郭爽 王孝坤 王雷

摘 要：如何提高公交服務質量成為擺在公交企業(yè)和政府面前的一大艱巨任務。當前公交GPS/北斗監(jiān)控調度系統(tǒng)在我國各大城市的使用越來越普遍，公交出行數(shù)據(jù)樣本飛速增長，有必要通過研究這些公交出行數(shù)據(jù)來分析公交服務水平。本文從公交服務便捷性這一角度入手，研究如何利用公交GPS/北斗數(shù)據(jù)來衡量公交服務質量。將便捷性分為便利性和快捷性兩部分分別進行分析，總結出能夠切實反映公交服務便利性與快捷性的評價指標，形成衡量我國公交服務便捷性的評價指標體系。根據(jù)公交GPS/北斗數(shù)據(jù)字段，建立了基于公交GPS/北斗數(shù)據(jù)的便捷性指標計算模型，根據(jù)計算模型對已有某市公交GPS/北斗數(shù)據(jù)進行挖掘分析，對公交服務便捷性的一些重要指標進行計算。此項研究可以動態(tài)監(jiān)視公交服務的便捷程度，為公交線路調整、服務水平分析提供依據(jù)。

關鍵詞：公交服務；定位數(shù)據(jù)；便捷性；評價指標

中圖分類號：U491 文獻標識碼：A

Evaluation Indexes of Service Convenience for Bus System Based on GPS Data

GUO Shuang1，WANG Xiaokun2，3，WANG Lei2，3

（1.Yingkou school of Information Technology，Yingkou 115000，China；

2.School of Management of Dalian Jiaotong University，Dalian 116028，China；

3.Dalian Jiachang Transportation Technology Co.，LTD.，Dalian 116052，China）

Abstract：It is a big challenge for the bus companies and government to improve the quality of bus services.At present，the GPS and Beidou satellite monitoring system are used popularly in our country and the data sample from the bus system is growing rapidly，so it is necessary to analyze the service level of bus system through these data.The bus service quality from convenience perspective is measured in the paper，base on GPS and Beidou satellite data.The evaluation indexes system which can reflect the service convenience of bus system are put forward.Then we established the calculation model of all convenience indexes based on GPS and Beidou satellite data and applied this model to one city to verify the validation of these indexes.Service convenience of bus system can be monitored dynamically and theory basis for adjustment of the bus line and analysis of bus service level are provided.

Keywords：bus service；GPS；convenience；evaluation index

1 引言（Introduction）

公交服務便捷性評價是公交服務評價中最為重要的部分，也是公共交通規(guī)劃與管理中最為關鍵的工作之一，如何準確有效地評價城市公交運營服務便捷性水平對公交運營企業(yè)及行業(yè)主管部門都具有重要的意義。如今智能公交系統(tǒng)（Advanced Public Transportation System，APTS）作為智能交通系統(tǒng)的一個重要組成部分，它的實施為公交系統(tǒng)的發(fā)展帶來一場革命[1]。APTS的應用不僅提高了公交企業(yè)運營管理的效率，更為居民公交出行提供了便利。APTS每天會產生大量的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，如GPS/北斗數(shù)據(jù)、公交運營調度數(shù)據(jù)等，而挖掘這些數(shù)據(jù)背后的信息，對于提高城市公共交通系統(tǒng)的規(guī)劃和管理水平具有重要意義。

GPS/北斗數(shù)據(jù)是APTS產生的主要數(shù)據(jù)，獲取途徑也是比較簡單。以往對公交智能系統(tǒng)數(shù)據(jù)的研究主要集中在IC卡客流數(shù)據(jù)的分析上，而IC卡系統(tǒng)的設計目標是為方便乘客付費與票款清算，并未考慮交通領域的應用，因此采集到的信息未包含全面的出行信息，無法直接用于交通分析[2]。通過對公交GPS/北斗數(shù)據(jù)的研究，彌補了IC卡數(shù)據(jù)的不足，用以分析公交服務的便捷性評價指標。

2 公交GPS/北斗數(shù)據(jù)特性分析（The analysis of bus

GPS/big data）

GPS/北斗系統(tǒng)定位數(shù)據(jù)應用于公交系統(tǒng)中是用來對公交車輛進行定位導航和交通數(shù)據(jù)采集等?；诙ㄎ粩?shù)據(jù)的城市公交系統(tǒng)，提升了公交在調度、組織、監(jiān)控等功能的實時性，進而使公交傳遞的數(shù)據(jù)信息更加標準、精確、安全、便捷。公交車輛定位系統(tǒng)包括四部分：差分站、總調度中心、區(qū)域監(jiān)控站和車載設備[3]。

