面向公交服務(wù)評價的公交出行指數(shù)與分析模型

翁劍成，葛　昱，王　昌，榮　建，閆衛(wèi)坡

(1.北京工業(yè)大學(xué)　交通工程北京市重點實驗室，北京　100124；2.北京市交通委員會，北京　100073；3.北京市首都公路發(fā)展集團有限公司，北京　100073)

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面向公交服務(wù)評價的公交出行指數(shù)與分析模型

翁劍成1，葛昱2，王昌1，榮建1，閆衛(wèi)坡3

(1.北京工業(yè)大學(xué)交通工程北京市重點實驗室，北京100124；2.北京市交通委員會，北京100073；3.北京市首都公路發(fā)展集團有限公司，北京100073)

從城市公共交通服務(wù)評價和出行者信息服務(wù)需求入手，通過多類別用戶的指標(biāo)篩選和優(yōu)化流程，構(gòu)建了涵蓋公交出行便利性、快捷性、可靠性和舒適性4個維度的三級服務(wù)評價指標(biāo)體系。并提出了基于公交站點N分鐘覆蓋率、平均運送速度、站點區(qū)間行程時間波動程度和斷面滿載率的公交出行指數(shù)分析模型。利用公交運行監(jiān)測多源數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)參數(shù)，建立了城市公交便利指數(shù)、快捷指數(shù)、可靠指數(shù)和舒適指數(shù)的分析模型。以北京市公交GPS數(shù)據(jù)、IC卡數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，驗證了模型在服務(wù)評價、日常監(jiān)測和運營管理等方面的適用性，分析結(jié)果表明：模型能為公交服務(wù)質(zhì)量評價提供有效工具。

交通工程；公交出行指數(shù)；指標(biāo)體系；多源數(shù)據(jù)；公共交通；服務(wù)評價

0　引言

公共交通作為居民出行中服務(wù)受眾最廣，影響最大的交通出行方式，目前缺乏統(tǒng)一而有效的手段對其服務(wù)效率和服務(wù)質(zhì)量進行準(zhǔn)確評價。公交出行者不能準(zhǔn)確獲取公交出行暢通程度、舒適程度、可靠程度等相關(guān)的動態(tài)信息；公交運營管理者缺乏公交線路診斷和優(yōu)化評價的有力手段；政府監(jiān)管部門缺乏統(tǒng)一的公交出行效率評價指標(biāo)。

國外關(guān)于公共交通評價指標(biāo)的研究[1-4]，主要集中在服務(wù)質(zhì)量的影響因素與乘客滿意度評價等方面，常用的指標(biāo)有平均運送速度、準(zhǔn)點率、公交站點覆蓋率、發(fā)車間隔、到站間隔等。而國內(nèi)的研究[5-7]主要側(cè)重于建立概念指標(biāo)體系，對服務(wù)水平的研究多為定性分析，評價指標(biāo)系統(tǒng)基本涵蓋了公共交通的各個方面，具體包括運行狀況、服務(wù)水平、社會效益、經(jīng)濟效益等。

結(jié)合基于關(guān)注度的多類別出行者調(diào)查，基于重要度的多類別專家調(diào)查和基于數(shù)據(jù)質(zhì)量的指標(biāo)體系篩選等過程，本文從公共交通的便利性、快捷性、可靠性、舒適性等方面，選取了反映公交核心運行狀況的關(guān)鍵指標(biāo)，建立了一套公交出行指數(shù)體系。如表1所示。

表1　公共交通出行指數(shù)評價體系

1　公共交通出行指數(shù)分析模型

1.1便利指數(shù)分析模型

公共交通便利指數(shù)(CI)反映乘客乘坐及換乘公交的方便程度。居民公交出行需要步行的距離越短，越便利。研究以全市或分區(qū)域的N分鐘公交站點面積覆蓋率及人口覆蓋率為基礎(chǔ)，計算公共交通便利指數(shù)。

(1)覆蓋比例計算

在N分鐘站點服務(wù)面積覆蓋率(Area Coverage，AC)計算中，將站點覆蓋的面積與所評價區(qū)域的總面積相比，確定N分鐘公交站點面積覆蓋率。計算公式如下：

(1)

式中，ACN為N分鐘公交站點面積覆蓋率；n為評價區(qū)域內(nèi)公交站點數(shù)；ANi為N分鐘第i個公交站點的服務(wù)覆蓋面積；A為區(qū)域總面積。

在N分鐘站點人口覆蓋率(Population Coverage，PC)計算中，統(tǒng)計站點覆蓋區(qū)域內(nèi)的人口數(shù)和所評價區(qū)域的總?cè)丝跀?shù)，以此確定N分鐘公交站點人口覆蓋率。計算公式如下：

