基于大数据的公交线网分析诊断

[ 摘要]本文以公交IC卡数据、GPS数据、轨迹数据、客流计数器、线路信息、站点信息、运营计划和手机信令、基站数据等为数据源，建立线网评估和线路评估指标体系，分析市民乘客出行需求和公交服务供给相关指标，从线网布局、运营组织和基础设施三个方面诊断现状问题，明确线网优化调整的方向。

[ 关键词]公交数据；手机信令数据；公交线网分析诊断

引言

近年来，道路交通拥堵问题逐步成为影响经济发展和群众生活的突出问题，优先发展城市公共交通已在社会各界达成共识，而伴随着人民生活水平的提高和多样化出行方式选择的增加，市民对公交出行服务提出更高的要求，传统的公交线网布局和运营组织模式已不能满足其出行需求。公交线网布局不清、运营组织不精、基础设施不全等问题日益突出，如何提升线网效率、提高服务水平成为我们关注并需迫切解决的问题。因此，我们必须要深入掌握城市公交需求以及系统的现状，精确了解需求，掌握公交乘客出行特征和居民出行特征；然后，在把握需求的基础上分析公交供给，对公交线网和线路进行评价；进而，从线网布局、运营组织和基础设施等三个方面进行问题诊断，为进一步制定合理、科学又实用的线网优化方案提供基础，只有“精准把脉”，才能“对症下药”。

图1 线网诊断流程

随着互联网和云时代的来临，智能化设备在交通领域的广泛应用，公交智能化、数据化水平不断提升，为数据挖掘和分析提供重要支撑。通过对多源数据整合加工处理，进而推进公交精细化管理、提升公交服务水平。本文主要以公交IC卡数据、GPS数据、轨迹数据、客流计数器、线路信息、站点信息、运营计划和手机信令、基站数据等为数据源，分析出行需求和供给相关指标，诊断公交线网存在的问题。

1.市民乘客出行需求分析

1.1公交乘客出行特征分析

公交营运过程中产生大量的IC卡和GPS数据，这些数据可直观反映公交客流出行特征，以此类公交数据为数据源进行时间和空间维度的分析，可掌握公交全天的客流规律、工作日和的客流规律以及运营班次与客流的匹配情况、站点客流规律、客流OD分布、乘客换乘情况等，为合理地优化线网和运营组织提供数据支撑。

（1）时间特征分析

分析各时段的日均运量及变化趋势（包括全天、工作日及各时段的分析），判断公交客流的出行时间分布以及每条线路的早晚高峰小时时间和尖峰时段，为公交运营组织方案评估提供参考。

图2 各时段运量

（2）空间特征分析

分析各时段的公交站点的上下客量、主要换乘站点、客流OD期望、主要客流走廊公交断面通过量以及每条线路各站点的上下客OD、高断面等特征，以此评估公交主要集散点和换乘点的分布状态以及主要的公交客运走廊客流特征，为评估公交线网布局、场站枢纽及站点基础设施供给情况提供数据支持。

图3 各时段的客流空间分布

（3）特定群体出行特征分析

图4 老年客流时间及空间分布

图5 学生客流时间及空间分布

1.2全方式居民出行特征分析

要提高公交的分担率，吸引更多人选择公交出行，仅分析公交乘客的出行需求是不够的，必须要掌握全市居民的出行特征和规律，以全市手机信令数据作为数据背景和基础，对全方式出行需求与现状线网的供给进行对比，才能对现状公交线网做出、客观的评估和诊断。

通过手机信令数据，分析出全市人口的居住地与工作地的分布，客流的出行方向和流量强度，以及城市各大客流走廊的分布情况，掌握全市所有居民出行时间、方向、数量等特征和规律。

 

2.公交出行服务供给分析

2.1线网评估

建立公交线网评估指标体系，对线网整体性能（包括线网长度、站点覆盖率、线网密度、线网重复系数、线网结构布局等指标）、运营服务水平（包括平均运送速度、高峰小时满载率、平均出行时耗、分担率、等指标）以及运营效率（包括公交客运量、车载客量、投入运力与运量相关性等指标）进行分析和评估。

