一种基于站点登降量的公交断面满载率计算方法

吕 楠 胡欣媛 张 彬

（深圳市综合交通与市政工程设计研究总院有限公司，深圳 518003）

引言

公交断面满载率是指公交车辆途经某一断面时的实际载客量与车辆核载人数的比值[1]，反映车厢拥挤程度，是城市公交服务质量的重要衡量指标。可通过断面满载率数据分析客流集聚情况，据此合理调配公交运力、优化公交线网。

最常见的满载率算法为人工调查，安排人力在目标断面记录车厢内实际人数，经过后期处理得到满载率的平均值。此方法可准确识别载客量，但人力成本较高，难以获得长期稳定数据。也可利用视频图像分析代替人力识别车内人数，但传统复用车内监控摄像机实现车厢拥挤度分析功能的思路重点关注的是覆盖范围，未充分考虑车厢内人员移动及监控覆盖重叠，因此与垂直向下的客流采集仪（卡口摄像头）相比，精度不能满足统计的准确度要求[2]。满载率的计算还可以通过刷卡数据、车辆GPS 数据等反推客流OD，确定途经某一断面时车辆实际载客量。计算满载率所用数据包括公交及地铁电子支付数据、车辆运营数据、线路属性及其他数据，上述数据包含乘客上车站点信息，但其中占多数的“一票制”线路缺少下车站点信息[3]。推算下车站点的方法主要有以下三种：①基于连续出行链的方法，综合考虑历史相似出行行为规律实现对公交乘客下车站点较为精确的推算[4]；②基于乘客下次刷卡乘车地点推算上次行程OD[5]；③基于通勤出行时空特征，利用通勤乘距分布推算行程OD[6]。

随着公交数据收集手段信息化程度的提高，以及公交车辆客流采集仪设备的推广，与前述推导OD 数据相比，站点登降量数据可更准确地识别车辆途经各断面时的载客量，且数据加工程度更小。

1 基础数据

自2019 年起，公交车载客流采集设备逐步在大中城市得到推广，车载客流采集设备主要通过头肩多维属性追踪识别算法，计数上下车客流量。该设备与传统车厢视频监控设备不同，仅安装在车辆上下客门处，支持司乘人员去重及各种乘客穿戴识别（儿童、戴帽、光头、携带大件物品等人群均可识别），对于车门处拥挤情况也可准确识别，目前识别准确率达85%（表1）。并且头肩识别算法在硬件资源占用程度、受环境（光线、遮挡物、站台条件等）影响程度等方面亦优于传统方法。

表1 头肩多维属性追踪识别算法与传统客流采集方法对比

1.1 客流采集设备数据

客流采集设备数据字段主要包括：采集序号、线路名称、运行方向、站点名称及编号、车辆核定载客量、首站发车时间、站点登客量、站点降客量。其中采集序号为班次顺序，用于匹配到离站时间数据，累计登/降客量用于统计驶离站点时断面客流，其与该班次车辆核载人数的比值，即为该班次在此站点的满载率。

1.2 到离站时间数据

车载GPS 信号收发设备可实时定位车辆，评估车辆运行准点率，并为运营调度、安全监管等工作提供参考。匹配站点经纬度图层可统计班次在各中途站的到离站时间，具体字段包括：线路名称、运行方向、站点名称及编号、车辆编号及核定载客量、站点到站时间、站点离站时间。

1.3 数据匹配

上述客流登降量与车辆到离站数据采集渠道不同，但都可用于以站点为单位描述班次特征，根据线路、首站发车时间及站点编号匹配关系可得到各班次到达每个中途站的时间、登降量及该班次的站点断面满载率（以离站断面代表该中途站断面）。样表见表2，表中数据应按班次运营顺序排列。

表2 断面满载率计算方法基础数据格式

1.4 地图抓取数据

地图抓取数据包括线路轨迹及线路途经站点，在地图划定任一断面后，可统计途经该断面的所有线路及各线路途经的全部停靠站与站序。划定断面以前后紧邻的中途站命名。

2 断面满载率计算方法

本文中所指断面为城市道路中某一方向公交车辆可到达的界面。对于同一公交线路，上下行途经同一道路的中途站认定为两个断面，同一道路的辅路与主路也应认定为不同断面。

2.1 中途站满载率计算方法

中途站可作为典型断面用于分析公交线路及路段的满载率情况。本文中“中途站满载率”是指在指定时段内停靠目标中途站的所有线路满载率的平均值。计算步骤如下：

步骤一：根据表2 中班次到离站数据分别统计线路上下行（单环线按上行计）停靠中途站编号（各物理站点编号应保持唯一）；

步骤二：按物理站点统计途经线路及方向；

步骤三：统一研究时段，如高峰期（工作日7:30-9:30，17:30-19:30）、平峰期（19:30-22:00）；

步骤四：根据表2 数据统计在研究时段内各中途站停靠线路满载率的算术平均值；

步骤五：根据步骤四求得的各线路满载率计算算术平均值即为该中途站满载率。

2.2 任一划定断面满载率计算方法

在中途站满载率的基础上，可计算任一划定断面满载率。在地图划定断面时可通过前后紧邻中途站确定断面位置，防止划定断面横跨两个方向，或横跨主路、辅路，造成断面识别失败。计算步骤如下：

