基于深圳市城市交通仿真系統(tǒng)的深圳通數(shù)據(jù)挖掘分析

段仲淵

摘要:為了從應(yīng)用信息技術(shù)的角度來提高傳統(tǒng)軌道交通規(guī)劃工作效率和規(guī)劃成果的科學(xué)性。改進(jìn)軌道規(guī)劃流程來促進(jìn)和提高城市軌道交通規(guī)劃建設(shè)與決策支持水平。深圳市城市交通仿真系統(tǒng)的深圳通數(shù)據(jù)挖掘分析,對(duì)深圳市的交通更深入的了解。

關(guān)鍵詞:交通仿真系統(tǒng);數(shù)據(jù)挖掘;數(shù)據(jù)分析

中圖分類號(hào):U491文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1674-1145(2009)21-0170-02

一、研究背景

近年來,智能交通系統(tǒng)(Intelligent Transportation System,ITS)的研究,開發(fā)與示范應(yīng)用正在我國系統(tǒng)而有序地展開。智能交通系統(tǒng)的發(fā)展,不僅對(duì)整個(gè)交通運(yùn)輸系統(tǒng)、而且對(duì)人們的生活模式和質(zhì)量、對(duì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展,都將產(chǎn)生重要影響。

借助于智能交通系統(tǒng),交通基礎(chǔ)設(shè)施的通行能力將得到進(jìn)一步挖掘、交通擁擠將得到不同程度的緩解;借助于智能交通系統(tǒng),交通事件預(yù)警、救援系統(tǒng)將更加完善,交通傷者會(huì)得到更及時(shí)地?fù)尵?二次事故發(fā)生的可能性將被降低,交通事故死亡人數(shù)及交通事故的危害將會(huì)逐漸減少;借助于智能交通系統(tǒng),交通運(yùn)輸產(chǎn)生的大氣污染、噪聲、振動(dòng)等環(huán)境負(fù)效應(yīng)將進(jìn)一步減少,智能交通系統(tǒng)的應(yīng)用將有效節(jié)約能源,與環(huán)境相協(xié)調(diào)的交通運(yùn)輸系統(tǒng)將會(huì)逐步建立。同時(shí),智能交通系統(tǒng)的發(fā)展,也為高新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用提供了用武之地,刺激了對(duì)高新技術(shù)的巨大需求。

二、基于深圳市城市交通仿真系統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘

(一)SUTSS背景簡(jiǎn)介

深圳市城市交通仿真系統(tǒng)(Shenzhen Urban Transport Simulation System,簡(jiǎn)稱SUTSS)是深圳市智能交通系統(tǒng)的重要組成部分和啟動(dòng)工程(2004年深圳市政府投資計(jì)劃項(xiàng)目,深發(fā)改[2004]481號(hào)),目的在于形成城市交通仿真與公用信息平臺(tái)一體化的結(jié)構(gòu),有效地提高深圳市城市交通設(shè)施的規(guī)劃建設(shè)與管理水平,提高城市道路交通預(yù)測(cè)能力,實(shí)時(shí)發(fā)布動(dòng)態(tài)交通信息,使車輛駕駛員和出行者了解當(dāng)前道路交通情況,避開擁堵路段,緩解道路交通擁擠狀況;與此同時(shí),定期(月報(bào)、年報(bào))發(fā)布交通報(bào)告,為政府部門決策提供技術(shù)支持。

(二)基于深圳市城市交通仿真系統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘成果

深圳市城市交通仿真系統(tǒng)同時(shí)與規(guī)劃局、交通局、交警局、城管局等相關(guān)系統(tǒng)互聯(lián)互通,實(shí)現(xiàn)信息資源的共享。因此可以利用SUTSS內(nèi)部存儲(chǔ)和共享的大量交通歷史和現(xiàn)狀數(shù)據(jù)進(jìn)行有意義的數(shù)據(jù)挖掘。

