[发明专利]基于公交IC卡数据的车辆运行方向判断方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据公交IC卡交易数据判断公交车辆运行方向的方法，属于公交信息数据处理领域。

背景技术

公交IC卡数据掘收费系统为公交出行分析提供了低成本的海量数据，但由于系统设计目的是为方便乘客付费与票款清算，未考虑交通领域的应用，故IC卡数据缺少了一些必要的出行信息。如我国大部分城市的公交线路都是一票制线路(单次刷卡)，缺少乘客下车站点信息，因此不能直接从公交IC卡数据中获取公交车辆(班次)的运行方向及乘客出行方向信息，用于交通分析。

目前已有的处理方法包括：1)将车辆调度信息表中的各班次车辆号与IC卡数据中的车辆号进行匹配，判断各班次车辆运行行驶方向，但该种方法依赖于电子化的调度信息表，需要建立较为复杂的关系数据库。2)通过安装车载GPS设备，对GPS定位信息与公交IC卡进行融合处理获取车辆运行方向，但该方法受到公交车辆GPS设备覆盖率限制，且目前容易出现数据丢失情况，不能保证每个班次的方向都能被获取。

事实上，根据公交客流统计结果可知，在固定时间段内(如早高峰)，公交站点客流量及客流流向都具有一定的规律性，这种规律让使用者只需要掌握公交IC卡一种数据，便能通过数据挖掘手段，来判断每个运营班次车辆及乘客的运行方向。

发明内容

本发明目的在于，通过提供一种基于公交IC卡数据的车辆运行方向判断方法，获取一票制公交线路每个运营班次的车辆运行方向信息，进而实现统计不同运行方向的公交客流量，使得公交线路运营中存在的客流方向不均衡的问题得以量化，且获取的信息是随时间与空间的变化而变化，更有助于公交规划、运营、管理部门掌握公交线路的客流特征，为公交线网优化、调度运营等提供决策依据。

本发明是采用以下技术手段实现的：

一种基于公交IC卡数据的车辆运行方向判断方法，包括：公交站点客流数据提取；基于动态时间扭曲法的车辆运行方向判断。

所述的公交站点客流数据提取，包括如下步骤：

步骤1.1：提取单车单日首个班次交易记录；

即通过计算公交IC数据中每组相邻交易记录的交易时间间隔，找到每辆车每天第一个运行班次的交易数据。

对于单个公交车辆而言，其运行班次的运行方向是上、下行交替出现，而单车每天的公交IC卡数据是按照乘客交易时间由早到晚排列，故单个车辆每个班次的最后一个刷卡交易记录，与该车辆执行的下一班次的首个刷卡交易记录在数据库中是相邻记录。由于每个运营班次的末端部分站点经常无人上车(无交易记录)，且公交车辆进站后至再次发车也需要等待一定时间，故每班次的最后交易记录与下一班次的首个交易记录的交易时间间隔较大，一般在15～20分钟以上，而每个班次内的相邻交易记录时间间隔则较小，一般不超过5～10分钟。根据此规律，设定判断阈值为15分钟，若相邻交易记录的交易时间间隔大于15分钟，则认定这两个记录分别属于不同的班次，根据此方法找到单车单日公交IC卡数据中首个班次的所有交易数据。以北京市市政公交一卡通为例，其单车单日公交IC卡数据格式如表1。

表1 单车单日公交IC卡数据样表

步骤1.2：提取首班次站点客流数据；

提取首班次的交易数据后，将在同一站点发生的交易记录合并，并统计每个站点交易记录的个数。由于在同一站点的交易记录交易时间(刷卡时间)间隔较小，设判断阈值为30秒，若相邻交易记录交易时间间隔小于30秒，则认为是同一站点的交易记录，反之则分别属于相邻两个站点的交易记录。将间隔小于30秒的交易记录合并为一组并统计交易记录个数，作为首班次的站点客流数据。

步骤1.3：站点客流经验数据统计；

本发明所述的经验站点客流数据，是指针对某一条公交线路，从一段较长时期的历史客流数中统计得到的站点客流经验数据，该数据可从公交运营企业获取，也可根据调查数据统计。单条公交线路的站点客流经验数据，包括上、下行方向客流数据，为反映站点客流随时间变化特征，统计时根据交通时段的不同分别统计。

所述的基于动态时间扭曲法的车辆运行方向判断，包括如下步骤：

步骤2.1 首班次车辆运行方向判断；

该步骤是利用动态时间扭曲法，将需要判断方向的首班次站点客流数据与站点客流经验数据进行相似性测量，通过计算对象数据与上行或下行客流经验数据的相似程度，判断运行方向。

设需要判断的首班次站点客流数据为P_m，站点客流经验数据为Q_n，m，n代表站点序号。