厦门轨道交通1号线运营初期道路公交客流变化特征分析*

张懿木 李 哲 李 健,

(1.同济大学城市交通研究院，201804，上海；2.同济大学教育部道路与交通工程教育部重点实验室，201804，上海∥第一作者，硕士研究生)

城市轨道交通在运营初期线路资源单一、服务范围有限,且一般沿城市主要客流走廊敷设，与道路公交服务形成竞争合作关系。道路公交线网较完善、灵活性高，合理布置道路公交线路有利于促进城市轨道交通与道路公交的合作共赢[1]。研究城市轨道交通运营初期道路公交客流变化特征，对优化道路公交线网系统、提高公共交通系统的服务水平具有参考意义[2]。然而，原有这方面的研究受制于数据环境，多从城市轨道交通或道路公交单方面的客流分析展开[3-6]，或采用SP(意向调查)、RP(行为调查)等问卷调查的方式对城市轨道开通后和道路公交出行者的行为特征进行分析[7-8]，较少基于大数据从全样本的角度进行分析。此外，对于城市轨道交通开通后的转移或诱增的道路公交出行乘客特征也缺少有针对性的分析。

本文对厦门轨道交通1号线(以下简为“1号线”)运营初期的客流特征以及1号线开通前后道路公交的客流变化特征进行分析。此外，本文按照出行频率和稳定性，把道路公交出行群体划分为三类，并分类讨论其在1号线开通前后的特征变化。相关研究结论可为城市轨道交通开通后的道路公交线网调整、乘客出行特征分析及制定调控政策提供参考。

1 研究背景

1号线于2017年12月31日开通运营。1号线全长30.3 km，共设24座车站。该线路主要沿岛内的厦禾路、嘉禾路及岛外诚毅大街等主要客流走廊敷设，是连接城市主要建成区、开发新区和交通枢纽厦门北站重要的客运通道。厦门轨道交通1号线走向以及站点分布如图1所示。

图1 1号线走向和站点分布图

本文采用的数据为1号线开通后1个月的进出站数据，源数据共有进站数据及出站数据，合计325.23万条。其中，进站数据173.29万，出站数据151.94万条。本研究中未涉及1号线乘客的出行起终点分析，故未进行数据匹配。为尽可能真实反映乘客出行特征，采用进站数据作为研究数据。数据主要字段为卡号、进站时间、出站时间、进站站点、出站站点。1号线进站数据结构如表1所示。

表1 1号线进站数据结构

道路公交数据为2017年12月1日至2018年1月31日1号线开通前后各1个月的E通卡刷卡数据。刷卡数据通过与GPS(全球定位系统)数据连接确定刷卡的空间位置。经匹配处理后，获得的12月份的道路公交数据3 942.74万条、1月份的道路公交数据3 746.43万条，字段信息如表2所示。1号线数据与道路公交数据通过卡号进行关联。

表2 厦门市道路公交刷卡数据结构

2 1号线客流特征分析

1号线开通后一个月内进站客流累计173.29万人次，人均月出行3.6次。月进站次数与乘客人次对应分布情况如图2所示。仅出行1次的乘客最多，且超过60%的乘客的出行次数在2次以内。乘客出行频率较低，可能以体验为主要出行目的。

图2 1号线月进站次数与乘客人数对应分布情况

1号线日均进站客流5.59万人次，工作日日均进站客流5.68万人次，周末节假日日均进站客流6.29万人次，周末节假日进站客流量高于工作日进站客流量。由图3可知：工作日客流具有明显的早晚高峰形态；周末峰值时段较集中，日均最大客流量略大于工作日日均客流量。

图3 1号线不同时段日均进站客流情况

图4为1号线各站点的日均进站客流情况。由图4可知，工作日及周末节假日各站点日均进站客流量基本一致；周末节假日，厦门北站、园博苑站、集美学村站以及乌石浦站等交通枢纽和旅游景点所在站点的日均进站客流量略高于工作日的日均客流量。

图4 1号线各站点日均进站客流情况

根据1号线开通一个月期间各站点之间的客流交换量分析发现：镇海路站交换量最高，其进出站人次占总进出站人次的15.03%；乌石浦站、吕厝站、中山公园站、莲坂站的交换量较高，分别占9.52%、6.81%、6.57%、6.03%。

