公交服务水平评价系统及方法与流程

本发明属于智能交通领域，特别是涉及到基于乘客的候车时间的公交服务水平评价系统及公交服务水平评价方法。

背景技术：

优先发展公共交通已经成为解决中国城市交通拥堵问题，满足环境和能源要求、惠民出行的发展战略，各大中城市在财政、政策等方面均增加投入、强化保障。然而，公交网络的服务水平和公交优先政策和财政投资效果如何仍然是公交行业难以确切回答的问题。主要原因包括：

1)地面公交服务水平缺乏多空间层级、多时间尺度的定量评估机制，导致难以直观掌握公交服务水平，难以准确衡量公交优选政策和财政投资效果，难以有效支撑各项科学决策分析的开展。

2)现有评价指标体系具有冗余性、静态性和主观性特点。当前，衡量城市公共交通服务水平的指标有多种。然而，一方面各项评价指标之间相互关联，相互制约，冗余度较高；另一方面已有指标多偏向静态评价，忽略了公交服务在时间维度的动态变化过程；此外，多项指标计算的原始数据来源于主观判断，而且计算周期长。

3)在实践中多侧重公交基础设施指标水平的统计分析，基于乘客感知的公交服务水平评价往往被忽略。

从评价对象、评价方法、评价数据基础和评价指标方面总结目前地面公交服务水平评价方法的特点如下：

1)从评价对象看，地面公交服务水平评价主要面向基础设施评价，较少从乘客角度出发开展公交服务水平评价。随着顾客导向服务质量管理的兴起，公交管理者和运营者逐渐认识到从乘客角度评价服务质量并提出符合乘客需求的管理措施，才能真正提高城市公交服务水平和乘客满意度，增强公交吸引力。

2)从评价方法看，基于乘客感知的公交服务水平的评价研究均涉及公交服务质量的量化，即评价公交服务质量指标的选取。已有的公交服务水平的评价研究主要是从评价指标的选取和评价方法的改进等角度出发，通常运用综合评价方法来评判服务水平的优劣程度，难以排除人为主观因素的干扰。

3)从评价的数据基础看，在传统的面向乘客的公交服务评价中，满意度调查是获取乘客感知服务质量的基本途经，但是问卷调查的数据采集难度较大，且具有随机性。

4)从评价指标看，常用的公交服务水平的评价指标涉及服务的可靠性、快捷性、经济性和舒适性等多方面的多个指标，其中公交服务的可靠性被广泛认为是影响公交服务质量的关键。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于，提供一种公交服务水平评价系统，从乘客的候车时间和主观感受出发，利用公交服务水平评价指标等级对公交车站、公交线路及公交网络的公交服务水平进行评价。

本发明的另一目的在于，提供一种公交服务水平评价方法，从乘客的候车时间和主观感受出发，利用公交服务水平评价指标等级对公交车站、线路及网络的公交服务水平进行评价。

为了实现上述目的，本发明的公交服务水平评价系统包括：乘客到站密度获取单元，对各车站，将相应车站的某一条线路的两相邻班次公交到站间隔内的中点时刻的到站乘客人数作为该车站的该线路的该段时间内的乘客到站密度；公交服务水平评价指标表获取单元，选取公交车乘客集中车站，向乘客发放问卷调查获取乘客对候车时间长度的直观感受，将该直观感受由差到好分为规定个数的公交服务水平评价指标等级，并获得各个公交服务水平评价指标等级与所述候车时间长度分别一一对应的公交服务水平评价指标表；公交服务水平评价等级获取单元，利用所述乘客到站密度计算各车站某一时刻的人均候车时间的期望值，从所述公交服务水平评价指标表中获取与所述人均候车时间的期望值对应的公交服务水平评价指标等级作为所述某一时刻相应车站的所述某一条线路的公交服务水平评价指标等级。

根据本发明，所述公交服务水平评价等级获取单元以各车站候车人数为权重，基于所述某一时刻各车站的所述某一条线路的公交服务水平评价指标等级加权计算所述某一时刻整个所述某一条线路的公交服务水平评价指标等级。

在上述发明中，所述公交服务水平评价等级获取单元以各车站候车人数为权重，基于所述某一时刻整个所述某一条线路的公交服务水平评价指标等级加权计算所述某一时刻整个公交网络的公交服务水平评价指标等级。

