数据挖掘基于GPS数据的公交时刻表准点性评估研究

Posted 2021-04-27 公共交通资讯

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来源：上海交通研究

公交时刻表反映了公交企业运营计划的编排情况，向社会公布公交运行时刻表有助于改善乘客出行的可计划性，提升地面公交服务水平。时刻表应该成为政府购买公交服务的关键性指标及倒逼公交服务质量综合改善的重要措施，同时准点可靠的时刻表编制也有赖于智能化的公交调度系统做支撑。

1 国内外公交时刻表公布现况

国内和国外由于在道路通行条件、公交运营组织等方面存在一定的差异，因此在公交时刻表公布方面的做法也有一定的差距。

从时刻表公布现状来看，国内大陆城市目前均没有实现公交时刻表的全面公布。以上海市为例，目前主要根据行业运营服务规范，对发车间隔较大的特殊公交线路（定班车）作了“需提供‘挂牌’服务”（即沿线所有站牌上需标注每一班公交车的到站时间）的规定。上海市现有定班公交线逾200条，这些线路均在站台公布了首末站及中途站运营时刻表，其余公交线路主要公布首末站首末班车发车时刻。为有效提高公共交通服务水平，2015年12月上海市挑选了20条公交线路，推出了中途站和首末站试点挂牌服务，其中90%为最后一公里线路，运营间隔均小于30分钟。

对比而言，中国香港以及日本、德国、新加坡等发达国家和地区在公交时刻表公布方面比较先进和成熟，表1梳理了部分城市公交时刻表公布情况。归纳下来：一是做到了所有线路所有站点均公布时刻表。二是公布的形式根据发车间隔长短有所差异。城市中心区通勤性质的公交线路大部分运行间隔在15分钟以内，若线路运行间隔小于10分钟，则在中途站公布到站间隔；若线路运行间隔在10~15分钟，则在中途站公布每班车辆的到站时刻。三是公交时刻表与电子站牌动态到站信息服务相结合，充分考虑了乘客换乘衔接需求。如在东京地铁车站、公交换乘枢纽及大客流车站普遍设有电子站牌，大站距的公交快线（含BRT）几乎都配备电子站牌，显示2~4班车辆到达该站的预计时刻。

从公交运行准点监管来看，国内外差距也较大。国内由于公交企业信息化水平总体较低，一般主要选取“首末站首末班车准点率”“出车率”“班次执行率”作为考核指标，目前暂未对中途站时刻表提出考核要求。国外普遍要求对首末站、中途站基于发布的时刻表按±1分钟的误差标准进行考核，考核标准明显高于本市。

2  基于GPS数据公交时刻表运行准点性评估

近两年，上海市主要公交企业在公交信息化、智能调度方面都发展迅速，这也为公交线路的准点精细化运营提供了支撑。为进一步提高地面公交服务水平，上海市于2015年起在部分公交线路上实现了首末站及中途站到站时刻表公布的试点服务。

本文以上海市2015年公布的20条试点挂牌服务线路为对象，采集了2016年1月及2015年11月GPS数据，选择了“首末站首末班车准点率”“班次执行率”两个指标进行了对比分析。具体对比情况如图1所示。

图1 公交线路挂牌服务前后主要运营指标对比分析

数据分析表明，2016年1月挂牌后的20条线路的首末站首末班车准点率为92.01%，比挂牌服务前提高了9.31%；班次执行率在挂牌前后变化不大，总体表明挂牌服务对于公交车辆运行准点率的提高有一定的促进作用。

在总体分析基础上，本文选取了4个时间段：工作日早高峰、工作日晚高峰、工作日平峰以及周末（周六、周日全天）。选择了发车班次落在这些时间段的公交车辆，通过对其GPS数据进行处理统计，得到上述四个时段内的20条公交线路运行准点率，具体如图2所示。由于各条线路运行环境和客流等具有差异性，因此准点率分布也没有明显规律可循，但早高峰运行准点率总体优于晚高峰。造成这个结果的原因可能在于公交车辆运行过程中，不准点情况随着时间的推移而不断被累积放大。

图2  四个典型时段的20条挂牌服务线路运行准点情况

3  基于GPS数据的准点率影响因素分析

针对五条低准点率线路，设计了两个指标，一个是公交车辆单程运行时间的偏离值（即车辆实际单程总运行时间与计划运行时间差的绝对值），另外一个则是单程运行时间的波动性（即实际运行时间与平均周转时间之间的偏离情况），对公交线路不准点原因进行分析。

3.1 单程运行时间的偏离情况分析

56路区间车的上行单程运行时间偏离值主要分布在0-6分钟的区间内，而下行主要分布在3~9分钟内的区间。1023路单程运行时间的偏离值分布在0~10分钟的区间内，但少量班次在高峰时段偏离值较大，如图3所示。周康10路下行的单程运行时间偏离值主要分布在0-8分钟的区间内，上行的单程运行时间偏离值较下行明显较大，特别是高峰时间的偏离值有超过20分钟的情况出现，如图4所示。1217路的单程运行时间偏离值主要分布在0~8分钟的区间内。48路由于是市区线路，道路通行条件复杂，单程运行时间偏离值非常大，特别是高峰时间，普遍超过了10分钟以上，如图5所示。

图3  1023路单程运行时间偏离值分布

图4  周康10路单程运行时间偏离值分布

图5   48路单程运行时间偏离值分布

从运行波动情况来看，56区间车上行晚高峰、下行早高峰波动较大，其他时段总体波动性较小，且该线路实际运行时间大于计划运行时间。结合3.1节的分析，建议可通过调整周转时间以及站间行程时间来提高到站准点率。1023路早晚高峰的波动性较大，其他时段波动较小。根据对其站间计划运行时间与实际运行时间的对比分析，可发现其中某些站点（如白杨路芳草路）计划站间行程时间大于实际运行时间，导致下一站开始准点率开始受到影响（具体如图6所示），因此其到站时刻表的编制有待于进一步优化。周康10路上下行单程运行时间波动性都非常大（具体如图7所示），可见其受到外部道路交通因素影响较大。1217路单程周转时间的波动性也较大，同时其部分站间实际行程时间小于计划站间行程时间，计划单程周转时间大于各时段的平均值，建议通过调整单程周转时间和相应的站间行程时间来提高车辆到站准点率。48路的单程周转时间波动性非常大（具体如图8所示），除了首班车的周转时间与计划周转时间相近以外，其他时段都远超过了计划周转时间，延安路、华山路和中山西路等路段较为拥堵，也是造成48路准点率低的原因之一。

图6 1023路各站间计划行程时间与实际行程时间的对比

图7  周康10路单程周转时间的波动性分布

图8   48路单程周转时间的波动性分布

4结语

本文基于GPS数据对上海市试点时刻表挂牌服务的公交线路进行了准点率及其运行稳定性分析，可发现时刻表运行的总体准点率仍需进一步提升。通过对各条线路时刻表运行准点的影响因素分析，可以发现公交线路运行准点提高可从两个方面进行完善：一是公交企业在公交运营计划编排时，可基于大数据分析技术，通过对历史运营情况的分析，提高运营计划编制水平，实现运营计划与实际运营调度的高度吻合。二是针对运行不稳定的公交线路，可改善道路交通条件，改善公交车辆运行环境，提高公交运行时间的稳定性和可靠性。本文分析成果可为20条试点时刻表挂牌服务的公交线路提高运行准点率提供改善参考，同时也可为行业主管部门和公交企业在选择发布公交时刻表的公交线路时提供一定的依据和指导。

(撰文：《上海时刻表挂牌服务公交线路运行评估研究》课题组)