張懿木 李 哲 李 健,

(1.同濟大學(xué)城市交通研究院，201804，上海；2.同濟大學(xué)教育部道路與交通工程教育部重點實驗室，201804，上?！蔚谝蛔髡?，碩士研究生)

城市軌道交通在運營初期線路資源單一、服務(wù)范圍有限,且一般沿城市主要客流走廊敷設(shè)，與道路公交服務(wù)形成競爭合作關(guān)系。道路公交線網(wǎng)較完善、靈活性高，合理布置道路公交線路有利于促進(jìn)城市軌道交通與道路公交的合作共贏[1]。研究城市軌道交通運營初期道路公交客流變化特征，對優(yōu)化道路公交線網(wǎng)系統(tǒng)、提高公共交通系統(tǒng)的服務(wù)水平具有參考意義[2]。然而，原有這方面的研究受制于數(shù)據(jù)環(huán)境，多從城市軌道交通或道路公交單方面的客流分析展開[3-6]，或采用SP(意向調(diào)查)、RP(行為調(diào)查)等問卷調(diào)查的方式對城市軌道開通后和道路公交出行者的行為特征進(jìn)行分析[7-8]，較少基于大數(shù)據(jù)從全樣本的角度進(jìn)行分析。此外，對于城市軌道交通開通后的轉(zhuǎn)移或誘增的道路公交出行乘客特征也缺少有針對性的分析。

本文對廈門軌道交通1號線(以下簡為“1號線”)運營初期的客流特征以及1號線開通前后道路公交的客流變化特征進(jìn)行分析。此外，本文按照出行頻率和穩(wěn)定性，把道路公交出行群體劃分為三類，并分類討論其在1號線開通前后的特征變化。相關(guān)研究結(jié)論可為城市軌道交通開通后的道路公交線網(wǎng)調(diào)整、乘客出行特征分析及制定調(diào)控政策提供參考。

1 研究背景

1號線于2017年12月31日開通運營。1號線全長30.3 km，共設(shè)24座車站。該線路主要沿島內(nèi)的廈禾路、嘉禾路及島外誠毅大街等主要客流走廊敷設(shè)，是連接城市主要建成區(qū)、開發(fā)新區(qū)和交通樞紐廈門北站重要的客運通道。廈門軌道交通1號線走向以及站點分布如圖1所示。

圖1 1號線走向和站點分布圖

本文采用的數(shù)據(jù)為1號線開通后1個月的進(jìn)出站數(shù)據(jù)，源數(shù)據(jù)共有進(jìn)站數(shù)據(jù)及出站數(shù)據(jù)，合計325.23萬條。其中，進(jìn)站數(shù)據(jù)173.29萬，出站數(shù)據(jù)151.94萬條。本研究中未涉及1號線乘客的出行起終點分析，故未進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配。為盡可能真實反映乘客出行特征，采用進(jìn)站數(shù)據(jù)作為研究數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)主要字段為卡號、進(jìn)站時間、出站時間、進(jìn)站站點、出站站點。1號線進(jìn)站數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如表1所示。

表1 1號線進(jìn)站數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

道路公交數(shù)據(jù)為2017年12月1日至2018年1月31日1號線開通前后各1個月的E通卡刷卡數(shù)據(jù)。刷卡數(shù)據(jù)通過與GPS(全球定位系統(tǒng))數(shù)據(jù)連接確定刷卡的空間位置。經(jīng)匹配處理后，獲得的12月份的道路公交數(shù)據(jù)3 942.74萬條、1月份的道路公交數(shù)據(jù)3 746.43萬條，字段信息如表2所示。1號線數(shù)據(jù)與道路公交數(shù)據(jù)通過卡號進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

表2 廈門市道路公交刷卡數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

2 1號線客流特征分析

1號線開通后一個月內(nèi)進(jìn)站客流累計173.29萬人次，人均月出行3.6次。月進(jìn)站次數(shù)與乘客人次對應(yīng)分布情況如圖2所示。僅出行1次的乘客最多，且超過60%的乘客的出行次數(shù)在2次以內(nèi)。乘客出行頻率較低，可能以體驗為主要出行目的。

圖2 1號線月進(jìn)站次數(shù)與乘客人數(shù)對應(yīng)分布情況

1號線日均進(jìn)站客流5.59萬人次，工作日日均進(jìn)站客流5.68萬人次，周末節(jié)假日日均進(jìn)站客流6.29萬人次，周末節(jié)假日進(jìn)站客流量高于工作日進(jìn)站客流量。由圖3可知：工作日客流具有明顯的早晚高峰形態(tài)；周末峰值時段較集中，日均最大客流量略大于工作日日均客流量。

圖3 1號線不同時段日均進(jìn)站客流情況

圖4為1號線各站點的日均進(jìn)站客流情況。由圖4可知，工作日及周末節(jié)假日各站點日均進(jìn)站客流量基本一致；周末節(jié)假日，廈門北站、園博苑站、集美學(xué)村站以及烏石浦站等交通樞紐和旅游景點所在站點的日均進(jìn)站客流量略高于工作日的日均客流量。