(2)

式中,PCN為N分鐘公交站點人口覆蓋率；PNi為N分鐘第i個公交站點覆蓋人口數(shù)；P為區(qū)域總?cè)丝跀?shù)。

(2)公共交通便利指數(shù)

公共交通便利指數(shù)綜合了站點面積覆蓋率和站點人口覆蓋率。指數(shù)越小，表明公共交通未覆蓋區(qū)域和人口比例越小，便利程度越高。由于市區(qū)和郊區(qū)的站點面積覆蓋率和人口覆蓋率相差較明顯，在此引入評價區(qū)域?qū)傩韵禂?shù)，用來表征不同區(qū)域的區(qū)位屬性差異。公交便利指數(shù)計算公式如下：

(3)

式中,CIN為公共交通便利指數(shù)；ACN為N分鐘公交站點面積覆蓋率；PCN為N分鐘公交站點人口覆蓋率；α,β分別為評價區(qū)域?qū)傩韵禂?shù)，作為區(qū)域面積覆蓋率和區(qū)域人口覆蓋率的綜合權(quán)值，α+β=1.0；γ為便利指數(shù)歸一化系數(shù)。

1.2快捷指數(shù)分析模型

公共交通快捷指數(shù)(RI)反映公交服務(wù)的快捷程度，以站點區(qū)間的公交運送速度為基礎(chǔ)，并考慮擁堵路段里程比例及擁堵時間比例對整個公交運行時空狀況的影響[8]?？旖葜笖?shù)越高，表明公交線路的快捷性越差，運送旅客效率越低。

(1)公交運送速度計算

公交運送速度以相鄰兩個公交站點區(qū)間為最小單位，利用公交GPS數(shù)據(jù)及地理信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可建立公交運送速度提取模型。根據(jù)不同道路等級，對公交運送速度進行等級劃分，如表2所示。

表2　公交運送速度等級劃分標(biāo)準(zhǔn)(單位：km/h)

注：V為公交運送速度。兩個站點間的路徑同時覆蓋不同等級道路時，以占據(jù)的距離比例較大路段的道路等級為準(zhǔn)。

(2)公交快捷指數(shù)計算模型

采用擁堵比例來反映公交運行快捷程度。線路擁堵比例PXk包括線路擁堵里程比例(即處于擁堵狀態(tài)路段的里程占線路總里程的比值)和線路擁堵時間比例(即處于擁堵狀態(tài)的路段所用的時間占整條線路運營時間的比值)。在判斷線路運行狀態(tài)過程中，認為站點區(qū)間速度等級為三級以上的路段均處于不同程度的擁堵狀態(tài)。計算公式如下：

(4)

式中,PXk為擁堵比例，k取0或1,分別表示線路里程或線路行程時間；Q0為線路總里程；Q1為線路總行程時間；Xki為處于i等級的線路里程(k=0)或線路行程時間(k=1)；αi為模型權(quán)值系數(shù)，i取3,4,5時，αi為不同擁堵級別對快捷指數(shù)的影響系數(shù)。

公共交通線路快捷指數(shù)的取值范圍為[0,10]，計算公式如下：

(5)

式中，RIL為線路快捷指數(shù)；θ為擁堵權(quán)重系數(shù)，取值范圍為[0,1]；β為快捷指數(shù)歸一化系數(shù)。

公共交通線網(wǎng)快捷指數(shù)可以綜合刻畫公交線網(wǎng)運行的快捷程度。以線路快捷指數(shù)為基礎(chǔ)，利用人車公里數(shù)作為線路的權(quán)重值，將所有的線路快捷指數(shù)加權(quán)計算得到線網(wǎng)快捷指數(shù)?？瓦\量越大、行程越長的線路對線網(wǎng)快捷指數(shù)的貢獻率將越大。

1.3可靠指數(shù)分析模型

公共交通可靠指數(shù)(RBI)表征了乘客在分析時間段內(nèi)能夠按照既定時間到達目的地的可靠程度。站點區(qū)間的公共交通車輛行程時間的波動程度越大，表明車輛到達站點的時間間隔分布越不均勻，準(zhǔn)點程度越低。

(1)公交站點區(qū)間可靠度指數(shù)

(6)

此外，同時考慮全體樣本偏差的分布特性對公共交通可靠指數(shù)的影響，研究引入站點區(qū)間行程時間的離散系數(shù)(Coefficient of Dispersion，CD)，對行程時間波動大于E%的比例進行折減。離散系數(shù)的計算公式如下：

(7)

結(jié)合分級比例計算值與定量折減，得到公共交通站點區(qū)間可靠指數(shù)。公共交通可靠指數(shù)的值閾為[0,10]，計算公式如下：

(8)