步骤一：根据地图抓取数据统计途经划定断面线路及各线路途经的中途站与站序；

步骤二：各线路在划定断面的载客量即为紧邻的上一个中途站断面载客量，步骤二即识别各线路在途经划定断面前的最后一个中途站；

步骤三：统一研究时段，如高峰期（工作日7:30-9:30，17:30-19:30）、平峰期（19:30-22:00）；

步骤四：根据表2 数据统计在研究时段内各途经线路在划定断面前的最后一个中途站满载率的算术平均值，方法如2.1 节所示；

步骤五：根据步骤四求得的各中途站满载率计算算术平均值即为该划定断面满载率。

2.3 小结

本文提出的满载率计算方法是以班次为基本单位（即表2 中基础数据），将研究时段内各线路在各站点的班次满载率取算术平均值即为中途站满载率，再将途经划定断面线路的上一个中途站对应的满载率取算术平均值即为划定断面满载率。此方法充分考虑了客流与中途站的对应特性，数据来源清晰简洁，断面位置（主路辅路、狭窄路段、环岛等断面）、线路类型（短途接驳线、环线、一票制线路、刷卡机损坏线路等）、班次类型（大站快车班次、区间车等为满足特殊客流需求的班次）均不会影响满载率计算。如遇客流采集仪损坏的车辆或GPS信号不稳定的路段，可将此类数据丢失或偏移严重的班次（或线路）剔除后统计算术平均值。

3 中途站满载率算例

以深圳市“长岭陂地铁站”南、北2 个中途站为例，统计停靠2 个站点的公交线路均为8 条，即43、74、81、M299、M393、M459、M554、高峰专线150 号。

按照2.1 节中途站满载率计算步骤，通过客流采集仪获取8 条线路在2021 年11 月16 日的基础班次数据共43322 条，部分截取数据见表3。

表3 客流采集仪数据获取班次数据一览表（截取）

基于“长岭陂地铁站”北侧站站点编号B_TY0187、南侧站站点编号B_TY0188，将8 条公交线路的运行方向与停靠站点进行匹配。选取7:30-9:30 时间段，计算各线路满载率见表4。分别对“长岭陂地铁站”北侧站和南侧站各线路满载率取平均值，得到北侧站早高峰满载率为28.44%、南侧站早高峰满载率为6.78%。

表4 “长岭陂地铁站”线路满载率一览表

由此可知，“长岭陂地铁站”公交线路呈现较为明显的潮汐现象。早高峰前往中心区线路满载率较高，对侧线路满载率普遍低于10%，客流量较小。针对此类现象，可优化运营调度，动态调整公交车型，实现大中巴车型混合配置，满足高峰期潮汐客流需求。

4 深圳市梅林关跨关断面算例

梅林关地处深圳中轴线，是联系福田区与龙华区的重要交通节点。本文选取梅林关断面（图1），计算其进关方向（由北至南）公交线路满载情况。

图1 梅林关断面位置示意图

根据地图抓取，获得梅林关断面进关方向途经的所有公交线路及其站点、站序，确定断面前线路最后停靠的中途站（表5）。

表5 梅林关断面途经线路一览表（进关方向）

通过客流采集仪获取上述21 条线路在2021 年11 月16 日的基础班次数据共159685 条，抽取其中7:30-9:30 时间段，计算线路满载率见表6。对各线路满载率取平均值，得到早高峰梅林关进关方向断面满载率为34.47%。梅观路作为福田区与龙华区联系的重要通道，近年来存在公交线路数量多、高峰期满载率高、道路拥堵严重等现象。2020 年起，受疫情及轨道交通等因素影响，深圳市公交客流量持续下降，梅林关线路满载率也随之降低，亟需结合需求变动灵活调整断面运能供给水平。建议采取调整发车间隔、大车换小车、线路走向优化、合并重复线路等措施逐步降低高峰期运能供给，进一步提高资源使用效率。

表6 梅林关断面线路满载率一览表（进关方向）

5 结语

本文提出的基于站点登降量数据的公交断面满载率计算方法，在准确性、实时性、安全性等方面均优于传统人工调查方法，使用方便，大大提高了公交数据的处理效率，对于运营排班调度、公交线网优化、运能供需匹配具有积极的引导作用。