李政 姜妍
摘 要 公共自行車是一種環(huán)保健康的綠色交通方式,目前公共自行車系統(tǒng)均采用IC卡借還自行車。挖掘大量的IC卡數(shù)據(jù)可以獲得公共自行車的使用特性和使用人群的潛在規(guī)律性,對(duì)公共自行車的研究具有重要意義。基于此,本文利用大量的IC卡刷卡數(shù)據(jù),從租賃用戶和租賃站點(diǎn)兩個(gè)方面對(duì)城市公共自行車需求特性進(jìn)行分析,為后續(xù)公共自行車的發(fā)展方向和發(fā)展前景提供理論和現(xiàn)實(shí)依據(jù)。
關(guān)鍵詞 城市公共自行車;IC卡數(shù)據(jù)挖掘;需求特性
引言
城市公共自行車具有機(jī)動(dòng)靈活、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、自主性大、道路適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn),是服務(wù)短距離出行、接駁軌道交通和常規(guī)公交以及休閑游憩的交通方式。然而,近年來(lái)隨著共享單車的蓬勃發(fā)展,公共自行車受到了很大的沖擊和影響[1]。公共自行車采用IC卡刷卡實(shí)現(xiàn)借還車,不僅能提高公共自行車的借還車效率,而且能建立完善的公共自行車刷卡數(shù)據(jù)庫(kù)[2]。利用海量的IC卡刷卡數(shù)據(jù),分析公共自行車的需求特性,提取其潛在借還特征規(guī)律,對(duì)于預(yù)測(cè)未來(lái)年公共自行車使用量,確定其發(fā)展方向和建設(shè)方案等具有重要意義[3]。
目前國(guó)內(nèi)外的已有研究中,大多采用定性的分析,少量的定量分析僅僅在小范圍內(nèi)進(jìn)行,并且集中在用戶個(gè)人屬性和與軌道交通的換乘接駁上,分析結(jié)果不具有普遍性[4]。
為解決上述問(wèn)題,本文利用南京市主城區(qū)2016年3月1日至2017年12月31日的IC卡刷卡數(shù)據(jù),從公共自行車租賃用戶和租賃站點(diǎn)的需求變化規(guī)律兩方面探索公共自行車的需求特性,把握南京市公共自行車的發(fā)展規(guī)律,為其后續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。
1城市公共自行車總體使用情況分析
以南京市主城區(qū)為研究對(duì)象,統(tǒng)計(jì)其2016年3月1日至2017年12月31日的IC卡數(shù)據(jù),計(jì)算求得南京市主城區(qū)公共自行車用戶數(shù)、公共自行車每月使用總量南京市主城區(qū)公共自行車用戶數(shù)前期整體快速穩(wěn)步增長(zhǎng),2017年3月的用戶數(shù)為2016年3月用戶數(shù)的兩倍,發(fā)展態(tài)勢(shì)良好。但由于受到共享單車的影響,2017年4月后用戶數(shù)持續(xù)下降,2017年8月以后用戶規(guī)模有所回升。2017年3月公共自行車使用總量達(dá)到了最高值518萬(wàn)次,隨后持續(xù)下跌,至2017年12月公共自行車使用總量為312萬(wàn)次。
2城市公共自行車租賃用戶需求特性分析
2.1 年齡分布
統(tǒng)計(jì)截止至2017年12月,南京市主城區(qū)公共自行車使用者按年齡可分為4類,12-20歲為青少年,21-40歲為青年,41-50歲為中年,51-70歲為中老年,統(tǒng)計(jì)所有使用者的年齡分布。青少年用戶所占比例最小,僅占2.45%;中年用戶和中老年用戶占總用戶規(guī)模的51.56%。由此可見(jiàn),中年和中老年用戶更傾向于使用公共自行車滿足其日常的出行需求[5]。
2.2 使用強(qiáng)度
根據(jù)IC卡刷卡數(shù)據(jù),按照用戶出行頻率將其分為低頻用戶、中頻用戶、中高頻用戶以及高頻用戶,出行頻率依次為:次/月、次/月、次/月、次/月。分析2017年10月公共自行車用戶的使用頻率和各類人群該月的租賃總量。中低頻用戶數(shù)量占總用戶規(guī)模的70.3%,其租賃量?jī)H占租賃總量的18.34%;而高頻用戶數(shù)量雖然僅占總用戶規(guī)模的5.08%,其租賃量卻達(dá)到了租賃總量的46.7%。
2.3 騎行時(shí)長(zhǎng)
從租賃人群騎行時(shí)長(zhǎng)的角度分析,騎行時(shí)長(zhǎng)在1小時(shí)之內(nèi)的租賃量占94.80%;騎行時(shí)長(zhǎng)大于2小時(shí)的租賃量?jī)H占2.58%。公共自行車作為短距離接駁的交通工具,有效解決了短時(shí)出行的客流需求,符合接駁“最后一公里”慢行交通工具的功能定位。
3城市公共自行車租賃點(diǎn)需求特性分析
3.1 站點(diǎn)使用強(qiáng)度
隨著站點(diǎn)密度的逐漸增大,用戶租賃公共自行車的便捷程度亦在逐步提升。2017年12月主城區(qū)共建有1271個(gè)租賃點(diǎn)。根據(jù)IC卡刷卡數(shù)據(jù)顯示,主城區(qū)租賃點(diǎn)中有381個(gè)站點(diǎn),當(dāng)月的使用強(qiáng)度在1000人次以下,租賃量?jī)H占總量的4.55%,效能明顯不高。絕大部分站點(diǎn)使用強(qiáng)度在1000至10000人次,僅有2.99%的站點(diǎn)每月使用強(qiáng)度在10000人次以上。
3.2 站點(diǎn)相似性
(1)聚類方法。公共自行車租賃點(diǎn)的聚類分析采用軌跡聚類法,以各站點(diǎn)每天各時(shí)段的借還車量作為原始數(shù)據(jù),通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)軌跡內(nèi)部運(yùn)動(dòng)模式和特征信息的分析,確定軌跡間的相似程度,并將相似程度較高的軌跡歸為一類。
軌跡聚類的目標(biāo)是尋找具有相同運(yùn)動(dòng)模式的軌跡,通過(guò)對(duì)軌跡內(nèi)部運(yùn)動(dòng)模式和特征信息的分析,確定軌跡間的相似程度,并將相似程度較高的軌跡歸為一類?,F(xiàn)有的軌跡聚類算法可分為兩類:一種是基于整體的軌跡聚類,即將一條軌跡視為一個(gè)整體而對(duì)其不做分段,通過(guò)定義軌跡的相似度函數(shù)將其聚類,這樣一條軌跡只能屬于一個(gè)簇;另一種是基于分段的軌跡聚類,即將一條軌跡分為多段,分段的軌跡之和不一定是原軌跡,也可以是原軌跡特征的抽取,再進(jìn)行軌跡聚類,這樣同一條軌跡可能分屬于多個(gè)簇,可視的結(jié)果會(huì)出現(xiàn)分流與聚流的效果。軌跡聚類的過(guò)程包括:①計(jì)算能夠描述軌跡曲線的指標(biāo);②利用因素分析選擇指標(biāo)的子集;③利用聚類分析找到軌跡的類別,并將不同的軌跡歸到各個(gè)類別[6]。
租賃點(diǎn)軌跡聚類以30分鐘內(nèi)的借還車量為指標(biāo),統(tǒng)計(jì)一天24小時(shí)的48個(gè)時(shí)段內(nèi)各個(gè)站點(diǎn)的借還車量變化趨勢(shì),繪制每個(gè)租賃點(diǎn)的借還車變化趨勢(shì)圖,以此作為聚類統(tǒng)計(jì)的依據(jù)。
以南京市主城區(qū)為研究范圍,分析2017年10月16日至20日(周一至周五)的刷卡數(shù)據(jù),以區(qū)域內(nèi)各站點(diǎn)借還車量為分析對(duì)象,繪制每個(gè)租賃點(diǎn)的借還車變化趨勢(shì)圖,并運(yùn)用軌跡聚類法將主城區(qū)的站點(diǎn)分為四類。
(2)聚類結(jié)果分析。根據(jù)聚類的分類結(jié)果,以借還車數(shù)量為縱坐標(biāo),時(shí)間為橫坐標(biāo),對(duì)每類站點(diǎn)的需求特性及變化規(guī)律進(jìn)行分析。
第一類站點(diǎn)以城北運(yùn)管所站點(diǎn)為例,該站點(diǎn)全天各時(shí)段借還車量較少,且數(shù)量變化較為平緩。站點(diǎn)借還車高峰不明顯,7:00-9:30和17:00-19:30形成借還車小高峰(見(jiàn)圖2)。該類站點(diǎn)效能低,站點(diǎn)利用率低,主要分布在外圍沿江區(qū)域。
第二類站點(diǎn)以省財(cái)政廳站點(diǎn)為例,該類站點(diǎn)借還量較少,但比第一類站點(diǎn)借車量大。站點(diǎn)不同時(shí)間段內(nèi)的借還車差異較大且有明顯的借還車高峰。還車高峰時(shí)段為7:00-9:30,且在13:00-14:30有還車小高峰。借車高峰為 17:00-19:30,且在11:00-12:30有借車小高峰。(見(jiàn)圖3)
第三類站點(diǎn)以省反貪局站點(diǎn)為例,站點(diǎn)借還車數(shù)量較大且比較均勻。各時(shí)段內(nèi)借還車差值不大,有明顯的借還車高峰。該類站點(diǎn)在19:30以后仍有借還車現(xiàn)象,站點(diǎn)使用量較大,效能較高(見(jiàn)圖4)。
第四類站點(diǎn)以國(guó)家大學(xué)科技園站點(diǎn)為例,站點(diǎn)的借還車大多集中在早晚高峰,平峰時(shí)期的借還量很少,甚至沒(méi)有(見(jiàn)圖5)。該類站點(diǎn)早晚高峰借還車差異非常大,可以認(rèn)為是完全服務(wù)于高峰期的通勤出行。
3.3 站點(diǎn)周轉(zhuǎn)率
站點(diǎn)周轉(zhuǎn)率是指單位時(shí)間內(nèi)租賃點(diǎn)每個(gè)停車樁的平均還車次數(shù),表示為時(shí)間內(nèi)租賃點(diǎn)還出公共自行車總數(shù)量與租賃點(diǎn)的樁位數(shù)的比值[7]。站點(diǎn)周轉(zhuǎn)率反映了其服務(wù)強(qiáng)度,周轉(zhuǎn)率越大,則該站點(diǎn)的服務(wù)效能越高;反之周轉(zhuǎn)率較低的站點(diǎn)利用率低,站點(diǎn)效能不高。同時(shí),還可以根據(jù)公共自行車租賃點(diǎn)的周轉(zhuǎn)率求得租賃點(diǎn)的樁位數(shù)。
考慮到2017年10月的國(guó)慶假期會(huì)對(duì)公共自行車的使用產(chǎn)生較大影響,因此,選擇2017年9月1日至9月30日一個(gè)月作為租賃點(diǎn)站點(diǎn)周轉(zhuǎn)率的研究時(shí)間段。南京市公共自行車租賃點(diǎn)的站點(diǎn)周轉(zhuǎn)率大多在10次以內(nèi),即租賃點(diǎn)每個(gè)樁位一天最多被借還車10次。所有租賃點(diǎn)周轉(zhuǎn)率的百分之八十五分位點(diǎn)的站點(diǎn)周轉(zhuǎn)率為4.193,即有85%的租賃點(diǎn)的站點(diǎn)周轉(zhuǎn)率小于4.193,僅有15%的租賃點(diǎn)的站點(diǎn)周轉(zhuǎn)率大于4.193。
4結(jié)束語(yǔ)
本文依靠2016年3月至2017年12月的公共自行車IC卡刷卡數(shù)據(jù),通過(guò)對(duì)原始數(shù)據(jù)的處理和分析,把握南京市主城區(qū)公共自行車系統(tǒng)的整體發(fā)展情況。同時(shí)基于統(tǒng)計(jì)結(jié)果從租賃用戶和租賃站點(diǎn)兩個(gè)方面分析了城市公共自行車系統(tǒng)的需求特性。本文通過(guò)對(duì)實(shí)際IC卡刷卡數(shù)據(jù)的研究和分析,深入挖掘南京市主城區(qū)公共自行車借還車需求規(guī)律,為南京市公共自行車的后續(xù)發(fā)展奠定研究基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。
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