式中，RBIij為公共交通站點區(qū)間可靠指數(shù)；α為模型比例系數(shù)。

(2)公交線路的可靠度指數(shù)

公交線路可靠指數(shù)刻畫整條線路的運行可靠程度。線路各站點區(qū)間的可靠度指數(shù)同樣以人車公里數(shù)為基礎(chǔ)，計算站點的權(quán)重值加權(quán)求和得到線路可靠度指數(shù)。

1.4舒適指數(shù)分析模型

公共交通舒適度指數(shù)(CTI)反映了乘客乘坐公交的舒適程度，用滿載率指標(biāo)來表征。滿載率越高，表明車廂內(nèi)越擁擠，乘坐舒適度越差。

(1)斷面滿載率

斷面滿載率指兩個站點間行駛車輛的斷面客流量(Passenger Flow Volume，PFV)與該站點區(qū)間斷面額定載客量(Rated Capacity，RC)的比值。其中，車輛通過站點區(qū)間斷面的客位數(shù)根據(jù)經(jīng)過該斷面的車輛數(shù)計算，站點區(qū)間的斷面客流量則需要對公交IC卡刷卡數(shù)據(jù)分析，利用站點聚類分析[9]和客流提取模型，匹配站點區(qū)間客流量。公共交通斷面滿載率的計算公式為：

(9)

式中，LFij為站點i與站點j之間的斷面滿載率；PFVija為車輛a在站點區(qū)間i，j的斷面客流量；RCa為車輛a的車輛額定載客量；n為單位時間內(nèi)經(jīng)過站點區(qū)間[i,j]的車輛數(shù)。

(2)公交線路舒適度指數(shù)

基于滿載率數(shù)值建立公交舒適度指數(shù)計算模型，包含站點區(qū)間舒適度和線路舒適度指數(shù)。站點區(qū)間的舒適度指數(shù)的計算公式如下：

(10)

式中，CTIij為站點i到站點j之間的站點區(qū)間舒適指數(shù)；LFij為站點i與站點j之間的斷面滿載率。

1.5公共交通出行指數(shù)分級

為了便于評價公交服務(wù)水平，對各類公交出行指數(shù)進行了等級劃分，如表4所示。在應(yīng)用中可直接利用分項指數(shù)進行專門評價，也可根據(jù)不同類別用戶的需求和分項指標(biāo)的偏好，確定合理的分項指標(biāo)權(quán)值，綜合加權(quán)得到綜合評價等級。分項出行指數(shù)等級和綜合評價指數(shù)等級處于四級和五級時，則認為公交運行質(zhì)量或服務(wù)水平較差。

表4　公共交通出行指數(shù)等級劃分

注：一級為非常好；二級為好；三級為一般；四級為差；五級為非常差。

2　公共交通出行指數(shù)模型應(yīng)用

隨著公共交通智能化采集手段的逐步完善，在公交GPS數(shù)據(jù)和IC卡刷卡交易數(shù)據(jù)的公交運送速度計算模型、公交斷面客流提取模型的基礎(chǔ)上，利用前文構(gòu)建的公交出行指數(shù)分析模型，能實現(xiàn)公交運行狀態(tài)的連續(xù)監(jiān)測和評價。

(1)公共交通便利指數(shù)

便利指數(shù)可以按照分析需求確定分析區(qū)域。以北京市五環(huán)內(nèi)作為分析對象，以各個區(qū)域的5 min站點覆蓋面積率、覆蓋人口率及便利指數(shù)進行說明，如表5所示。

從分析結(jié)果可知，四環(huán)以內(nèi)的公交便利指數(shù)比四環(huán)與五環(huán)之間區(qū)域高，表明城市核心區(qū)出行較為便利，而四環(huán)與五環(huán)之間區(qū)域的公交站點覆蓋水平尚有一定的提升空間。

(2)公共交通快捷指數(shù)

表5　不同區(qū)域5分鐘公交站點覆蓋率及便利指數(shù)

以北京市實時獲取的公交GPS數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，計算公交線網(wǎng)分時段的快捷指數(shù)，日變曲線如圖1所示。可以看出，公交線網(wǎng)快捷指數(shù)受高峰時段影響較為明顯，早晚高峰期間與平峰期間的差異較大，高峰期間公交運行處于一般狀態(tài)，快捷性受到一定影響。

圖1　公交線網(wǎng)的分時段快捷指數(shù)曲線(2012-05-29)Fig.1　Hourly RI curve of transit network (2012-05-29)

