一種基于站點登降量的公交斷面滿載率計算方法

呂 楠 胡欣媛 張 彬

（深圳市綜合交通與市政工程設計研究總院有限公司，深圳 518003）

引言

公交斷面滿載率是指公交車輛途經(jīng)某一斷面時的實際載客量與車輛核載人數(shù)的比值[1]，反映車廂擁擠程度，是城市公交服務質(zhì)量的重要衡量指標?？赏ㄟ^斷面滿載率數(shù)據(jù)分析客流集聚情況，據(jù)此合理調(diào)配公交運力、優(yōu)化公交線網(wǎng)。

最常見的滿載率算法為人工調(diào)查，安排人力在目標斷面記錄車廂內(nèi)實際人數(shù)，經(jīng)過后期處理得到滿載率的平均值。此方法可準確識別載客量，但人力成本較高，難以獲得長期穩(wěn)定數(shù)據(jù)。也可利用視頻圖像分析代替人力識別車內(nèi)人數(shù)，但傳統(tǒng)復用車內(nèi)監(jiān)控攝像機實現(xiàn)車廂擁擠度分析功能的思路重點關注的是覆蓋范圍，未充分考慮車廂內(nèi)人員移動及監(jiān)控覆蓋重疊，因此與垂直向下的客流采集儀（卡口攝像頭）相比，精度不能滿足統(tǒng)計的準確度要求[2]。滿載率的計算還可以通過刷卡數(shù)據(jù)、車輛GPS 數(shù)據(jù)等反推客流OD，確定途經(jīng)某一斷面時車輛實際載客量。計算滿載率所用數(shù)據(jù)包括公交及地鐵電子支付數(shù)據(jù)、車輛運營數(shù)據(jù)、線路屬性及其他數(shù)據(jù)，上述數(shù)據(jù)包含乘客上車站點信息，但其中占多數(shù)的“一票制”線路缺少下車站點信息[3]。推算下車站點的方法主要有以下三種：①基于連續(xù)出行鏈的方法，綜合考慮歷史相似出行行為規(guī)律實現(xiàn)對公交乘客下車站點較為精確的推算[4]；②基于乘客下次刷卡乘車地點推算上次行程OD[5]；③基于通勤出行時空特征，利用通勤乘距分布推算行程OD[6]。

隨著公交數(shù)據(jù)收集手段信息化程度的提高，以及公交車輛客流采集儀設備的推廣，與前述推導OD 數(shù)據(jù)相比，站點登降量數(shù)據(jù)可更準確地識別車輛途經(jīng)各斷面時的載客量，且數(shù)據(jù)加工程度更小。

1 基礎數(shù)據(jù)

自2019 年起，公交車載客流采集設備逐步在大中城市得到推廣，車載客流采集設備主要通過頭肩多維屬性追蹤識別算法，計數(shù)上下車客流量。該設備與傳統(tǒng)車廂視頻監(jiān)控設備不同，僅安裝在車輛上下客門處，支持司乘人員去重及各種乘客穿戴識別（兒童、戴帽、光頭、攜帶大件物品等人群均可識別），對于車門處擁擠情況也可準確識別，目前識別準確率達85%（表1）。并且頭肩識別算法在硬件資源占用程度、受環(huán)境（光線、遮擋物、站臺條件等）影響程度等方面亦優(yōu)于傳統(tǒng)方法。

表1 頭肩多維屬性追蹤識別算法與傳統(tǒng)客流采集方法對比

1.1 客流采集設備數(shù)據(jù)

客流采集設備數(shù)據(jù)字段主要包括：采集序號、線路名稱、運行方向、站點名稱及編號、車輛核定載客量、首站發(fā)車時間、站點登客量、站點降客量。其中采集序號為班次順序，用于匹配到離站時間數(shù)據(jù)，累計登/降客量用于統(tǒng)計駛離站點時斷面客流，其與該班次車輛核載人數(shù)的比值，即為該班次在此站點的滿載率。

1.2 到離站時間數(shù)據(jù)

