周永興　陳啟兵　鄒振

【摘要】本文以南京智能公共交通系統(tǒng)運營關(guān)鍵技術(shù)研究報告中的“客流采集分析與公眾出行信息服務(wù)技術(shù)研究”為依據(jù)，對研究內(nèi)容方面的一些內(nèi)容進行了論述。

【關(guān)鍵詞】南京智能公共交通系統(tǒng)；運營關(guān)鍵技術(shù)；客流采集分析；公眾出行信息服務(wù)技術(shù)

【中圖分類號】U491.17 【文獻標識碼】B 【文章編號】1672-5158（2013）01—0441—03

1.客流采集分析與出行信息服務(wù)技術(shù)項目的背景

南京市作為江蘇省的省會城市和區(qū)域中心城市，近十年來，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴大，城市常住人口和流動人口不斷增加，公眾出行需求迅猛增長，公眾對城市公共交通服務(wù)的質(zhì)量需求在不斷提高；2013、2014南京要承辦“亞青會”、“青奧會”，也對城市公交系統(tǒng)的運營管理提出了新的挑戰(zhàn)，只有城市公共交通管理理念不斷創(chuàng)新，管理模式不斷變化，管理手段不斷強化，才能跟上公共交通服務(wù)的要求。

交通運輸部在《公路水路交通運輸信息化“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中明確提出：“開展重點領(lǐng)域示范試點工程建設(shè)……3.城市客運智能化應(yīng)用示范工程……推廣城市公共交通智能系統(tǒng)建設(shè)，……提升城市公共交通的協(xié)同運行效率和服務(wù)能力，提高公交出行分擔率，緩解城市交通擁堵?！?/p>

省交通運輸廳在《江蘇交通運輸信息化“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中提出：“8大工程：4、城鄉(xiāng)客運信息服務(wù)工程……全面推進城市公交信息化管理，包括電子站牌、車載系統(tǒng)、企業(yè)運營調(diào)度系統(tǒng)、行業(yè)管理系統(tǒng)、信息服務(wù)系統(tǒng)等，實現(xiàn)公交調(diào)度、運營、管理的信息化、智能化，加強公交企業(yè)與運管部門問的信息交換和共享，提高對公交車輛突發(fā)事件的應(yīng)急處置能力?！?/p>

為貫徹落實公交優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略，切實提高交通樞紐城市公交信息化水平，根據(jù)南京市政府辦公廳《關(guān)于轉(zhuǎn)發(fā)市發(fā)改委<南京市2009年信息化工作要點>的通知》（寧政辦發(fā)[2009]94號）精神，南京市交通運輸局向市發(fā)改委提出《南京市智能公共交通系統(tǒng)（一期）》立項申請，2011年4月獲得正式批準立項，開始了實施方案的制定。在此過程中，南京智能公交系統(tǒng)運營關(guān)鍵技術(shù)，特別是客流采集分析與出行信息服務(wù)技術(shù)成為項目建設(shè)的關(guān)鍵一環(huán)。

2.南京智能公共交通系統(tǒng)運營的現(xiàn)狀

2.1 南京市公交企業(yè)概況及現(xiàn)狀

截至2011年底，南京公交企業(yè)共八家，經(jīng)營公交線路401條，公交車輛6130臺，日均客運量300萬人次以上，線路總長度為6536公里。

目前的公交運機制，在管理和公眾服務(wù)上存在諸多問題，已不能滿足公交優(yōu)先和公交的快捷、周到、人性化服務(wù)的要求：主要反映在：（1）前期缺少上位規(guī)劃，沒有統(tǒng)一的信息采集、處理機制，造成信息不能共享，形成多個“信鼠孤島”。由于歷時原因，南京市的智能公交建設(shè)相對滯后，沒有統(tǒng)一的上位規(guī)劃，南京IC卡公司的信息系統(tǒng)、各個公交企業(yè)的生產(chǎn)運營系統(tǒng)各自為政，已形成多個“信息孤島”，沒有與全市信號燈智能控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、客流統(tǒng)計分析系統(tǒng)、公眾出行信息交互系統(tǒng)進行有效融合。（2）公交企業(yè)的客流統(tǒng)計設(shè)備應(yīng)用效果不理想。南京市公交總公司自2003年開始智能調(diào)度系統(tǒng)的探索應(yīng)用，實現(xiàn)了自動報站、超速監(jiān)控等基本功能；部分車隊可以自動生成電子路單，但覆蓋率和準確率均不高；客流統(tǒng)計設(shè)備試驗效果不理想，基本停用。（3）公眾出行提供的信息服務(wù)水平較低，不能滿足公眾出行及時、方便、快捷的服務(wù)需求。行業(yè)管理部門沒有統(tǒng)一的信息平臺，各公交企業(yè)、IC卡公司、政府部門問的數(shù)據(jù)無法互通、共享，導(dǎo)致行業(yè)監(jiān)管決策的科學(xué)技術(shù)手段幾乎為零。

