【智慧交通】现代公共交通系统变革与发展

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综述与述评 Review and Commentary 现代公共交通系统变革与发展 于滨 1,2†, 李欣 3, 刘好德 4 1. 北京航空航天大学交通科学与工程学院，北京 100191 2. 智能交通技术与系统教育部重点实验室，北京 100191 3. 大连海事大学交通运输工程学院，大连 116026 4. 交通运输部科学研究院，北京 100029 摘要 文章在回顾公共交通系统变革与发展历程的基础上，面向社会经济高质量转型及科技变革 发展背景，剖析了中国公共交通系统发展面临的挑战。针对公共交通系统发展目标、体系构建、运 营管理模式和供给结构等方面提出了发展理念与转型思考，并对现代公共交通系统发展趋势和相关 关键技术方向进行了深入分析与展望，以期推进大数据、云计算等多种新一代信息技术在公共交通 系统运营、服务和管理方面的深度融合和应用，为多模式协同的公共交通系统发展和建设提供参考。 关键词 公共交通系统；多模式公交；信息技术 公共交通是指城市中供公众乘用的、经济方 便的各种交通方式的总称，是重要的城市基础设 施，是城市经济发展和社会安定的重要组成部分， 也是具有社会公共使用性质和社会服务性质的社 会公益事业和窗口服务行业[1-2]。早期公共交通是为 了解决市区与郊区的运输问题而专门设计的，其 出现缩短了市区和城郊间的距离，使得人与人之 间往来频繁。工业革命、电气革命、信息革命，以 及世界范围内的城市化、城镇化发展，推动着公 共交通系统的不断变革与发展，在满足公众在城 市内部、城乡之间的基本出行需求之外，公共交通 系统集约化、节能环保与低出行成本的特征使其在 有效缓解交通拥堵、应对资源环境挑战、保障民 生、促进经济发展等方面发挥着举足轻重的作用。 中国拥有参与人数最为众多、网络结构最为 复杂、服务业态最为丰富的公共交通系统。优先 发展公共交通是城市交通可持续发展的必由之路 和国家战略选择[3]。2021年2月，中共中央、国务 院发布《国家综合立体交通网规划纲要》，强调深 入实施公交优先发展战略，构建以城市轨道交通 为骨干、常规公交为主体的城市公共交通系统。 2021 年 11 月，交通运输部发布 《综合运输服务 “十四五”发展规划》，指出完善多样化公交服务 网络对于提升中国公交服务品质有重要推进作用。 2022 年 1 月，国务院发布 《“十四五”现代综合 交通运输体系发展规划》，强调打造多模式便捷公 引用格式: 于滨, 李欣, 刘好德. 现代公共交通系统变革与发展[J]. 前瞻科技, 2023, 2(3): 86-96; doi: 10.3981/j.issn.2097-0781.2023.03.008 收稿日期：2023-04-10；修回日期：2023-08-23 资助项目：国家自然科学基金 （52225209） †通信作者 86 共交通系统，深入实施公交优先发展战略，持续 深化国家公交都市建设。 随着经济社会发展、生活水平提高和消费理 念转变，人们出行需求经历了从满足基本机动化 出行要求，到基本可达出行要求，再到当今高品 质出行要求的发展过程[4]。然而，目前中国公共交 通体系结构不合理、服务能力与水平不足、管理 手段落后等问题仍然突出，特别是近年来受网约 车等新型出行方式的影响，城市交通结构变化显 著，公共交通客运量和分担率持续下滑[5]。在社会 经济高质量转型发展及新一轮产业科技变革背景 下，公共交通系统正处于全面革新的发展阶段， 应突出以人为本的理念，全面推进公共交通的体 系架构、运营组织、服务模式向一体化、智慧化、 协同化转型发展，满足乘客对于公共交通出行的 多方面需求与期望，为人们提供高效便捷、安全 舒适、经济环保的出行体验[6]。 