CN109543934A - 城市公交线网的综合指标的评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种城市公交线网的综合指标的评价方法，涉及城市交通运营管理技术领域，该方法首先收集公交线网运行数据，计算所述公交线网的综合评价指标；然后确定所述综合评价指标的范围阈值；再根据所述综合评价指标的范围阈值确定公交线网结构改进方案；最后利用公交线网评价指标体系对所述公交线网结构改进方案进行评价。本发明结合公交线网的实际情况、基于线网GIS数据、IC卡刷卡数据，提出了成体系的北京市公交线网综合评价指标及其计算方法，从可达性、可靠性、客流匹配度等多层面对公交线网进行可操作、易实现的评价，用计算得到的出可达性、可靠性、客流匹配度等指标值，为科学进行公交线网优化和调整工作提供辅助决策工具。

Description

城市公交线网的综合指标的评价方法
技术领域
本发明涉及城市交通运营管理技术领域，具体涉及一种从公交线网结构可达性、公交车运行时间可靠性、乘客出行时间匹配度上对公交线网进行综合评价的方法。
背景技术
城市公共交通是城市基础设施的重要组成部分，它的发展直接关系到城市整体功能的发挥，与人民群众的生产生活息息相关。随着汽车保有量的不断增加，城市道路容量不足、供不应求的矛盾日益突出。而提高常规公共交通服务水平，将居民出行更多地吸引到常规公共交通方式上来，成为发展公共交通亟需探讨的问题。
对于一个城市的公共交通系统而言，城市公交线网的结构是决定城市公交系统综合性能的重要因素，因此对公交线网的评价就显得尤为重要。正确评价当前公交线网能否满足时下的需求并适应未来的发展，需要建立可实施、易实现的评价指标，对公交线网进行综合评价。而公交线网是由线路和站点组成的一个复杂巨系统，路网客流和车流动态变化导致公交线网的可达性、可靠性也随之动态变化。由此衍生了公交线网的匹配度也随时间动态变化。因此，综合考虑可达性、可靠性、客流匹配度等多个层面，建立公交线网综合评价指标体系，能够为科学进行公交线网优化和调整工作提供辅助决策工具。
比较有代表性的公交线网评价指标多从路网、服务水平出发，主要分为体现线网总体布局合理性的指标和体现公交服务水平的指标。体现线网总体布局合理性的指标包括线网密度、公交运营线网密度、路段复线条数、非直线系数、万人拥有公交线路长度、公交站点覆盖率、公交可达性等指标。体现公交服务水平的指标包括换乘系数、车辆满载率、准点率、平均出行时间、公交出行比例、站点覆盖率、客流不均衡系数、乘客平均候车时间等指标。但是这些没能够很好地解决公交线网是否能够便捷、可靠、舒适地把乘客运输到目的地的问题，而公交的基础设施公交线网数据和在公交的运营过程在会产生大量的公交刷卡数据、网络运营数据都给更系统、精细地评价公交线网系统提供了数据支撑。
《王艳天.城市公交线网评价方法与应用研究[D].长沙理工大学,2007.》中构建了公交网络评价指标体系，指标体系中将可靠性引入公交线网评价,来反映公交线网的不确定性并构建了基于层次分析法的公交线网模糊综合评价模型。
《谢仲磊.基于IC卡数据的公交线网评价[J].交通运输研究,2013(21):124-126.》中提出了一种分别从公交站点、线路、线网3个层次进行的公交线网评价方法。评价指标包括中间站点的运载能力、线路效率、平均换乘次数、路网流量与公交网流量的差异指标、公交容量供给与需求差异指标、行程时间差异指标。
《韦清波,杨敬锋,陈昶佳,等.广州市公交运行服务评价指标体系研究[J].交通运输研究,2016,2(5):17-23.》中基于公交线网信息(线路、站点)、公交报站信息(车牌号、到达站点、时间)、IC卡刷卡信息(卡编号、刷卡时间)、人工调查数据(乘客出行感受、线路刷卡率)等基础数据，提出了候车时间、出行距离、乘车时间、换乘率、换乘时间、公交运行速度、拥堵指数、拥挤指数、车容车况、司机服务、站台类型比例、站点信息、服务水平、舒适指数、首末班发班准、点率、候车时间、波动性系数、乘车时间、波动性系数、平均出行费用、公交日均、出行次数、违章率、车辆故障率、交通事故率、乘客满意度等多项公交运行服务评价指标。
上述方法都没有结合公交线网实际情况，基于线网GIS数据、IC卡数据等对公交线网进行综合评价。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于线网GIS数据、IC卡数据的城市公交线网综合指标评价方法，以解决上述背景技术中存在的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
本发明提供的一种城市公交线网的综合指标的评价方法，包括如下列流程步骤：
步骤S110：收集公交线网运行数据，计算所述公交线网的综合评价指标；
步骤S120：确定所述综合评价指标的范围阈值；
步骤S130：根据所述综合评价指标的范围阈值确定公交线网结构改进方案；
步骤S140：利用公交线网评价指标体系对所述公交线网结构改进方案进行评价。
