「推介」城市公共交通系统大数据分析系统

系统概述

该系统基于东南大学陈学武教授课题组多年的研究成果，以公交 IC 卡和车辆定位数据等城市公交系统大数据为基础，可实现公交车辆运营分析、公交客流 OD 推导和公交客流分析等功能，为城市公交线网规划、优化调整和运营管理提供数据和决策支撑。

该系统具体包括车辆定位数据预处理系统、车辆定位数据分析系统、公交 IC 卡数据预处理系统、上车识别系统、下车推导系统、公交客流数据分析系统和数据可视化系统等多个子系统。

数据预处理系统

车辆定位数据预处理子系统

车辆定位系统（AVL）的广泛使用，弥补了公交 IC 卡数据中位置信息缺失的不足，大大提高了公交客流 OD 推导的准确性。但是由于公交车辆的到离站数据不可避免地存在数据错误和数据缺失等问题，因此需要对公交车辆的到离站数据进行预处理，以获取相对完整和可靠的到离站数据。

子系统功能

根据公交车辆 GPS 定位数据（绝对位置）和公交线路的站点位置信息，对原始公交车辆到离站数据（相对位置，记录公交车辆到达和离开各站点的时间）进行校验，对原始数据中缺失的信息进行补充，对于异常数据和重复数据进行清洗，修正和完善原始到离站数据，为公交运营分析和公交客流推导提供可靠的基础数据。

数据要求

• 车辆定位数据；
• 到离站数据；
• 公交线路信息；
• 站点位置信息。

备注：已申请软件著作权。

车辆定位数据分析子系统

分析公交车辆运营状态，可以发现公交运营过程中的问题，为公交专用道和公交信号优先等公交优先措施提供数据支撑，同时便于更加科学地制定公交运营计划。

子系统功能

基于公交车辆 GPS 定位数据，计算公交车辆的运营速度、运行速度和路段行驶速度，分析公交车辆的停站时间、停站延误和交叉口延误，对公交车辆的运营状态进行分析。

数据要求

• 车辆定位数据；
• 公交线路信息；
• 站点位置信息。

备注：已申请软件著作权。

公交 IC 卡数据预处理子系统

公交 IC 卡数据预处理主要是针对数据中普遍存在的时间偏差问题。在我国，由于公交 IC 卡车载收费系统多为离线式的，且日常运维不足，导致公交 IC 卡数据普遍存在时间偏差，直接影响了客流 OD 推导的可靠性。

子系统功能

基于对公交乘客上车刷卡行为的分析，根据公交乘客上车时间和公交车辆到离站之间的关系，以公交车辆的到离站数据为基础，采用数值计算的方法对公交 IC 卡数据中的时间偏差进行修正，提高公交客流 OD 推导的准确性。

数据要求

• 公交 IC 卡数据；
• 到离站数据。

备注：已申请软件著作权。

客流推导系统

上车识别子系统

由于公交 IC 卡收费系统的设计初衷是方便票务管理，公交 IC 卡数据中普遍缺少公交乘客的上下车站点信息。基于公交 IC 卡和 AVL 数据的客流 OD 推导，包含上车站点（O）识别和下车站点（D）推导两部分。其中，上车识别是客流OD推导的基础。

子系统功能

以公交 IC 卡和 AVL 数据为基础，根据公交乘客的刷卡时间与公交车辆的到离站时间之间的关系，识别公交乘客的上车站点。通过本程序，可以获得公交乘客的上车站点数据，为下车站点推导提供数据基础。了解相关原理请查看文章：基于公交 IC 卡和 AVL 数据的上车站点识别。

数据要求

• 公交 IC 卡数据；
• 公交 IC 卡时间修正数据；
• 到离站数据。

备注：已申请软件著作权。

下车推导子系统

基于公交 IC 卡和 AVL 数据的客流 OD 推导，包含上车站点（O）识别和下车站点（D）推导两部分。其中，下车推导是客流 OD 推导的关键。

子系统功能

以公交 IC 卡和 AVL 数据为基础，在已经识别上车站点的基础上，基于一定的假设条件，推导公交乘客的下车站点，从而获取公交客流的站点 OD 矩阵。了解相关原理请查看文章：基于公交 IC 卡和 AVL 数据的下车站点推导。

数据要求

• 上车数据：已识别上车站点的公交 IC 卡数据；
• 到离站数据；
• 公交线路信息；
• 公交系统模式；
• 公交站点位置。

备注：已申请软件著作权。

客流分析系统

该系统正处于开发阶段，具体功能是基于公交客流 OD 数据，计算公交运营指标、公交客流指标和公交出行指标，具体如下：

公交运营指标

具体包括平均运距、客运周转量、运力利用率、线路负荷、线路负荷密度等。

公交客流指标

(1) 线路层面

• 线路客流结构：人群结构（普通/学生/老人/高龄老人/残疾人）；
• 线路高峰小时、线路高峰小时客流量；
• 时间/方向/断面不均匀系数；
• 断面客流量、最大客流断面。

(2) 站点层面

• 客流集散量：客流集结量、客流疏散量；
• 站点客流结构：人群结构（普通/学生/老人/高龄老人/残疾人）、换乘/非换乘、线路分布；
• 站点高峰小时、站点高峰小时客流量等。

(3) 车辆层面

• 任意位置车内人数、满载率。

公交出行指标

具体包括平均乘坐次数、平均出行次数、出发时间分布、到达时间分布、平均出行距离、平均出行时耗、平均车内时间、平均换乘时间（包括平均换乘步行时间和平均换乘等待时间）、平均换乘系数、平均换乘率等，可以考虑不同的人群。

数据可视化系统

该系统的功能是以公交客流分析为基础，根据公交规划设计和运营管理需求，实现数据的可视化。该系统目前正处于开发阶段。目前数据可视化主要利用 Excel、Matlab、ArcGIS 等现有软件。

团队介绍

该系统是由东南大学交通学院陈学武教授（简介）团队研究开发。截止目前，陈学武教授已在公交系统大数据挖掘方面出版专著 1 部，获取专利 2 项、软件著作权 5 项，以及发表学术论文多篇。

专著

• 城市公交 IC 卡数据分析方法及应用（去天猫购买），科学出版社，2014。

专利

• 一种基于 IC 卡数据获取公交站点 OD 的方法及系统，ZL201010553014.58，授权，2013；
• 基于广义 GPS 数据的出租车候客站点备选地址确定方法，CN103295394B，授权，2015。

软著

• 公交 AVL 定位数据预处理软件，2016SR205147，2016；
• 公交 IC 卡数据时间修正系统软件，2016SR116826，2016；
• 基于公交 IC 卡和 AVL 数据的上车识别推导软件，2016SR205170，2016；
• 基于公交 IC 卡和 AVL 数据的下车站点推导软件，2016SR205142，2016；
• 公交车辆定位数据处理软件，2015SR145208，2015。

来源：陈学武教授课题组 授权发布