本文回顾总结国内外公共交通系统的发展历 程及现状，面向未来中国交通发展需求和交通强 国建设的总目标，指出中国公共交通系统在当前 关键变革阶段面临的四大需求与挑战，从网络布 局、智能化水平、运营组织模式、服务韧性、系统 效能等方面展望公共交通系统的发展趋势及相关 技术方向，以期为多模式协同的公共交通系统发 展和建设提供参考。 1 国内外发展现状 城市公共交通的起源可追溯至 1662 年。布莱 斯·帕斯卡开发了一种按时穿过巴黎街道的马车 系统。1825 年，英国戈尔沃斯·格尼公爵制造出 世界上第一辆装有蒸汽发动机的公交车。1895年， 德国奔驰公司制造出第一辆装有汽油发动机的公 交车。1910—1925 年间，美国最早开辟了多条用 于连接没有铁路地区的长途公共汽车线路。天津 是中国城市公交的发源地。天津电车电灯股份有 限公司是中国内陆城市中最早出现的城市公交运 输企业。1904 年 4 月 26 日，该公司投资兴建了中 国第一条公交线路。经济的发展、技术的进步推 动了城市公共交通系统的不断变革与发展。 随着世界各国城镇化、工业化、机动化的发 展，城市交通拥堵、环境污染和能源消耗问题日 益凸显，建立通畅、便捷、绿色的城市交通系统 逐渐成为各大城市交通发展目标[7]。虽然各国历史 文化背景、经济社会发展水平、城市发展形态存 在差异性，但随着20世纪各国城市化进程的加速， 交通问题日益严峻，各国普遍意识到发展公共交 通的重要性，优先发展公共交通取得了国际社会 的广泛共识。如表1所示，以首尔、香港、新加坡 等为代表的亚洲城市将城市公共交通定位为能与 小汽车竞争的高品质交通方式，通过完善运营管 理制度，充分发挥政府调控和市场竞争的双重作 用，促进了公共交通系统运营效率和服务水平的 不断提升，实现了交通与城市的协调发展；以伦 敦为代表的欧洲城市，其公共交通系统经历了由 公有化到私有化，再到政府授权、委托运营的发 展阶段，实现了政府与市场关系的良性互动，促 进了公共交通的转型升级和可持续发展；以库里 蒂巴为代表的南美城市构建了与城市形态相匹配 的快速公交系统，并通过引入适度市场竞争，实 现了公共交通的转型发展[8]。 新中国成立至今，中国城市公共交通发展经 历了政府统管统包阶段 （1949—1978年）、以市场 化改革为驱动的转型阶段 （1978—2004年）、公交 优先深入实施的转型阶段 （2004—2014年），以及 当今面向多模式协同服务的新一轮转型发展阶段 （2014年至今） [9]。 在政府统管统包阶段下，增加供给、填补空 白是这一时期的发展重点，主要采取政府直接投 资、国有企业垄断经营的管理模式。在新中国成 立初期经济基础相对薄弱的情况下，这种管理 87 综述与述评 Review and Commentary 模式对城市公共交通发展起到了积极促进作用。 1949—1978 年底，全国公交车运营车辆数从约 2300辆增长至2.6万辆，年客运量从5.08亿人次增 长至132.28亿人次[9]。但随着社会经济的发展，该 发展模式的弊端逐渐显现：① 企业强烈依赖政府， 缺乏经营主动性，导致管理技术落后，供需匹配 效率低；② 管理技术和手段的落后导致企业采取 劳动密集型经营模式。企业经营压力大，发展乏 力，服务质量难以保障。 1978 年开始的市场化改革为解决城市公共交 通供需矛盾奠定了良好的基础。公交优先理念开 始慢慢取得共识。1985 年，国务院首次发文明确 指出要加快公交建设以带动城市全面发展，而后 将城市公共交通定性为城市公共事业，并列为重 点支持、优先发展的产业。