李演洪

(上海市政工程設(shè)計研究總院(集團(tuán))有限公司，上海 200092)

0 引言

為實現(xiàn)各線路公交車輛的實時調(diào)度、信息發(fā)布等動態(tài)監(jiān)控管理功能，我國許多大城市的公交車輛上安裝了GPS衛(wèi)星定位管理系統(tǒng)。同時，公交IC卡自動收費(fèi)系統(tǒng)作為公交無人售票運(yùn)營模式的先進(jìn)替代品，已被諸多城市廣泛應(yīng)用。信息系統(tǒng)提供了大量詳實的公交客流數(shù)據(jù)和交通系統(tǒng)信息，數(shù)據(jù)獲取廣度和精度的提高使得交通規(guī)劃領(lǐng)域許多新技術(shù)的應(yīng)用變得可行。

目前，對于公交IC卡數(shù)據(jù)的應(yīng)用和研究，主要在客流分析和公交車輛運(yùn)行指標(biāo)計算兩方面。客流分析主要包括站點上車人數(shù)統(tǒng)計、推斷站點下車人數(shù)、推算線路斷面流量，并且文獻(xiàn)[1]推算了公交OD矩陣；公交車輛運(yùn)行指標(biāo)計算方面包括車輛運(yùn)行速度、站內(nèi)?？繒r間、單程行駛時間、車輛周轉(zhuǎn)時間、車輛延誤時間等。

本文則主要通過IC卡數(shù)據(jù)，獲取公交車輛進(jìn)站、離站的加速時間，并結(jié)合車輛的平均運(yùn)行時間和公交?？空镜耐ㄐ心芰τ嬎愎?，研究基于IC卡數(shù)據(jù)的常規(guī)公交線路通行能力分析方法。

1 IC卡數(shù)據(jù)信息

IC卡數(shù)據(jù)主要記錄乘客刷卡的信息，并通過乘客所持卡的信息，進(jìn)而獲取乘客IC刷卡信息、車輛調(diào)度信息、公交線路信息，形成龐大的數(shù)據(jù)庫。其中持卡乘客基本信息可通過IC卡號作為關(guān)鍵碼聯(lián)系到乘客刷卡信息表；乘客刷卡信息表可通過線路編號、刷卡站點和車輛代號分別將公交線路信息表、線路站點信息表和車輛調(diào)度信息表聯(lián)系起來。通過數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)性和連接性，最終形成龐大的IC卡數(shù)據(jù)信息庫。

在乘客刷卡的同時，可以通過數(shù)據(jù)庫中各屬性表的連接性，獲取包括卡編號、線路號、車輛編號、刷卡的日期和時刻等信息，如表1所示。

表1 IC卡數(shù)據(jù)可獲取信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表

在統(tǒng)計IC卡數(shù)據(jù)中，由于數(shù)據(jù)采集過程均由計算機(jī)完成，因此不易出現(xiàn)錯誤。但還是會出現(xiàn)大量數(shù)據(jù)丟失的情況，在此種情況下，當(dāng)天的數(shù)據(jù)就無法使用了。在搜集數(shù)據(jù)的同時，一定要建立數(shù)據(jù)倉庫，從中提取所需的刷卡信息、車輛信息、線路信息等。而且在分析公交IC卡數(shù)據(jù)的同時，還需要獲取其他數(shù)據(jù)，例如線路開車頻率、線路站點數(shù)據(jù)等。

2 公交車運(yùn)行參數(shù)推算

根據(jù)文獻(xiàn)[2]和文獻(xiàn)[3]，可以通過聚類分析的方法獲知刷卡所在的站點，并以此作為信息基礎(chǔ)，獲取公交車輛站間運(yùn)行時間、站內(nèi)?？繒r間與站間運(yùn)行速度。

2.1 站間運(yùn)行時間

公交車輛在站點間的運(yùn)行時間，直接決定了線路運(yùn)營的效率及車輛調(diào)度決策。不同站點間的道路和交通條件導(dǎo)致運(yùn)行時間也不相同。而在獲知刷卡所在站點后，可以對應(yīng)地獲取相鄰站點間的平均時間。

(1)

其中，K表示公交車輛總次數(shù)，m表示線路的總站點數(shù)。

2.2 站內(nèi)?？繒r間

(2)

2.3 站間運(yùn)行速度

站間平均運(yùn)行速度反映了公交車輛運(yùn)行的具體指標(biāo)，是體現(xiàn)公交車輛運(yùn)行效率的重要指標(biāo)。在獲取相鄰站點公交車輛平均運(yùn)行時間后，和已知相鄰站點間的平均站距l(xiāng)i(i+1)的條件下，也可以得到站點間的車輛平均運(yùn)營速度，如式(3)所示：

(3)

2.4 公交車輛的加減速時間

由于相關(guān)文獻(xiàn)并沒有基于IC卡數(shù)據(jù)的加減速研究，因此本文結(jié)合相關(guān)公交車輛運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，利用上述所獲取的相關(guān)參數(shù)，估計公交車輛進(jìn)站或者出站的加速和減速時間。

由于公交車輛運(yùn)行較為平穩(wěn)，因此可將站點間的平均運(yùn)行速度作為進(jìn)站減速的初始速度和出站加速后的速度。結(jié)合參考文獻(xiàn)《道路通行能力分析》中提供的標(biāo)準(zhǔn)，一般取公交車輛的進(jìn)站減速和出站加速距離為公交車輛長度，記為lbus，且減速度取b=1.5 m/s2，加速度取a=1.0 m/s2。

上述給出的一般取值并不能更好地與具體的公交車輛運(yùn)行指標(biāo)相符，存在一定的誤差。而公交車輛進(jìn)站和出站的速度差，可與根據(jù)IC卡數(shù)據(jù)獲取的運(yùn)行速度聯(lián)系起來，并結(jié)合上述標(biāo)準(zhǔn)，計算更為實際的公交車輛加減速時間。

基于加減速距離的一般取值計算的加減速時間為：

(4)

基于加減速的一般取值計算的加減速時間為：

(5)

為了降低誤差以及充分利用一般取值的普適性，可將基于加減速距離和加減速的一般取值所計算獲取的加速度和減速度取平均，因此，最終獲取的加速度和減速度的計算式子，分別如式(6)和式(7)所示：

(6)

(7)

3 常規(guī)公交線路的通行能力計算

公交線路的通行能力受沿線各?？空就ㄐ心芰Φ闹萍s，其中通行能力最小的?？空臼枪痪€路通行能力的限制瓶頸。?？空镜耐ㄐ心芰θQ于車輛占用?？空镜臅r間長短，因此，根據(jù)陳寬民主編的《道路通行能力分析》，可知公交?？空就ㄐ心芰τ嬎愎綖椋?/p>

(8)

其中，t1為公交車輛進(jìn)站停車所用時間，即為公交車輛減速時間；t2為公交車輛開門和關(guān)門時間；t3為乘客上下車占用時間，與t2一起即為公交車輛?？繒r間；t4為車輛啟動和離開車站時間，即為公交車輛加速時間。

結(jié)合第2節(jié)中計算獲取的公交車輛運(yùn)行相關(guān)指標(biāo)，代進(jìn)上式，即可得到基于IC卡數(shù)據(jù)計算的公交停靠站通行能力計算式子，如式(9)所示：

(9)

根據(jù)上式，即可確定公交線路的通行能力：

C線=min{C站}

(10)

按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，公交線路的設(shè)計通行能力等于該計算值乘以0.8。

圖1 公交站點?？繒r間示意圖

接著提取車輛的站間平均車速，如圖2所示，其中各站點對應(yīng)的行駛速度為該站點與前一站點間路程的平均行駛速度。

圖2 站間平均行駛速度示意圖

假定公交車輛長度lbus為12 m，加減速度值如前面假設(shè)，以所獲取的站點?？繒r間和站間距為基礎(chǔ)，經(jīng)過式(9)計算，即可得到如圖3所示的站點通行能力。從中可以發(fā)現(xiàn)，該線路的站點通行能力基本在100～200輛/h區(qū)間內(nèi)，較為合理，其中最低的是站點9，其通行能力僅為76輛/h，也就是說，該線路的通行能力是76輛/h。

圖3 公交站點通行能力示意圖

4 結(jié)語

本文在公交IC卡數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或者參考值，提出了基于公交IC卡數(shù)據(jù)的公交車輛進(jìn)站和出站的減速度和加速度計算方法，并以此代入通行能力的計算公式，得到基于公交IC卡數(shù)據(jù)的常規(guī)公交線路通行能力分析公式?；诠籌C卡數(shù)據(jù)的通行能力分析，具有數(shù)據(jù)覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)量豐富、可實現(xiàn)自動化計算、成本低等優(yōu)勢。隨著研究的深入，在對公交IC卡數(shù)據(jù)處理精度不斷提高的背景下，公交IC卡數(shù)據(jù)的普及越來越廣，其計算方法可為常規(guī)公交線路通行能力分析提供參考。

本文的計算方法是建立在公交IC卡應(yīng)用范圍大的公交線路上，如此方能獲取足夠準(zhǔn)確的時刻記錄數(shù)據(jù)。因此，對于公交IC卡普及不足的地區(qū)線路，其在實際應(yīng)用中還存在一定的局限性。