另外，所述公交服务水平评价系统还包括：公交到站信息提取单元，从以公交站为中心的一定距离范围内的空间定位系统数据中提取公交到站信息，公交到站信息包括公交到站方向、公交到站时刻以及公交停车时长；乘客到站刷卡信息获取单元，获取乘客到站刷卡信息；乘客到站刷卡信息处理单元，基于核密度估计法计算以所述乘客到站刷卡信息的刷卡时间与所述空间定位系统数据的所述公交到站时刻的时间差为变量的概率密度函数，若某个刷卡时间的峰值概率密度远远小于最大概率密度的刷卡信息，则直接删除与该刷卡时间对应的所述刷卡信息；并且将所述乘客到站刷卡信息的刷卡时间修改为与对应的空间定位系统数据的所述公交到站时刻对应。

另外，为了实现上述目的，本发明的公交服务水平评价方法包括：乘客到站密度获取步骤，对各车站，将相应车站的某一条线路的两相邻班次公交到站间隔内的中点时刻的到站乘客人数作为该车站的该线路的该段时间内的乘客到站密度；公交服务水平评价指标表获取步骤，选取公交车乘客集中车站，向乘客发放问卷调查获取乘客对候车时间长度的直观感受，将该直观感受由差到好分为规定个数的公交服务水平评价指标等级，并获得各个公交服务水平评价指标等级与所述候车时间长度分别一一对应的公交服务水平评价指标表；公交服务水平评价等级获取步骤，利用所述乘客到站密度计算各车站某一时刻的人均候车时间的期望值，从所述公交服务水平评价指标表中获取与所述人均候车时间的期望值对应的公交服务水平评价指标等级作为所述某一时刻相应车站的所述某一条线路的公交服务水平评价指标等级。

根据本发明，在所述公交服务水平评价等级获取步骤，以各车站候车人数为权重，基于所述某一时刻各车站的所述某一条线路的公交服务水平评价指标等级加权计算所述某一时刻整个所述某一条线路的公交服务水平评价指标等级。

在上述发明中，在所述公交服务水平评价等级获取步骤，以各车站候车人数为权重，基于所述某一时刻整个所述某一条线路的公交服务水平评价指标等级加权计算所述某一时刻整个公交网络的公交服务水平评价指标等级。

另外，本发明的公交服务水平评价方法还包括：公交到站信息提取步骤，从以公交站为中心的一定距离范围内的空间定位系统数据中提取公交到站信息，公交到站信息包括公交到站方向、公交到站时刻以及公交停车时长；乘客到站刷卡信息获取步骤，获取乘客到站刷卡信息；乘客到站刷卡信息处理步骤，基于核密度估计法计算以所述乘客到站刷卡信息的刷卡时间与所述空间定位系统数据的所述公交到站时刻的时间差为变量的概率密度函数，若某个刷卡时间的峰值概率密度远远小于最大概率密度的刷卡信息，则直接删除与该刷卡时间对应的所述刷卡信息；并且将所述乘客到站刷卡信息的刷卡时间修改为与对应的空间定位系统数据的所述公交到站时刻对应。

根据本发明，基于较易获得的乘客到站刷卡信息和空间定位系统数据，从乘客的候车时间和主观感受出发，获取公交车站、公交线路和公交网络的公交服务水平评价指标等级，而且这种描述方式简单清晰，便于推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面对具体实施方式部分中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是表示根据本发明的一实施例的公交服务水平评价系统的框图。

图2是表示根据本发明的另一实施例的公交服务水平评价系统的框图。

图3是表示根据本发明的一实施例的公交服务水平评价系统的工作流程图。

图4是表示根据本发明的另一实施例的公交服务水平评价系统的工作流程图。

图5是表示本发明的利用核密度估计方法融合空间定位系统数据和乘客到站刷卡信息的示意图。

图6是本发明的乘客到站密度曲线的示意图。

具体实施方式

下面，参考附图更详细地说明本发明的实施例。本发明的实施例可以变形为各种方式，本发明的范围不应解释为限定于下面说明的实施例。

下面，参照图1及图2说明本发明的公交服务水平评价系统。图1是表示根据本发明的一实施例的公交服务水平评价系统的框图；图2是表示根据本发明的另一实施例的公交服务水平评价系统的框图。

