基于公交大数据的轨道交通换乘优化研究

论文总字数：25404字

摘 要

常规地面公交作为缓解城市交通,改善城市客运环境,满足交通需求的主要发展对象，与轨道交通之间由于线路重合、接驳规划不合理、换乘能力不协调等原因，所造成的竞争现象也越来越突出。在我国城市的客运运营体系当中，合理的对常规交通和轨道交通进行衔接，，能够提高公共交通服务质量和范围，最终实现公共交通系统的整体服务水平优与整体的可持续发展。因此，进行两者之间的换乘优化就显得尤为重要。而运用传统的方法进行调查样本量小，数据准确性低且据此掌握的换乘特征具有局限性。公共交通智能卡系统不仅可以方便乘客的出行，也可以运用各种数据挖掘技术，将刷卡数据转换为能够描述公共交通系统运行状态的指标，从而为系统的优化研究提供精确高效的数据基础。我国针对交通方式的换乘接驳研究起步较晚，相关研究文献也主要集中于换乘站点位置优化、换乘线路优化、换乘调度协调优化等方面。

本论文也正是基于此展开研究，以南京柳州东路地铁站为例，基于由南京市地铁运营中心所提供的数据，包括但不限于公交IC卡数据进行研究。首先，对得到的南京公交IC卡数据进行分析，分析内容包括系统组成、数据特征等，其次，通过运用专业数据库软件Oracle，进行数据工作的预处理步骤后，对数据进行具有针对性的清洗工作，其目的就是能够得到真实可信的数据。其次将进行处理过的数据进行同卡判别、计算出行时间间隔等，实现换乘识别。将处理得到的数据导出到Excel中进行换乘客流时空特征分析，结合实地进行的调研找出其存在的问题。最后明确优化目标：最小化研究时段内乘客的总换乘时间，自主构建对应目标的优化模型并采用遗传算法进行模型的求解，得到最优的公交发车间隔，实现轨道交通与常规公交之间的换乘优化。从而促进南京城区轨道交通与常规公交的更加健康合理的协作发展。

关键词：IC卡数据；轨道交通；常规公交；换乘时间；优化模型

Research on transfer optimization between Rail Transit and bus transit based on Big Data

Abstract

To develop the target, and rail transit between the line overlap, connection planning is not reasonable, transfer capacity is not coordinated and other reasons, the competition phenomenon caused by more and more prominent. As the two main operating bodies of the urban passenger transport system, the Rail Transit and the conventional public transport can improve the quality and scope of public transport services through a reasonable connection between them Finally, the public transport system to achieve the overall level of service excellence and overall sustainable development.The Public Transport smart card system can use various data mining techniques to transform the card-swiping data into indicators that can describe the running state of the Public Transport System Thus provides the accurate high-efficiency data foundation for the system optimization research. In China, the research on transfer and connection of traffic mode is relatively late, and the related literatures mainly focus on station location optimization, transfer route optimization, transfer scheduling optimization and so on.
This paper is also based on this research, taking the East road subway station in Nanjing as an example, First, introduced and analyzed the data of the Nanjing bus IC card system composition, data characteristics, by using the Oracle database software to process the IC card data, the paper makes a comprehensive data cleaning for the information redundancy, time and space information confusion in the bus IC card data, and guarantees the reliability of the basic data.The processed data are exported to Excel for the analysis of the spatio-temporal characteristics of passenger transfer flow, and the existing problems are found out through the field investigation The transfer station and transfer time are optimized with the objective of minimizing the total transfer time of passengers in the study period, the transfer time optimization model is established and solved by genetic algorithm, and the optimal bus departure interval is obtained Realization of transfer optimization between Rail Transit and bus transit. So as to promote the Nanjing Urban Rail Transit and conventional public transport more healthy and reasonable cooperation and development.

Key words: IC Card Data, Rail Transit, Bus, Transfer Time, Optimization Model

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 概述 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1针对刷卡数据的研究 1

1.2.2针对公交站点优化的研究 2

1.2.3针对换乘时间的运行调度研究 2

1.3 主要研究内容 3

1.4 技术路线 4

第二章 地铁和公交IC卡数据预处理和分析 5

2.1 IC卡数据结构与预处理 5

2.1.1 IC卡数据结构与使用价值 5

2.1.2 IC卡数据预处理 6

2.2 研究站点的选取 8

2.2.1 换乘站点选取 8

2.2.2 柳州东路地铁站及周边公交简介 11

2.3 基于刷卡数据的轨道交通与常规公交换乘接驳客流特征 13

2.3.1地铁与常规公交换乘行为 13

2.3.2 换乘行为识别方法 13

2.3.3换乘接驳客流时空分布特征 15

第三章 基于大数据的轨道交通与常规公交换乘优化 17

3.1优化原则及优化思路 17

3.2 换乘站点优化 17

3.2.1常规公交站点设计 17

3.2.2轨道交通站点设计 18

3.2.3基于乘客满意度的轨道交通站点优化 18

3.3 常规公交运行间隔优化 19

3.3.1换乘时间优化模型 19

3.3.2优化算法--遗传算法 21

2、使用软件方法 21

3.3.3实例计算 22

第四章 方案评价 29

4.1评价指标选择原则 29

4.2评价指标选取 29

4.3优化方案评价 30

第五章 结论与展望 31

5.1 主要结论与创新点 31

5.2 展望 31

致谢 32

参考文献（References） 33

附录 34

1. 概述

1.1 研究背景及意义

近十年来轨道交通的建设热潮在逐步兴起，常规地面公共交通作为缓解城市交通线网压力,改善城市交通环境,满足交通需求的主要发展对象，与轨道交通之间存在着线路重合、接驳规划不合理、换乘能力不协调等冲突，因而造成的不合理竞争现象也越来越突出。合理进行衔接轨道交通和常规地面公交的换乘过程，使得常规公交能够具有轨道交通的一部分特点，如运量大，快捷等，也能使得轨道交通具备常规公交机动灵活、覆盖范围广等特点，从而提高公共交通服务质量和范围，逐步实现公共交通系统整体的服务水平优，经济效益优，促进各种公共交通之间的良性发展与整体的可持续发展。

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