張世杰　呂堅　劉燾

摘 要：常規(guī)公交作為一體化城市公共交通體系的重要一環(huán)，其運行特征是影響乘客出行方式選擇以及公交服務質量的重要因素，研究公交運行特征對于進一步增強公共交通的吸引力，提升公共交通服務質量、緩解交通擁堵等方面具有著重要作用。因此，基于公交GPS數據，對寧波市常規(guī)公交運行特征進行了分析，研究結果和建議為提升寧波市常規(guī)公交運行效率提供了有益參考。

關鍵詞：交通工程;公交運行特征;GPS數據;常規(guī)公交

中圖分類號：U491? 文獻標識碼：A? 文章編號：1671-7988（2020）03-230-04

引言

據《2017年交通運輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報》顯示，截止2017年年底，我國公共汽電動車數量、運營線路和運營里程較2016年均有增長，但客運量較2016年下降了3%。這已經是常規(guī)公交客運量連續(xù)第三年下降。面對公交客流量持續(xù)下降的現狀，對常規(guī)公交運行特征進行分析，其目的是分析常規(guī)公交運行現狀，為交通管理、政策擬定提供科學系統(tǒng)的依據，從而提高常規(guī)公交系統(tǒng)的運行效率和服務水平[2，3]。針對常規(guī)公交運行特征分析問題，近年來涌現了較多的科研成果和實踐案例。例如：Mazloumi E[4]和Bauer M[5]針對影響公交服務可靠性的行程時間進行了分析，結果發(fā)現土地類型、路線長度以及交通信號的數量等是旅行時間變化的主要影響因素;王殿海等[6]則通過建立了公交行程時間可靠性評價指標體系，分析了交通條件、道路條件、延誤指數能相關因素的關系;童小龍等[7]基于時間序列對公交車站間行程時間預測模型研究進行了研究;Kusakabe T等[8]從數據的角度，開發(fā)了一種數據融合方法，使用智能卡數據估計出行的行為屬性，以觀察出行屬性的持續(xù)長期變化。寧波市經過多年的公共交通信息化建設，已具備了良好的公共交通大數據基礎和平臺，但原始數據源在實現實時調度、監(jiān)測之后，很少被二次應用，數據的價值并沒有充分發(fā)揮?；诖?，本文擬開展寧波市常規(guī)公交運行特征分析，深入挖掘公共交通大數據的價值，為常規(guī)公交客流提升、服務質量提升、公交線網優(yōu)化等工作提升科學依據。

1 數據采集與分析

1.1 數據來源

相關數據來源于寧波市公共交通大數據平臺[9]。主要數據包括：公交早晚高峰、平峰平均車速、準點率、公交GPS數據以及公交客流月報。

1.2 數據處理

1.2.1 數據清洗

GPS數據（Global Positioning）是一種全球性、全天候、連續(xù)的衛(wèi)星無限定位系統(tǒng)[10]，可提供實時的三維坐標的位置、速度等空間信息和高度精確的時間信息。公交車的車載GPS數據信息包含普通GPS數據信息（經度、緯度、時間、速度、方向、設備信息等）以及公交車GPS專有信息（站點編號、到站時間、離站時間等）。

GPS數據采集過程中可能受到大氣層、隧道以及高大建筑物等障礙物的干擾，終端返回的GPS數據就會存在噪聲數據，對此類數據進行預處理。分為下面三步：a.剔除經緯度越界的數據，研究范圍為寧波市主城區(qū)，將寧波市主城區(qū)地理經緯度范圍作為lon和lat的限制條件，剔除超出范圍的數據。b.剔除有缺失數據的記錄，原始數據的每條記錄中，可能存在缺失字段的記錄，公交車ID、時間、經緯度其中任意一個字段的缺失對于后續(xù)的研究都會產生影響，所以缺失數據的記錄全部剔除。c.剔除重復的GPS數據重復數據指的是多條數據各個字段完全相同的一類數據，此類數據只有一條數據有研究價值，在評估常規(guī)公交運行狀況時，多條重復數據的存在會降低模型有效性，并影響研究結果的準確性。

