论文总字数：28753字

摘 要

随着城市化建设的不断推进，城市公共交通问题日益突出，供需发展不平衡的问题亟待解决，同时，国内互联网行业的蓬勃发展也为公共交通的发展和研究提供了新的思路。公交IC卡的普及使得数据的采集更加方便而且精确，公交系统的智能化、信息化也在不断影响我们的生活，充分发掘和利用大数据为我们提供的便利，促进常规公交的升级优化，从而能提高公交系统服务质量、服务水平，更好地解决城市交通问题，缓解公交供需不平衡的矛盾。

本文基于公交刷卡数据的支持，以长江隧道过江公交线路为研究对象，分析评价公交运行特征和服务水平。首先根据长江隧道的特点选取了科学合理的评价指标体系，从三个方面对过江公交线路进行评价；其次分析公交刷卡数据和公交GPS数据，利用Access数据库和Excel表格对数据进行了筛选和整理，提取有效信息；然后运用层次分析法对指标体系的权重进行分配，综合指标的重要性程度对公交的服务水平进行评价，并提出优化建议，为提高公交服务水平作出分析。

关键词：长江隧道过江公交线路；公交刷卡数据；GPS数据；AHP法；运行特征；服务水平

Analysis of the operation characteristics of the Yangtze River Tunnel Cross River bus line based on the bus card data

Abstract

With the development of urbanization, the problem of urban public transport has become increasingly prominent, and the imbalance between supply and demand needs to be solved. At the same time, the vigorous development of the domestic Internet industry also provides new ideas for the development and research of public transport. The popularization of public transportation IC card makes the data collection more convenient and accurate. The intelligence and informatization of public transportation system are also affecting our life. We should fully explore and use the convenience provided by big data to promote the upgrading and optimization of conventional public transportation, so as to improve the service quality and service level of public transportation system, better solve the urban traffic problems, and alleviate the lack of public transportation supply and demand The contradiction of balance.

Based on the support of the bus card data, this paper takes the Yangtze River Tunnel Cross River bus line as the research object, analyzes and evaluates the bus operation characteristics and service level. Firstly, according to the characteristics of the Yangtze River tunnel, a scientific and reasonable evaluation index system is selected to evaluate the Cross River bus lines from three aspects; secondly, the bus card reading data and the bus GPS data are analyzed, and the access database and excel table are used to screen and sort out the data and extract effective information; secondly, the weight of the index system is distributed by using the analytic hierarchy process The importance degree of the subject matter evaluates the operation characteristics of public transport, and puts forward optimization suggestions to analyze the improvement of public transport service level.

Key words: Yangtze River Tunnel Cross River bus line; bus card data; GPS data; AHP method; operation characteristic;service level

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.1.1研究背景 1

1.1.2研究意义 1

1.2国内外研究成果 2

1.3研究内容与技术路线 3

1.3.1 研究内容 3

1.3.2 技术路线 3

第二章 长江隧道过江公交线路概述和指标体系构建 5

2.1 概述 5

2.1.1 长江隧道基本信息概述 5

2.1.2 长江隧道公交线路概述 5

2.2 建立过江公交线路服务水平评价指标体系的原则和意义 6

2.2.1指标体系的建立原则 6

2.2.2指标体系的建立意义 6

2.3长江隧道过江公交线路服务水平评价指标体系的建立 7

2.3.1指标体系的结构选择 7

2.3.2 指标体系的维度构建 7

2.3.3 指标体系的指标选取 8

2.4本章小结 9

第三章 长江隧道过江公交线路服务水平评价指标计算 10

3.1 公交IC卡技术简介 10

3.2 公交IC卡数据的处理 10

3.2.1数据收集 10

3.2.2删除冗余及错误数据 11

3.2.3筛选相关数据 12

3.2.4整合有效数据 13

3.3 长江隧道过江公交线路服务水平评价指标计算 15

3.3.1基础设施指标的计算 15

3.3.2车辆运营指标的计算 16

3.3.3乘客出行指标的计算 20

3.4本章小结 22

第四章 长江隧道过江公交线路服务水平评价 23

4.1长江隧道过江公交线路服务水平评价指标体系权重分配 23

4.1.1 AHP法简介 23

4.1.2 指标权重的计算 23

4.1.3 指标体系权重分配结果 26

4.2长江隧道过江公交线路服务水平评价结果 26

4.2.1指标的评价等级 26

4.2.2长江隧道过江公交线路服务水平分析评价 27

4.2.3评价结果分析 28

4.3 优化建议 28

4.4本章小结 29

第五章 结论与展望 30

5.1 结论 30

5.2 展望 30

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.1.1研究背景

随着我国城镇化建设的快速推进和经济的高速发展，人们的出行需求更加多样化，这一改变不仅加剧了城市公共交通供需不平衡的问题，也常常会导致更加多样和严重的交通问题的出现。为了迎接这项挑战，各大城市积极响应国务院的号召相继采取措施，发布了诸如优先发展公共交通，加快城市轨道交通建设，倡导绿色出行的政策。公共交通出行作为承担着城市大量的出行压力，渐渐成为城市居民最主要选择的出行方式，也成为城市交通发展水平中重要的考量部分。而我们对于公共交通的研究从未停歇，近年来，国内互联网行业飞速发展，为我们带来了更加先进的技术，同时也为城市公共交通的研究提供了新的思路。目前，公交IC卡在国内很多城市得到越来越广泛的运用，但是对于IC卡的使用还只是停留在公交企业收费管理和提供居民出行服务的层面，对其背后的数据缺少更加深层次的挖掘，因此，有必要强调大数据对于公交研究的作用，提高调查研究的效率，促进交通的智能化管理。