本系統(tǒng)計(jì)劃采集深圳市城市路網(wǎng)主要路段的交通數(shù)據(jù),接收出租車運(yùn)營單位的FCD數(shù)據(jù),結(jié)合來自交警局的道路交通狀況數(shù)據(jù),向市政府及有關(guān)職能部門提供交通綜合信息服務(wù)和交通決策支持,向交通規(guī)劃設(shè)計(jì)單位提供智能交通仿真支持,向交通出行者及公眾提供實(shí)時(shí)交通信息服務(wù)。

三、基于SUTSS的深圳通數(shù)據(jù)挖掘

(一)深圳通背景簡(jiǎn)介和數(shù)據(jù)特點(diǎn)

隨著電子支付手段的普及和市民的逐漸認(rèn)可,原來單一運(yùn)營商管理的模式已經(jīng)難以適應(yīng)多運(yùn)營商的局面,需要在更大的范圍內(nèi)應(yīng)用交通一卡通。2004年7月,深圳市政府召開了“關(guān)于研究推進(jìn)我市交通一卡通相關(guān)工作的會(huì)議”,提出了深圳市交通堅(jiān)持“一張卡、一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)、一個(gè)公司運(yùn)營”的原則。

深圳市電子交易收費(fèi)系統(tǒng)(“深圳通”卡)的發(fā)行提高了交易效率,方便了市民,降低了企業(yè)運(yùn)營成本。2006年1月18日在巴士集團(tuán)所屬的38路公交車上安裝了首批“深圳通”設(shè)備,標(biāo)志著“深圳通”卡已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了地面公交與地鐵的互通。目前,“深圳通”發(fā)卡量已經(jīng)突破了四百萬張,市民手持“一張卡”乘坐地鐵、地面公交車輛的目標(biāo)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。

類似深圳通這樣的智能IC卡在國內(nèi)許多城市都有應(yīng)用,很多大中城市持卡乘客比例達(dá)到60%以上。IC卡信息量所反映的居民公交出行的數(shù)量及分布完全達(dá)到調(diào)查樣本數(shù)量和特征的要求,深圳交通仿真系統(tǒng)中的深圳通數(shù)據(jù)既包括了軌道乘客的信息,也包括了公交乘客的信息以及公交和軌道換乘的信息,并提供了足夠的樣本,可以進(jìn)行軌道影響范圍內(nèi)出行特征分析,包括分布、方式劃分等,完全可以支持軌道客流分析和軌道模型擬合的要求。

目前,深圳通常規(guī)公交乘客數(shù)據(jù)中不含車站信息,而車站信息又是后續(xù)工作的基礎(chǔ)。對(duì)于站點(diǎn)信息的缺少,通過改進(jìn)公交報(bào)站機(jī),使之與刷卡機(jī)交流數(shù)據(jù),在乘客刷卡的同時(shí),刷卡機(jī)可以從報(bào)站機(jī)獲取站點(diǎn)代號(hào),再將該卡的其他信息(乘客卡號(hào)、線路號(hào)、司機(jī)卡號(hào)、余額、線路收費(fèi)、乘車日期、乘車時(shí)刻)一同記錄,并傳送至計(jì)算機(jī)終端。這一過程不影響正常的公交運(yùn)營效率。另外,可以結(jié)合當(dāng)前公交GPS建設(shè),將公交GPS信息與讀卡器聯(lián)動(dòng),通過后期的站點(diǎn)與GPS信息匹配,間接解決缺少車站信息的問題。

(二)基于深圳市城市交通仿真系統(tǒng)的深圳通數(shù)據(jù)挖掘方法和原理

深圳通軌道交通數(shù)據(jù)則包括了乘客進(jìn)站站點(diǎn)和出站站點(diǎn)信息,則可以方便地分析出乘客軌道出行路徑。以下討論的是獲得上車站點(diǎn)信息成為可能的情況下如何判斷公交軌道之間的換乘出行。

