城市公交動(dòng)態(tài)客流統(tǒng)計(jì)技術(shù)研究

梁展凡 韋海和 商小燕 嚴(yán)凱

【摘 要】隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，急劇增加的機(jī)動(dòng)化出行需求，使得城市交通環(huán)境狀況日益惡化，為解決這一狀況，最直接、最有效的途徑就是大力發(fā)展公共交通。公交客流的采集統(tǒng)計(jì)方法對(duì)公交系統(tǒng)的建設(shè)與管理起著至關(guān)重要的作用，文章致力于借鑒和總結(jié)其他地方的先進(jìn)統(tǒng)計(jì)技術(shù)，找到適合于城市發(fā)展的公交客流統(tǒng)計(jì)技術(shù)，以便更合理、有效地調(diào)度有限的城市公交資源。

【關(guān)鍵詞】城市公交；動(dòng)態(tài)客流；統(tǒng)計(jì)技術(shù)

【中圖分類(lèi)號(hào)】U491.23 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2016）12-0031-03

0 引言

伴隨著城市經(jīng)濟(jì)與國(guó)際地位發(fā)展的需要，城市交通堵塞的問(wèn)題日益嚴(yán)重。鑒于社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)，國(guó)家聲令推進(jìn)公共交通的發(fā)展，使得公共交通在城市交通中的主體地位得以確立，將關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的社會(huì)公益事業(yè)和城市經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展緊密聯(lián)系在一起。顯然，當(dāng)下各大城市交通的惡化狀況已經(jīng)制約了城市的發(fā)展，那么，打破這種發(fā)展瓶頸，合理地利用現(xiàn)有的公共交通資源，大力發(fā)展公共交通是必然趨勢(shì)。

城市公交動(dòng)態(tài)客流統(tǒng)計(jì)是推進(jìn)城市公交便民出行的基礎(chǔ)，也是推進(jìn)智慧公交的第一步。目前，我國(guó)城市公共交通服務(wù)水平仍然處在較低水平，嚴(yán)重制約了城市公共交通系統(tǒng)的發(fā)展。許多國(guó)家公共交通部門(mén)應(yīng)用先進(jìn)的信息與通信技術(shù)進(jìn)行公交車(chē)輛定位、車(chē)輛監(jiān)控、自動(dòng)駕駛、計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度及提供各種公共交通信息以提高公共服務(wù)水平。因此，客流量的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)成為公共交通系統(tǒng)的重要組成部分，公共交通部門(mén)應(yīng)致力于將計(jì)算機(jī)智能統(tǒng)計(jì)方法應(yīng)用到公交客流采集統(tǒng)計(jì)的過(guò)程中，從而為公交管理提供依據(jù)。

1 城市公交客流統(tǒng)計(jì)技術(shù)的概念

城市公交客流統(tǒng)計(jì)技術(shù)是指充分利用GPS定位技術(shù)、智能統(tǒng)計(jì)技術(shù)、計(jì)算機(jī)客流分析處理技術(shù)及新型信息技術(shù)等處理手段來(lái)收集公交客流動(dòng)靜態(tài)人數(shù)變化、客流變化時(shí)間、空間等多方位變動(dòng)的技術(shù)，從而能準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)公交運(yùn)營(yíng)車(chē)輛動(dòng)態(tài)客流情況，為分析影響成本規(guī)制瓶頸的相關(guān)因素、科學(xué)調(diào)整公交線網(wǎng)布局、科學(xué)規(guī)劃公交樞紐站點(diǎn)、動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)地進(jìn)行調(diào)度優(yōu)化管理，落實(shí)成本規(guī)制與財(cái)政補(bǔ)貼及圍繞轉(zhuǎn)道交通線網(wǎng)擴(kuò)展對(duì)公交線網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整等熱點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題，提供決策的依據(jù)。