基于GPS/北斗定位系統(tǒng)的公共交通系統(tǒng)所傳輸?shù)能囕v運行數(shù)據(jù)包括各類基本信息，主要數(shù)據(jù)內容包含城市公交線路編號、車輛編號、站點編號、到離站編號、行為時間、經度、緯度、速度等。各公交車載設備對收集的數(shù)據(jù)通過無線通訊網(wǎng)絡系統(tǒng)（GPRS）按照固定時間間隔（10秒）傳遞至信號監(jiān)控調度中心。監(jiān)控調度中心通過解析各終端采集的GPS/北斗數(shù)據(jù)信息，實時將公交車信息顯示至監(jiān)控電子地圖上，同時車輛調度人員通過公交車分布信息，將調度信息發(fā)送至公交車，實現(xiàn)實時調度。公交GPS/北斗數(shù)據(jù)樣本如圖1所示。

圖1 公交GPS/北斗數(shù)據(jù)樣本

Fig.1 The sample of bus GPS/big data

3 公交服務便捷性評價指標體系（The index system

of convenient bus service evaluation）

3.1 公交服務便利性

公交服務便利性指乘客在出行過程中乘坐公交的方便程度，盡可能的減少乘客到達站點的步行時間、縮短候車時間、簡化乘車手續(xù)等[4]。公交服務便利程度越高，則選擇公交出行的人就越多，因此公交服務便利性是城市公交動態(tài)服務評價的一項重要指標，而通過對公交服務便利性的研究分析，總結出與公交服務便利性有關的評價指標。

3.2 公交服務快捷性

公交服務快捷性是指公交車輛滿足乘客所需要的合理時速要求的能力，可通過出行時耗、公交車輛運營速度等指標反映[5]。一個城市高水平的公共交通服務，就快捷性而言必須將乘客的出行總時耗保持在合理水平之內，這就要求公交車輛的運營速度保持在合理范圍內，過低的運營速度是不利于滿足乘客出行快捷性要求的。在相同出行距離中，只有提高公交服務的快捷性（較其他交通出行方式），才能使公交成為各類出行者的選擇。

3.3 便捷性指標體系構建

通過以上對公交服務便利性與快捷性的分析，綜合國內外的研究成果，分別提出能夠切實反映公交服務便利性與快捷性的評價指標，并將這兩個方面綜合起來，構成便捷性指標評價體系，如圖2所示。

圖2 公交GPS/北斗數(shù)據(jù)樣本

Fig.2 The sample of bus GPS/big data

4 基于GPS/北斗數(shù)據(jù)的便捷性評價指標計算（The

convenience evaluation of data based on GPS/

compass）

4.1 便利性指標計算方法

4.1.1 非直線系數(shù)

非直線系數(shù)是指公交線路首末站之間的實際距離與空間直線距離之比，反映的是公交線路的曲折程度，這個系數(shù)的大小，不但與乘客的乘車方便程度有關，而且還關系到乘客旅行時間的消耗[6]。非直線系數(shù)，通常不宜過大，雖然曲折路線可以有效擴增公交路線的有效服務面積，吸引更多乘客，但同時也增加了乘客不必要的行程和時間。

公交車輛在公交線路上運行，會以一定時間間隔（間隔時間很短，一般10s，可以對拐彎情況產生的誤差忽略）向調度控制中心上傳GPS/北斗數(shù)據(jù)，而GPS/北斗數(shù)據(jù)包含經緯度信息，因此可根據(jù)公交車輛從起始站到終點站之間運行過程中上傳的經緯度坐標信息計算得到公交線路長度，根據(jù)起始站和終點站經緯度坐標可以得到首末站空間直線距離。設經緯度坐標對個數(shù)為X，經緯度坐標為（LonA，LatA），相鄰坐標點間距離為d，公交線路長度為L，空間直線距離為D，則公交線路非直線系數(shù)計算公式為：

（1）

（2）

（3）

（4）

4.1.2 線網(wǎng)密度

城市公共交通線網(wǎng)密度可分為公交純線網(wǎng)密度和運營線網(wǎng)密度。公交純線網(wǎng)密度是指每平方公里城市用地面積上有公共交通線路經過的道路中心線長度，由于存在公交線路的重疊性，其計算需要結合GIS電子地圖，本文就不做研究。公交運營線路網(wǎng)密度是指每平方公里城市用地面積上運營的公共交通線路總長度。這一指標結合了公交重復線路、重復系數(shù)等情況，但在一定程度上不能說明公交線路分布的便捷性和普及率。

