先進公共運輸系統(APTS)運用於海空運及軌道運輸
之研究

一、前言

長久以來,公共運輸轉乘的不便與缺乏效率,使不少民眾望公共運具而卻步,寧可使用自主性高且無需轉乘的私人運具,這也是發展公共運輸系統過程中遭遇到的主要困難。以目前與未來趨勢考量,除部分工作、上學等日常性通勤旅次,多數的公共運輸旅次須使用兩種以上公共運具方能完成,各運具並非再是各自獨立的系統,應視為複合運輸體系的一部分,相互之間彼此串連以達成旅行目的。在未來旅次多元化與國人旅行風氣漸盛趨勢下,各種公共運具所建構成的公共運輸網路漸趨完整,如何妥適整合各種公共運輸系統以吸引更多旅客搭乘將成為相當重要之課題。

針對公共運具的整合課題,交通部運輸研究所於91年度辦理了「先進公共運輸系統整體發展架構與推動策略之研究」,以公路客運為主體進行國內APTS整體發展架構規劃與推動策略研擬,本研究延續該計畫之成果,將APTS應用範圍擴展至海空運及軌道運輸系統,期望有效整合各個公共運輸系統資源,達成複合運輸服務智慧化目標。

二、APTS運用於海空運及軌道運輸研究內涵

海空運及軌道系統在運輸型式、服務特性等方面均迥異於公路系統,因此有需要針對本研究內涵重新定義。基本上,APTS發展目標不因運輸系統不同而有所差異,各公共運輸系統應在達成APTS共同發展目標下加以推展,故前期計畫所述「提昇公共運輸使用率」與「減少公共運輸營運成本」之發展目標同樣適用於海空運及軌道運輸系統。而欲達成兩大發展目標,除各個運輸系統本身外,不同運輸系統間界面能否順利銜接亦是相當重要的環節,這也是本研究名稱–APTS運用於海空運及軌道運輸所強調的如何在現有基礎下,將海空軌道系統與公路緊密的串連起來,提供旅客最方便的轉乘服務。由此觀之,APTS運用於海空運及軌道運輸之內涵應包含系統本身以及與其他系統界面兩個層面。在參考前期計畫的定義,考量現況與未來趨勢後賦予本研究內涵為:「根據國內發展公共運輸之目標與重點方向,藉由先進科技及管理策略之運用,增進各公共運輸系統本身的可靠性、便利性、安全性,並且考量旅客在旅行過程中使用各種公共運輸工具,其所可能產生的界面銜接問題(包括旅客資訊、票證、管理策略等界面),加強複合運具服務界面的整合,以吸引民眾搭乘,進而達成提昇公共運輸使用率及減少公共運輸營運成本兩大發展公共運輸的工作目標」。

三、APTS運用於海空運及軌道運輸研究重點與範圍

APTS運用於海空運及軌道運輸的內涵包含系統本身與系統跟系統之間界面兩個面向。但舉凡營運績效分析、排班調度、車隊(機隊/船隊)管理、安全監控等系統本身營運管理項目,因各運輸系統運輸方式、服務屬性、功能定位的差異,電子化、自動化發展重點與程度並不相同,較難以一特定主題加以探討,全面性逐一分析則不易聚焦,所得成果有限亦較粗淺。本研究關注的焦點是針對參與複合運輸之各個運輸系統與其他運輸系統間界面整合議題,並針對複合運輸場站旅客資訊與票證整合兩議題為討論重點。所謂旅客資訊意指旅客使用不同運輸系統以完成旅次所需的資訊,此資訊可協助旅客更為清楚的掌握所搭乘運具的狀態,例如:出發/到達時間、準點率、臨時突發狀況等訊息;票證方面,則指在複合運輸過程中訂/購票、付費、進出站驗票等一切的票務票證作業。

