基于公共交通刷卡数据的轨道线路周边常规公交线路优化布局研究.pdf

年第 卷第 期总第 期物流工程与管理 交通运输:./.基于公共交通刷卡数据的轨道线路周边常规公交线路优化布局研究 郭继杰张 勇孟 宁赵玉梅(.济南轨道交通集团有限公司山东 济南.山东交通学院 交通与物流工程学院山东 济南)【收稿日期】【作者简介】郭继杰济南轨道交通集团有限公司 【摘 要】近年来大连市轨道交通建设逐步加速先后建成运营地铁、号线有效提升了公共交通系统服务水平对减少居民出行时间、缓解道路交通拥堵有着重要的意义 但与快速发展的轨道交通相比常规公交发展缓慢相关线路并未充分结合轨道交通建设进行调整在一定程度上出现常规公交与轨道交通竞争的现象未形成公共交通系统发展合力 为进一步提升轨道交通服务水平实现轨道交通与常规公交的融合发展文中结合常规公共交通相关基础数据提出轨道线路周边常规公交线路优化布局的方法并通过实际案例验证方法的科学性及合理性【关键词】大数据常规公交线路优化聚类分析【中图分类号】【文献标识码】【文章编号】()(.)【】.【】近年来国内相关城市轨道交通建设步伐不断加快公共交通系统日益完善对轨道、公交系统的网络规划、线路优化等均进行过大量研究 在此基础上本文基于大连市山地城市的实际情况结合相关公交数卡数据提出轨道交通线网建设背景下基于公共交通刷卡数据的常规公交线路优化研究方法并通过实际案例进行验证分析 公交发展现状目前大连市轨道交通稳步发展中运量公交建设加快特色公交崭露头角已初步形成了以轨道交通和中运量公交为骨架、地面公交为主体、慢行交通为延伸的多模式公交线网系统.轨道交通目前大连中心城区已建大中运量轨道线路 条分别为地铁 号线、地铁 号线一期、快轨 号线及支线、快轨 号线运营里程约 公里 客流运营情况客流总量整体不高客流强度相对较低运营的 条轨道线路中客流最大的为地铁 号线日均客流总量约为.万人次客流强度约为 万人次/公里日客流最小的为快轨 号线日均客流总量约为.万人次客流强度仅为.万人次/公里日物流工程与管理第 卷图 大连市轨道交通线网现状.常规公交大连市内五区现共有常规公交线路 条线网长度 公里线路总长度 公里线路平均长度.公里超过 公里的有 条占比 图 大连市常规公交线网现状 区域内公交服务水平较高现站点建成区 米服务范围覆盖率达 超过规范要求的 公交线路网比率为.中山区、西岗区和沙河口区均达到 以上甘井子区与高新园区相对较低分别为 和 核心区的建成区公交站点覆盖率达到.基本实现建成区全覆盖 公交刷卡数据处理近年来大连市公交信息化智能化建设得到快速发展目前所有公交车辆都配备了 刷卡系统和 定位系统乘客使用 卡乘车比例超过 并积累了海量的 刷卡数据 刷卡数据详细记录了乘客使用公共交通系统的时间、车辆、线路以及交易金额等信息 数据详细记录了各公交车辆的线路、方向、进出站时间等信息 本文通过对 刷卡数据和 数据进行融合处理和挖掘分析提供全面、量化的公交客流与出行特征为公交线路布局方案优化供科学、量化的决策依据.数据处理思路数据获取与预处理涉及公交行业基础数据、数据和 刷卡数据等 类数据 根据上下车推算算法需求对各类数据进行问题分析以及字段修改与补全以确保 刷卡上下车站点推算处理程序的顺利运行 刷卡上下车站点推算算法根据 数据和 刷卡数据特点结合公交乘客出行行为规律和特征提出一套适合“一票制”公交刷卡系统的上下车站点推算算法为有效、全面、客观获取公交乘客层面的 出行信息提供技术手段支持生成乘客出行信息 基表根据 刷卡上下车站点推算结果生成详细的乘客出行信息 基表记录每个乘客每次乘车的上下车时间、线路、站点等信息并对一次完整出行(出行链)对应的各乘车阶段及其换乘关系等进行识别从而为后续公交出行需求挖掘分析工作的开展提供重要数据基础公交出行需求特征分析基于乘客出行信息 基表和行业基础数据挖掘分析公交出行需求主要包括公交客流时间分布特征、空间分布特征及公交乘客出行特征等为公交模型构建以及公交线网优化提供有效数据支持和依据图 公交 卡数据分析工作思路.