同时，全球范围内兴 起的公共服务改革和公共部门私营化浪潮推动中 国开始城市公共交通市场化改革的探索。1985年， 《国务院批转城乡建设环境保护部关于改革城市公 共交通工作报告的通知》（国发 〔1985〕 59号） 中 提出要建立以国营为主，同时鼓励发展集体和个 体经营的经济结构，肯定了城市公共交通公益性 和市场性的双重属性。经营模式的变革有效缓解 了供需矛盾。截至 2004 年，中国公交车运营车辆 数增长至 27.9 万辆，年客运总量增加至 414 亿人 次。然而，片面强调市场化影响了城市公共交通 服务水平的进一步提升，主要体现在：① 政府宏 观干预和上位指导的缺乏导致市场管理无序，造 成公交企业间过度竞争；② 既有公交线网的调整 往往着眼于企业经营利益，缺乏对乘客的需求响 应；③ 尚未形成明确的公交优先扶持政策。 2004—2014 年间，中国公交优先发展取得突 破性进展，服务能力和吸引力显著提升。2005年9 月，《国务院关于优先发展城市公共交通的指导意 见》 就进一步实施城市公共交通优先发展战略进 行了总体部署。2006年，《关于优先发展城市公共 交通若干经济政策的意见》 要求加大城市公共交 通投入并建立低票价补贴机制。2012 年，国发 64 号文 《国务院关于城市优先发展公共交通的指导 意见》 提出，加快转变城市交通发展方式，突出 城市公共交通的公益属性，将公共交通发展放在 表1 国外城市公共交通系统发展特点 地区 日本 东京市 巴西 库里蒂巴市 美国 纽约市 法国 巴黎市 韩国 首尔市 新加坡 新加坡市 瑞典 哥德堡市 发展战略/项目名称 一体化公共交通网络和城市 交通换乘枢纽 多模式地面快速公交系统 发展智能公交系统 欧洲未来公交系统（European Bus System of the Future, EBSF） 多模式公交系统改革 以 公 交 为 导 向 的 城 市 发 展 战略 UbiGo项目 系统构成 轨道交通、常规公交 轨道交通、常规公 交、快速公交 常规公交、定制公 交、需求响应公交 常规公交、灵活公 交、出租车等 轨道交通、常规公交 轨道交通、常规公 交、快速公交、出租车 地面公交、共享单车 主要措施 完善轨道线网；完善公交接驳线及交通换乘枢纽 构建由区间线、普通线、接驳线、环线组成的公交线 网；实现选线、设站及配车的综合配套 为老年人和残障人士提供点对点出行服务；为公众 提供可预约的灵活公交服务 为老年人和残障人士提供定制化出行方案；采用全 球定位系统等技术提高公交系统可达性 公交线路重组；构建由快线、干线、支线、区间线构 成的多模式公交网络；建设中央公交专用车道 建立公交−地铁接驳场站；采用激励方案鼓励乘客 使用组合公共交通工具；提高公交在城市交通中的通 行优先级 整合多种出行方式于一个应用程序中；实行联合 定价 88 城市交通发展的首要位置，倡导公共交通支撑和引 领城市发展的规划模式。在公交优先发展政策的推 动下，截至 2014 年底，全国公交车运营车辆数增 长至 52.88 万辆，年客运总量增加至 781.88 亿人 次，相比2004年分别增长89.5%和88.9%。经过这 一时期的发展，城市公共交通在规模和服务能力 等方面均得到较大提升，但公交服务质量仍难以 满足乘客需求，具体体现在：① 公交优先战略缺 乏实施细则，公交优先政策未得到全面落实，公 交总体发展滞后的局面没有得到根本转变；② 服 务模式单一，运营过程中速度慢、候车时间长、 准点率低等问题普遍存在。 2014 年以来，中国城市综合交通运输体系经 历了结构性变化。城市轨道交通进入大规模发展 时期。轨道交通的快速发展对地面公交客运量产生 了极大冲击；网约车等出行方式出现并迅速发展， 抢占了大部分公共交通客流，使其他出行方式在出 行结构中的份额不断下降；共享单车蓬勃发展， 为“最后一公里”问题提供了新的解决思路。城市 公共交通系统已完成跨越式发展。2022 年，中国 公交运营线路总长度已达到 166.45 万 km，公交运 营车辆总数达到70.32万辆，配套基础设施已基本 完善，面临三大转型需求：① 服务升级，由完善基 础设施转向提升服务质量；② 需求升级，居民出 行需求由经济可达转向高效便捷和个性化；③ 结 构升级，公共交通系统由多种模式相互竞争转向协 同合作。中国城市公共交通系统进入了面向乘客服 务体验的新一轮转型发展周期。 2 中国公共交通系统发展面临的挑战 近年来，在公共交通财政补贴投入高居不下、 基础设施投入持续增加的背景下，受机动化快速 增长、新型交通方式冲击等多重因素综合影响[10]， 中国城市公共交通客运量和分担率均出现了较大 滑坡 （图 1）。公共交通资源浪费、高空载率、服 务吸引力严重不足等诸多问题显现。究其原因， 图1 公共交通供需发展状况 89 综述与述评 Review and Commentary 除了其他交通方式的激烈竞争这一外部因素，来 自于公共交通系统内部的关键制约因素，如公交 运行可靠性、设施网络覆盖性、服务组织便捷性、 服务模式多样性，也是现代公共交通系统发展面 临的重大挑战。 2.1 公交运送速度慢，服务可靠性低 《2022 年度中国主要城市交通分析报告》 指 出，中国超大、特大以及大、中型城市的高峰时 段平均候车时间超过 10 min。导致公交服务可靠 性差的原因主要有两方面。首先，路面公共交通 的路权 （包括空间路权优先和时间路权优先） 以 及枢纽用地优先保障不充分，如图 2 所示。其次， 目前中国公共交通系统在精准调度、精细服务、 动态调整等方面都存在发展短板，且调度准时性 差导致服务可靠性低、运能安排不合理，并进一 步造成供需失衡，难以满足乘客高品质出行需求。 2.2 公交网络重复性高，协同服务能力弱 随着城市规模扩大，公共交通线网覆盖面积 也不断扩大，但是线网重复性严重，网络结构单 一，功能层次不清，缺乏一体化设计，多层次网 络适配性差，制约了公共交通系统整体效能的提 升。且相对于出行需求，公共交通网络多处于被 动和滞后发展状态，网络布局尚有待优化。此外， 由于体制原因，当前各模式公交大多独立运营， 模式间业务断联，不同交通方式之间缺乏组织协 调，难以确保运营调度系统的整体优化，制约了 多模式公交的高效衔接和便捷转换，无法提供面 向用户的精细化分级服务，导致公交出行效率和 体验感较差，资源有效利用率较低。 2.3 传统公交运营模式单一，服务均质化 传统公交运营模式具有固定线路、固定站点、 固定车辆配置和固定发车频率。通过确定的服务 供给带动乘客出行需求，其建设、运营成本较高， 灵活性、实时性较差，且受道路条件限制较强， 可达性和便捷性较差，无法满足乘客门到门出行 要求。此外，对于低客流密度区域，为了实现公 交运营成本和服务效率的平衡，公交系统的运营 难以适应乘客个性化、定制化出行要求[11-12]。因 此，亟须建立结构合理、层级清晰、功能明确、 协同高效的公共交通服务组织模式。 2.4 公共交通服务品质、韧性有待提升 由于当前公共交通系统的顶层设计、基础设 施、公交网络、运营服务、信息资源缺乏有效融 合，导致系统内部结构固化、模式割裂、服务效 能不足，且大数据、云平台、人工智能等新技术 与公共交通系统的融合程度较低，影响了公交决 策的精准性、时效性、预见性和主动性，导致公 共交通系统韧性差，应对特殊、突发情况的能力 不强，无法完全保障可靠性，制约公共交通服务 水平与品质的提升。 