进一步的，所述公交线网运行数据包括公交线路数据、公交站点数据及IC卡系统数据。
进一步的，所述综合评价指标包括基于线网结构的运行可达性、基于运行时间的可靠性和基于乘客出行目的的匹配度。
进一步的，所述步骤S110具体包括：
确定基于线网结构的运行可达性为：
其中，Bi表示站点i的可达性，dij表示站点i至站点j之间的线路距离；Oj表示在站点j下车的乘客数；
确定基于运行时间的可靠性为：
其中，Rl表示可靠性，nl表示线路l上的站点总数；
确定基于乘客出行目的的匹配度为：
其中，Al表示匹配度，TDx表示乘客x的乘车距离，Cl表示线路l的载客能力，Dl表示线路l的总长度，Tl表示线路l上的公交车数量；
确定综合评价指标为：
M＝a×B+b×R+c×A，其中，M表示综合评价指标，B表示可达性指标，R表示可靠性指标，A表示匹配度指标，a、b、c分别表示AHP标定的可达性指标、可靠性指标和匹配度指标的权重。
本发明有益效果：结合公交线网的实际情况、基于线网GIS数据、IC卡刷卡数据，提出了成体系的北京市公交线网综合评价指标及其计算方法，从可达性、可靠性、客流匹配度等多层面对公交线网进行可操作、易实现的评价，用计算得到的出可达性、可靠性、客流匹配度等指标值，为科学进行公交线网优化和调整工作提供辅助决策工具。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一所述的城市公交线网的综合指标的评价方法流程图。
图2为本发明实施例二所述的城市公交线网的综合指标的评价方法流程图。
图3为本发明实施例二所述的基于线网结构的可达性计算结果示意图。
图4为本发明实施例二所述的基于运行时间的可靠性计算结果示意图。
图5为本发明实施例二所述的基于乘客出行目的的匹配度计算结果示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或模块，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、模块和/或它们的组。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且实施例并不构成对本发明实施例的限定。
本领域普通技术人员应当理解的是，附图只是一个实施例的示意图，附图中的部件或装置并不一定是实施本发明所必须的。
实施例一
如图1所示，本发明实施例一提供一种城市公交线网综合指标评价方法，该方法包括如下流程步骤：
步骤S110：收集公交线网运行数据，计算所述公交线网的综合评价指标；
步骤S120：确定所述综合评价指标的范围阈值；
步骤S130：根据所述综合评价指标的范围阈值确定公交线网结构改进方案；
步骤S140：利用公交线网评价指标体系对所述公交线网结构改进方案进行评价。
在本发明的具体实施例一中，所述公交线网运行数据包括公交线路数据、公交站点数据及IC卡系统数据。
在本发明的具体实施例一中，所述综合评价指标包括基于线网结构的运行可达性、基于运行时间的可靠性和基于乘客出行目的的匹配度。
在本发明的具体实施例一中，所述步骤S110具体包括：
确定基于线网结构的运行可达性为：
其中，Bi表示站点i的可达性，dij表示站点i至站点j之间的线路距离；Oj表示在站点j下车的乘客数；
确定基于运行时间的可靠性为：
其中，Rl表示可靠性，nl表示线路l上的站点总数；
确定基于乘客出行目的的匹配度为：
其中，Al表示匹配度，TDx表示乘客x的乘车距离，Cl表示线路l的载客能力，Dl表示线路l的总长度，Tl表示线路l上的公交车数量；
确定综合评价指标为：
M＝a×B+b×R+c×A，其中，M表示综合评价指标，B表示可达性指标，R表示可靠性指标，A表示匹配度指标，a、b、c分别表示AHP标定的可达性指标、可靠性指标和匹配度指标的权重。
实施例二
可达性是克服空间阻隔的难易程度，本发明根据公交线网的实际情况，分别从时间和空间的角度，给出了可靠性评价指标；而可靠性反映公交网络系统服务性能整体的稳定性、连通性和有效性，可以用来描述乘客在公交系统中接受的服务质量，本发明分别从静态结构可靠性、公交车运行时间可靠性、乘客出行时间可靠性分别给出了可靠性对应的评价指标；基于客流数据和公交线网与客流分布的关联关系分布，本发明给出了评价公交线网整体结构、线路站点设置与公交客流需求的匹配程度，进而可以用于发现公交线网布局、线路站点设置等方面的不合理之处。通过计算现状情况下的各项指标(可达性、可靠性、匹配度)值，判断找出各类指标显著小于公交线网总体水平的站点或线路，进行问题诊断后，对公交线网进行改进，将改进后的线网综合评价指标和改进前的评价指标进行比较可以确定改进方案的可行性，对多个改进方案进行评价能够进行方案比选。
如图2所示，本发明实施例二提供的一种城市公交线网综合指标评价方法，该方法中，以选取的北京市5条公交线路为例进行说明，选取的公交线路结构如表1所示，包括295个站点，线路重复系数为1.376。
表1
线路编号 线路
1(上行) 13路(和平东桥南--西城三里河)