3 道路公交客流整体变化特征

1号线开通前，道路公交12月份的日均客运量为127.19万人次；1号线开通后，道路公交1月份的日均客运量为120.85万人次，减少了4.98%。值得注意的是，以上分析结果并不能说明客流下降仅是由于1号线开通引起的。根据之前的统计数字，厦门道路公交客运量在持续下降，此外春节返乡客流也对道路公交客流下降造成影响。例如，厦门市2016年1月相较于2015年12月，道路公交客运量减少了8.83%；2017年1月，由于春节假期影响道路公交客运量较前一年的12月下降了24.61%。

由表3所示的1号线开通前后道路公交日均客流情况可知：在1号线开通后(1月份)相较于开通前(12月份)，工作日及周末节假日道路公交的日均客流量均有不同程度的减少。工作日较开通前减少了5.69万人次/d；周末节假日道路公交客运量受马拉松赛的影响，减少了10.76万人次/d。

表3 1号线开通前后道路公交日均客流情况

1号线开通前后道路公交不同时段客流情况如图5所示。由图5可知，1号线开通前后道路公交不同时段日均客流基本相同，其中，早高峰客流量下降了3.93%，晚高峰客流量下降了4.41%。

图5 1号线开通前后道路公交不同时段客流情况

1号线开通前后，道路公交站点日均客流的空间分布特征基本一致(见图6)。思北路口站客流量最大，其次是SM城市广场和岳阳小区的客流量。岛内客流主要集中在1号线沿线，此外软件园、产业园和旅游景点各区域的客流量较大。岛外客流量较小，集中在主要城市建成区。

图6 1号线开通前后道路公交站点客流核密度图

4 道路公交客流变化特征分析

4.1 基于乘客道路公交出行特征的聚类

根据道路公交出行频率和出行日期波动情况，选取道路公交出行频率、出行日期的稳定性这2个指标将道路公交乘客划分为不同类别。道路公交出行频率通过月均出行天数反映，道路公交出行日期波动情况通过连续公交出行日期间隔的标准差反映。出行频率是指研究期间不考虑换乘情况，道路公交持卡乘客采用道路公交出行的天数。某天采用1次道路公交出行即计算为1次道路公交出行天数。出行离散性是指研究期间乘客连续道路公交出行间隔天数的波动。通过乘客连续道路公交出行日期的分布情况，了解乘客较为稳定的连续出行行为的发生状态。连续出行间隔标准差计算示例见表4(各乘客的出行日期分布情况为：乘客A在3号、7号、30号、31号有道路公交出行行为，乘客B在1号至17号、19号至22号、24号至31号有道路公交出行行为)。

表4 乘客选用道路公交连续出行的间隔标准差计算示例

采用K-means算法，并结合同方向研究分类经验[9-10]，将道路公交持卡乘客分为3类。各类别最终聚类中心如表5所示。

表5 道路公交持卡乘客各类别最终聚类中心

1号线开通前一个月，173万道路公交持卡乘客中各类乘客的出行模式如下：

1) 1类乘客使用道路公交出行频率中等，出行日期规律性弱，工作日早晚高峰时段客流峰值特征不明显，不属于道路公交通勤乘客；

2) 2类乘客出行日期规律，出行频率高，最可能由通勤人群组成；

3) 3类乘客道路公交出行频率低，出行日期规律性较弱，80%乘客出行日期标准差为0，最有可能由出差、旅游等临时性乘客组成。

对于1号线开通后的新增道路公交持卡乘客，采用SPSS软件基于FISHER方法进行判别。计算与1类、2类、3类乘客聚类中心的距离，并依据现有的乘客出行模式的判别标准，将新增道路公交持卡乘客划分至已知类别中。