图2 公交车与小汽车车速对比 90 3 现代公共交通系统转型发展需求与理念 3.1 现代公共交通系统转型发展需求 在新时代，以交通强国建设的战略需求为牵 引，中国现代公共交通系统需要在现有基础上继续 发展，加快推进互联网、物联网、大数据和云计算 等多种新一代信息技术在公共交通系统运营、服务 和管理方面的技术深度融合，打破不同公共交通方 式之间的资源和信息壁垒，实现系统“从大到强、 从强到精”的转变，在体系结构性能、运营服务水 平、经济效益水平等方面赶超世界一流水平。 3.1.1 现代公共交通系统的技术升级 随着互联网和5G技术的深入推进，公共交通 系统将迎来以互联网、人工智能、大数据为先进 生产力的数据革命大升级。城市公共交通作为城 市发展的重要支撑，是国家提出的“新基建”重 要组成部分。数字化公共交通系统升级势必加速 落地。在新背景下的公共交通系统需要实现服务 效率和运营效率之间的有效平衡。公共交通系统 应以提升其运行可靠性与高效便捷性为目标进行 技术升级，通过打造大数据中心、出行服务平台、 公交运营平台、智慧物联平台，实现不同公共交 通方式间协调设计、协同调度与大数据贯通，实 现城市出行服务的统筹。 3.1.2 现代公共交通系统的服务升级 技术端的升级只是手段，服务端的改善和提 升才是目的。政策的驱动、民众出行需求的牵引 以及大数据、云计算、物联网等新技术的支撑共 同推动城市公共交通组织方式转变。基于多方式 出行信息和资源的交互与整合，对多种公共交通 方式进行一体化规划设计及协同化运营调度，打 造系统化、一体化的综合服务模式，才能实现公 共交通系统整体效能的最大化提升。公共交通系 统以服务升级为导向，以模式创新为引领，以资 源整合为路径，从而面向乘客出行需求提供全链 条、精准化、高品质的一体化公共交通出行服务 （图3），进而全面助力公交出行服务体验升级，满 足人民群众美好出行需求。 3.1.3 现代公共交通系统的需求升级 从需求端看，随着新时代技术的不断发展以 及消费观念的升级，人们的出行需求偏好逐步发 生改变，出行服务需求加速升级，高品质、多样 化、个性化的出行需求不断增加，对出行服务的 便捷性、舒适性、安全性都提出了更高要求。打 造多层次高品质的公交服务系统，特别是针对 “一老一小”设计“适老化车型”“学生定制”公 交方案，实现日益多元化、精细化、便捷化的公交 服务，为公交优先的“大战略”开辟便捷服务民生 的“小场景”，从而满足人民群众多元化出行需求。 3.2 现代公共交通系统转型发展理念 3.2.1 服务理念转变：从重设施到重服务 公共交通作为典型的公共产品，随着人民日益 增长的多样化、个性化、品质化出行需求的驱动， 公共交通系统不再单纯追求基础设施、公共交通网 络的服务能力指标（方式分担率、站点覆盖率、线 网密度等），更加注重“以人为本”的服务理念。 公共交通系统转型发展应以高品质公共交通出行体 验为导向，以可感知、可预见、可视化为发展目 标，建立面向乘客的公共交通评价指标体系和考核 机制[13-14]，助力打造人民满意的公共交通出行服务。 3.2.2 服务体系转变：从相对独立到多模式协同 传统公交系统存在模式单一、结构层次欠缺、 图3 北京巡游定制公交 91 综述与述评 Review and Commentary 服务覆盖不足的局限性。现代公共交通系统应依 托移动互联网、数字通信等先进技术，通过轨道 交通、常规公交、灵活公交等多种公共交通方式 出行信息和资源的交互与整合，进行一体化规划 设计及协同化运营调度，充分发挥各方式的优势， 打造以轨道交通为骨架，以常规公交为主体、以 灵活公交为补充的多层次、一体化集约城市公共 交通服务体系 （图4），充分实现多方式融合发展， 面向乘客出行需求提供全链条、精准化、高品质 的一体化出行服务[15-16]。 3.2.3 运营管理模式