圖4 1號線各站點日均進(jìn)站客流情況

根據(jù)1號線開通一個月期間各站點之間的客流交換量分析發(fā)現(xiàn)：鎮(zhèn)海路站交換量最高，其進(jìn)出站人次占總進(jìn)出站人次的15.03%；烏石浦站、呂厝站、中山公園站、蓮坂站的交換量較高，分別占9.52%、6.81%、6.57%、6.03%。

3 道路公交客流整體變化特征

1號線開通前，道路公交12月份的日均客運量為127.19萬人次；1號線開通后，道路公交1月份的日均客運量為120.85萬人次，減少了4.98%。值得注意的是，以上分析結(jié)果并不能說明客流下降僅是由于1號線開通引起的。根據(jù)之前的統(tǒng)計數(shù)字，廈門道路公交客運量在持續(xù)下降，此外春節(jié)返鄉(xiāng)客流也對道路公交客流下降造成影響。例如，廈門市2016年1月相較于2015年12月，道路公交客運量減少了8.83%；2017年1月，由于春節(jié)假期影響道路公交客運量較前一年的12月下降了24.61%。

由表3所示的1號線開通前后道路公交日均客流情況可知：在1號線開通后(1月份)相較于開通前(12月份)，工作日及周末節(jié)假日道路公交的日均客流量均有不同程度的減少。工作日較開通前減少了5.69萬人次/d；周末節(jié)假日道路公交客運量受馬拉松賽的影響，減少了10.76萬人次/d。

表3 1號線開通前后道路公交日均客流情況

1號線開通前后道路公交不同時段客流情況如圖5所示。由圖5可知，1號線開通前后道路公交不同時段日均客流基本相同，其中，早高峰客流量下降了3.93%，晚高峰客流量下降了4.41%。

圖5 1號線開通前后道路公交不同時段客流情況

1號線開通前后，道路公交站點日均客流的空間分布特征基本一致(見圖6)。思北路口站客流量最大，其次是SM城市廣場和岳陽小區(qū)的客流量。島內(nèi)客流主要集中在1號線沿線，此外軟件園、產(chǎn)業(yè)園和旅游景點各區(qū)域的客流量較大。島外客流量較小，集中在主要城市建成區(qū)。

圖6 1號線開通前后道路公交站點客流核密度圖

4 道路公交客流變化特征分析

4.1 基于乘客道路公交出行特征的聚類

根據(jù)道路公交出行頻率和出行日期波動情況，選取道路公交出行頻率、出行日期的穩(wěn)定性這2個指標(biāo)將道路公交乘客劃分為不同類別。道路公交出行頻率通過月均出行天數(shù)反映，道路公交出行日期波動情況通過連續(xù)公交出行日期間隔的標(biāo)準(zhǔn)差反映。出行頻率是指研究期間不考慮換乘情況，道路公交持卡乘客采用道路公交出行的天數(shù)。某天采用1次道路公交出行即計算為1次道路公交出行天數(shù)。出行離散性是指研究期間乘客連續(xù)道路公交出行間隔天數(shù)的波動。通過乘客連續(xù)道路公交出行日期的分布情況，了解乘客較為穩(wěn)定的連續(xù)出行行為的發(fā)生狀態(tài)。連續(xù)出行間隔標(biāo)準(zhǔn)差計算示例見表4(各乘客的出行日期分布情況為：乘客A在3號、7號、30號、31號有道路公交出行行為，乘客B在1號至17號、19號至22號、24號至31號有道路公交出行行為)。

表4 乘客選用道路公交連續(xù)出行的間隔標(biāo)準(zhǔn)差計算示例

采用K-means算法，并結(jié)合同方向研究分類經(jīng)驗[9-10]，將道路公交持卡乘客分為3類。各類別最終聚類中心如表5所示。

表5 道路公交持卡乘客各類別最終聚類中心

1號線開通前一個月，173萬道路公交持卡乘客中各類乘客的出行模式如下：

1) 1類乘客使用道路公交出行頻率中等，出行日期規(guī)律性弱，工作日早晚高峰時段客流峰值特征不明顯，不屬于道路公交通勤乘客；

2) 2類乘客出行日期規(guī)律，出行頻率高，最可能由通勤人群組成；

3) 3類乘客道路公交出行頻率低，出行日期規(guī)律性較弱，80%乘客出行日期標(biāo)準(zhǔn)差為0，最有可能由出差、旅游等臨時性乘客組成。

對于1號線開通后的新增道路公交持卡乘客，采用SPSS軟件基于FISHER方法進(jìn)行判別。計算與1類、2類、3類乘客聚類中心的距離，并依據(jù)現(xiàn)有的乘客出行模式的判別標(biāo)準(zhǔn)，將新增道路公交持卡乘客劃分至已知類別中。

4.2 基于出行方式的客流變化及構(gòu)成分析

根據(jù)1號線開通前后乘客所選擇的出行方式，將研究范圍內(nèi)的乘客分為A、B、C、D、E、F、G 7組，各組乘客的歸類標(biāo)準(zhǔn)含如表6所示。

表6 1號線開通前后不同組乘客的歸類標(biāo)準(zhǔn)