四、國內海空運及軌道運輸問題診斷與改善建議

經由國內海空運及軌道運輸在旅客資訊與電子票證發展概況之分析,將目前所面臨問題以及改善建議彙整如表3.1。

表3.1國內海空運及軌道運輸在旅客資訊與電子票證發展面臨問題與改善建議

運輸系統

項目

海運客運

航空客運

台鐵系統

捷運系統

問題

  • 市場規模小,業者經營困難
  • 旅客資訊提供普遍不足
  • 經濟規模不足,推動智慧化不易
  • 旅客資訊充足,惟動態轉乘資訊可再加強
  • 票證服務管道多元,惟與其他運輸系統票證整合並不足夠
  • 靜態資訊尚稱完備,動態與轉乘資訊則較缺乏
  • 積極推動自動化票務證服務,惟尚未與其他運具票證適當整合
  • 動態轉乘資訊缺乏
  • 現有票證系統無法滿足未來轉乘需求

改善建議

  • 結合海洋資源,積極開發遊憩休閒市場
  • 規劃完善聯外/接駁系統
  • 擬訂完整配套措施,吸引遊客不斷湧入
  • 增加動態轉乘資訊
  • 加強與其他運輸系統票證整合
  • 於重要大型場站優先設置動態轉乘資訊系統
  • 考量場站轉乘系統,適度合相關票證
  • 增加訂/購票管道
  • 建置複合運具查詢系統,成立整合資訊專責單位
  • 增加公車動態轉乘資訊服務
  • 擴展票證整合範圍

五、APTS運用於海空運及軌道運輸技術探討

旅行者在使用不同公共運輸系統所可能遇到的界面整合需求,主要包括資訊服務系統、交通管理與交控整合系統及電子付費與票證系統等三方面,而為達成各公共運輸系統資訊整合與協調運作功能,必須仰賴電子、電腦與通訊等技術的結合應用。玆將先進國家在發展APTS中應用的技術彙整如表一。

表一 APTS於海空運及軌道運輸相關應用技術彙整表

應用

技術

APTS相關基礎系統

定位技術

資訊提供應用技術與發展趨勢

管理中心

基礎系統

資訊傳輸方式

與交換格式

個人化旅行資訊

即時公共運輸

工具行駛資訊

系統

.地理資訊基礎平台

.行程路線規劃系統

.運輸管理及資訊整

合設施

.管理中心間資

訊交換(C2C)

.延伸標記語言

(XML)

.CORBA技術

.三角定位法

.接收間隔定位法

.加強型接收間隔

.上傳抵達時間差

.加強式前向連結

三角定位

.信號柱定位法

.位置模式比對

..全球衛星定位

.DGPS

.廣域擴充系統

.自動車輛定位

(AVL)

.自動乘客計數

(APC)

應用

技術

電子付費及票證整合技術

多用途智慧卡

行動交易技術

(MeT)

項目

智慧卡構造

智慧卡檔案結構

智慧卡讀卡介面

智慧卡作業系統

專為手機所發展之付款協定

系統

.微處理器

.作業系統

.控制處理單元

.運算、邏輯處理工

作區

.利用電流重寫資料

記憶體

.關鍵資料檔

.基本資料檔

.應用業務資料檔

.接觸式票卡

.感應式票卡

.接觸與感應合一

.Java開放式

.微軟作業系統

平台

六、海空運及軌道運輸使用者服務需求調查與分析

APTS系統架構是以公路系統為主體所擬定,考量與海空及軌道系統的差異性,使用者服務需求必然有所不同。為補充在海空運及軌道系統方面的不足,建立以公路客運為核心之全面性APTS系統架構目標,本研究針對海空運及軌道系統的使用者服務需求進行調查,以瞭解其實際的需求面內容。調查程係從使用者服務需求分析開始、再進入邏輯架構與實體架構的制定,調查結果將作為系統優先發展項目、推動策略與行動方案之參考。經由調查分析,海空運及軌道運輸子系統推動時程如表二所示。

