基于大數(shù)據(jù)的公交線網(wǎng)分析診斷

濟(jì)南市城市交通研究中心

　　[摘要]本文以公交IC卡數(shù)據(jù)、GPS數(shù)據(jù)、軌跡數(shù)據(jù)、客流計(jì)數(shù)器、線路信息、站點(diǎn)信息、運(yùn)營計(jì)劃和手機(jī)信令、基站數(shù)據(jù)等為數(shù)據(jù)源，建立線網(wǎng)評估和線路評估指標(biāo)體系，分析市民乘客出行需求和公交服務(wù)供給相關(guān)指標(biāo)，從線網(wǎng)布局、運(yùn)營組織和基礎(chǔ)設(shè)施三個方面診斷現(xiàn)狀問題，明確線網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整的方向。

　　[關(guān)鍵詞]公交數(shù)據(jù)；手機(jī)信令數(shù)據(jù)；公交線網(wǎng)分析診斷

　　引言

　　近年來，道路交通擁堵問題逐步成為影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展和群眾生活的突出問題，優(yōu)先發(fā)展城市公共交通已在社會各界達(dá)成共識，而伴隨著人民生活水平的提高和多樣化出行方式選擇的增加，市民對公交出行服務(wù)提出更高的要求，傳統(tǒng)的公交線網(wǎng)布局和運(yùn)營組織模式已不能滿足其出行需求。公交線網(wǎng)布局不清、運(yùn)營組織不精、基礎(chǔ)設(shè)施不全等問題日益突出，如何提升線網(wǎng)效率、提高服務(wù)水平成為我們關(guān)注并需迫切解決的問題。因此，我們必須要深入掌握城市公交需求以及系統(tǒng)的現(xiàn)狀，首先精確了解需求，掌握公交乘客出行特征和居民出行特征；然后，在把握需求的基礎(chǔ)上分析公交供給，對公交線網(wǎng)和線路進(jìn)行評價；進(jìn)而，從線網(wǎng)布局、運(yùn)營組織和基礎(chǔ)設(shè)施等三個方面進(jìn)行問題診斷，為進(jìn)一步制定合理、科學(xué)又實(shí)用的線網(wǎng)優(yōu)化方案提供基礎(chǔ)，只有“精準(zhǔn)把脈”，才能“對癥下藥”。

圖1 線網(wǎng)診斷流程

　　隨著互聯(lián)網(wǎng)和云時代的來臨，智能化設(shè)備在交通領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，公交智能化、數(shù)據(jù)化水平不斷提升，為數(shù)據(jù)挖掘和分析提供重要支撐。通過對多源數(shù)據(jù)整合加工處理，進(jìn)而推進(jìn)公交精細(xì)化管理、提升公交服務(wù)水平。本文主要以公交IC卡數(shù)據(jù)、GPS數(shù)據(jù)、軌跡數(shù)據(jù)、客流計(jì)數(shù)器、線路信息、站點(diǎn)信息、運(yùn)營計(jì)劃和手機(jī)信令、基站數(shù)據(jù)等為數(shù)據(jù)源，分析出行需求和供給相關(guān)指標(biāo)，診斷公交線網(wǎng)存在的問題。

　　1.市民乘客出行需求分析

　　1.1公交乘客出行特征分析

　　公交營運(yùn)過程中產(chǎn)生大量的IC卡和GPS數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可直觀反映公交客流出行特征，以此類公交數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源進(jìn)行時間和空間維度的分析，可掌握公交全天的客流規(guī)律、工作日和周末的客流規(guī)律以及運(yùn)營班次與客流的匹配情況、站點(diǎn)客流規(guī)律、客流OD分布、乘客換乘情況等，為合理地優(yōu)化線網(wǎng)和運(yùn)營組織提供數(shù)據(jù)支撐。

　　（1）時間特征分析

　　分析各時段的日均運(yùn)量及變化趨勢（包括全天、工作日及周末各時段的分析），判斷公交客流的出行時間分布以及每條線路的早晚高峰小時時間和尖峰時段，為公交運(yùn)營組織方案評估提供參考。

圖2 各時段運(yùn)量

　　（2）空間特征分析      分析各時段的公交站點(diǎn)的上下客量、主要換乘站點(diǎn)、客流OD期望、主要客流走廊公交斷面通過量以及每條線路各站點(diǎn)的上下客OD、高斷面等特征，以此評估公交主要集散點(diǎn)和換乘點(diǎn)的分布狀態(tài)以及主要的公交客運(yùn)走廊客流特征，為評估公交線網(wǎng)布局、場站樞紐及站點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施供給情況提供數(shù)據(jù)支持。

圖3 各時段的客流空間分布

　　（3）特定群體出行特征分析      根據(jù)IC卡的分類，識別不同的人群，對老年乘客、學(xué)生乘客等特定群體進(jìn)行出行時間和空間分布的分析，為提供多樣化的專項(xiàng)公交出行服務(wù)提供數(shù)據(jù)支撐。

圖4 老年客流時間及空間分布

圖5 學(xué)生客流時間及空間分布

　　1.2全方式居民出行特征分析

　　要提高公交的分擔(dān)率，吸引更多人選擇公交出行，僅分析公交乘客的出行需求是不夠的，必須要掌握全市居民的出行特征和規(guī)律，以全市手機(jī)信令數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)背景和基礎(chǔ)，對全方式出行需求與現(xiàn)狀線網(wǎng)的供給進(jìn)行對比，才能對現(xiàn)狀公交線網(wǎng)做出全面、客觀的評估和診斷。

      通過手機(jī)信令數(shù)據(jù)，分析出全市人口的居住地與工作地的分布，客流的出行方向和流量強(qiáng)度，以及城市各大客流走廊的分布情況，掌握全市所有居民出行時間、方向、數(shù)量等特征和規(guī)律。

　　2.公交出行服務(wù)供給分析

　　2.1線網(wǎng)評估

　　建立公交線網(wǎng)評估指標(biāo)體系，對線網(wǎng)整體性能（包括線網(wǎng)長度、站點(diǎn)覆蓋率、線網(wǎng)密度、線網(wǎng)重復(fù)系數(shù)、線網(wǎng)結(jié)構(gòu)布局等指標(biāo)）、運(yùn)營服務(wù)水平（包括平均運(yùn)送速度、高峰小時滿載率、平均出行時耗、分擔(dān)率、等指標(biāo)）以及運(yùn)營效率（包括公交客運(yùn)量、車公里載客量、投入運(yùn)力與運(yùn)量相關(guān)性等指標(biāo)）進(jìn)行分析和評估。

圖6 線網(wǎng)評估指標(biāo)體系

　　將公交線網(wǎng)的供給與全市居民的出行需求進(jìn)行全方位的疊加對比分析，評估公交線網(wǎng)是否完全覆蓋客流走廊，公交班次運(yùn)力的投入是否滿足客流的需求，以此來指導(dǎo)公交的線網(wǎng)的優(yōu)化布局和運(yùn)力投入。

　　2.2線路評估

　　建立公交線路評估指標(biāo)體系，對線路服務(wù)水平（包括運(yùn)行速度、運(yùn)行正點(diǎn)率、發(fā)車間隔、高峰滿載率、運(yùn)營時間、運(yùn)行均衡性等指標(biāo)）、運(yùn)行效率（包括非直線系數(shù)、方向不均衡系數(shù)、斷面不均衡系數(shù)、高峰小時高斷面通過量、投入運(yùn)力與運(yùn)量相關(guān)系數(shù)、與其他線路相關(guān)性等指標(biāo)）以及效益分析（包括公交客運(yùn)量、單公里人次、單班運(yùn)營效益、交替系數(shù)等指標(biāo)）進(jìn)行分析和評估。并根據(jù)城市當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況制定指標(biāo)閾值和權(quán)重，綜合測算出線路的評價分值。

圖7 線路評估指標(biāo)體系

圖8 各時段運(yùn)行班次與客流分布

　　2.3設(shè)施評估

　　場站樞紐、首末站、中途站、車輛、公交專用道等基礎(chǔ)設(shè)施是公交系統(tǒng)健康運(yùn)行的必要保障。除了以上關(guān)于線網(wǎng)和線路的公交出行服務(wù)供給分析外，需要對公交場站樞紐、線路首末站以及中途站的選址布局、面積、容量、功能布局等進(jìn)行分析，對公交車輛數(shù)量、規(guī)模、性能以及能源類型進(jìn)行評測，對公交專用道的設(shè)置類型、布局和長度進(jìn)行評價。