如图1所示，根据本发明的一实施例的公交服务水平评价系统100包括：乘客到站密度获取单元110、公交服务水平评价指标表获取单元120及公交服务水平评价等级获取单元130。

其中，所述乘客到站密度获取单元110对各车站，将相应车站的某一条线路的两相邻班次公交到站间隔内的中点时刻的到站乘客人数作为该车站的该线路的该段时间内的乘客到站密度。

所述公交服务水平评价指标表获取单元120选取公交车乘客集中车站，向乘客发放问卷调查获取乘客对候车时间长度的直观感受，将该直观感受由差到好分为规定个数的公交服务水平评价指标等级，并获得各个公交服务水平评价指标等级与所述候车时间长度分别一一对应的公交服务水平评价指标表。

所述公交服务水平评价等级获取单元130以各车站候车人数为权重，基于所述某一时刻各车站的所述某一条线路的公交服务水平评价指标等级加权计算所述某一时刻整个所述某一条线路的公交服务水平评价指标等级。

另外，如图2所示，本发明的公交服务水平评价系统100还可以包括：公交到站信息提取单元107、乘客到站刷卡信息获取单元108及乘客到站刷卡信息处理单元109。

其中，所述公交到站信息提取单元107从以公交站为中心的一定距离范围内的空间定位系统数据中提取公交到站信息，公交到站信息包括公交到站方向、公交到站时刻以及公交停车时长；乘客到站刷卡信息获取单元108获取乘客到站刷卡信息；乘客到站刷卡信息处理单元109基于核密度估计法计算以所述乘客到站刷卡信息的刷卡时间与所述空间定位系统数据的所述公交到站时刻的时间差为变量的概率密度函数，若某个刷卡时间的峰值概率密度远远小于最大概率密度的刷卡信息，则直接删除与该刷卡时间对应的所述刷卡信息，并且将所述乘客到站刷卡信息的刷卡时间修改为与对应的空间定位系统数据的所述公交到站时刻对应。

下面，参照图3及图4具体说明本发明的公交服务水平评价系统的工作过程。图3是表示根据本发明的一实施例的公交服务水平评价系统的工作流程图；图4是表示根据本发明的另一实施例的公交服务水平评价系统的工作流程图。

如图3所示，对各车站，将相应车站的某一条线路的两相邻班次公交到站间隔内的中点时刻的到站乘客人数作为该车站的该线路的该段时间内的乘客到站密度(S210)。

具体地，一个公交线路的公交车在一个车站的乘客到站密度是时间的函数，用λ(t)表示。这样，第i+1辆车在该公交车站的刷卡人数m(ti+1)可以表示为

其中λ(t)＞0，ti+1为第i+1辆车的到站时间。

由于大部分车辆的到站间隔较小，所以可以使用中值定理：

为在ti+(ti+1-ti)/2时刻到站密度的估计值。这样，可以得到每个到站间隔中点的乘客到站密度的估计值。将所有的到站密度估计值连接起来就得到了一天的λ(t)的估计值其中k代表第k天。

而且，根据大数定律可知：

根据本发明的另一实施例，如图4所示，在利用上述中值定理估计乘客到站密度(S210)之前，还可以包括：在从以公交站为中心的一定距离范围内的空间定位系统数据中提取公交到站信息，公交到站信息包括公交到站方向、公交到站时刻以及公交停车时长(S207)；获取乘客到站刷卡信息(S208)；基于核密度估计法计算以所述乘客到站刷卡信息的刷卡时间与所述空间定位系统数据的所述公交到站时刻的时间差为变量的概率密度函数，若某个刷卡时间的峰值概率密度远远小于最大概率密度的刷卡信息，则直接删除与该刷卡时间对应的所述刷卡信息，并且将所述乘客到站刷卡信息的刷卡时间修改为与对应的空间定位系统数据的所述公交到站时刻对应(S209)。

具体地，在步骤S207中，选取空间定位系统数据中的始发站和终点站周围100m范围内的轨迹点，将从始发站指向终点站的所有点的方向设为正方向，将从终点站指向始发站的所有点的方向设为反方向。其中，所述100m范围可以根据需要定义为其他距离。

另外，如果在以公交车站为中心的100m范围内第一次出现公交车的速度为0的轨迹点，则认为该轨迹点对应的时刻为到站时刻；若在100m范围内没有速度为0的轨迹点，则将距离公交车站最近的轨迹点的时刻设为到站时刻。