不同出行特征的乘客其出行方式的選擇在1號線開通前后有所變化。各組別乘客對出行方式選擇的情況如表7所示。1號線開通前一個月，道路公交持卡乘客共173.67萬人，分布于A組、C組、D組、E組乘客中;道路公交客運量為3 942.74萬人次；1號線開通后一個月，道路公交持卡乘客為174.07萬人，分布于B組、C組、D組、F組乘客中;道路公交客運量為3 746.43萬人次。1號線開通后一個月，無道路公交出行的乘客為25.78萬人，分布于A組、E組；1號線開通后一個月，新增道路公交乘客26.18萬人，分布于B組、F組。1號線開通后一個月，A組、C組、D組、E組道路公交出行量有所下降；B組、F組道路公交出行量增加，分別增加159.26萬人次和56.18萬人次。

表7 1號線開通前后各組別乘客出行情況

A組乘客僅有2017年12月的道路公交出行記錄，B組及F組乘客僅有1月份的道路公交出行記錄，且總量和A組接近。由于廈門具有典型旅游城市特點，A組、B組、F組乘客可能為短期停留廈門的外來人口，如培訓(xùn)、旅游等。這3組乘客主要由低頻道路公交用戶構(gòu)成，第3類乘客的占比均大于75%，其出行具有規(guī)律性弱且出行天數(shù)較少的特點，有較為明顯的游客出行特征。

E組乘客在1號線開通前有道路公交出行情況，1號線開通后無道路公交出行情況，并且以第3類乘客為主。1類、2類乘客中可能存在部分通勤出行群體，出行方式由道路公交或其他方式轉(zhuǎn)為地鐵；另一方面，可能存在部分出行需求下降的乘客，因此無道路公交出行且地鐵出行頻率低。3類乘客以低頻地鐵出行為主，無明顯出行特征變化。

C組乘客在1號線開通后無地鐵出行情況，仍選擇道路公交出行，可認(rèn)為1號線開通對該部分乘客沒有影響。

D組乘客在1號線開通后選擇道路公交和地鐵出行。由表7可知，D組通勤乘客(2類)是1號線最大的用戶群體，該乘客群體構(gòu)成如圖7所示。

圖7 D組通勤乘客(2類)構(gòu)成

經(jīng)分析，1號線開通后，地鐵通勤乘客為4.673 4萬人，占總?cè)藬?shù)的39%。僅選用地鐵的通勤乘客為0.113 2萬人；絕大多數(shù)通勤乘客選用道路公交+地鐵的出行方式，占總?cè)藬?shù)的38%。選用道路公交+地鐵出行的乘客的出行模式可分為3種：①道路公交、地鐵不同日期交替通勤乘客為1.225 6萬人，占總?cè)藬?shù)10.0%，該部分乘客工作日月均道路公交出行12.1次、月均地鐵出行2.5次；②道路公交、地鐵換乘通勤的乘客為2.013 5萬人，占總?cè)藬?shù)的16.4%，工作日月均出行3.14次；③道路公交、地鐵同天出行但非換乘的乘客為1.321 4萬人，占總?cè)藬?shù)的11.6%，工作日月均道路公交出行22.2次、月均地鐵出行4.2次。

D組通勤乘客中，有38%乘客的通勤出行由道路公交變?yōu)榈缆饭?地鐵，該群體中選用道路公交、地鐵換乘的乘客人數(shù)最多，占總?cè)藬?shù)的16.4%。總體來看，道路公交+地鐵通勤乘客的地鐵出行頻次較低，乘客仍以道路公交通勤為主。61%的用戶僅在其他出行中使用地鐵，工作日及周末節(jié)假日月均地鐵出行頻率均低于道路公交出行頻率，用戶以道路公交出行為主。

總體來看，廈門軌道1號線的開通運營初期對道路公交客運情況影響不明顯。城市人口的流動所帶來的公交客運量的增減相抵：城市流入人群所產(chǎn)生的新增客運量為215.4萬人次，流出人群原有客運量為191.49萬人次，道路公交客運總量并無明顯變化；1號線對原道路公交乘客的吸引有限，乘客以低頻地鐵出行為主，并未成為穩(wěn)定的出行方式。

5 結(jié)語

本文以廈門軌道交通1號線為例，基于1號線開通前后的IC卡刷卡數(shù)據(jù)，對1號線和道路公交整體客流特征變化進(jìn)行分析，并提出了基于聚類分析的不同乘客群體的出行特征變化的分析方法。研究結(jié)果顯示，乘客地鐵出行頻次較低，超過60%的乘客地鐵出行次數(shù)在2次以內(nèi)，可能主要以體驗為主，對道路公交客運總量沒有顯著影響。但基于聚類分析的道路公交不同群體客流結(jié)構(gòu)特征有部分變化。

本文所采集的數(shù)據(jù)處于廈門軌道交通1號線開通初期，客流尚不穩(wěn)定，但本文提出的研究分析框架可以用于城市軌道交通和道路公交客流變化特征的持續(xù)跟蹤分析，有助于推動城市軌道交通和道路公交兩網(wǎng)融合發(fā)展。