图6 线网评估指标体系

将公交线网的供给与全市居民的出行需求进行的叠加对比分析，评估公交线网是否完全覆盖客流走廊，公交班次运力的投入是否满足客流的需求，以此来指导公交的线网的优化布局和运力投入。

2.2线路评估

建立公交线路评估指标体系，对线路服务水平（包括运行速度、运行正点率、发车间隔、高峰满载率、运营时间、运行均衡性等指标）、运行效率（包括非直线系数、方向不均衡系数、断面不均衡系数、高峰小时高断面通过量、投入运力与运量相关系数、与其他线路相关性等指标）以及效益分析（包括公交客运量、单人次、单班运营效益、交替系数等指标）进行分析和评估。并根据城市当地的实际情况制定指标阈值和权重，综合测算出线路的评价分值。

图7 线路评估指标体系

图8 各时段运行班次与客流分布

2.3设施评估

场站枢纽、首末站、中途站、车辆、公交专用道等基础设施是公交系统健康运行的必要保障。除了以上关于线网和线路的公交出行服务供给分析外，需要对公交场站枢纽、线路首末站以及中途站的选址布局、面积、容量、功能布局等进行分析，对公交车辆数量、规模、性能以及能源类型进行评测，对公交专用道的设置类型、布局和长度进行评价。

3.问题诊断

基于大数据对居民出行的需求与公交供给的相关指标分析，总结归纳出现阶段大部分城市公交的线网的问题主要集中在四个方面。

一是线网结构的问题，线网布设与城市布局不匹配。

公交线网的发展与城市布局的变化不同步，公交线网布设和站点覆盖率不足，特别是市区周围新建成的小区，公交线路的开辟速度滞后于新小区居民的出行需求，而在老城区的主要客流走廊和热点区域出现线路重复率过高的情况。由于过去线网布设方法匮乏，公交线路开辟缺乏网络上的统筹考虑，多以延长和增补方式单线调优，造成了整个线网功能层次不清，区间出行、区内出行及跨区出行的出行结构与出行需求不匹配，线网布局与客流出行需求不一致。

二是运营组织的问题，运力投入与实际运量不匹配。

通过数据分析发现，公交供给与市民需求不匹配，部分线路运营时间较短，特别是晚班车运营结束时间早，不能满足夜间乘客的出行需求；另外，在满载率较高的路段投入班次不足，降低了乘客乘车舒适度。由于技术的制约，部分企业未能根据、工作日、高峰、平峰及低峰等不同时段的客流特征进行精细化制定行车作业计划，进行合理配车、科学调度，缺乏多样化的运营组织模式。

三是基础设施的问题，设施供给与公交需求不匹配。

主要体现在场站、枢纽、中途站及换乘设施有待完善，车辆规模与装备水平有待提高，公交专用道设置比率和监管力度需要加强。

四是保障机制的问题，政策落实与实际需求不匹配。

公共交通是民生工程，公交的发展需要政策的保障，目前很多城市仍存在资金补贴不到位、场站用地难以保障、车辆驾驶人员不足、公交优先不落地的情况。

上述问题，导致部分城市的公交服务水平较低，吸引力和分担率下降，公交运营难以可持续发展，城市交通拥堵加剧，市民的生活质量和城市功能形象难以提升。

4.结语

随着互联网技术和智能化水平的提升，将会有更多的数据资源和更的技术方法为我们所用，更精准地对居民的出行需求进行挖掘、对公交的现状供给进行评测，诊断现状问题，对症开方，优化调整线网，满足人们对公交出行体验和服务的高质量需求。线网优化应遵循以人为本、因地制宜、兼顾效益、循序渐进的原则，科学制定公交线网优化方案，构建与城市布局相适应，与居民出行需求相吻合、层次清晰、运营的城市公交线网体系，助力公共交通在居民出行中的主体地位，由主动适应逐渐转变为引导城市发展。