為市民提供的出行服務(wù)手段單一，主要依靠門戶網(wǎng)站、各大媒體公告，沒有點對點的服務(wù)措施，2009年南京市在“三中路”上安裝了29塊電子站牌，只顯示公交總公司一家企業(yè)的車輛距離本站的距離，公眾對應(yīng)用效果不滿意。

2012年7月30日，南京市城建集團召開會議，宣布正式成立南京公共交通集團，南京公共交通集團下屬的4家企業(yè)：江南公交客運有限公司、揚子客運有限公司、東山客運有限公司和場站公司。江南公交客運有限公司包括原公交總公司、中北巴士、雅高巴士；揚子客運有限公司包括原中北浦口客運公司、中北六合客運公司、新寧浦巴士公司、公交總公司江北客運部以及原交通運輸局下屬的金陵交運、雙虹客運、六合新集等3家。東山客運有限公司則包括新城巴士和江寧通盛客運公司兩家。場站公司則包括所有非公交營運的資產(chǎn)，如場站站房、公交物業(yè)等。

公交企業(yè)整合后，將著力解決以前多家經(jīng)營，無序競爭、線路重疊、線網(wǎng)優(yōu)化、線路配車等突出矛盾，同時將有效提高車輛、道路利用率等問題，但這些問題的解決都依賴于獲取大量的線路線網(wǎng)數(shù)據(jù)，而這些相關(guān)數(shù)據(jù)的來源基礎(chǔ)是各個站點、線路的客流數(shù)據(jù)，所以獲取準確的各線路上下客流數(shù)據(jù)顯得至關(guān)重要。

2.2 客流統(tǒng)計與現(xiàn)狀分析

目前，南京智能公交運營管理的現(xiàn)代化程度不高，車輛目前依然沿用“定點發(fā)車、兩頭卡點”的傳統(tǒng)調(diào)度方式，調(diào)度人員難以掌握途中路況及客流等關(guān)鍵信息，加上道路交通環(huán)境的惡化，使得公交運營的平穩(wěn)性及服務(wù)的可靠性難以得到保證，每天的高峰流量、正點率、滿載率、放車數(shù)等營運管理指標的統(tǒng)計和分析基本上靠調(diào)度人員的經(jīng)驗判斷或人工抽查，沒有相應(yīng)的科學(xué)準確的客流數(shù)據(jù)支撐，使得統(tǒng)計結(jié)果誤差比較大。特別是在客流統(tǒng)計與分析方面，僅限于部分公交企業(yè)局部線路和車輛安裝的客流采集設(shè)備，且均在試驗、探索階段，并且這些客流統(tǒng)計設(shè)備沒有統(tǒng)一的技術(shù)體系和數(shù)據(jù)標準，采集的客流數(shù)據(jù)準確率不高，數(shù)據(jù)量不大，在智能調(diào)度、客流預(yù)測和線網(wǎng)優(yōu)化等方面未能形成很好的示范效應(yīng)和輔助決策參考作用。

2.3 公眾出行服務(wù)現(xiàn)狀分析

由于種種原因，南京市的智能公交建設(shè)相對滯后，沒有統(tǒng)一的上位規(guī)劃，南京IC卡公司的信息系統(tǒng)、各個公交企業(yè)的生產(chǎn)運營系統(tǒng)各自為政，已形成多個“信息孤島”，沒有與全市信號燈智能控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、客流統(tǒng)計分析系統(tǒng)、公眾出行信息交互系統(tǒng)進行有效融合，公眾服務(wù)信息難以滿足。