1.2.2 數據統(tǒng)計分析

基于寧波市交通信息大數據平臺，分析常規(guī)公交運行特征。對比早晚高峰、平峰內準點率和平均車速的變化情況，得到每日內交通運行變化特征;對比工作日和非工作日各時段公交準點率和平均車速變化情況，分析通勤活動對交通運行狀態(tài)的影響。計算交通運行效率指數，對常規(guī)公交運行線路進行排序，對比并降序排列10%線路常規(guī)公交。通過TransCAD軟件繪制評估區(qū)域內公交線路，將統(tǒng)計數據代入路網內進行數據可視化展示。

2 寧波市常規(guī)公交運行特征分析

2.1 常規(guī)公交正點率整體分析結果

根據《建設部關于優(yōu)先發(fā)展城市公共交通的意見》給出行車準點率對應的服務等級劃分依據，服務等級A、B、C、D、E、F分別對應出行車準點率區(qū)間[95.0～100.0]、[90.0～ 94.9]、[85.0～89.9]、[80.0～84.9]、[75.0～79.9]、[0～74.9]。據不完全統(tǒng)計公交線路268條，寧波市相應服務等級下公交線路數量比例如表1所示。

9月份全時段統(tǒng)計線路平均行車正點率為76.9%;早高峰線路平均準點率為75.4%，線路準點率滿足90%以上要求的線路數量為30條;平峰線路平均準點率為79.7%，線路準點率滿足90%以上要求的線路數量為69條;晚高峰線路平均準點率為75.6%，線路準點率滿足90%以上要求的線路數量為31條。整體上來看，寧波市公交線路平均正點率處于E級服務水平，距離A級服務水平有較大的提升空間，同時早、晚高峰公交線路整體運行狀況較平峰略差，這一實際情況與早、晚高峰出行需求集聚具有直接聯系。

2.2 常規(guī)公交與社會車輛運行狀況對比

利用相關政府部門所提供的公交運行車速數據以及社會車輛車速數據，選取全部公交線路中10%的線路（共60條），進行同線路同期常規(guī)公交和社會車輛運行特征的對比分析，以便探究公交單方面存在的問題。

60條常規(guī)公交平均車速和同路段攝貨車輛的速度統(tǒng)計結果如表2所示，常規(guī)公交平均運行速度為16.20 km/h，而監(jiān)測時間范圍內社會車輛平均運行速度為36.44 km/h，二者絕對速度差20.24 km/h。

另一方面，同路段常規(guī)公交與社會車輛行車時間比值能夠反映二者運行特征差異，數值越高，說明該線路內常規(guī)公交運行狀態(tài)越落后于同向行駛的社會車輛，反之，兩者運行差異較小，常規(guī)公交服務質量較高。數據分析結果顯示，寧波常規(guī)公交平均行程時間為59.29 min，社會車輛平均行程時間為26.64 min，平均行程時間比值為2.23。早、晚高峰平均行程時間比值分別為2.31和2.26，平峰行程時間比值稍低為2.10。

將60條公交線路與社會車輛的行車時間比值按早、晚峰和平峰降序排列，取前5位為公交線路樣本的低效線路，后5位為高效線路，并進行對比。高效線路和低效線路可視化如下圖1所示。圖中a為早高峰低效線路，分別為16路（3.02）、819路（2.94）、9路（2.80）、515路（2.79）、13路（2.78）;b為早高峰高效線路，分別為788路（1.52）、337路（1.72）、754路（1.80）、335路（1.82）、27路（1.89）。c為平峰低效線路，分別為819路（2.48）、13路（2.47）、9路（2.45）、518路（2.44）、30路（2.44）;d為平峰高效線路，788路（1.45）、337路（1.55）、754路（1.65）、26路（1.81）、301路（1.82）。由于篇幅有限，晚高峰和早高峰情景類似，未進行展示。結合公交線路經過的地理位置、土地性質和交通狀況等情況，發(fā)現行程時間比值較高的公交線路主要分布于城市主城區(qū)易發(fā)擁堵道路和橋梁，而其余區(qū)域和道路的公交線路的比值較低。

2.3 公交運行GPS分析結果

2.3.1 速度波動分析

中心城區(qū)公交線路速度波動大且頻繁，乘坐舒適度低。在中心城區(qū)外圍運行的公交線路速度波動情況略好于城區(qū)的公交線路，以16路（中心城區(qū)線路）及788路（外圍線路）為例，其運行車速分布如圖2所示：

