[發明專利]基于公交多源數據的公交車輛實時滿載率計算方法

有效

• 申請號: 201810703958.5
• 申請日: 2018-07-01
• 公開（公告）號: CN108922178B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 翁劍成;劉哲;王晶晶;林鵬飛;毛力增;楊蕊
• 申請（專利權）人: 北京工業大學;北京市交通運行監測調度中心
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01;G06F16/901;G06F16/903
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

1.基于動態數據的公交車輛實時滿載率計算方法，其特征在于：該方法包括以下步驟，

步驟1：基礎數據預處理

步驟1.1公交IC卡交易數據預處理；

城市公交車輛上配有公交IC卡讀取終端設備，乘客刷公交IC卡，公交IC卡的交易數據會實時導入數據中心的數據庫中進行統一存儲，乘客刷公交IC卡的交易數據包含用戶卡號、交易時間、線路號、車輛號、上下車站號和上下車標識信息；

公交IC卡的交易數據預處理包括以下步驟：

S1.從原始公交IC卡刷卡交易數據的字段中提取出計算公交車輛實時滿載的關鍵交易數據字段，關鍵交易數據字段包括：刷卡記錄號、一卡通卡號、運營線路號、車輛號、設備號、上下車站號、上下車標識和交易時間八個數據字段；

S2.刪除缺失關鍵數據字段的刷卡數據；

S3.剔除關鍵數據字段異常的刷卡數據；

步驟1.2公交車輛運行狀態數據信息提取；

公交車配備車載GPS設備，GPS設備的數據實時回傳間隔為30秒；首先，對公交車GPS設備的數據進行數據篩選與清除，然后將公交車GPS設備的歷史數據與GIS地圖進行關聯匹配，生成公交車線路數據表，為提取公交車動態運行信息奠定基礎；具體步驟如下；

S1.公交車GPS數據預處理；

公交車GPS的定位數據通過搭載在公交車上的車載GPS設備進行終端實時采集；

對公交車GPS數據進行預處理，包括以下步驟：

(1)刪除公交車GPS坐標點經緯度為0的異常數據；

(2)剔除公交車GPS坐標點不在監測區域的坐標范圍內的異常數據；

S2.生成公交車線路數據表；

公交車線路數據表是基于動態的公交車載GPS數據實時提取公交車運行狀態的重要基礎；將公交線路基礎數據與GIS地圖數據進行關聯匹配，提取公交車線路的弧段信息，生成公交線路數據表；生成公交線路數據表的步驟如下：

S2.1：將各條公交車線路中的站點位置信息與GIS地圖數據進行關聯匹配，然后基于A*算法搜索最短公交車路徑，作為該公交車線路的初始路徑；

S2.2：對生成的初始最短公交路徑的弧段信息進行人工校核；因為基于算法確定的初始公交車線路弧段信息可能與實際公交車線路的某些弧段信息不完全匹配，導致生成的公交車線路數據表錯誤，以致后期實時回傳的公交車GPS數據與生成的線路數據匹配不成功；因此，需要參照實際公交車線路信息，人工校核公交車線路的弧段信息，保證弧段的準確性和連續性；

S2.3：確定公交站點位于線路弧段的比例；

S2.4：最后，生成公交車線路數據表；公交車線路數據表包括了每條公交線路雙方向的弧段信息，為提取公交車運行狀態信息提供基礎；

S3.提取公交車運行狀態信息；

將實時回傳的GPS數據逐一的投影在公交車線路的對應弧段上，進行弧段序列關聯匹配，實時提取公交車運行狀態；基于匹配結果，實時判別公交車的運行方向、運行位置狀態信息；

步驟1.3數據關聯匹配；

以步驟1.1處理的公交車乘客刷卡數據、步驟1.2處理的公交車運行信息數據為基礎，提取出公交車乘客刷卡時刻公交車的運行信息數據，然后依據車輛號碼數據字段進行關聯匹配，提取出計算公交車實時滿載率的刷卡數據整合結果表；

刷卡數據整合結果表主要包括ID、線路號、方向、站點號、車輛號、設備號、用戶卡號、上下車標識以及交易時間；基于上表整合后的公交車乘客IC刷卡數據，計算該公交車內的乘客數量；

