基于杭州快速公交B1站點(diǎn)上下車人數(shù)的OD矩陣反推方法研究

摘 要：現(xiàn)今，對(duì)于居民出行行為分析在城市交通規(guī)劃變得越來(lái)越重要，并成為城市進(jìn)行交通道路建設(shè)、公交安排的一項(xiàng)重要參考。通過(guò)調(diào)查杭州快速公交B1站點(diǎn)上下車人數(shù)，綜合考慮用地性質(zhì)和乘客出行站數(shù)的概率分布特點(diǎn)來(lái)反推OD矩陣，事實(shí)證明，這種計(jì)算方法可以提高運(yùn)算的精度。

關(guān)鍵詞：上下車人數(shù)；用地性質(zhì)；泊松分布

引言

城市公交網(wǎng)絡(luò)的科學(xué)規(guī)劃是提高居民公交出行的快捷性，提升公共交通競(jìng)爭(zhēng)力和吸引力的關(guān)鍵，而公共交通需求預(yù)測(cè)是公共網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的基礎(chǔ)和前提[1]。目前城市的交通擁堵現(xiàn)象比較嚴(yán)重，公交出行萎縮，根據(jù)世界銀行統(tǒng)計(jì)報(bào)告，中國(guó)大部分城市的公交分擔(dān)率在6～20%，而國(guó)外大城市為40～80%。其中最主要原因是我國(guó)現(xiàn)階段公交系統(tǒng)不完善，多數(shù)人不愿意乘坐。

如何改善公交系統(tǒng)與居民出行不協(xié)調(diào)現(xiàn)狀是亟待解決的問(wèn)題。試圖探討利用調(diào)查的單條線路公交站點(diǎn)上下車人數(shù)來(lái)反推OD矩陣，為公交規(guī)劃部門進(jìn)行公交線網(wǎng)規(guī)劃和運(yùn)營(yíng)車輛配置等提供定量的參考依據(jù)和理論支持。傳統(tǒng)的調(diào)查獲取OD矩陣是通過(guò)在乘客上車時(shí)發(fā)放調(diào)查卡片，然后在下車的時(shí)候再收回卡片， 不同的站點(diǎn)采用不同的標(biāo)記，調(diào)查結(jié)束后再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。此方法耗費(fèi)人力、物力和財(cái)力，在實(shí)際操作過(guò)程中也是困難頗多[2]。

1 杭州快速公交B1的調(diào)查分析

公交出行屬于中長(zhǎng)距離的出行[3]，對(duì)于出行距離過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短的居民較少采用這種交通方式。居民選擇乘坐公交出行時(shí)，其出行站數(shù)一方面受到出行距離的影響，另一方面受站點(diǎn)周圍用地性質(zhì)的影響。出行站數(shù)主要集中在某個(gè)范圍，當(dāng)乘坐到一定站數(shù)時(shí)，其在該站下車的概率最大；而相對(duì)于上車站點(diǎn)的距離過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短時(shí)，其下車的概率相對(duì)較小。以杭州市B1為例，武林廣場(chǎng)為市中心，該站的吸引力比較大；閘弄口新村是多數(shù)乘客選擇的換乘點(diǎn)，下車人數(shù)也比較多。筆者在平峰期對(duì)杭州市B1公交車線路進(jìn)行跟車調(diào)查，共得到9輛車的上下車調(diào)查結(jié)果，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)果如表1，圖1所示為乘坐站數(shù)統(tǒng)計(jì)圖。

從出行站數(shù)統(tǒng)計(jì)圖和趨勢(shì)圖可以看出，公交乘客出行站數(shù)近似服從泊松分布，通過(guò)Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)（克爾莫哥洛夫-斯摩洛夫），亦稱擬合優(yōu)度檢驗(yàn)法，直接對(duì)原始數(shù)據(jù)的觀察值進(jìn)行檢驗(yàn)，數(shù)據(jù)利用比較完整且適合大數(shù)據(jù)樣本。上述調(diào)查數(shù)據(jù)在alpha=0.05下服從泊松分布，利用函數(shù)poissfit（x，alpha）估算出模擬泊松過(guò)程的強(qiáng)度？姿=13.7222。