車載GPS 信號收發(fā)設備可實時定位車輛，評估車輛運行準點率，并為運營調(diào)度、安全監(jiān)管等工作提供參考。匹配站點經(jīng)緯度圖層可統(tǒng)計班次在各中途站的到離站時間，具體字段包括：線路名稱、運行方向、站點名稱及編號、車輛編號及核定載客量、站點到站時間、站點離站時間。

1.3 數(shù)據(jù)匹配

上述客流登降量與車輛到離站數(shù)據(jù)采集渠道不同，但都可用于以站點為單位描述班次特征，根據(jù)線路、首站發(fā)車時間及站點編號匹配關系可得到各班次到達每個中途站的時間、登降量及該班次的站點斷面滿載率（以離站斷面代表該中途站斷面）。樣表見表2，表中數(shù)據(jù)應按班次運營順序排列。

表2 斷面滿載率計算方法基礎數(shù)據(jù)格式

1.4 地圖抓取數(shù)據(jù)

地圖抓取數(shù)據(jù)包括線路軌跡及線路途經(jīng)站點，在地圖劃定任一斷面后，可統(tǒng)計途經(jīng)該斷面的所有線路及各線路途經(jīng)的全部?？空九c站序。劃定斷面以前后緊鄰的中途站命名。

2 斷面滿載率計算方法

本文中所指斷面為城市道路中某一方向公交車輛可到達的界面。對于同一公交線路，上下行途經(jīng)同一道路的中途站認定為兩個斷面，同一道路的輔路與主路也應認定為不同斷面。

2.1 中途站滿載率計算方法

中途站可作為典型斷面用于分析公交線路及路段的滿載率情況。本文中“中途站滿載率”是指在指定時段內(nèi)?？磕繕酥型菊镜乃芯€路滿載率的平均值。計算步驟如下：

步驟一：根據(jù)表2 中班次到離站數(shù)據(jù)分別統(tǒng)計線路上下行（單環(huán)線按上行計）?？恐型菊揪幪枺ǜ魑锢碚军c編號應保持唯一）；

步驟二：按物理站點統(tǒng)計途經(jīng)線路及方向；

步驟三：統(tǒng)一研究時段，如高峰期（工作日7:30-9:30，17:30-19:30）、平峰期（19:30-22:00）；

步驟四：根據(jù)表2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計在研究時段內(nèi)各中途站停靠線路滿載率的算術(shù)平均值；

步驟五：根據(jù)步驟四求得的各線路滿載率計算算術(shù)平均值即為該中途站滿載率。

2.2 任一劃定斷面滿載率計算方法

在中途站滿載率的基礎上，可計算任一劃定斷面滿載率。在地圖劃定斷面時可通過前后緊鄰中途站確定斷面位置，防止劃定斷面橫跨兩個方向，或橫跨主路、輔路，造成斷面識別失敗。計算步驟如下：

步驟一：根據(jù)地圖抓取數(shù)據(jù)統(tǒng)計途經(jīng)劃定斷面線路及各線路途經(jīng)的中途站與站序；

步驟二：各線路在劃定斷面的載客量即為緊鄰的上一個中途站斷面載客量，步驟二即識別各線路在途經(jīng)劃定斷面前的最后一個中途站；

步驟三：統(tǒng)一研究時段，如高峰期（工作日7:30-9:30，17:30-19:30）、平峰期（19:30-22:00）；

步驟四：根據(jù)表2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計在研究時段內(nèi)各途經(jīng)線路在劃定斷面前的最后一個中途站滿載率的算術(shù)平均值，方法如2.1 節(jié)所示；

步驟五：根據(jù)步驟四求得的各中途站滿載率計算算術(shù)平均值即為該劃定斷面滿載率。

2.3 小結(jié)