4.2 基于出行方式的客流变化及构成分析

根据1号线开通前后乘客所选择的出行方式，将研究范围内的乘客分为A、B、C、D、E、F、G 7组，各组乘客的归类标准含如表6所示。

表6 1号线开通前后不同组乘客的归类标准

不同出行特征的乘客其出行方式的选择在1号线开通前后有所变化。各组别乘客对出行方式选择的情况如表7所示。1号线开通前一个月，道路公交持卡乘客共173.67万人，分布于A组、C组、D组、E组乘客中;道路公交客运量为3 942.74万人次；1号线开通后一个月，道路公交持卡乘客为174.07万人，分布于B组、C组、D组、F组乘客中;道路公交客运量为3 746.43万人次。1号线开通后一个月，无道路公交出行的乘客为25.78万人，分布于A组、E组；1号线开通后一个月，新增道路公交乘客26.18万人，分布于B组、F组。1号线开通后一个月，A组、C组、D组、E组道路公交出行量有所下降；B组、F组道路公交出行量增加，分别增加159.26万人次和56.18万人次。

表7 1号线开通前后各组别乘客出行情况

A组乘客仅有2017年12月的道路公交出行记录，B组及F组乘客仅有1月份的道路公交出行记录，且总量和A组接近。由于厦门具有典型旅游城市特点，A组、B组、F组乘客可能为短期停留厦门的外来人口，如培训、旅游等。这3组乘客主要由低频道路公交用户构成，第3类乘客的占比均大于75%，其出行具有规律性弱且出行天数较少的特点，有较为明显的游客出行特征。

E组乘客在1号线开通前有道路公交出行情况，1号线开通后无道路公交出行情况，并且以第3类乘客为主。1类、2类乘客中可能存在部分通勤出行群体，出行方式由道路公交或其他方式转为地铁；另一方面，可能存在部分出行需求下降的乘客，因此无道路公交出行且地铁出行频率低。3类乘客以低频地铁出行为主，无明显出行特征变化。

C组乘客在1号线开通后无地铁出行情况，仍选择道路公交出行，可认为1号线开通对该部分乘客没有影响。

D组乘客在1号线开通后选择道路公交和地铁出行。由表7可知，D组通勤乘客(2类)是1号线最大的用户群体，该乘客群体构成如图7所示。

图7 D组通勤乘客(2类)构成

经分析，1号线开通后，地铁通勤乘客为4.673 4万人，占总人数的39%。仅选用地铁的通勤乘客为0.113 2万人；绝大多数通勤乘客选用道路公交+地铁的出行方式，占总人数的38%。选用道路公交+地铁出行的乘客的出行模式可分为3种：①道路公交、地铁不同日期交替通勤乘客为1.225 6万人，占总人数10.0%，该部分乘客工作日月均道路公交出行12.1次、月均地铁出行2.5次；②道路公交、地铁换乘通勤的乘客为2.013 5万人，占总人数的16.4%，工作日月均出行3.14次；③道路公交、地铁同天出行但非换乘的乘客为1.321 4万人，占总人数的11.6%，工作日月均道路公交出行22.2次、月均地铁出行4.2次。

D组通勤乘客中，有38%乘客的通勤出行由道路公交变为道路公交+地铁，该群体中选用道路公交、地铁换乘的乘客人数最多，占总人数的16.4%。总体来看，道路公交+地铁通勤乘客的地铁出行频次较低，乘客仍以道路公交通勤为主。61%的用户仅在其他出行中使用地铁，工作日及周末节假日月均地铁出行频率均低于道路公交出行频率，用户以道路公交出行为主。

总体来看，厦门轨道1号线的开通运营初期对道路公交客运情况影响不明显。城市人口的流动所带来的公交客运量的增减相抵：城市流入人群所产生的新增客运量为215.4万人次，流出人群原有客运量为191.49万人次，道路公交客运总量并无明显变化；1号线对原道路公交乘客的吸引有限，乘客以低频地铁出行为主，并未成为稳定的出行方式。

5 结语

本文以厦门轨道交通1号线为例，基于1号线开通前后的IC卡刷卡数据，对1号线和道路公交整体客流特征变化进行分析，并提出了基于聚类分析的不同乘客群体的出行特征变化的分析方法。研究结果显示，乘客地铁出行频次较低，超过60%的乘客地铁出行次数在2次以内，可能主要以体验为主，对道路公交客运总量没有显著影响。但基于聚类分析的道路公交不同群体客流结构特征有部分变化。

本文所采集的数据处于厦门轨道交通1号线开通初期，客流尚不稳定，但本文提出的研究分析框架可以用于城市轨道交通和道路公交客流变化特征的持续跟踪分析，有助于推动城市轨道交通和道路公交两网融合发展。