設(shè)隨機(jī)變量X代表乘坐站數(shù)，所有可能取值為1，2，...m-1，m表示該線路的總站數(shù)，對(duì)泊松分布標(biāo)準(zhǔn)式進(jìn)行歸一化處理[4]，則：

（1）

2 綜合考慮用地性質(zhì)與泊松分布的OD分布反推方法探究

單向行駛的公交車客流OD矩陣應(yīng)該如（2）所示，為上三角形矩陣，其流量是平衡的，上車人數(shù)與下車人數(shù)相等。設(shè) aij為在第i站上車，第j站下車的人數(shù)，記為：

（2）

用N（i），i=1，2，...，m-1表示在第i站上車的人數(shù)；M（i），i=2，3，...，m表示在第i站下車的人數(shù)，各站點(diǎn)上車人數(shù)N（i）與下車人數(shù)M（i）通過(guò)調(diào)查得到的。依據(jù)概率模型，第m站的上車人數(shù)為0，第m-1站上車的乘客只有可能在第m站下車，所以a（m-1）m=N（m-1），同理，第s站上車的乘客只有可能在第h（s

（3）

客流OD矩陣采用倒推的方法，依次計(jì)算第m-1，m-2，…，1站，定義（s，h）用地性質(zhì)概率為第s+1，s+2，…，m站減去推導(dǎo)的a（m-1）m，a（m-2）（m-1），a（m-2）m，…，a（s+1）（s+2），…，a（s+1）m后，第h站的下車人數(shù)除以第s+1，...，m站下車人數(shù)之和。每倒推完一個(gè)站點(diǎn)后，數(shù)據(jù)更新一次，即：

其中 。

例如對(duì)于第m-2站：

（4）

根據(jù)站點(diǎn)之間轉(zhuǎn)移概率，計(jì)算OD矩陣：

ash=N（s）*P（s，h） （5）

3 實(shí)例分析

下面以杭州市B1快速公交（黃龍公交車-下車高教?hào)|區(qū)）為例，該公交沿途共有19個(gè)站點(diǎn)，主要站點(diǎn)包括武林廣場(chǎng)北、閘弄口、學(xué)源街等，站點(diǎn)之間有著明顯的用地性質(zhì)差異。某時(shí)段調(diào)查的公交車上下客人數(shù)如表2，并采用本文給出的算法進(jìn)行人流OD計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表3所示。

將推算得到的OD矩陣和調(diào)查所得OD矩陣進(jìn)行比較，采用的指標(biāo)主要包括對(duì)OD矩陣整體平均誤差檢驗(yàn)與每個(gè)站點(diǎn)準(zhǔn)確性的檢驗(yàn)。

矩陣分布平均差：

（6）

對(duì)于第i站點(diǎn)客流分布誤差：

（7）

可以看出，無(wú)論是OD矩陣整體還是單個(gè)站點(diǎn)檢驗(yàn)，其誤差都是比較小的。當(dāng)我們將只考慮P站點(diǎn)用地性質(zhì)和乘坐站數(shù)服從泊松分布時(shí)，其誤差都是有所增大的。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文利用杭州快速公交B1具體的調(diào)查數(shù)據(jù)分析了乘客公交出行的特征，發(fā)現(xiàn)公交乘客乘行站數(shù)一定置信水平下服從泊松分布，乘坐？姿站下車概率最大。綜合考慮乘客下車行為受站點(diǎn)用地性質(zhì)和乘坐站數(shù)概率分布的影響，建立對(duì)應(yīng)的概率論模型，避免了只考慮單方面因素的弊端。我們將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行推算，同時(shí)，也將P站點(diǎn)用地性質(zhì)和乘坐站數(shù)服從泊松分布兩因素分別取出后進(jìn)行單個(gè)因素計(jì)算，發(fā)現(xiàn)綜合考慮能夠提高OD矩陣的精度，且方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)。

公交客流OD反推技術(shù)具有實(shí)用性的特點(diǎn)，對(duì)改進(jìn)現(xiàn)實(shí)的居民公交調(diào)查方法有一定的促進(jìn)價(jià)值。也為城市公交規(guī)劃和城市公交運(yùn)營(yíng)制度提供基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)，提高城市公交服務(wù)水平，使之快速方便為眾多居民服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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