1(下行) 13路(西城三里河--和平东桥南)
2(上行) 106路电车(北京南站--东直门枢纽站)
2(下行) 106路电车(东直门枢纽站--北京南站)
3(上行) 116路(龙潭公园--城铁柳芳站)
3(下行) 116路(城铁柳芳站--龙潭公园)
4(上行) 204路内环(北京站东--北京站东)
4(下行) 204路外环(北京站东--北京站东)
5(上行) 684路(地铁宋家庄站--惠新东桥南)
6(下行) 684路(惠新东桥南--地铁宋家庄站)
该方法包括如下流程步骤：
1、确定现状情况下的各项指标(可达性、可靠性、匹配度)值。
这里以虚拟的公共交通线路和随机产生的刷卡数据为例进行分析。基于Hansen提出的潜力模型计算基于线网结构的站点可达性(公式1)和基于运行时间的线路可靠性(公式2)；以现状客流为基础，依次去掉每一条线路，计算受影响的换乘、直达OD对数、乘客数表示线路的重要程度，用线路供需匹配度的分布公平程度表示基于乘客出行目的的线路的匹配度(公式3)。
其中，Bi表示站点i的可达性，dij表示站点i至站点j之间的线路距离；Oj表示在站点j下车的乘客数。
利用公式(1)得到基于线网结构的站点可达性结果，如图3所示。
其中，Rl表示可靠性，nl表示线路l上的站点总数。
利用公式(2)计算得到的基于运行时间的线路可靠性结果，如图4所示。
其中，Al表示匹配度，TDx表示乘客x的乘车距离，Cl表示线路l的载客能力，Dl表示线路l的总长度，Tl表示线路l上的公交车数量。
利用公式(3)计算得到的基于乘客出行目的的匹配度结果，如图5所示。
2、确定指标的正常波动范围，给出正常波动的上下限阈值；
例如给出匹配度最差的20％线路，即线路2。
3、根据指标值是否在限定的范围内提出改进方案，调整线路、调整站点或调整运行方案。
在实际应用中，根据指标值是否在限定的正常波动范围内为本领域现有技术手段，本领域技术人员可清楚了解如何进行线网结构改进。
4、将改进前后的线网放在评价指标体系中进行综合评价，计算指标变化情况，判断改进方案是否合理或进行方案比选
计算撤线前后各项指标的平均值：
可达性B：撤线前可达性：0.5，撤线后可达性：0.318；
可靠性R：撤线前可靠性：0.575557，撤线后可靠性：0.571398；
匹配度A：撤线前匹配度：0.697323738，撤线后匹配度：0.782279793；
按照公式5计算综合评价指标。
M＝aB+bR+cA (4)
M——综合评价指标；
B——可达性指标；
R——可靠性指标；
A——匹配度指标；
a,b,c为层次分析法AHP标定的权重。
取a＝0.2,b＝0.175,c＝0.625，综合评价结果如表2所示，
表2
撤线前 撤线后
综合评价M值大小 0.636549811 0.652519521
根据上表可知，撤线后的M值略大于撤线前的M值。这说明撤线之后，在此评价体系下，要比撤线之前的路网结构要好。
综上所述，本发明实施例所述的城市公交线网综合指标评价方法，综合考虑了可达性、可靠性、客流匹配度等多个层面，建立公交线网综合评价指标体系，并给出了使用指标进行公交线网改善的流程。本发明所采用的原理简单，易于实现，便于集成，能极大的拓展城市轨道交通突发事件监测手段。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种城市公交线网的综合指标的评价方法，其特征在于，包括如下列流程步骤：
步骤S110：收集公交线网运行数据，计算所述公交线网的综合评价指标；
步骤S120：确定所述综合评价指标的范围阈值；
步骤S130：根据所述综合评价指标的范围阈值确定公交线网结构改进方案；
步骤S140：利用公交线网评价指标体系对所述公交线网结构改进方案进行评价。
2.根据权利要求1所述的城市公交线网的综合指标的评价方法，其特征在于，所述公交线网运行数据包括公交线路数据、公交站点数据及IC卡系统数据。
3.根据权利要求2所述的城市公交线网的综合指标的评价方法，其特征在于，所述综合评价指标包括基于线网结构的运行可达性、基于运行时间的可靠性和基于乘客出行目的的匹配度。
4.根据权利要求3所述的城市公交线网的综合指标的评价方法，其特征在于，所述步骤S110具体包括：
确定基于线网结构的运行可达性为：
其中，Bi表示站点i的可达性，dij表示站点i至站点j之间的线路距离；Oj表示在站点j下车的乘客数；
确定基于运行时间的可靠性为：
其中，Rl表示可靠性，nl表示线路l上的站点总数；
确定基于乘客出行目的的匹配度为：
其中，Al表示匹配度，TDx表示乘客x的乘车距离，Cl表示线路l的载客能力，Dl表示线路l的总长度，Tl表示线路l上的公交车数量；
确定综合评价指标为：
M＝a×B+b×R+c×A，其中，M表示综合评价指标，B表示可达性指标，R表示可靠性指标，A表示匹配度指标，a、b、c分别表示AHP标定的可达性指标、可靠性指标和匹配度指标的权重。
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