南京市在2012年被定为全国首批“公交都市”试点城市之一，“公交优先发展”的战略规划也在南京市不断地推进，为了更好地完成这一目标，需要南京市在原有的基础上更加优化公交线网结构，提高公交分担率，使得公共交通能够为居民提供更加方便、高效、快捷的服务。因此，不仅需要加快交通基础设施的建设，也需要全面提高公交服务水平，增强公交吸引力。利用公交IC卡的数据对居民的出行情况进行分析，能更加有针对性地优化具体公交线路的运行，从而调整公交资源供需之间的矛盾，缓解城市交通压力，也符合城市“以人为本”和“个性化”的发展理念，促进城市又好又快发展。

在不久的将来，大数据的运用将会更加普遍，因此，结合大数据并充分挖掘数据的可用价值，分析常规公交系统的运行特征，优化公交资源配置，将为促进公交智能化的发展，进一步提升公交服务水平，提高城市整体形象奠定基础。

1.1.2研究意义

长江隧道作为南京市过江线路中的交通要道，其通车能力是南京长江大桥的两倍，对于南京市江南和江北地区的沟通具有独特的意义。因此，长江隧道过江公交线路的运行水平则更是影响着长江南北居民的出行，对于调整早晚高峰时期过江通道的资源配置，同样具有指导意义。

本文基于对公交IC卡数据的研究，分析评价长江隧道过江公交线路的运行水平，一方面，结合对公交刷卡数据和GPS数据的研究情况和国内外的研究经验，分析公交运行特征和其他特点，建立一套用于评价公交线路的服务水平的指标体系；另一方面，侧重于公交IC卡数据的处理和计算，挖掘大数据反应的居民出行信息，并结合具体指标的计算方法，对指标内容进行具体化和科学化。

基于大数据的研究能更加准确详细地了解居民的出行特征，将公交IC卡的数据与公交GPS数据进行匹配，能更好地对居民出行信息进行分析，从而为解决长江隧道交通拥堵问题，提高长江隧道过江公交服务水平，优化过江线路常规公交资源配置提出现实的意见和建议。

1.2国内外研究成果

国外对于公交IC卡的研究开始的较早，早在20世纪90年代，许多计算机信息技术就开始被广泛应用于公交管理系统之中，以便优化公交系统的运用和管理。而公交IC卡的发展就是其中最为重要的一项，公交IC卡最早在法国和日本被应用于各个领域，尤其在交通领域更是得到了普及。随后自2003至2009年，英国伦敦、韩国首尔、汉城、美国纽约、新加坡、伦敦等国家和地区相继引入一种基于距离收费的智能卡自动收费系统(Automated Fare Collection，AFC)，该系统能实现各类公共交通方式间的无缝衔接，除能记录乘客出行路径外，最大的特点就是需要使用公交卡才能实现免费换乘，这种系统大大增加了公交IC卡使用比率，增大了公交出行吸引力^[1]。

2006年，戴霄^[2]将数据采集、分析目标制定、数据分析、分析结果等公交IC数据分析的各部分系统结合起来，形成完整的公交IC数据分析步骤，并建立公交IC数据分析框架，并对基于公交信息的公交短期客流预测作了简要分析,提出了适用于公交信息分析结果的公交短期预测方法。

2009年，赵晖^[3]通过分析处理公交IC卡中的信息数据，获得公交管理和规划所需要的信息，构建居民出行OD矩阵，进而获得交通管理和公共交通规划所需要的客流信息等重要数据，并以此研究了基于公交IC信息的公交车辆调度的分析方法、公交实时OD矩阵的预测方法和公交线路规划方法。

2011年，吴祥国^[4]研究了城市公交数据仓库的构建、城市公交数据挖掘技术、城市公交基础数据的预处理三个方面，并根据推导的公交出行OD矩阵，对城市公交进行了动态特性分析、服务质量分析和出行特征分析。

2012年，张红在^[5]以西安市公交系统为实例，以IC卡记录的数据信息为研究对象，用聚类分析法对公交IC卡记录的数据信息进行分析，建立了一种关于公交静态调度的模型。

2017年，郭戎格^[6]依据公交IC卡数据、公交站点信息和公交线路信息，通过将数据进行融合，运用数据预处理、出行链OD测算方法、站点匹配算法及OD站点识别算法等手段获取乘客出行信息，对站点间的客流量进行统计，得到客流OD矩阵；并获取早高峰时段客流量数据，为定制公交线路开行与优化提供了数据支撑。

