字化基礎上, 將深度學習、 邊緣計算等人工智能領域前沿技術融入到城市公共交通管理、 運營的過程與結果。智慧的源頭在人, 將一群人甚至幾代人的智慧成果通過算法、 模型、 知識集等計算機可以讀懂的方式存入或融入計算機系統, 這些科技產品既是人類智慧的 “容器”, 來執行人類的智慧, 同時, 也有可能在 “容器” 內產生新的, 不是由人類直接創造的成果。有時候這被理解為人工智能對人類的挑戰或者威脅。但無論如何, 智慧化的機器、 設備或者系統, 都極大地提升了人類的生活品質, 豐富了人類的想象空間, 與城市公共交通的結合會使得公共交通行業發生翻天覆地的變化。

未來的城市公共交通企業將是由智慧系統主導的服務行業, 主要的工作人員將不再是駕駛員、 調度員、 維修工和安全人員, 更多的將是跨界融合的程序員、流程設計員、 系統監控員等, 前面所述崗位有些會存在, 例如駕駛員和維修工,但更多地以應急性質或者在兼任的情形下存在, 主體地位將發生改變。隨著智慧城市的發展, 越來越多的智慧化系統被應用到城市運行的各個環節, 例如城市規劃、 環衛、 交通管理、 供電、 供水、 供氣、 安防和城市交通等, 使得城市的運行和管理成本大幅降低, 城市熵值降低, 各種工業、 交通和安全事故數量將大幅降低, 包括城市公共交通的運行都是有規劃、 有計劃、 有執行、 有監控、 有反饋、有優化、 有評估、 有應突和有重置的單線閉環總體開放的大智慧系統。

2. 全面信息服務引導的自動駕駛車船機混行體系支撐 MaaS 趨于成熟上面講到了城市公共交通信息化、 數字化和智慧化的混合服務形態, 為運營企業提升了效率, 創造了價值和釋放, 提升了人力, 那么對于城市的主人———城市居民包括城市管理者、 企業運營服務者應該做些什么? 發展這個狀態和享受這些成果。

(1) 全面信息服務覆蓋用戶需求 以用戶為中心的信息服務, 建立在對用戶需求的全面感知、 準確理解和及時服務的基礎上, 包括產品和服務的實施到位與調整優化。5G 和 IoT 等技術促進了人與人、 物與物、 人與物的泛在聯接與互動, 這使得信息的收集與反饋更加便利。

對于乘客用戶而言, 在法規允許的范圍內, 收集與接收用戶的需求, 準確了解和掌握用戶的需求是做好城市公共交通服務的起點。而要實現這個, 首先要能夠直接聯系到用戶或者潛在用戶, 因此全面信息服務覆蓋所有既有用戶和潛在用戶至關重要。未來的城市公共交通服務是用戶參與型或者稱之為用戶需求導向型, 服務的內容由用戶的需求確定, 一切服務起始于信息交互服務, 包括傳統交通服務相關的位移起止點, 具體的交通工具, 還有城市生活的食、 購、 娛等附帶需求, 在 5G + 和智慧交通等科技支撐下的新型城市公共交通服務, 借助互聯網端和移動互聯網端以及線下的用戶服務界面建立的常聯接, 和通過廣告、 廣播、郵件等方式建立的臨時聯接, 來觸達用戶, 實現用戶交流, 一張廣覆蓋的信息服務網將服務到所有可能的用戶。

對于非乘客用戶而言, 要么是城市管理者、 行業監督者, 要么是公共交通運營服務者, 全面的信息服務更是關鍵的管理、 監督和運營手段, 對于管理者和監督者而言, 要獲得乘客用戶的反饋信息, 或者運營服務者的執行情況信息, 對于運營服務者, 要獲得乘客的需求信息、 投訴與建議, 還有管理者和監督者的意見和建議, 從而去改進相關的服務。這些都有利于信息服務, 未來的信息服務會借助 5G + 、 北斗、 星鏈、 天鏈、 WiFi、 V2X 等各種通信和數據服務技術體系, 為處于城市空間的各類不同用戶提供信息服務。

(2) 自動駕駛車船機主導混行體系 獲得用戶需求后要提供的公共交通服務需要執行體系的支撐, 在 6. 2 企業側的挑戰與需求那一節, 講到了與駕駛員相關的挑戰與問題, 其中就涉及排班計劃的準確執行。在車輛正常的情況下, 載運工具的調遣就受到駕駛員的制約, 人有 “三急”, 人會臨時請假, 人會有情緒等, 這些都會對能否準點出發、 能否持續等候、 能否規范安全駕駛等造成影響。

目前在汽車行業自動駕駛系統是最熱的方向之一, 引來大量資本投資, 集聚很多高科技企業, 各大運輸企業紛紛參與其中, 未來的自動駕駛汽車將會越來越多。展望未來三十年, 自動駕駛汽車保有量將會占到汽車總量的一半, 城市交通領域會成為自動駕駛落地運營的首善之區。

城市公共交通五大運行空間中的載運工具, 空中的飛機和軌道交通都已實現自動駕駛。在飛機上使用自動駕駛系統是為了減輕飛行員的負擔, 使飛機自動按照設定的姿態、 航向、 高度和馬赫數飛行。飛機自動駕駛系統是一種通過飛行員操作設定, 或者由導航設備接受地面導航信號, 來自動控制飛行器完成三軸動作的裝置。裝有先進的數字飛行控制系統, 從起飛后達到 400ft (1ft = 0. 305m) 高度再到著陸, 整個飛行過程都可以自動駕駛, 而且飛機會自動選擇最佳的飛行航路。這期間, 自動駕駛儀由飛行管理計算機系統來控制[36]。地鐵、 輕軌、 高鐵等軌道列車也已經實現了自動駕駛。

