基于公交IC卡數(shù)據(jù)的公共交通客流分析

陳孟柯

【摘 要】公共交通系統(tǒng)客流數(shù)據(jù)是城市公共交通系統(tǒng)規(guī)劃及優(yōu)化的前提。面對城市規(guī)模的迅速發(fā)展及客流變化，公共交通系統(tǒng)需要根據(jù)變化做出合理的調(diào)整，因此獲得準確的交通客流數(shù)據(jù)勢在必行。傳統(tǒng)的人工調(diào)查的方法存在諸多弊端，在IC卡普及，GPS、GIS技術(shù)發(fā)展迅速的前提下，一種基于公交IC卡數(shù)據(jù)的新型公共交通系統(tǒng)客流分析方法應運而生。通過獲取公交IC卡數(shù)據(jù)，以聚類的方法進行數(shù)據(jù)歸約，使用統(tǒng)計學方法對數(shù)據(jù)進行分析，進而獲得公共交通系統(tǒng)客流數(shù)據(jù)。

【關(guān)鍵詞】公共交通；公交IC卡數(shù)據(jù)；客流分析

0 前言

隨著城市經(jīng)濟的發(fā)展，越來越多的大城市面臨擁堵這一交通問題，為了解決擁堵問題，優(yōu)先發(fā)展公共交通系統(tǒng)成為諸多城市的首選方案。城市公共交通系統(tǒng)的運營與組織需要獲取大量的交通數(shù)據(jù)進行支持，如何及時、準確、全面的獲得大量的公共交通系統(tǒng)出行數(shù)據(jù)關(guān)系到公共交通系統(tǒng)的發(fā)展。現(xiàn)狀我國仍采用人工調(diào)查的方法去采集客流信息，不僅耗費時間、財力、物力，調(diào)查結(jié)果也受到各種因素的影響而存在偏差。近年來，隨著IC卡的普及，一種基于公交IC卡數(shù)據(jù)的新型公共交通系統(tǒng)客流調(diào)查分析方法得以改善傳統(tǒng)人工調(diào)查方法得不足。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

隨著公交IC卡的普及和IC卡技術(shù)的逐步成熟，通過IC卡數(shù)據(jù)得到公交基礎數(shù)據(jù)的研究課題也隨之出現(xiàn)。目前，在北京、杭州、深圳等大城市已經(jīng)出現(xiàn)此類研究，此外，南京的東南大學也對其有所研究，利用IC卡數(shù)據(jù)進行公交基礎數(shù)據(jù)的調(diào)查分析仍是新事物，有很多問題有待深入研究。

在國外，日本神戶大學利用地鐵IC卡交易數(shù)據(jù)分析乘客的乘車行為，加拿大的蒙特利爾大學將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應用到公交IC卡交易分析中[1]，英國的威斯特大學將公交IC卡數(shù)據(jù)用于公共市場的分析，包括刷卡次數(shù)、乘客出行的時間和區(qū)域分布等[2]。此外，法國、韓國、新加坡用IC卡數(shù)據(jù)在交通方面有過研究。世界上比較有影響的通用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：SAS公司的Enterprise Miner、IBM公司的Quest、SGI公司的See Miner、SPSS公司的Clementine、Sybase公司的Warehouse Studio、RuleQuest Research公司的See5，幾乎沒有涉及對交通數(shù)據(jù)的采集處理[3]。

2 南京公交IC卡數(shù)據(jù)處理

2.1 數(shù)據(jù)特征

南京市民卡有限公司出售的智匯卡（金陵通）及社會保障卡均能在公交車、地鐵、輕軌、輪渡、出租車等公共交通工具上使用。其儲存的持卡人信息、車輛種類、線路標號、上下車站編號、上車刷卡時間、下車刷卡時間（地鐵）、車輛編號、IC卡編號[4]是進行公共交通客流調(diào)查的重要依據(jù)。公交IC卡數(shù)據(jù)量繁多復雜，因此，需要在客流調(diào)查分析時對數(shù)據(jù)進行處理。

2.2 數(shù)據(jù)處理

龐大的公交IC卡數(shù)據(jù)實時更新，使用原始的數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法已經(jīng)不能滿足交通日益發(fā)展的需求，因此，需要運用數(shù)據(jù)庫技術(shù)對龐大的公交IC卡數(shù)據(jù)進行儲存管理。利用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)能夠?qū)?shù)據(jù)進行按不同因素的分類和檢索，以便快速準確的獲取有限的數(shù)據(jù)。

根據(jù)調(diào)查研究南京市近年來的客運量如圖1所示，公共交通機動化出行分擔率如圖2所示。公共交通客運量和公共交通出行分擔率日益增長，同時南京公共交通刷卡率達60%，因此，可以使用公交IC卡數(shù)據(jù)對南京公共交通客流進行分析。

雖然采用IC卡數(shù)據(jù)進行公共交通系統(tǒng)客流調(diào)查分析，數(shù)據(jù)的準確性和有效性已經(jīng)較傳統(tǒng)方式有所提高，仍然會存在不滿足要求的數(shù)據(jù)。因此在數(shù)據(jù)處理的步驟，需要對采集到的公交IC卡數(shù)據(jù)進行聚類分析過濾掉噪聲數(shù)據(jù)并結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計的方法獲取有效的交通數(shù)據(jù)。

伴隨著GPS以及GIS技術(shù)的不斷發(fā)展，可將處理后的公交IC卡數(shù)據(jù)結(jié)合GPS和GIS技術(shù)實現(xiàn)在地圖上的可視化展示，可為交通規(guī)劃和研究提供更為具象化的數(shù)據(jù)支持。

3 南京公共交通系統(tǒng)客流分析

3.1 客運量

根據(jù)南京市公交IC卡數(shù)據(jù)的采集處理，利用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行管理，結(jié)合刷卡率及公共交通出行占有率度能夠得到南京市2011年-2015年度的客運總量數(shù)據(jù)如圖1所示和客運量同比增長率如圖3所示。利用公交IC卡數(shù)據(jù)能夠數(shù)據(jù)調(diào)查得到客運量的有效信息，通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)可按年度、季度、月份對客運量進行分析，使用統(tǒng)計學方法和交通模型可以對未來交通量進行合理的預測，為公共交通系統(tǒng)規(guī)劃提供有力的保障。

3.2 公共交通系統(tǒng)客運結(jié)構(gòu)

針對采集到的公交IC卡數(shù)據(jù)，利用其記錄的車輛種類、車輛編號和線路編號等有效的數(shù)據(jù)信息，利用統(tǒng)計分析的方法能夠得到公共交通系統(tǒng)客運結(jié)構(gòu)。南京市2015年度地鐵客運量7.17億人次，在南京市公共交通客運總量中比重達到34.86%，公共汽車客運量為10.24億人次，在南京市公共交通客運總中比重占49.78%，出租車客運量為3.11億人次，占城市公共交通客運總量的比重為15.12%，其他運輸方式的客運量0.05億人次，占總客運量的比重達0.24%，如圖4所示。

使用調(diào)查得到的公共交通客運量數(shù)據(jù)可以對南京市的公共交通客運體系結(jié)構(gòu)進行具體的分析評價，分析公共交通客運量變化可以進一步調(diào)整南京市的公共交通體系發(fā)展方向和制定遠期公共交通發(fā)展戰(zhàn)略。

3.3 路線客流量比重

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市的交通發(fā)展瞬息萬變，公共交通規(guī)劃的時效性往往較短，因此，針對公共交通線路的調(diào)整也應順應路線客流量比重的變化進行調(diào)整以滿足居民出行的需要。針對路線客流量比重調(diào)查分析時，可結(jié)合公交IC卡數(shù)據(jù)中的路線信息和出行量信息，利用GIS的可視化功能，將南京市已規(guī)劃公共交通路線中客流量在公共交通路線網(wǎng)中展示，結(jié)合不同時間段的路線客流量比重信息對已規(guī)劃線路進行調(diào)整并對擬規(guī)劃路線的可行性進行分析，獲得能夠滿足未來公共交通需求的規(guī)劃方案。同時可對路線上運營車輛的編號信息和上車時間數(shù)據(jù)，利用GPS技術(shù)定位到車輛運行的路線，實現(xiàn)在路線上的車輛運營管理，保障該路線上的出行需求得到滿足。

3.4 換乘節(jié)點

對公交IC卡數(shù)據(jù)庫中儲存的上下車時間、車輛編號、線路編號等信息，利用GPS定位和GIS的數(shù)據(jù)可視化功能，對南京市的公共交通換乘節(jié)點進行定位并展示歷年換乘節(jié)點的變化，以便做出合理預測，滿足未來的公共交通換乘需求。同時，對南京現(xiàn)存的新街口、南京站、南京南站、新莊、大行宮、奧體中心等公共交通換乘節(jié)點的各種交通方式換乘結(jié)構(gòu)做出動態(tài)的調(diào)整，滿足南京市的公共交通換乘需要。

3.5 出行距離

出行距離的調(diào)查分析可以通過分析公交IC卡中的記錄的刷卡時間、上下站時間，路線的編號獲取。以換乘時間30分鐘作為標準，兩次上車刷卡時間間隔大于30分鐘作為一次出行的發(fā)生，若小于30分鐘則視為換乘，利用GPS及GIS技術(shù)在南京市的地圖上展示出行距離信息，利用GIS的屬性數(shù)據(jù)管理功能，對地圖上的出行距離進行分類整合，同時通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的方法對出行距離進行篩選整合，得到南京市的出行距離分布。結(jié)合南京公共交通系統(tǒng)規(guī)劃方案和歷年公共交通系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對地鐵、公共汽車、輕軌、輪渡等公共交通出行方式的比重進行調(diào)整。此外，可利用出行距離、換乘節(jié)點、路線比重的調(diào)查結(jié)果，通過GPS定位公交站臺及地鐵進出口分析其與居民點的關(guān)系，規(guī)劃出南京公共自行車停放點的合理布置位置和間距，解決公共交通“最后一公里”的出行需求。

4 結(jié)語

伴隨城市的經(jīng)濟發(fā)展和人口結(jié)構(gòu)的變化，城市中的交通狀況越來越復雜，這就意味著城市管理者和公共交通管理部門需要獲取大量交通數(shù)據(jù)供城市公共交通運營管理使用。公交IC卡的普及伴隨著GPS、GIS技術(shù)和大數(shù)據(jù)的發(fā)展，利用公交IC卡數(shù)據(jù)進行城市公共交通系統(tǒng)客流分析將成為一種趨勢。本文論述了一種基于公交IC卡數(shù)據(jù)分析城市公共交通客流的方法，為城市的公共交通系統(tǒng)結(jié)構(gòu)調(diào)整，公共交通的運營管理提供了一種更加方便、高效、準確的方法。

【參考文獻】

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[3]Bagchi，M，White，P.R，2003， Use of public transports， smart， card date for understanding travel behavior[Z].Proceeding of Europe Transport Conference Strasbourg，8-10 October.

[4]戴霄，陳學武.基于公交 IC 信息的公交數(shù)據(jù)分析方法研究[D].南京：東南大學， 2006.

[5]陳鋒，劉劍鋒.基于 IC 卡數(shù)據(jù)的公交客流特征分析——以北京市為例[J].城市交通，2016（01）：51-58，64.