表二海空運及軌道運輸子系統推動時程彙整表

時程

子系統

海運客運

航空客運

軌道系統

都市地區

城際運輸

場站旅行資訊

行前旅行資訊

運具內旅行資訊

轉乘資訊

公共運輸營運管理

公共運具安全

電子付費

票證整合

註1:本研究討論項目。

註2:●表最高優先;○表次要優先;△表第三優先。

七、APTS運用於海空運及軌道運輸系統發展架構規劃

1.整體發展架構規劃流程

本研究整體發展架構規劃共區分為七個步驟,各步驟內容如下:

(1)設定目標與標的

依國內外公共運輸系統發展狀況及本研究願景,訂出對應目標及達成需求具體可行的標的。主要發展目標歸納為可靠(Reliable)、安全(Safe)、效率(Efficient)、永續(Sustainable)與服務品質(Service Quality)等項目。

(2)確定使用者服務需求

依據海空運及軌道運輸使用者服務需求調查分析結果,結合公路公共運輸旅客轉乘特性,檢討ITS系統架構使用者服務單元內容,篩選符合本研究之使用者服務需求(USR)。

(3)功能需求架構定義

功能需求架構係由國家級ITS系統架構中篩選符合本研究規劃範疇之相關次系統(subsystem)項目,其目的是為了確保系統架構規劃方式與國家級ITS系統架構內涵的一致性(consistency),同時也有助於未來ITS系統架構的修增。

(4)系統運作架構規劃

規劃APTS整體運作架構的目的在於闡述系統運作的方式,並驗證各單元中次系統擴充定義(配合海空運及軌道運輸運作特性)之合理性。系統架構規劃完成後,將作為後續描述邏輯架構與實體架構之基礎。

(5)邏輯架構描述

邏輯架構主要依上述系統架構運作方式,將APTS應用於海空運及軌道運輸系統中所有使用者與系統間資訊的傳輸與收發,利用資料流向圖(DFD)說明架構中功能性要素間之資料流向,而這些圖形又可分解成數層更詳細的內容。

(6)實體架構描述

實體架構主要功能係確認ITS系統中實體的次系統(Sub-system)與次系統間的架構流(Architecture Flows)。為符合本研究海空運及軌道運輸研究範疇,各中心單元相關次系統將以系統運作架構予為基礎修正擴充。

(7)修正相關產品組合


完成上述各項規劃成果後,針對本研究場站旅行資訊、行前旅行資訊、運具內旅行資訊、轉乘資訊、公共運輸營運管理、公共運具安全、電子付費與票證整合等8大系統,發展相關產品組合。

圖一整體發展架構規劃流程

2. APTS運用於海空運及軌道運輸整體架構

整體架構規劃完全遵循國家級ITS系統架構發展內容,考量公共運輸使用者在不同運輸系統之間轉乘所可能遇到的資訊服務、票證整合與安全舒適等需求目標,從ITS架構內19個次系統中選取9個符合本研究範疇之次系統如圖二所示。

圖二APTS運用於海空運及軌道運輸功能架構

為提供公共運輸使用者即時完整資訊並給予適當行程規劃,必須有效建置不同公共運輸系統相關資訊整合機制,本研究特別提出公共運輸管理虛擬中心(Virtual Centers)系統架構概念。「虛擬資料中心」不具備控制功能,但具備資料格式轉換計算能力,能將公共運輸系統資訊轉換為比較簡單的數據化格式,並代替公共運輸管理中心將即時資訊提供給外界,以便與其他運輸系統資訊作整合,即資訊服務業者(ISP)無法與各公共運輸管理系統直接進行資訊交換,其所能接觸到的最終端點僅及於「虛擬資料中心」。經由ISP整合完成的資訊也會同時回饋到各公共運輸業者「虛擬資料中心」網頁或Kiosk螢幕中,因此,使用者可以同時在ISP所提供的網站或「虛擬資料中心」網頁查詢到相關轉乘資訊或即時消息。