数据获取与预处理基础数据基础数据预处理主要包括基础数据的修正与完善、站点聚类与换乘关系集合表生成等两部分内容 卡分析基础数据主要包括公交、地铁和 的线路站点基础数据以及站点、交通小区的 图层数据等 原始线第 期郭继杰等:基于公共交通刷卡数据的轨道线路周边常规公交线路优化布局研究路站点基础数据主要存在问题包括公交()线路站点基础数据中部分站点位置错误或缺失 与线路名称对应关系缺失未提供数据、地铁()线路站点基础数据及未提供站点、线路的 图层考虑到公交车辆 数据中存储有站点的位置信息对公交()线路站点基础数据的修正与完善思路如下第一对站点位置信息未缺失的站点进行 可视化展示结合站点空间分布规律以及行政区边界对位置明显错误站点 进行标识第二对站点位置信息缺失的站点进行标识第三利用 数据记录的车辆进出站标识、站点 及其位置信息对位置信息错误或缺失的站点 进行修正与完善由于地铁和 线路站点数据缺失需对其进行人工梳理首先根据百度地图查找相应线路梳理各线路各方向沿途经过站点名称、站序、位置(百度坐标)等信息其次实现所有站点百度坐标到 坐标的转换最后根据地铁和 刷卡数据中的站点名称和站点 实现线路站点数据中各站点的正确编号图 地铁和 线路站点数据完善思路 为方便下车站点推算时能充分利用乘客换乘与往返关系中的空间临近性特征需要预先将全市所有公交和地铁站点进行聚类并结合线路站点关系生成各线路间的换乘关系集合表.站点聚类在进行公交站点编号时往往将同一物理站点不同行车方向的站台加以区别 因此在下车推算的过程中需要对其进行空间聚类辅助识别 考虑到相邻公交站点以及同名站点不同站台的间距范围聚类半径取.生成换乘关系集合表每个线路对之间如果某站点 对间距在 以内(一般站间距在 考虑到上车站点推算可能出现偏离 个站点误差为防止其影响下车站点推算换乘距离最大取)则认为该线路对可在该站点对实现换乘并生成换乘距离关系集合表 表中主要记录换乘前的线路、行车方向、站序、站点 换乘后的线路、行车方向、站序、站点 以及换乘距离()等信息在具体实现过程中可先对站组内部的站点 对进行换乘关系判断再对站组间的站点 对进行换乘关系判断以提升数据处理效率图 换乘关系集合表示例 数据公交 原始数据格式为 数据库.格式需对该数据进行预处理解析为 数据库格式 数据预处理主要包括数据解析、字段补全两项内容图 数据解析流程示意图 通过对原始 数据进行预处理生成车辆的 到离站时间信息表主要包括趟次、线路、行车方向、车牌号、站序、站点、进站时间、离站时间、推算开门时间等字段信息 刷卡数据公交原始 刷卡数据包括常规公交、快速公交和地铁刷卡数据 各类刷卡数据的卡号编码规则不一致需分析对应关系并统一处理另外快速公交刷卡数据的交易时间由几个文本字段构成需整合为一个时间类型字段根据原始 刷卡数据存在的主要问题对几种原始 刷卡数据进行相应预处理和合并生成统一的 刷卡数据表.上下车站点推算上车站点推算上车站点推算主要问题为乘客滞后刷卡、部分线路和站点数据与实际运营数据不一致站点 数据定位误差等 通过采用 卡与 数据融合基于 卡数据聚类和相似度分析的方法实现 刷卡数据上车站点推算 该方法通过 卡数据聚类、卡时钟误差测算可有效避免同站数据被匹配到不同车站、自动纠正 卡时钟误差提高精度全网上车站点推算率达 以上同时利用人工跟车调查对处理结果进行验证 平均值约为 满足“平均值小于”的可接受条件物流工程与管理第 卷下车站点推算下车站点推算主要问题为乘客下车到达时不刷卡乘客下车换乘时不刷卡等通过采用基于乘车出行换乘、往返、通勤等出行行为的时空规律特征分析实现 刷卡数据下车站点推算 有效识别换乘关系、往返关系等全网下车站点推算率达 以上利用人工跟车调查对处理结果进行验证 平均值约为 满足“平均值小于”的可接受条件.公交 矩阵推算首先根据公交调查所得线路刷卡率对 卡计算上下客流量进行扩样然后再根据站点与相邻小区的的位置关系判定从该站点上下客的乘客数与分布到周围小区的比例关系最终得到高峰时段公交出行 矩阵 线路优化调整.线路调整主要方法轨道交通线路周边公交线路布局优化调整的方法主要涉及提升公交的服务范围及改善公交线路的运营效率两个方面其中通常提升公交的服务范围主要采用新增公交线路及延伸现状公交线路等方式改善公交线路的运行效率涉及对当前公交线路进行取消、局部改线、线路截短/拆分等措施线路新增/延伸线路新增/延伸主要考虑城市外围区域公交线路覆盖不足区域如地铁、号线两端的河口、革镇堡、南关岭等区域可采用新增线路、延伸已有线路方式提高公交服务范围 但线路新增或延伸应综合考虑现状周边用地布局、重要交通设施分布、已有线路运行特征等综合分析进行处理取消线路/局部改线线路取消主要考虑线路百客流强度及周边线路布设的重复情况线路百客流强度一般采用 人次/百公里作为线路运行的最低要求大连市中心城区公交线路百公里客流强度为 人次/百公里基本所有线路都能满足客流强度要求但当前大连市中心城区公交线网重复系数较高达到.部分城市道路如黄河路、中山路、香周路等主干路线路重复系数达到 条以上考虑目前轨道交通主要沿主干路布设部分公交线路与轨道交通线路走向重复因此在轨道交通服务能够满足客流需求时应对相关线路走向进行调整或取消部分线路裁弯取直考虑大连为丘陵城市道路走向曲折导致常规公交线路非直线系数较高根据处理后公交线路数据发现区域内公交线路平均非直线系数达.线路非直线系数最高达到.高于规范推荐值(不应大于.)为提升公交运行效率考虑轨道周边公交线路功能不同对轨道站点接驳公交非直线系数大于.的线路、干线公交非线性系数大于.的线路进行取直处理线路截断/拆分目前大连市中心城区公交线路超过 公里的有 条过长的线路将导致车辆运行时间过长降低线路营运效率应综合考虑线路客流的运行特征对过长线路采取截断或拆分的处理方式截断客流较少的线路路段降低线路长度对双线客流运行特征线路进行拆分提高线路运营效率.线路调整方案以地铁 号线周边公共交通线路为例提取分析区域周边涉及常规公交线路 条进行优化反省主要线路优化方案如下 路、路线路优化方案 路、路与有轨电车 路、地铁 号线存在功能重复问题且 路与 路线路基本重复将 路改为小平岛区内环线 路延伸覆盖 路取消段 路取消段主要影响小平岛段至马栏河桥、解放广场客流 需换乘 路/地铁 号线或乘坐 路步行至解放广场图 、路调整方案与站点客流 路、路线路优化方案 路、路与有轨电车 路、轨道存在功能重复问题 路功能可代替 路取消 路保留 路 取消的 路段可由 路、路覆盖同时将 路由大龙王塘延伸至横山寺延伸约.公里覆盖风采路与详坛路公交盲区提供至横山寺的公交服务图 路延伸方案 路、路线路优化方案 路、路、路存在功能重复问题且与轨道 号线重复线路较多 路可替代性较强因此调整 路将第 期郭继杰等:基于公共交通刷卡数据的轨道线路周边常规公交线路优化布局研究路变成区内微循环线连接大华锦绣华城与海洋大学原计划大华锦绣至海洋大学线路 路已于 年 月 日开通 路沿数码路、软件园路延伸至大连理工大学因线路调整取消的鸿基书香园站将会对全客流的 产生影响影响较小原鸿基书香园站乘客客步行 米至东北财经大学站乘坐 路、路图 路调整方案与站点客流 优化调整整体方案综合相关调整方案最终调整相关线路 条线路总长约.公里与方案相比里程减少了.公里配车减少了 辆图 地铁 号线周边优化方案汇总图表 方案汇总表线路长度优化后长度日均客运量客流强度原配车优化后配车影响客流优化方案 路.延伸覆盖至 路(取消路段)理工大 路.路延伸覆盖 路取消段延伸至火车站 路.路改为小平岛区内微循环 路.路改线至钻石湾原线路由山东路转至松江路、东方路、工兴路至钻石湾 路.路截断至兴工街 路.路改线至大连北站 路.取消 路.截断至海洋大学 结论通过上述分析对轨道站点周边公交线路采用基于大数据的布局优化调整方法可准确识别公交线路的运营特征提升方案调整的针对性有效促进常规公交与轨道交通的一体化发展数据处理与分析是寻找问题线路与方案优化的基础.通过采用上下车站点推算算法可有效提升数据分析的准确性并通过实地数据采集验证了相关方法的科学性方案优化调整应综合周边线路分布、站点布置及客流情况综合分析、确定相应调整方案尽可能减少调整后的线路对沿线居民出行的影响 参考文献 .:.:.王艳天.城市公交线网评价方法与应用研究.长沙:长沙理工大学.丁祥祯.基于 和空间句法的昆明中心城区公交网络评价研究.昆明:云南大学.邢雪.基于粒子群算法的城市接驳公交网络优化调度方法.北京工业大学学报():.惠英赵杰樊晓超.基于出行服务链的社区公交线路模式与效应分析.武汉理工大学学报(交通科学与工程版):.郭本峰张杰林李铁柱.城市轨道交通接运公交最优长度与线路布设研究.交通运输工程与信息学报():.曹玫.城市轨道交通与常规公交客流一体化研究.南京:东南大学.李家斌过秀成姜晓红等.城市轨道交通运营初期地面公交线网调整策略研究.现代城市研究():.蒋冰蕾孙爱充.城市快速轨道交通接运公交路线网规划.系统工程理论与实践():.