假設共有N條公交線路，城市建成區(qū)面積為A，公交運營線路網(wǎng)密度計算方法為：

（5）

4.1.3 平均站間距

平均站距是指全部公交?？空军c之間的平均距離，以公交線路總長度與公交停靠站點總數(shù)之比表示[7]。城市公交線路站距的大小不僅直接影響到市區(qū)公交車輛的運行速度，同時也影響到城市居民的公交出行程度。根據(jù)城市出行乘客偏好縮短行車時間，因此，在確定公交線路站距時，除考慮市區(qū)公交車輛的運行速度外，還應考慮乘客的利益，即在結合城區(qū)公交行車速度的基礎上，公交站距需考慮乘客最少乘行時間和最少站臺乘客步行時間。

假設公交線路i共有M個公交站點，則公交線路i的平均站間距計算公式為：

（6）

所有公交線路的公交平均站間距為：

（7）

4.1.4 發(fā)車間隔

線路發(fā)車間隔是指某線路公交車輛發(fā)站運行的時間間隔。一般按周轉時間與配車數(shù)確定，反映了公交服務的頻率及乘客出行的方便程度[6]。從單車GPS/北斗數(shù)據(jù)中能夠識別出運營班次，利用公交車輛GPS/北斗數(shù)據(jù)中相隔班次始發(fā)站出站時間之差，就等于線路的發(fā)車間隔。設車輛始發(fā)站點為1，班次為k，再次發(fā)車的班次為k+1，公交線路發(fā)車間隔為：

（8）

4.1.5 站點候車時間

平均候車時間指乘客到達公交車站起至乘上車為止的時間間隔。是反映乘車方便程度的另一項重要指標[8]。先前的研究中，利用IC卡數(shù)據(jù)中相鄰班次在同一站點的首位乘客交易時間的差值得到相鄰車輛到站時間間隔，但若此站點沒有打卡乘客上車，這種方法就不可用了。由于公交車輛GPS/北斗數(shù)據(jù)中可以識別車輛到站時間，因此通過計算GPS/北斗數(shù)據(jù)中相鄰班次到達同一站點時間之差可得到相鄰車輛到站時間間隔。i線路j站點相鄰公交車輛到站時間間隔為：

（9）

i路公交j站點的平均候車時間為：

（10）

所有公交線路的平均候車時間為：

（11）

4.1.6 公交服務時間

公交線路每日首班與末班之間運營的時間間隔，可以有效反映中小城市公交服務的方便性[6]。一些中小城市收班時間很早，對乘客晚間出行帶來很大不便，合理的確定公交服務時間，可有效提高公交服務質量。通過公交車GPS/北斗數(shù)據(jù)中末班車終點站進站時間與首班車始發(fā)站發(fā)站時間之差得到。計算公式為：

（12）

4.1.7 站點密度

站點密度是指每平方公里城市用地面積上公交站點個數(shù)，用以表示公交站點在其服務區(qū)域內的平均分布狀況及其適應程度[9]。其值的大小反映了居民接近公交站點的程度，值越大說明居民到達公交站點越容易，值越小說明居民到達公交站點越困難。

公交站點在GPS/北斗數(shù)據(jù)中都是有編號的，利用GPS/北斗數(shù)據(jù)可以得到所有的公交站點數(shù)目X，用其除以城市建成區(qū)面積A可得到站點密度，公式如下：

（13）

4.1.8 其他便利性指標

公交線路重復系數(shù)指公共交通線路總長度與線路網(wǎng)長度之比，反映了公交線路在城市道路上的密集程度，是說明公交網(wǎng)絡結構合理性的一個重要指標。公交站點覆蓋率是衡量站點布置合理性的指標，也是反映城市居民接近公交程度的一項重要指標，區(qū)域內站點覆蓋率越高，通達性越好；當一定范圍內站點覆蓋率低于城市公交覆蓋率標準值時，公交線路站點需重新調整和修建。直達率是統(tǒng)計周期內乘客一次出行不經過換乘直接到達目的地的人數(shù)與乘客總人數(shù)之比，是衡量乘客直達程度，反應乘車方便程度的指標[8]。

利用已有數(shù)據(jù)無法滿足對這三個評價指標的計算，還需要GIS電子地圖、公交調度運營數(shù)據(jù)等，因此本文對這三個便利性評價指標就不做進一步的研究。