　　3.問題診斷

　　基于大數(shù)據(jù)對居民出行的需求與公交供給的相關(guān)指標(biāo)分析，總結(jié)歸納出現(xiàn)階段大部分城市公交的線網(wǎng)的問題主要集中在四個方面。

　　一是線網(wǎng)結(jié)構(gòu)的問題，線網(wǎng)布設(shè)與城市布局不匹配。

　　公交線網(wǎng)的發(fā)展與城市布局的變化不同步，公交線網(wǎng)布設(shè)和站點(diǎn)覆蓋率不足，特別是市區(qū)周圍新建成的小區(qū)，公交線路的開辟速度滯后于新小區(qū)居民的出行需求，而在老城區(qū)的主要客流走廊和熱點(diǎn)區(qū)域出現(xiàn)線路重復(fù)率過高的情況。由于過去線網(wǎng)布設(shè)方法匱乏，公交線路開辟缺乏網(wǎng)絡(luò)上的統(tǒng)籌考慮，多以延長和增補(bǔ)方式單線調(diào)優(yōu)，造成了整個線網(wǎng)功能層次不清，區(qū)間出行、區(qū)內(nèi)出行及跨區(qū)出行的出行結(jié)構(gòu)與出行需求不匹配，線網(wǎng)布局與客流出行需求不一致。

　　二是運(yùn)營組織的問題，運(yùn)力投入與實(shí)際運(yùn)量不匹配。

　　通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，公交供給與市民需求不匹配，部分線路運(yùn)營時間較短，特別是晚班車運(yùn)營結(jié)束時間早，不能滿足夜間乘客的出行需求；另外，在滿載率較高的路段投入班次不足，降低了乘客乘車舒適度。由于技術(shù)的制約，部分企業(yè)未能根據(jù)周末、工作日、高峰、平峰及低峰等不同時段的客流特征進(jìn)行精細(xì)化制定行車作業(yè)計(jì)劃，進(jìn)行合理配車、科學(xué)調(diào)度，缺乏多樣化的運(yùn)營組織模式。 

　　三是基礎(chǔ)設(shè)施的問題，設(shè)施供給與公交需求不匹配。

　　主要體現(xiàn)在場站、樞紐、中途站及換乘設(shè)施有待完善，車輛規(guī)模與裝備水平有待提高，公交專用道設(shè)置比率和監(jiān)管力度需要加強(qiáng)。

　　四是保障機(jī)制的問題，政策落實(shí)與實(shí)際需求不匹配。

　　公共交通是民生工程，公交的發(fā)展需要政策的保障，目前很多城市仍存在資金補(bǔ)貼不到位、場站用地難以保障、車輛駕駛?cè)藛T不足、公交優(yōu)先不落地的情況。

　　上述問題，導(dǎo)致部分城市的公交服務(wù)水平較低，吸引力和分擔(dān)率下降，公交運(yùn)營難以可持續(xù)發(fā)展，城市交通擁堵加劇，市民的生活質(zhì)量和城市功能形象難以提升。

　　4.結(jié)語

　　隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能化水平的提升，將會有更多的數(shù)據(jù)資源和更先進(jìn)的技術(shù)方法為我們所用，更精準(zhǔn)地對居民的出行需求進(jìn)行挖掘、對公交的現(xiàn)狀供給進(jìn)行評測，診斷現(xiàn)狀問題，對癥開方，優(yōu)化調(diào)整線網(wǎng)，滿足人們對公交出行體驗(yàn)和服務(wù)的高質(zhì)量需求。線網(wǎng)優(yōu)化應(yīng)遵循以人為本、因地制宜、兼顧效益、循序漸進(jìn)的原則，科學(xué)制定公交線網(wǎng)優(yōu)化方案，構(gòu)建與城市布局相適應(yīng)，與居民出行需求相吻合、層次清晰、運(yùn)營高效的城市公交線網(wǎng)體系，助力公共交通在居民出行中的主體地位，由主動適應(yīng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)城市發(fā)展。

　　參考文獻(xiàn)

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