由于深圳通并沒有記錄乘客下車站點(diǎn),因此出行終點(diǎn)不能直接得到。對(duì)于公交軌道換乘出行,其公交出行終點(diǎn)可根據(jù)軌道出行起點(diǎn)獲得。先查詢既有公交出行又有軌道出行的卡號(hào),且公交刷卡時(shí)間早于軌道,根據(jù)軌道刷卡記錄的站點(diǎn)信息,確定前一次公交的下車站點(diǎn),結(jié)合前一次公交的上車時(shí)間與公交GPS數(shù)據(jù)確定公交下車站點(diǎn)時(shí)間,將軌道進(jìn)站刷卡時(shí)間與其比較,如果時(shí)間差小于兩個(gè)站點(diǎn)可能步行時(shí)間及軌道等車時(shí)間,則判斷為一次公交軌道換乘出行。

對(duì)于軌道換乘公交,查詢既有公交出行又有軌道出行的卡號(hào),且軌道刷卡時(shí)間早于公交,根據(jù)公交GPS數(shù)據(jù)和公交上車刷卡記錄確定公交的上車站點(diǎn),將軌道出站刷卡時(shí)間與公交上車刷卡時(shí)間比較,如果時(shí)間差小于兩個(gè)站點(diǎn)可能步行時(shí)間及公交等車時(shí)間,則判斷為一次軌道公交換乘出行。

四、基于深圳市城市交通仿真系統(tǒng)的深圳通數(shù)據(jù)挖掘成果

(一)總體客流指標(biāo)

深圳軌道交通于2004年底開通,目前僅有1、4號(hào)線運(yùn)營。根據(jù)2008年10月數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),其日均全天客運(yùn)量為36.6萬人次,比2007年增加13.3%,晚高峰客運(yùn)量為3.9萬人次/小時(shí),早高峰客運(yùn)量為2.3萬人次/小時(shí)。1、4號(hào)線日客流量工作日均略小于休息日,4號(hào)線客流無論工休絕大部分換乘到了1號(hào)線。1號(hào)線客運(yùn)強(qiáng)度無論工休均超過2萬人次/公里·天。

工作日地鐵站點(diǎn)上下客量分布不均勻,1號(hào)線東段各站的上下客量(客流量)較高,包括崗廈站、華強(qiáng)站、科學(xué)館站、大劇院站、國貿(mào)站、老街站、羅湖站等;1號(hào)線西段上下客量較大的僅世界之窗站,購物公園及車公廟相對(duì)較大;4號(hào)線目前線路短,上下客量少;上下客量最高的是華強(qiáng)站。工作日地鐵斷面客流通過量中,線路中間的斷面客流量大,兩端客流量小。科學(xué)館到華強(qiáng)路站的斷面客流量最大。

(二)高峰及全天客流分布與方向指標(biāo)

1.高峰時(shí)間特征。工作日/休息日軌道客流時(shí)間分布變化曲線如上圖所示。工作日全天客流分布形態(tài)呈現(xiàn)明顯的早晚雙峰形態(tài),其中晚高峰客流大于早高峰,休息日全天客流分布形態(tài)呈現(xiàn)單一高峰形態(tài)。休息日全天客流大于工作日全天客流。工作日軌道客流晚高峰時(shí)段為18～19點(diǎn),晚高峰客運(yùn)量約占全日客運(yùn)量的13%,早高峰時(shí)段為8～9點(diǎn),早高峰客運(yùn)量約占全日客運(yùn)量的10%。

2.早高峰客流分布及方向指標(biāo)。早高峰客流呈現(xiàn)明顯的方向性,到羅湖方向與世界之窗方向的比例是63.2:36.8,高峰高斷面位于崗廈站與華強(qiáng)路站區(qū)間。

3.晚高峰客流分布及方向指標(biāo)。晚高峰客流方向性不如早高峰明顯,到世界之窗方向與羅湖方向的比例是54.1:45.9,高峰高斷面位于華強(qiáng)路站與崗廈站區(qū)間。