4.2 快捷性指標計算方法

4.2.1 運行速度

公交運行速度作為反映公交服務水平的常用指標，傳統(tǒng)的計算方法是用運營公交線路起終點行程除以起終點運送時間，這一指標從整體上反映了公交服務的快捷性，但這種計算方法卻無法得到公交車輛在運行過程中的實時運行速度。運行速度可用GPS/北斗數(shù)據(jù)中相鄰坐標點之間的距離除以時間間隔得到，由于GPS/北斗系統(tǒng)上傳數(shù)據(jù)的時間間隔很短，因此這種方法計算的速度可認為是公交車輛的實時速度。通過以上研究可以求得相鄰坐標點之間距離，設時間間隔為，運行速度為：

（14）

4.2.2 單程行程時間

單程行駛時間是指營運車輛完成一個單程的運輸任務所耗費的時間，包括在途行駛時間和中途各站點的停車時間[5]。對于單程時間的測算，一般采用觀測的方式統(tǒng)計確定，基本情況下可以利用各個路段高峰平峰時間分別測定。由于公交線路的單程行駛時間受道路交通條件和客流狀況影響較大，傳統(tǒng)的統(tǒng)計方法顯的不是多么準確，利用GPS/北斗數(shù)據(jù)中公交車輛到達終點站時間減去始發(fā)站發(fā)站時間可以準確得到公交車輛單程行程時間，第k班次公交車輛單程行程時間計算公式為：

（15）

4.2.3 線路周轉時間

周轉時間是指營運車輛從營運線路的始發(fā)站出發(fā)至始末站經正常停歇后再從始末站駛回始發(fā)站并再次發(fā)車時所耗費的時間，即完成一個來回（兩個單程、始終站停靠時間）所耗費的時間。由于公交沿線客流及道路交通量在一日內隨時間的變化均呈現(xiàn)出按時間分布不均勻性的明顯特點，因此車輛的沿線周轉時間可允許在客運高峰與低峰及其過渡的不同時段內適當變化以在滿足客流運輸需要的前提下盡量節(jié)約運力[2]。

單車GPS/北斗數(shù)據(jù)中，公交車相鄰班次的始發(fā)站離站時間之差可作為單車周轉時間。計算公式為：

（16）

4.2.4 線路配車數(shù)

線路配車是指保證一條營運線路正常運送乘客所需配置的車輛數(shù)。一條公交線路所需要的運營車輛數(shù)可通過兩種方法得到：一種方法是以完成一條線路的客運周轉量為標準計算；另一種方法是以一條營業(yè)線路完成高峰小時單向客流量為標準計算。將兩種方法計算的結果相互比較，確定出一條公交線路合理的營運車輛數(shù)[5]。GPS/北斗數(shù)據(jù)中對公交線路的每一輛公交車都有編號，因此通過統(tǒng)計編號數(shù)可以得到公交線路實際配車數(shù)。

4.2.5 全天運營車次

運營車次是指從首班車發(fā)出到末班車進站期間公交線路

一天實際運營的公交車班次。在IC卡數(shù)據(jù)中可以識別發(fā)車班次，統(tǒng)計某條線路一天發(fā)車班次就可以得到這條線路的運營車次。

4.2.6 其他快捷性指標

換乘是因為公交線網(wǎng)結構還不能提供O（Origin）、D（Destination）點間的直達服務，乘客需要在中途更換公交車輛的行為[10]。乘客公交出行的換乘時間和換乘次數(shù)是反應公交便捷性的一個重要指標，兩個指標通常直接影響公交出行分擔率，同時也間接反應公交服務的快捷性。乘客出行時間是指通勤乘客自家步行、到站、候車、乘車、換乘及下車后步行等直至到目的地的一次出行所費時間，同樣也是反映公交運營快捷性的一個重要指標，也是乘客出行過程中最關心的一個因素之一。

換乘研究涉及到對乘客出行行為的換乘判斷，IC卡乘客公交出行時無法確定其下車站點，因此這三個指標由于數(shù)據(jù)限制就不做進一步的研究。

5 結論（Conclusion）

文章從公交服務便捷性這一角度來研究分析公交服務水平，并從便利性與快捷性這兩個方面對便捷性評價指標體系進行了分析，構建了公交服務便捷性評價指標體系，并結合公交GPS/北斗數(shù)據(jù)，推導了一些重要指標的計算公式，還有一部分指標無法單獨利用GPS/北斗數(shù)據(jù)計算得出，還需進一步的深入研究。

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