20 世紀 90 年代以來, 隨著通信、 控制和網絡技術的發展, 可以在地車之間實現大容量、 雙向的信息傳輸, 為高密度、 大運量的地鐵系統成為真正意義上的自動駕駛系統提供了可能[46]。軌道交通的自動駕駛系統是指列車駕駛員執行的工作完全自動化的、 高度集中控制的列車運行系統。自動駕駛系統具備列車自動喚醒啟動和休眠、 自動出入停車場、 自動清洗、 自動行駛、 自動停車、 自動開關

車門、 故障自動恢復等功能, 并具有常規運行、 降級運行、 運行中斷等多種運行模式。實現全自動運營可以節省能源, 實現優化系統能耗和速度的合理匹配。軌道交通與航空和地面交通項目是最自成體系的閉環系統中運行的公共交通子系統, 因此其自動駕駛的應用和成熟度也最高。

地面交通是開放式的, 最為復雜的混行交通體系, 汽車自動駕駛的難度, 尤其是城市公交自動駕駛的難度十分高, 其中 8m 以上公共汽車的控制和運營標定具有極強挑戰性。自動駕駛汽車依靠人工智能、 視覺計算、 雷達、 監控裝置、 無線通信和全球定位系統等協同合作, 讓電腦可以在沒有任何人類主動的操作下,自動安全地操作機動車輛。未來三十年, 隨著技術和法規的進一步完善, 自動駕駛汽車保有比例的提升, 城市公共交通中將會有超過 60% 的客流量由自動駕駛運載工具來承擔, 在超大城市這樣的比例可能更高。自動駕駛汽車將會主導城市混行交通體系。同時, 在低空、 地下的自動駕駛飛行器和軌道交通將會與地面的自動駕駛汽車形成可編輯、 可計算、 易執行、 立體接駁的自動駕駛公共交通服務體系。

(3) 聯通五大空間的 MaaS 公共交通服務趨于成熟 2019 年, MaaS 在我國興起后賦予其 “出行即服務” 之意, 是一種建立在移動互聯技術和共享經濟理念基礎上的按需出行解決方案, 融合了共享交通與公共交通出行方式。在我國,MaaS 是以人為本、 以用戶出行為起點和終點的綜合服務形式或服務集合, 旨在提升出行的質量, 給予用戶一個美好出行體驗, 構建美好生活的一部分。

個人需求是基點, 在前面已經講過了需求的采集、 分析與反饋; 有效地執行是使得需求獲得滿足以及被好評的基礎, 在前面的自動駕駛主導的準時、 高效的運載體系也做了說明。現在需要將二者有效地整合, 以滿足用戶的多樣性需求,就要借助 MaaS 平臺的作用。現在國內北京、 上海、 廣州、 香港、 澳門以及臺灣等地都在試點或推行 MaaS, 有的基于支付一體化, 有的基于票務, 有的基于高端個性化服務, 有的基于一體化運輸服務, 有的基于一體化的客戶信息服務, 每一條試驗的路徑都獲得了一定的客戶和擁躉。

展望未來三十年, MaaS 平臺服務將聯通城市交通的五大運行空間, 將低空通航、 航空、 高速軌道交通、 城際軌道交通、 地鐵、 水上公交、 客輪、 郵輪、 城市公交、 出租車、 網約車、 公共自行車等出行方式統統納入平臺服務, 并延展到出行目的相關的住宿、 餐飲、 娛樂、 會議等領域, MaaS 將成為以完成出行目的為核心的服務聚合平臺, 為 MaaS 平臺用戶提供極大的便利, 成為城市美好生活出行服務的重要載體。MaaS 平臺將在用戶需求的錘煉、 各類服務商的支撐、 各種科技創新手段的加持下不斷走向成熟, 成為城鄉居民出行不可或缺的生活用品。

賽文薦書：文章摘選于《5G與智慧交通：加速未來出行大變革》一書，該書分析了5G 技術和智慧交通的現狀和發展趨勢，并探討了未來出行服務行業的深刻變革;對5G技術、智慧交通、自動駕駛和出行服務進行了較為系統的闡述，使讀者可以在這些領域的理論和實踐兩方面獲益。該書可供智能交通相關的產業界、學術界、研究界人士參考，也可以供汽車交通、信息通信、電子、互聯網等眾多行業從業者參考閱讀。同時，適合在校本科生、研究生及相關專業的學生參考使用。

本書由吳冬升、董志國主編，參與編寫的還有開山、陳朝暉、蔡剛強、李大成、劉斌、禾加頁、曾明，各位編者均在汽車、交通和信息通信技術領域有多年從業經驗。其中，吳冬升、董志國負責全書整體審核校對，開山、陳朝暉撰寫第1章，李大成、吳冬升撰寫第2章，吳冬升、蔡剛強撰寫第3章，吳冬升、禾加頁撰寫第4章，劉斌撰寫第5章，董志國撰寫第6章，開山、曾明撰寫第7章，陳朝暉、曾明撰寫第8章。

來源：賽文交通網