2 城市公交客流統(tǒng)計(jì)技術(shù)發(fā)展概況

20世紀(jì)80年代以來(lái)，以美國(guó)、日本等為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家率先對(duì)公交系統(tǒng)的研發(fā)給予了高度重視與巨大投入，引進(jìn)了大量先進(jìn)的技術(shù)，解決了城市公交運(yùn)營(yíng)的諸多問(wèn)題?；诮y(tǒng)計(jì)分析技術(shù)、壓力傳感器技術(shù)、紅外傳感技術(shù)和視頻圖像處理技術(shù)等對(duì)上、下車(chē)乘客進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)、跟蹤和計(jì)數(shù)判定以獲得乘客流量的技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，現(xiàn)將其各自的優(yōu)、缺點(diǎn)匯總見(jiàn)表1。基于紅外對(duì)射遮擋與壓力傳感器技術(shù)的公交客流統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)在客流高峰期時(shí)，無(wú)法取得令人滿意的效果，準(zhǔn)確率只有60%～70%；而基于視頻圖像處理技術(shù)的城市公交客流統(tǒng)計(jì)技術(shù)在研究中占主流地位，它是利用恰當(dāng)?shù)膸缀侮P(guān)系來(lái)模擬人眼的視覺(jué)特性，從而將屬于低級(jí)別的原始圖像元素劃分為高級(jí)別的目標(biāo)物體。比如，基于嵌入式攝像鏡頭，以采集視頻中人體頭部和肩部形狀為分析目標(biāo)，通過(guò)區(qū)域和方向的設(shè)定來(lái)統(tǒng)計(jì)通過(guò)的人數(shù)，先進(jìn)的算法極大地提高了統(tǒng)計(jì)精確率，高于98%，這完全可以滿足應(yīng)用要求，可廣泛用于需要活體統(tǒng)計(jì)和限制的場(chǎng)合。同時(shí)，需要的硬件設(shè)備少，客流統(tǒng)計(jì)終端集視頻監(jiān)控與客流量統(tǒng)計(jì)分析為一體，極大地簡(jiǎn)化了采購(gòu)手續(xù)和安裝流程，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了視頻監(jiān)控與人數(shù)統(tǒng)計(jì)分析?？傊?，在國(guó)內(nèi)外學(xué)者的不斷研究下，公交乘客的目標(biāo)檢測(cè)、跟蹤及計(jì)數(shù)判定準(zhǔn)則等方法有了很大的發(fā)展，并逐漸成為研究公交車(chē)乘客人數(shù)統(tǒng)計(jì)方法的熱點(diǎn)。

國(guó)內(nèi)關(guān)于公交動(dòng)態(tài)客流統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)的研究比國(guó)外要晚許多，對(duì)客流數(shù)據(jù)的采集及處理、公交線網(wǎng)布局及公交站點(diǎn)的設(shè)置、公交運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)的管理等鮮有涉及。隨著城市化進(jìn)程的加快，傳統(tǒng)的城市公交調(diào)度模式與客流隨機(jī)變化之間的矛盾進(jìn)一步加劇，國(guó)內(nèi)一些城市例如重慶、鄭州、柳州等率先嘗試智能化公交的建設(shè)與運(yùn)營(yíng)?；诔鞘邪l(fā)展的普遍需要，智能公交的建設(shè)迫在眉睫。在這樣的城市公交運(yùn)營(yíng)車(chē)輛動(dòng)態(tài)客流統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)背景下，研究探索城市的公交動(dòng)態(tài)客流統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)的發(fā)展就更加必要。

我國(guó)城市公共交通企業(yè)的技術(shù)手段總體相對(duì)落后，傳統(tǒng)手工模式被絕大多數(shù)城市沿襲，僅少數(shù)城市使用乘客自動(dòng)計(jì)數(shù)系統(tǒng)（Automatic Passenger Counting System，APCS）。城市公交動(dòng)態(tài)客流統(tǒng)計(jì)技術(shù)方法多樣，目前廣泛應(yīng)用的自動(dòng)客流統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)大多由起步較早的發(fā)達(dá)國(guó)家提出并發(fā)展成熟，主要包括IC卡刷卡技術(shù)、門(mén)道紅外光柵檢測(cè)技術(shù)、被動(dòng)紅外式檢測(cè)技術(shù)、主動(dòng)式紅外檢測(cè)技術(shù)、壓力踏板檢測(cè)技術(shù)、視頻圖像處理技術(shù)、測(cè)重技術(shù)、3D技術(shù)、RFID統(tǒng)計(jì)技術(shù)等，現(xiàn)將各類(lèi)客流統(tǒng)計(jì)技術(shù)的優(yōu)、缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比（見(jiàn)表2）。

近幾年，由于學(xué)者們不斷深入研究生物特征識(shí)別技術(shù)，關(guān)于人體行動(dòng)行為的分析已成為未來(lái)客流統(tǒng)計(jì)技術(shù)研究的前瞻性方向之一。人體運(yùn)動(dòng)行為分析利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)，在目標(biāo)檢測(cè)和目標(biāo)跟蹤的基礎(chǔ)上，通過(guò)相應(yīng)算法對(duì)其運(yùn)動(dòng)行為進(jìn)行描述和理解。目前，人體運(yùn)動(dòng)行為分析多應(yīng)用于感知接口、視覺(jué)監(jiān)控等領(lǐng)域。希望計(jì)算機(jī)能夠更加容易、方便地識(shí)別人體表情和手勢(shì)，對(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)行動(dòng)行為進(jìn)行分析，為客流統(tǒng)計(jì)判定準(zhǔn)則的有效性作出貢獻(xiàn)。由于公交車(chē)內(nèi)乘客運(yùn)動(dòng)行為復(fù)雜多變和乘客上、下車(chē)擁擠混雜，所以有必要將人體運(yùn)動(dòng)行為研究分析納入城市公交動(dòng)態(tài)客流統(tǒng)計(jì)技術(shù)系統(tǒng)中，對(duì)取得準(zhǔn)確的客流數(shù)據(jù)具有重要意義。