2017年，张宇洋^[7]结合公交IC卡数据、公交GPS数据、公交调度数据和公交基础数据，运用Hadoop等平台进行了数据的处理，建立相关算法进行了上下车站点的判定和线路站点客流的分析等研究，并推导了公交客流的OD矩阵。

2017年，姚琳^[8]通过提取下车刷卡人数、满座率、运行时间等指标进行聚类分析和参数标定，建立常规地面公交到站时间的计算模型和刷卡误差值的分析模型，从而实现对公交到站时间预测、行程时间预测和服务可靠性评价的信息提取和计算分析。

2017年，宋子杭^[9]对公交GPS和IC卡数据挖掘及应用方面、城市居民公交出行OD推算方法和公交线网优化设计的研究方法三方面进行了分析，利用推算到的公交OD矩阵，选择遗传算法进行求解，构建了公交线网的优化模型，并结合浙江省台州市椒江区的公交线网进行了模型的运用。

根据对国内外研究成果的分析，本文将分析公交运行特征并建立一套适用于评价南京市长江隧道过江公交线路服务水平的指标体系，并结合过江公交的刷卡数据，分析长江隧道过江线路公交运行水平，有针对性地提出具体的意见和建议。

1.3研究内容与技术路线

1.3.1 研究内容

针对长江隧道的过江公交线路的运行特征，建立一套科学合理的指标体系，用于评价过江线路的服务水平，同时运用公交IC卡分析得到的有关运行特征的信息对体系的指标进行计算，并根据评价的结论对长江隧道的过江线路提出优化和建议。研究的内容主要包括以下几个方面：

（1）对国内外研究成果进行解读，归纳指标体系构建的原则和意义，选取科学合理的指标

（2）分析处理公交IC卡数据和GPS数据，提取车辆运行特征和居民出行特征等关键信息

（3）运用AHP法进行指标的权重计算，构建完整科学的服务水平评价指标体系

（4）对长江隧道的过江线路进行指标体系的运用，得出相应的服务水平评价结果

（5）根据评价的结论和实际情况，提出合理的优化方法和建议

1.3.2 技术路线

首先，对收集的公交刷卡数据进行预处理，整理数据格式并删除错误的和冗余的数据，之后对数据进行分析，并结合原始数据和指标体系的指导提取数据中的关键信息；同时，依据一定的原则选取适当的指标，并利用层次分析法对指标权重进行计算，根据公交刷卡数据中提取的关键信息完成指标体系的关键。最后，将构建的指标体系运用于长江隧道过江线路服务水平的分析，在结合分析结果提出具有建设性的意见和改进措施。以下是本文的技术路线图（图1.1）：

图1.1 技术路线图

第二章 长江隧道过江公交线路概述和指标体系构建

2.1 概述

2.1.1 长江隧道基本信息概述

南京长江隧道，是位于中国江苏省南京市境内的在南京扬子江隧道与南京长江三桥之间的隧道，处于北纬32°03′15.13″、东经118°40′21.38″至北纬32°02′7.18″、东经118°42′12.69″之间，是南京市境内重要的过江通道之一，被称为“万里长江第一隧”。

南京长江隧道于2005年开工建设，2009全线贯通，2010年正式通车。隧道总长5853米，设计为双向六车道，行车速度80km/h。南京长江隧道的设计通车能力是长江大桥的两倍，并且改变了南京市以往唯一的桥梁过江方式，缓解了交通压力，为长江两岸居民的出行提供了便利。

长江隧道的建成进一步加强了南京市江南江北之间的交流融合，为江北经济区的快速发展提供了发展支撑，另外，充分利用城市地下空间，不仅有利于优化城市空间结构，而且对于保护南京市独特的人文景观和生态环境具有重要的意义。

2.1.2 长江隧道公交线路概述

长江隧道的过江公交是沟通南北两岸的重要方式，隧道出入口1km以内的主要公交站点如下图2.1-2.2所示，过江线路主要有510路：从江浦客运站南到南京站北广场西；512路：从香榭美颂东到新和源装饰城；513路：从乌江客运站到雨花台南大门；516路：海峡工业园总站北到万达南广场；D7路：从江北新区研创园到万达广场北和D58路（原D18路）：从珍珠泉总站到中华门城堡（图2.3）。论文将主要以上述线路为研究对象，分析过江线路的运行特征，并进行研究评价。

图2.1隧道北出口附近公交站点示意图 图2.2隧道南出口附近公交站点示意图

图2.3 过江公交线路图（自左向右分别为510路、512路、513路、516路、D7路、D58路）

2.2 建立过江公交线路服务水平评价指标体系的原则和意义

2.2.1指标体系的建立原则

如果只从单一的某个方面去分析过江公交线路的服务水平，势必缺乏科学性和全面性，因此需要建立一个科学全面的指标体系，所以体系需要选取多个指标，并且各指标间应该相互联系相互制约又相互独立。为了保证分析过程的科学性、合理性，在建立指标的过程中必须符合以下原则：

（1）科学性原则

指标的选取和体系的构建要具有科学性，应当以国内外的研究成果为基础不能主管捏造。在构建体系的维度选择上，对公交刷卡数据的处理和权重计算的方法上都应该符合逻辑，合理并且具有可信度。

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