4.全日客流時(shí)間分布。選取羅湖站、華強(qiáng)路站、僑城東站、世界之窗站作為典型站點(diǎn)研究全日客流的時(shí)間分布。見表工作日典型站點(diǎn)全日上下客時(shí)間分布。

由圖2可以看出,羅湖站作為1號(hào)線東部起點(diǎn)站,其上下客量隨時(shí)間呈階梯狀增長(zhǎng),到晚高峰時(shí)達(dá)到最大值,隨后開始減少。華強(qiáng)路站作為一個(gè)周圍商業(yè)發(fā)達(dá)的站點(diǎn),其上下客時(shí)間分布呈現(xiàn)雙峰現(xiàn)象,其中晚高峰遠(yuǎn)大于早高峰,反映出下班后人們向商業(yè)站點(diǎn)積聚的特征。

(三)出行分布與運(yùn)距指標(biāo)

1.出行分布。一周(含休息日)平均日乘車距離6.51公里,約為全程的1/3。工作日平均日乘車距離6.43公里,休息日平均日乘車距離6.69公里。工作日晚高峰為6.43公里,工作日早高峰為7.27公里,一號(hào)線工作平均日乘車距離為6.44公里。

2.OD形態(tài)。根據(jù)軌道地鐵站站OD分析,大區(qū)段(以崗廈站為分界)的OD形態(tài)有如下規(guī)律:跨區(qū)段客流基本相當(dāng),而大區(qū)段內(nèi)客流差異較大,崗廈以東內(nèi)部客流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于崗廈以西的內(nèi)部客流。

(四)出行接駁及出行時(shí)間指標(biāo)

1.接駁方式比例。根據(jù)抽樣調(diào)查結(jié)果可知,公交接駁地鐵中使用深圳通:使用一次票的比例為21.4%:4.1%,根據(jù)深圳通數(shù)據(jù)的計(jì)算的結(jié)果顯示使用深圳通的公交接駁地鐵占總出行次數(shù)的14.1%,故使用一次票的公交接駁地鐵比例為2.7%。另根據(jù)抽樣結(jié)果可知,采用小汽車和出租車接駁的約5.1%,故目前軌道乘客到達(dá)軌道站的方式主要以步行為主,約占78.1%,構(gòu)成了軌道交通的穩(wěn)定客流。

注:小汽車和出租車為抽樣調(diào)查結(jié)果

2.軌道站(起終點(diǎn))步行時(shí)間分布。軌道站步行時(shí)間分為起點(diǎn)端步行時(shí)間即由出發(fā)點(diǎn)步行到軌道站的時(shí)間,和終點(diǎn)端步行時(shí)間即由軌道站步行到目的地的時(shí)間。調(diào)查結(jié)果顯示在起點(diǎn)端和終點(diǎn)端的步行時(shí)間比較接近,超過80%只需15分鐘內(nèi)的步行時(shí)間,平均步行時(shí)間為7.7分鐘。

3.公交換乘步行時(shí)間分布。公交換乘步行時(shí)間為由軌道站和公交站之間的步行時(shí)間。根據(jù)深圳通數(shù)據(jù)分析公交換乘時(shí)所需的步行時(shí)間更短,超過74%可于10分鐘內(nèi)完成,平均換乘所需的步行時(shí)間為7.2分鐘。

五、結(jié)語

本研究是以深圳市城市交通仿真系統(tǒng)為基礎(chǔ),分析和挖掘傳統(tǒng)手工不能分析的海量數(shù)據(jù),以期得到新的成果。

本研究的分析思路和方法不僅可以用在現(xiàn)在軌道客流評(píng)價(jià)上面,還可以從應(yīng)用信息技術(shù)的角度來提高傳統(tǒng)軌道交通規(guī)劃工作效率和規(guī)劃成果的科學(xué)性,改進(jìn)軌道規(guī)劃流程來促進(jìn)和提高城市軌道交通規(guī)劃建設(shè)與決策支持水平,同時(shí)推動(dòng)公用信息平臺(tái)的建設(shè)。