步驟2：計算公交車內乘客數量

上述整合完成的公交車乘客IC刷卡數據，進行公交車內乘客數量的計算；公交車內乘客數量記為N′，每接收一條公交車乘客IC刷卡記錄都要進行刷卡記錄的有效性判別以去除重復的刷卡記錄，若回傳的上車刷卡記錄有效，則該公交車的車內乘客數量加1，若回傳的下車刷卡記錄有效，則該公交車內乘客數量減1，公交車輛滿載率計算的時間粒度記為1分鐘；當該班次公交車單程運行結束時，公交車內人數歸0即公交車內人數初始化，計算該公交車下一班次的車內人數；具體的步驟如下所示；

步驟2.1刷卡數據的有效性判別；

回傳的公交車乘客IC刷卡記錄可能存在重復，利用上下車標識數據字段判斷回傳公交車乘客IC刷卡記錄的刷下車狀態；對于每一條回傳的上車刷卡記錄，判別該車輛同一班次是否出現同一用戶的上車刷卡記錄，若該刷卡記錄之前出現同一用戶的上車刷卡記錄，則該條上車刷卡數據視為無效IC刷卡數據，不參與該班次公交車輛內乘客數量的運算；

針對回傳的下車刷卡記錄，判斷該下車刷卡記錄是否有一條與之對應的該班次同一用戶的上車刷卡記錄，如果該條下車記錄之前未出現對應的上車刷卡記錄，則該條下車刷卡記錄視為無效IC刷卡數據，不參與該班次公交車輛內乘客數量的計算；

步驟2.2確定公交車內乘客數量擴樣系數；

基于歷史統計數據，以動態滿載率計算日期為節點，統計分析前一周時間內該公交線路乘客IC刷卡數量與總乘客數的比值，以天為單位統計，求出一周內均值記為該公交線路當天的擴樣系數用A_i來表示，i為具體線路編號；

經過上述步驟，公交車輛內乘客數量的計算公式如下：

N＝N′×A_i

N——單個公交車輛內實時乘客數量；

N′——根據刷卡交易數據確定的動態刷卡乘客數量；

A_i——公交車輛內乘客數量的擴樣系數；

步驟2.3設置公交車內乘客數量統計校驗區間；

以公交車動態滿載率的計算日期為時間節點，基于歷史數據、以15分鐘為時間粒度統計分析前一周該公交線路車輛滿載率，篩選出前一周時間內該公交線路車輛滿載率峰MZL_max作為當日動態滿載率計算的區間閾值；即實時滿載率計算的閾值區間為0＜MZL_t＜MZL_max；

基于動態滿載率計算的區間閾值，對現有模型測算出來實時滿載率結果進行校驗和修正；

步驟2.4公交車內乘客數量初始化；

根據回傳數據中的DIRECTION數據字段判斷公交車輛運行方向的變化，當公交車輛的運行方向發生變化時，公交車輛內部人數歸0，開始該車輛下一班次的車內乘客數量統計；

步驟3：確定公交車輛額定載客量

結合步驟2中動態計算的公交車內的乘客數量，確定該公交車輛的額定載客量，實時計算公交車的滿載率；

公交車輛額定載客量是國家對各種公交車定員的規定中獲得，為公交車輛的座位數與站位數之和；城市公交車的額定載客量用下式計算：

式中：

N_e——公交車輛額定載客量；

S_S——設計乘客座位數；

Z_s——可站立乘客的有效面積；

Z_sp——每位站立乘客所占的有效面積，m²/人；

S_sp取最小值0.125m²/人，即公交車輛的額定載客8人/平方米；

步驟4：計算公交車輛實時滿載率

由步驟2動態計算的公交車的車內人數和步驟3得到的公交車的額定載客量，計算公交車的實時滿載率；公交車滿載率由車內的乘客數量除以公交車輛額定載客量，實時滿載率計算的時間粒度為1分鐘，計算公式如下:

MZL_t——t時刻該公交車輛實施滿載率值；

N_t-1——t-1時刻該公交車輛內的乘客數量；

ΔP₁——1分鐘時間內該公交車輛的上車人數；

ΔP₀——1分鐘時間內該公交車輛的下車人數；

N_e——公交車額定載客量。