本文提出的滿載率計算方法是以班次為基本單位（即表2 中基礎數(shù)據(jù)），將研究時段內(nèi)各線路在各站點的班次滿載率取算術(shù)平均值即為中途站滿載率，再將途經(jīng)劃定斷面線路的上一個中途站對應的滿載率取算術(shù)平均值即為劃定斷面滿載率。此方法充分考慮了客流與中途站的對應特性，數(shù)據(jù)來源清晰簡潔，斷面位置（主路輔路、狹窄路段、環(huán)島等斷面）、線路類型（短途接駁線、環(huán)線、一票制線路、刷卡機損壞線路等）、班次類型（大站快車班次、區(qū)間車等為滿足特殊客流需求的班次）均不會影響滿載率計算。如遇客流采集儀損壞的車輛或GPS信號不穩(wěn)定的路段，可將此類數(shù)據(jù)丟失或偏移嚴重的班次（或線路）剔除后統(tǒng)計算術(shù)平均值。

3 中途站滿載率算例

以深圳市“長嶺陂地鐵站”南、北2 個中途站為例，統(tǒng)計?？? 個站點的公交線路均為8 條，即43、74、81、M299、M393、M459、M554、高峰專線150 號。

按照2.1 節(jié)中途站滿載率計算步驟，通過客流采集儀獲取8 條線路在2021 年11 月16 日的基礎班次數(shù)據(jù)共43322 條，部分截取數(shù)據(jù)見表3。

表3 客流采集儀數(shù)據(jù)獲取班次數(shù)據(jù)一覽表（截取）

基于“長嶺陂地鐵站”北側(cè)站站點編號B_TY0187、南側(cè)站站點編號B_TY0188，將8 條公交線路的運行方向與?？空军c進行匹配。選取7:30-9:30 時間段，計算各線路滿載率見表4。分別對“長嶺陂地鐵站”北側(cè)站和南側(cè)站各線路滿載率取平均值，得到北側(cè)站早高峰滿載率為28.44%、南側(cè)站早高峰滿載率為6.78%。

表4 “長嶺陂地鐵站”線路滿載率一覽表

由此可知，“長嶺陂地鐵站”公交線路呈現(xiàn)較為明顯的潮汐現(xiàn)象。早高峰前往中心區(qū)線路滿載率較高，對側(cè)線路滿載率普遍低于10%，客流量較小。針對此類現(xiàn)象，可優(yōu)化運營調(diào)度，動態(tài)調(diào)整公交車型，實現(xiàn)大中巴車型混合配置，滿足高峰期潮汐客流需求。

4 深圳市梅林關跨關斷面算例

梅林關地處深圳中軸線，是聯(lián)系福田區(qū)與龍華區(qū)的重要交通節(jié)點。本文選取梅林關斷面（圖1），計算其進關方向（由北至南）公交線路滿載情況。

圖1 梅林關斷面位置示意圖

根據(jù)地圖抓取，獲得梅林關斷面進關方向途經(jīng)的所有公交線路及其站點、站序，確定斷面前線路最后?？康闹型菊荆ū?）。

表5 梅林關斷面途經(jīng)線路一覽表（進關方向）

通過客流采集儀獲取上述21 條線路在2021 年11 月16 日的基礎班次數(shù)據(jù)共159685 條，抽取其中7:30-9:30 時間段，計算線路滿載率見表6。對各線路滿載率取平均值，得到早高峰梅林關進關方向斷面滿載率為34.47%。梅觀路作為福田區(qū)與龍華區(qū)聯(lián)系的重要通道，近年來存在公交線路數(shù)量多、高峰期滿載率高、道路擁堵嚴重等現(xiàn)象。2020 年起，受疫情及軌道交通等因素影響，深圳市公交客流量持續(xù)下降，梅林關線路滿載率也隨之降低，亟需結(jié)合需求變動靈活調(diào)整斷面運能供給水平。建議采取調(diào)整發(fā)車間隔、大車換小車、線路走向優(yōu)化、合并重復線路等措施逐步降低高峰期運能供給，進一步提高資源使用效率。

表6 梅林關斷面線路滿載率一覽表（進關方向）

5 結(jié)語

本文提出的基于站點登降量數(shù)據(jù)的公交斷面滿載率計算方法，在準確性、實時性、安全性等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)人工調(diào)查方法，使用方便，大大提高了公交數(shù)據(jù)的處理效率，對于運營排班調(diào)度、公交線網(wǎng)優(yōu)化、運能供需匹配具有積極的引導作用。