3 南寧市城市公交動(dòng)態(tài)客流統(tǒng)計(jì)技術(shù)

由于目前手工數(shù)據(jù)采集和運(yùn)營(yíng)調(diào)度管理模式非動(dòng)態(tài)暴露出諸多問(wèn)題，借鑒于國(guó)內(nèi)外其他先進(jìn)地區(qū)的城市公交動(dòng)態(tài)客流統(tǒng)計(jì)技術(shù)，結(jié)合城市經(jīng)濟(jì)、地理位置和環(huán)境等因素，通過(guò)對(duì)比目前市場(chǎng)上通行的公共交通動(dòng)態(tài)客流統(tǒng)計(jì)技術(shù)，對(duì)現(xiàn)行的統(tǒng)計(jì)技術(shù)提出以下改進(jìn)建議。

3.1 采用“GPS定位+IC卡”技術(shù)和視頻統(tǒng)計(jì)技術(shù)

目前，各大城市的市民卡普及率基本達(dá)到80%，可通過(guò)“GPS定位+IC卡”準(zhǔn)確定位乘客的上、下車(chē)站點(diǎn)。通過(guò)“GPS定位+IC卡”將IC卡系統(tǒng)回傳的信息和GPS傳回的數(shù)字編碼結(jié)合生成新的數(shù)據(jù)信息，自動(dòng)回傳實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，經(jīng)分析后方便精準(zhǔn)排車(chē)、排班，有利于公共交通產(chǎn)業(yè)的重新布局和公共交通線網(wǎng)的優(yōu)化。而對(duì)剩下使用現(xiàn)金支付的20%的乘客，則采用視頻統(tǒng)計(jì)技術(shù)彌補(bǔ)，通過(guò)在每部公交車(chē)上安裝的實(shí)時(shí)高清車(chē)載視頻監(jiān)控裝置，在車(chē)內(nèi)車(chē)外“無(wú)死角監(jiān)控”來(lái)辨別乘客數(shù)量。

3.2 GPS和RFID兩種技術(shù)的結(jié)合

引進(jìn)射頻識(shí)別雙芯技術(shù)（Radion Frequency Identification，RFID），即利用無(wú)限射頻信號(hào)空間耦合（電磁感應(yīng)或電磁傳播）的傳輸特性，達(dá)到自動(dòng)識(shí)別被標(biāo)識(shí)對(duì)象的目的，是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。因其具有讀取方便快捷、識(shí)別速度快、數(shù)據(jù)容量大、標(biāo)簽數(shù)據(jù)可動(dòng)態(tài)更改等優(yōu)勢(shì)，所以被廣泛認(rèn)可。但由于其只能在固定點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，所以在公交領(lǐng)域的應(yīng)用并未普及。但是，目前GPS信號(hào)的覆蓋范圍已經(jīng)比較廣，可采用以GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)為主，射頻識(shí)別技術(shù)為輔的方式完成對(duì)公交車(chē)上動(dòng)態(tài)客流的統(tǒng)計(jì)。實(shí)時(shí)顯示出公交車(chē)輛的擁擠程度，通過(guò)乘客刷卡付費(fèi)來(lái)喚醒系統(tǒng)，乘客上車(chē)進(jìn)行標(biāo)識(shí)并啟動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行，該技術(shù)采集準(zhǔn)確率高，同時(shí)不受擁擠程度的影響，識(shí)別率趨于100%。

4 結(jié)論

城市公交動(dòng)態(tài)客流統(tǒng)計(jì)技術(shù)是城市便民系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)，為其提供精確的客流數(shù)據(jù)，從而為優(yōu)化、綜合城市公交系統(tǒng)提供有利的數(shù)據(jù)支撐。本文針對(duì)城市發(fā)展的基本情況，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)等，將原有的定位技術(shù)與引進(jìn)射頻識(shí)別雙芯技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，精確統(tǒng)計(jì)客流動(dòng)態(tài)與靜態(tài)變化，使得客流信息的數(shù)據(jù)處理更加精確，從而為公交車(chē)輛、線路、站點(diǎn)及管理等提供明確的動(dòng)態(tài)化信息，克服了傳統(tǒng)公交運(yùn)輸各種不確定因素的干擾。城市動(dòng)態(tài)客流統(tǒng)計(jì)技術(shù)發(fā)展建議具有一定的實(shí)操性和創(chuàng)新性。上述動(dòng)態(tài)客流統(tǒng)計(jì)技術(shù)將極大地提高城市公交客流統(tǒng)計(jì)效率，有望盡快建立起與城市規(guī)模、人口和經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展相適應(yīng)的公共交通系統(tǒng)，提高公共交通的吸引力，全面提高公交系統(tǒng)的服務(wù)水平，進(jìn)而提升城市客運(yùn)分擔(dān)率，落實(shí)公交優(yōu)先策略，促進(jìn)公交快速發(fā)展，解決城市交通問(wèn)題。

參 考 文 獻(xiàn)

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[責(zé)任編輯：鐘聲賢]