線路快捷指數(shù)也能刻畫不同線路運行的快捷程度差異，研究選取了707路(主干路)、658路(快速路)和13路(次干路和支路)3條公交線路為例說明，如圖2所示。

圖2　不同線路分時段快捷指數(shù)曲線(2012-05-29)Fig.2　Hourly RI curves of different bus lines(2012-05-29)

結(jié)果表明，13路的快捷指數(shù)明顯高于其他兩條線路，整體運行狀態(tài)最差。從空間角度分析也表明，不同等級道路上的公交線路，其快捷指數(shù)的高低呈現(xiàn)較為明顯的規(guī)律：次干路和支路>主干路>快速路。

(3)公共交通可靠指數(shù)

不同公交線路由于路線走向的差異，其可靠指數(shù)有明顯的差異。計算300路內(nèi)環(huán)(快速路)、52路(主干路)、1路(次干路)、8路(支路)等幾條公交線路的分時段可靠指數(shù)，如圖3所示。

圖3　不同公交線路可靠指數(shù)曲線Fig.3　RBI curves of different bus lines

從時間分布上看，清晨和夜間時段，受車輛自身狀況及駕駛員習(xí)慣的影響較大；早晚高峰時段，道路運行狀況差，車輛行程時間變化較大，可靠指數(shù)較大。

從道路等級分布上看，運行在快速路上的300路內(nèi)環(huán)可靠指數(shù)小，可靠度較高，運行在支路的8路可靠度最低。表明線路所在的道路等級越高，公交行程時間的可靠度越高，線路可靠指數(shù)值越小。

(4)公交舒適指數(shù)

以公交486路(四方橋西—豆各莊路口南)在早高峰8：00—9：00時段的IC卡刷卡數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，計算各站點間的公交舒適指數(shù)，如圖4所示。

圖4　486路公交線路站點舒適指數(shù)曲線Fig.4　CTI curves of bus line 486

可以看出，因換乘地鐵而下車乘客居多的站點(八王墳?zāi)险?，舒適指數(shù)有所下降，而由地鐵換乘而上車乘客人居多的站點(八王墳北站)，舒適指數(shù)又明顯回升，達到最大值7.0，屬于不舒適的等級。

3　結(jié)論

本文從公共交通出行便利性、快捷性、可靠性和舒適性等方面，通過多類別用戶的指標(biāo)篩選流程，構(gòu)建了公共交通出行指標(biāo)評價體系?；诙嘣垂粩?shù)據(jù)，結(jié)合指標(biāo)體系中的關(guān)鍵指標(biāo)，建立了公交便利指數(shù)、快捷指數(shù)、可靠指數(shù)和舒適指數(shù)的測算和分析模型。利用北京市公交實際運行數(shù)據(jù)，驗證了出行指數(shù)模型在城市公交評價和監(jiān)測中的適用性，表明公交出行指數(shù)能較為客觀和準(zhǔn)確地反映公共交通的出行服務(wù)水平和特征。在此基礎(chǔ)上建立了公共交通日常運行監(jiān)測及服務(wù)評價系統(tǒng)。

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Transit Travel Index and Analysis Models for Transit Service Evaluation

WENG Jian-cheng1,GE Yu2,WANG Chang1,RONG Jian1,YAN Wei-po3

(1.Beijing Key Laboratory of Traffic Engineering,Beijing University of Technology,Beijing 100124,China;2.Beijing Municipal Commission of Transport，Beijing 100073,China;3.Beijing Capital Highway Development Group Co.,Ltd.,Beijing 100073,China)

Based on the requirements of urban transit service evaluation and traveler information service,through selecting multi-category users’ indicators and optimization processes,we established a 3-level service evaluation index system covering 4 dimensions including convenience,rapidity,reliability and comfort.Then,we raised a transit travel index analysis model based onN-minute bus stop coverage,travel speed,volatility of travel time between bus stops,and section load ratio.Furthermore,using the multi-source data collected from the bus operation monitoring system and the basic parameters,we established the analysis models of convenience index (CI),rapid index (RI),reliability index (RBI) and comfortable index (CTI) for urban transit.Finally,by using the real bus GPS data and IC card data in Beijing,we verified the applicability of the models in service evaluation,daily monitoring and operation management and so on.The analysis result shows that the models can offer an effective tool for transit service quality evaluation.

traffic engineering;transit travel index;index system;multi-source data;transit;service evaluation

2014-11-12

國家科技重大專項項目(2013ZX01045003-002);北京市科委科技計劃項目(D131100005113003)

翁劍成(1981-)，男，浙江金華人，博士，副教授.(youthweng@bjut.edu.cn)

10.3969/j.issn.1002-0268.2016.01.020

U491.1

A

1002-0268(2016)01-0130-05