行業(yè)管理部門沒有統(tǒng)一的信息平臺，各公交企業(yè)、IC卡公司、政府部門間的數(shù)據(jù)無法互通、共享，導(dǎo)致行業(yè)監(jiān)管決策的科學(xué)技術(shù)手段相對滯后，無法通過現(xiàn)代化手段和途徑發(fā)布公眾出行服務(wù)信息，公眾出行提供的信息服務(wù)水平較低

綜上所述，2007年實施“公交優(yōu)先”發(fā)展戰(zhàn)略以來，南京城市客運公共交通信息化管理手段得到了一定程度的加強，但是由于城市客運行業(yè)的信息化建設(shè)起步較晚、基礎(chǔ)薄弱，沒有統(tǒng)一的行業(yè)規(guī)劃和標準，加之長期形成的企業(yè)隸屬不同的管理部門，條塊分割嚴重，各單位從各自需求出發(fā)研發(fā)系統(tǒng)，尤其缺少統(tǒng)一的公共信息服務(wù)平臺。針對這一情況，南京市客運交通管理處編制完成了《南京市智能公共交通系統(tǒng)項目（一期）可行性研究報告》，并通過市發(fā)改委審批，正式立項實施?！赌暇┦兄悄芄步煌ㄏ到y(tǒng)項目（一期）可行性研究報告》是涵蓋全市的公共客運交通運營管理的大系統(tǒng)，按照“一個中心，三個應(yīng)用體系”構(gòu)架組織實施，依托該工程，本課題承擔運營關(guān)鍵技術(shù)——客流采集分析與公主出行信息服務(wù)的研究。

3.對客流采集分析與公眾出行信息服務(wù)技術(shù)的分析

3.1 客流采集技術(shù)業(yè)務(wù)功能需求

本課題主要研究基于“IC卡+投幣+視頻檢測數(shù)據(jù)”的綜合客流采集技術(shù)。公交客流信息采集技術(shù)與車輛定位、無線信息傳輸?shù)燃夹g(shù)相配合可完成公交車輛的乘客上下車人數(shù)、上下車時間、相應(yīng)站點等數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作，真實地記錄各時間、各區(qū)段的上下客情況，可實時或準實時地把信息傳輸?shù)焦徽{(diào)度中心，獲得客流隨時間的變化、公交OD、斷面通過量、滿載率、平均運距等一系列指標數(shù)據(jù)，從而為科學(xué)合理地安排發(fā)車時間及間隔、優(yōu)化公交線路、輔助完成客流調(diào)查工作等提供第一手資料，還可以全面如實地反映出公交車輛的實際載客人數(shù)，方便與收入之間的核對。

城市公共交通是隨客流、道路條件、氣候等不斷變化的隨機服務(wù)系統(tǒng)，如果信息不靈或反饋不及時，調(diào)度人員就無法進行有效的指揮調(diào)度。對公交客流的全面、準確把握是公交管理工作的基礎(chǔ)，它不僅為日常調(diào)度提供依據(jù)，也為線網(wǎng)優(yōu)化提供了參考。

3.1.1 客流統(tǒng)計方法現(xiàn)狀分析

客流統(tǒng)計主流方法有：基于IC卡的方式、基于踏板壓感的方式、基于紅外的方式、基于視頻檢測的方式，目前投幣統(tǒng)計客流的技術(shù)應(yīng)用較少。

IC卡信息量大且全面，技術(shù)簡單成熟，通過對IC卡數(shù)據(jù)接口的系統(tǒng)設(shè)計，可以獲取乘客上下車的時間、相應(yīng)站點等數(shù)據(jù)，也可以通過數(shù)據(jù)分析得到公交乘客出行基本信息，包括平均出行次數(shù)、起訖點分布、平均換乘次數(shù)、出行耗時、出行距離等。

智能公交投幣機目前應(yīng)用比較廣泛，但其主要用途是識別假幣，很少用于客流數(shù)據(jù)采集。

基于視頻檢測分析的方式，通過在前后車門上部位置固定攝像機，通過視頻圖像，利用快速數(shù)字信號處理器對采集的視頻信號進行分析，根據(jù)人員在視頻序列中的移動方向，確定人員的運動方向，這是目前在客流統(tǒng)計方面最新的發(fā)展趨勢。