并且，对停车时长进行识别，停车时长为到站时刻到以公交车站为中心100m范围内最后一个速度为0点时刻的时间间隔。若在此范围内没有速度为0的轨迹点，则停车时长为0。

接着，在步骤S208获取乘客到站刷卡信息。

但是，由于公交车刷卡机单独授时且乘客刷卡不及时，乘客到站刷卡信息的刷卡时间与空间定位系统数据的到站时间会有较大差距，而且存在较多的异常数据，所以需要时间纠偏和数据清洗。

因此，在步骤S209，基于核密度估计法融合空间定位系统数据和乘客到站刷卡信息。

将同一公交车的同一车站的空间定位系统数据的到站时刻与时距最短的乘客到站刷卡信息相融合，并记录每条刷卡数据与对应的空间定位系统数据到站时刻的差值xi，i代表第i个刷卡点，i＝1,2,…,n。

在本发明中，使用核密度估计法去除异常的刷卡点。一辆公交车的IC卡刷卡时间与空间定位系统数据的到站时间的时间差为x的概率密度可计算为：

其中，K()为核函数，本发明中选用最常用的高斯核函数，h是因为它隐藏了数据的潜在信息。

最佳带宽的计算方法如下：

h＝1.06σn^-1/5

其中，σ是所有点的标准差。

通过核密度估计方法可以定位哪些点是异常点。异常点的概率密度要远远小于正常值的概率密度，将峰值概率密度小于最大概率密度1/10的点作为异常点直接删除，数据清洗效果如图5所示。图5是表示本发明的利用核密度估计方法融合空间定位系统数据和乘客到站刷卡信息的示意图。

而且，将每条乘客到站刷卡信息的刷卡时间修改为与空间定位系统数据的到站时间对应，来完成时间纠偏。

如图3及图4所示，选取公交车乘客集中车站，向乘客发放问卷调查获取乘客对候车时间长度的直观感受，将该直观感受由差到好分为规定个数的公交服务水平评价指标等级，并获得各个公交服务水平评价指标等级与所述候车时间长度分别一一对应的公交服务水平评价指标表(S220)。

表1是表示对乘客进行问卷调查的结果的表格。

[表1]

如表1所示，根据乘客对于所述候车时间长短的直观感受和心理变化过程，优选将所述候车时间划分为五个等级，分别对应所述公交车站服务指数的五个等级。

接着，如图3及图4所示，利用所述乘客到站密度计算各车站某一时刻的人均候车时间的期望值，从所述公交服务水平评价指标表中获取与所述人均候车时间的期望值对应的公交服务水平评价指标等级作为所述某一时刻相应车站的所述某一条线路的公交服务水平评价指标等级(S230)。

具体地，假设线路m的车站n的任意一个到站间隔[ti，ti+1]内，曲线如图6所示。在这个时间段内，任意一个时间点t，车站乘客人数的期望值为

在t时刻，车站乘客人均等车时间的期望值为

根据调查数据将E(wt)转化为指数Im,n(t)，从而计算出所述某一时刻相应车站n的所述某一条线路m的公交服务水平评价指标等级。

另外，以各车站候车人数为权重，可以基于所述某一时刻各车站的所述某一条线路的公交服务水平评价指标等级加权计算所述某一时刻整个所述某一条线路的公交服务水平评价指标等级。

具体地，计算某一时刻各公交车站的整个某一条线路m的乘客到站密度：

接着，计算出某一时刻整个某一条线路m的公交服务水平评价指标等级：

进一步，以各车站候车人数为权重，可以基于所述某一时刻整个所述某一条线路的公交服务水平评价指标等级加权计算所述某一时刻整个公交网络的公交服务水平评价指标等级。

具体地，计算某一时刻的整个某一条线路m的乘客到站密度：

从而计算出某一时刻整个某一条线路m的公交服务水平评价指标等级：

接着，计算某一时刻整个公交网络的乘客到站密度：

从而计算某一时刻整个公交网络的公交服务水平评价指标等级：

根据本发明，基于较易获得的乘客到站刷卡信息和空间定位系统数据，从乘客的候车时间和主观感受出发，获取公交车站、公交线路和公交网络的公交服务水平评价指标等级，而且这种描述方式简单清晰，便于推广。

本发明适用于所有城市公交服务水平评价中，适用性强。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。