2.3.2 到站時間間隔分析

基于GPS數據獲取公交車在?？空就Ａ魰r間和站間間隔時間。站點匹配標準為：?？空咀R別半徑50米，其中，公交GPS精度10米。選取16路公交車為例，GPS數據分析結果顯示：平均停站時間29秒，最大停站時間62秒。由于沿途的干擾，公交到站的時間間隔不穩(wěn)定，極端情況會增加或減少8 min。增加的最大值為7.45分鐘，減少最大值為8.5分鐘，還出現到站時間間隔小于1分鐘的情況。

3 討論及建議

3.1 結論和討論

就時間特征而言，平峰時段的公交準點率較早、晚高峰準點率高;而早晚高峰同線路的公交車輛與社會車輛行車時間比值高于平峰時段二者比值，說明擁堵時段對公交車運行的影響大于社會車輛。空間特征而言，與同線路社會車輛行程時間比值較高的公交線路主要分布于城市主城區(qū)易發(fā)擁堵道路和橋梁，同時早晚高峰主城區(qū)公交線路較外圍公交線路速度波動頻繁，乘客乘坐體驗較差，主城區(qū)公交線到站間隔分布也不均勻，受道路交通狀態(tài)影響較大。

通過交通大數據對寧波市常規(guī)公交運行特征的統(tǒng)計分析，進行公交運行內在規(guī)律充分挖掘，分析主要原因如下：（1）道理交通管理方面，統(tǒng)計結果顯示，僅有13%的公交運行延誤發(fā)生在?？空竞驼军c上下客過程，其余延誤均產生與路口排隊等待通行以及道路交通緩行的過程。雖然寧波市已建成168.5km公交專用道，但是路口信號控制并未針對公交車輛設計優(yōu)先通過方案;且道路交通協(xié)調控制設計是以社會車輛為主要對象，公交車輛在路口獲得的綠燈資源和概率仍然無法與社會車輛相比，導致公交行程時間與同線路社會車輛行程時間比值較大。（2）公交線路設置方面，部分公交線路設置不合理，非直線系數較大，導致其在早高峰、平峰和晚高峰運輸效能都低。且全程位于常發(fā)交通擁堵路段，且與以重要客運樞紐（火車南站）為首末站的公交線路存在較大重復區(qū)段，道路交通因素與客流乘降因素共同導致該線路運輸效能低下，導致公交行程時間較大;同時主城區(qū)線路所經路段早、晚高峰路況復雜，相比外圍線路公交行程時間受道路交通狀態(tài)的影響更大。

3.2 主要建議

3.2.1 實行公交優(yōu)先通過策略，優(yōu)化典型低效公交線路

針對典型區(qū)域，調查和統(tǒng)計公交通行需求和到達規(guī)律，優(yōu)化路口信號控制方案，以被動式公交優(yōu)先控制的方式給予公交優(yōu)先通行權，降低公交車輛在路口的排隊等待時間，提高公交行程車速。研究和實施典型低效線路優(yōu)化。針對連續(xù)兩個季度出現的全時段低效線路，調查和統(tǒng)計其各區(qū)段行程時間和客流量，分析其行程延誤的產生原因，并在路網層面研究其線路改進的方向和措施。

3.2.2 系統(tǒng)整治既有公交專用道設施，同時重要客流走廊借助干線道路開行公交專用道

公交專用道建設不僅是在道路上劃出公交專用車道，還需要對站點、途徑交叉口進行優(yōu)化設計;加強對于社會車輛駛入公交專用道，干擾路內公交車輛正常運行的管理力度，采用信息化等手段進行執(zhí)法，提高懲罰力度。

3.2.3 明確城市交通規(guī)劃導向，打造新城常規(guī)公交骨干走廊

未來新城繁華地區(qū)的交通吸引力逐漸增大，應明確公交

主導的交通模式，深入研究相應地區(qū)內常規(guī)公交基礎設施、調配計劃以及政策保障，保障核心區(qū)常規(guī)公交線路的路權，打造新城常規(guī)公交骨干走廊交通模式。

參考文獻

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