3.系統運作架構規劃

規劃APTS整體運作架構的目的在於闡述各公共運輸系統營運者間之資訊交換與票證整合等運作方式,並驗證以海空運及軌道運輸運作特性為基礎,對於各「中心」、「路側」、「車輛」與「旅行者」單元次系統擴充定義的合理性,此架構也將作為邏輯架構(Logical Architecture)與實體架構(Physical Architecture)規劃依據。本研究系統運作架構如圖三所示。

4.邏輯架構描述

針對國家級ITS系統架構之邏輯架構中,遴選適合的處理功能 (Process),包括「DFD-1:交通管理」、「DFD-4:公共運輸管理」、「DFD-6:提供駕駛人與旅行者服務」、「DFD-7提供電子付費」及「DFD-8管理文件資料」等五項,並篩選適合本研究既有組合實體,初步描述APTS應用於海空運及軌道運輸最上層邏輯架構。並且更進一步研選次層架構之處理功能 (Process)與功能需求規格(P-spec),賦予更明確的定義,最後研擬邏輯架構資料流向圖以及組合實體。在流向圖繪製過程中,為符合APTS複合旅客運輸功能特性,也斟酌增加「公共運輸虛擬資訊中心」、「複合公共運輸資訊整合者」及「電子票證整合系統管理者」等新的組合實體。


圖三APTS運用於海空運及軌道運輸功能架構

5.實體架構描述

依據國家級ITS 系統架構之實體架構概念,區分發展架構為運輸層(Transportation Layer) 及通訊層(Communication Layer),如圖四所示。所謂運輸層面係描述與運輸方面有關之程序中心、路側設備及運具等;通訊層面則為支援運輸層面子系統間連接之界面技術,須依子系統與傳輸之資訊特性選擇。

圖四APTS運用於海空運及軌道實體架構

6.產品組合建議

本研究選擇國家級ITS系統架構63種產品組合中與本研究關係較密切之「公共運輸旅行者資訊」產品組合項,並基於複合旅客公共運輸資訊未來在APTS扮演角色的重要性,以及「資訊整合服務產業」即將崛起的觀念,提出複合公共運輸架構修正建議。修正後之複合旅客公共運輸旅行者資訊產品組合如圖五所示。


圖五複合旅客公共運輸旅行者資訊產品組合

八、推動策略研擬及行動方案規劃

1.推動策略研擬

推動策略研擬的過程係從各章節的探討,包括發展現況分析、使用者服務需求調查、整體發展架構規劃、相關法規檢討等內容,發掘出複合公共運輸發展所面臨的問題,並經由檢視前期計畫推動策略內容,予以修正後訂定符合本研究需要、可行的推動策略,最後配合「台灣地區智慧型運輸系統綱要計畫」中有關APTS的推動時程,具體研擬分期行動方案。在推動策略方面主要包含技術發展、市場可行、政策配合等三種面向。

2.行動方案規劃

(1)海空運及軌道運輸子系統行動方案時程規劃

根據受訪者勾選結果所彙整的海空運及軌道運輸子系統推動時程,配合5.2節所分析之海空運及軌道運輸子系統發展優先性,據以規劃海空運及軌道運輸子系統推動時程。

(2)海空運及軌道運輸子系統發展具體行動方案

行動方案規劃對象以本研究探討的重點與範圍–即場站旅客資訊與票證整合議題為主,並且考量「台灣地區智慧型運輸系統綱要計畫」對於APTS發展時程規劃,分別選擇板橋車站站區與台北縣淡水漁人碼頭為示範推廣場站,具體研擬短中期推動方案。

九、結語

本研究嚐試將以公路運輸為主的國家級ITS/APTS系統架構,擴展到海空運及軌道系統,建立以公路為核心之智慧化複合運輸系統發展架構,相關研究成果可與國家級系統架構相互整合,使APTS能夠針對各公共運輸系統的特性與需求能有更廣泛的應用。玆根據研究成果提出下列建議: