基于深圳市城市交通仿真系统的深圳通数据挖掘分析

段仲渊

摘要:为了从应用信息技术的角度来提高传统轨道交通规划工作效率和规划成果的科学性。改进轨道规划流程来促进和提高城市轨道交通规划建设与决策支持水平。深圳市城市交通仿真系统的深圳通数据挖掘分析,对深圳市的交通更深入的了解。

关键词:交通仿真系统;数据挖掘;数据分析

中图分类号:U491文献标识码:A

文章编号:1674-1145(2009)21-0170-02

一、研究背景

近年来,智能交通系统(Intelligent Transportation System,ITS)的研究,开发与示范应用正在我国系统而有序地展开。智能交通系统的发展,不仅对整个交通运输系统、而且对人们的生活模式和质量、对社会的可持续发展,都将产生重要影响。

借助于智能交通系统,交通基础设施的通行能力将得到进一步挖掘、交通拥挤将得到不同程度的缓解;借助于智能交通系统,交通事件预警、救援系统将更加完善,交通伤者会得到更及时地抢救,二次事故发生的可能性将被降低,交通事故死亡人数及交通事故的危害将会逐渐减少;借助于智能交通系统,交通运输产生的大气污染、噪声、振动等环境负效应将进一步减少,智能交通系统的应用将有效节约能源,与环境相协调的交通运输系统将会逐步建立。同时,智能交通系统的发展,也为高新技术的发展和应用提供了用武之地,刺激了对高新技术的巨大需求。

二、基于深圳市城市交通仿真系统的数据挖掘

(一)SUTSS背景简介

深圳市城市交通仿真系统(Shenzhen Urban Transport Simulation System,简称SUTSS)是深圳市智能交通系统的重要组成部分和启动工程(2004年深圳市政府投资计划项目,深发改[2004]481号),目的在于形成城市交通仿真与公用信息平台一体化的结构,有效地提高深圳市城市交通设施的规划建设与管理水平,提高城市道路交通预测能力,实时发布动态交通信息,使车辆驾驶员和出行者了解当前道路交通情况,避开拥堵路段,缓解道路交通拥挤状况;与此同时,定期(月报、年报)发布交通报告,为政府部门决策提供技术支持。

(二)基于深圳市城市交通仿真系统的数据挖掘成果

深圳市城市交通仿真系统同时与规划局、交通局、交警局、城管局等相关系统互联互通,实现信息资源的共享。因此可以利用SUTSS内部存储和共享的大量交通历史和现状数据进行有意义的数据挖掘。

本系统计划采集深圳市城市路网主要路段的交通数据,接收出租车运营单位的FCD数据,结合来自交警局的道路交通状况数据,向市政府及有关职能部门提供交通综合信息服务和交通决策支持,向交通规划设计单位提供智能交通仿真支持,向交通出行者及公众提供实时交通信息服务。

三、基于SUTSS的深圳通数据挖掘

(一)深圳通背景简介和数据特点

随着电子支付手段的普及和市民的逐渐认可,原来单一运营商管理的模式已经难以适应多运营商的局面,需要在更大的范围内应用交通一卡通。2004年7月,深圳市政府召开了“关于研究推进我市交通一卡通相关工作的会议”,提出了深圳市交通坚持“一张卡、一个标准、一个公司运营”的原则。

深圳市电子交易收费系统(“深圳通”卡)的发行提高了交易效率,方便了市民,降低了企业运营成本。2006年1月18日在巴士集团所属的38路公交车上安装了首批“深圳通”设备,标志着“深圳通”卡已经实现了地面公交与地铁的互通。目前,“深圳通”发卡量已经突破了四百万张,市民手持“一张卡”乘坐地铁、地面公交车辆的目标已经实现。

类似深圳通这样的智能IC卡在国内许多城市都有应用,很多大中城市持卡乘客比例达到60%以上。IC卡信息量所反映的居民公交出行的数量及分布完全达到调查样本数量和特征的要求,深圳交通仿真系统中的深圳通数据既包括了轨道乘客的信息,也包括了公交乘客的信息以及公交和轨道换乘的信息,并提供了足够的样本,可以进行轨道影响范围内出行特征分析,包括分布、方式划分等,完全可以支持轨道客流分析和轨道模型拟合的要求。

目前,深圳通常规公交乘客数据中不含车站信息,而车站信息又是后续工作的基础。对于站点信息的缺少,通过改进公交报站机,使之与刷卡机交流数据,在乘客刷卡的同时,刷卡机可以从报站机获取站点代号,再将该卡的其他信息(乘客卡号、线路号、司机卡号、余额、线路收费、乘车日期、乘车时刻)一同记录,并传送至计算机终端。这一过程不影响正常的公交运营效率。另外,可以结合当前公交GPS建设,将公交GPS信息与读卡器联动,通过后期的站点与GPS信息匹配,间接解决缺少车站信息的问题。

(二)基于深圳市城市交通仿真系统的深圳通数据挖掘方法和原理

深圳通轨道交通数据则包括了乘客进站站点和出站站点信息,则可以方便地分析出乘客轨道出行路径。以下讨论的是获得上车站点信息成为可能的情况下如何判断公交轨道之间的换乘出行。

由于深圳通并没有记录乘客下车站点,因此出行终点不能直接得到。对于公交轨道换乘出行,其公交出行终点可根据轨道出行起点获得。先查询既有公交出行又有轨道出行的卡号,且公交刷卡时间早于轨道,根据轨道刷卡记录的站点信息,确定前一次公交的下车站点,结合前一次公交的上车时间与公交GPS数据确定公交下车站点时间,将轨道进站刷卡时间与其比较,如果时间差小于两个站点可能步行时间及轨道等车时间,则判断为一次公交轨道换乘出行。

对于轨道换乘公交,查询既有公交出行又有轨道出行的卡号,且轨道刷卡时间早于公交,根据公交GPS数据和公交上车刷卡记录确定公交的上车站点,将轨道出站刷卡时间与公交上车刷卡时间比较,如果时间差小于两个站点可能步行时间及公交等车时间,则判断为一次轨道公交换乘出行。

四、基于深圳市城市交通仿真系统的深圳通数据挖掘成果

(一)总体客流指标

深圳轨道交通于2004年底开通,目前仅有1、4号线运营。根据2008年10月数据统计,其日均全天客运量为36.6万人次,比2007年增加13.3%,晚高峰客运量为3.9万人次/小时,早高峰客运量为2.3万人次/小时。1、4号线日客流量工作日均略小于休息日,4号线客流无论工休绝大部分换乘到了1号线。1号线客运强度无论工休均超过2万人次/公里·天。

工作日地铁站点上下客量分布不均匀,1号线东段各站的上下客量(客流量)较高,包括岗厦站、华强站、科学馆站、大剧院站、国贸站、老街站、罗湖站等;1号线西段上下客量较大的仅世界之窗站,购物公园及车公庙相对较大;4号线目前线路短,上下客量少;上下客量最高的是华强站。工作日地铁断面客流通过量中,线路中间的断面客流量大,两端客流量小。科学馆到华强路站的断面客流量最大。

(二)高峰及全天客流分布与方向指标

1.高峰时间特征。工作日/休息日轨道客流时间分布变化曲线如上图所示。工作日全天客流分布形态呈现明显的早晚双峰形态,其中晚高峰客流大于早高峰,休息日全天客流分布形态呈现单一高峰形态。休息日全天客流大于工作日全天客流。工作日轨道客流晚高峰时段为18～19点,晚高峰客运量约占全日客运量的13%,早高峰时段为8～9点,早高峰客运量约占全日客运量的10%。

2.早高峰客流分布及方向指标。早高峰客流呈现明显的方向性,到罗湖方向与世界之窗方向的比例是63.2:36.8,高峰高断面位于岗厦站与华强路站区间。

3.晚高峰客流分布及方向指标。晚高峰客流方向性不如早高峰明显,到世界之窗方向与罗湖方向的比例是54.1:45.9,高峰高断面位于华强路站与岗厦站区间。

4.全日客流时间分布。选取罗湖站、华强路站、侨城东站、世界之窗站作为典型站点研究全日客流的时间分布。见表工作日典型站点全日上下客时间分布。

由图2可以看出,罗湖站作为1号线东部起点站,其上下客量随时间呈阶梯状增长,到晚高峰时达到最大值,随后开始减少。华强路站作为一个周围商业发达的站点,其上下客时间分布呈现双峰现象,其中晚高峰远大于早高峰,反映出下班后人们向商业站点积聚的特征。

(三)出行分布与运距指标

1.出行分布。一周(含休息日)平均日乘车距离6.51公里,约为全程的1/3。工作日平均日乘车距离6.43公里,休息日平均日乘车距离6.69公里。工作日晚高峰为6.43公里,工作日早高峰为7.27公里,一号线工作平均日乘车距离为6.44公里。

2.OD形态。根据轨道地铁站站OD分析,大区段(以岗厦站为分界)的OD形态有如下规律:跨区段客流基本相当,而大区段内客流差异较大,岗厦以东内部客流远远大于岗厦以西的内部客流。

(四)出行接驳及出行时间指标

1.接驳方式比例。根据抽样调查结果可知,公交接驳地铁中使用深圳通:使用一次票的比例为21.4%:4.1%,根据深圳通数据的计算的结果显示使用深圳通的公交接驳地铁占总出行次数的14.1%,故使用一次票的公交接驳地铁比例为2.7%。另根据抽样结果可知,采用小汽车和出租车接驳的约5.1%,故目前轨道乘客到达轨道站的方式主要以步行为主,约占78.1%,构成了轨道交通的稳定客流。

注:小汽车和出租车为抽样调查结果

2.轨道站(起终点)步行时间分布。轨道站步行时间分为起点端步行时间即由出发点步行到轨道站的时间,和终点端步行时间即由轨道站步行到目的地的时间。调查结果显示在起点端和终点端的步行时间比较接近,超过80%只需15分钟内的步行时间,平均步行时间为7.7分钟。

3.公交换乘步行时间分布。公交换乘步行时间为由轨道站和公交站之间的步行时间。根据深圳通数据分析公交换乘时所需的步行时间更短,超过74%可于10分钟内完成,平均换乘所需的步行时间为7.2分钟。

五、结语

本研究是以深圳市城市交通仿真系统为基础,分析和挖掘传统手工不能分析的海量数据,以期得到新的成果。

本研究的分析思路和方法不仅可以用在现在轨道客流评价上面,还可以从应用信息技术的角度来提高传统轨道交通规划工作效率和规划成果的科学性,改进轨道规划流程来促进和提高城市轨道交通规划建设与决策支持水平,同时推动公用信息平台的建设。