3.1.2 引入基于公交IC卡客流分析技術(shù)

國內(nèi)外及省內(nèi)很多城市成功采用了IC卡刷卡數(shù)據(jù)作為客流采集數(shù)據(jù)，包括蘇州在內(nèi)，已經(jīng)取得了較好的研究效果。本項目將引入基于公交IC卡數(shù)據(jù)的客流規(guī)律挖掘模型，利用構(gòu)建的模型分析和算法，將所需的客流數(shù)據(jù)集成到統(tǒng)一的采集模塊。其中，涉及的信息和數(shù)據(jù)主要包括：（1）客流峰值劃分——公交客流峰值區(qū)間的劃分，對于在人工調(diào)查中確定調(diào)查時間、人員安排上非常有用。同時在提高預(yù)測時段站點客流的精度，優(yōu)化公交運營的調(diào)度，縮短居民出行等候時間等方面也有著廣泛的應(yīng)用。Fisher算法是特征抽取最為有效的方法之一，而且公交IC卡數(shù)據(jù)樣本豐富，F(xiàn)isher算法能很好的解決區(qū)間劃分問題。（2）上車站點、停靠時間判定——采用聚類分析，對公交IC卡數(shù)據(jù)信息中某公交車某一趟運營刷卡記錄的分析，由此來確定乘客的上車站點。對大部分的公交出行者而言，其上車站點和下車站點總是相互轉(zhuǎn)換的，即回程時的上車站點就是出發(fā)時的下車站點，而出發(fā)時的上車站點又是回程時的下車站點。以公交乘客完成一次出行目的作為一次出行，一次出行的第一次刷卡站點作為出行起點，最后下車站點作為出行終點，之間的刷卡站點作為換乘站點。在單一票制線路中，結(jié)合公交調(diào)度數(shù)據(jù)來判定車輛靠站時間、乘客上車站點。（3）下車站點、時刻判定在單一票制線路中，乘客下車無需刷卡，因此刷卡數(shù)據(jù)沒有關(guān)于下車站點的記錄，不能像判斷上車站點一樣，通過刷卡時間判斷下車站點。但由于公交定線定站的運營特征以及城市居民出行特點，決定了公交出行在線路的選擇上和客流的分布上具有一定的規(guī)律性和穩(wěn)定性。利用這些特性，本課題研究兩站點模型和站點吸引規(guī)律來判定乘客下車站點。（4）客流指標——在對公交IC卡數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)挖掘的基礎(chǔ)上，確定了乘客上下車站點、時間以及站點時段上、下車人數(shù)。利用這些信息，可以獲取多種客流指標。具體如站點發(fā)生吸引率、時段平均客流、最大斷面、出行距離、乘車耗時、全天線路滿載率與高峰滿載率、短期可流總量預(yù)測等。

3.1.3 智能投幣設(shè)備的應(yīng)用改進研究

智能投幣設(shè)備在解決公交企業(yè)的投幣不足、假幣、“票貪”等問題上發(fā)揮了積極作用：通過該類型設(shè)備通過先進的光電檢測技術(shù)，可以成功杜絕類似1元硬幣的游戲幣、殘缺紙幣，并通過電子密碼鎖防止駕乘人員盜取票款。

本課題通過與相關(guān)設(shè)備生產(chǎn)商合作，給智能公交投幣機增加計數(shù)統(tǒng)計功能，改造后的設(shè)備不僅可以將假幣拒之門外，還可以自動統(tǒng)計客流信息，作為客流信息采集的重要來源。

主要通過在智能投幣機上加裝能顯示投幣金額和累積總數(shù)顯示器，通過數(shù)據(jù)接口的與承載設(shè)備連接，將實時的投幣數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)中心。根據(jù)公交線路票價，新型智能公交投幣機可以將投幣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成投幣上車的人數(shù)，就可以準確地掌握該部分的客流信息。

3.1.4 基于視頻圖像的運動目標檢測與跟蹤技術(shù)研究

基于視頻圖像的處理是應(yīng)用在公交車乘客計數(shù)上的新技術(shù)，通過檢測在圖像中的運動目標的出現(xiàn)來判定是否有乘客經(jīng)過。