[发明专利]基于公交多源数据的公交车辆实时满载率计算方法

摘要

本发明公开了基于公交多源数据的公交车辆实时满载率计算方法，包括公交车乘客刷卡数据预处理；公交车辆GPS数据与公交线路基础数据的关联匹配技术；基于公交车多源数据的公交车辆实时满载率计算方法。首先对公交车动态IC卡数据、GPS数据进行提取、筛选、剔除等预处理，然后通过GPS数据与公交线路基础数据关联匹配，提取公交车辆运行状态信息。同时，基于历史刷卡数据分线路动态计算车辆扩样系数并确定动态满载率校验区间阈值。最后通过计算机技术，实时接入整合完成的动态刷卡数据表。本发明整合了乘客刷卡数据、车辆GPS数据等动态数据以及公交线路基础数据和车辆物理参数等静态数据，构建了公交车辆实时满载率的计算模型。

主权项

1.基于动态数据的公交车辆实时满载率计算方法，其特征在于：该方法包括以下步骤，步骤1：基础数据预处理步骤1.1公交IC卡交易数据预处理；城市公交车辆上配有公交IC卡读取终端设备，乘客刷公交IC卡，公交IC卡的交易数据会实时导入数据中心的数据库中进行统一存储，乘客刷公交IC卡的交易数据包含用户卡号、交易时间、线路号、车辆号、上下车站号和上下车标识信息；公交IC卡的交易数据预处理包括以下步骤：S1.从原始公交IC卡刷卡交易数据的字段中提取出计算公交车辆实时满载的关键交易数据字段，关键交易数据字段包括：刷卡记录号、一卡通卡号、运营线路号、车辆号、设备号、上下车站号、上下车标识和交易时间八个数据字段；S2.删除缺失关键数据字段的刷卡数据；S3.剔除关键数据字段异常的刷卡数据；步骤1.2公交车辆运行状态数据信息提取；公交车配备车载GPS设备，GPS设备的数据实时回传间隔为30秒；首先，对公交车GPS设备的数据进行数据筛选与清除，然后将公交车GPS设备的历史数据与GIS地图进行关联匹配，生成公交车线路数据表，为提取公交车动态运行信息奠定基础；具体步骤如下；S1.公交车GPS数据预处理；公交车GPS的定位数据通过搭载在公交车上的车载GPS设备进行终端实时采集；对公交车GPS数据进行预处理，包括以下步骤：(1)删除公交车GPS坐标点经纬度为0的异常数据；(2)剔除公交车GPS坐标点不在监测区域的坐标范围内的异常数据；S2.生成公交车线路数据表；公交车线路数据表是基于动态的公交车载GPS数据实时提取公交车运行状态的重要基础；将公交线路基础数据与GIS地图数据进行关联匹配，提取公交车线路的弧段信息，生成公交线路数据表；生成公交线路数据表的步骤如下：S2.1：将各条公交车线路中的站点位置信息与GIS地图数据进行关联匹配，然后基于A*算法搜索最短公交车路径，作为该公交车线路的初始路径；S2.2：对生成的初始最短公交路径的弧段信息进行人工校核；因为基于算法确定的初始公交车线路弧段信息可能与实际公交车线路的某些弧段信息不完全匹配，导致生成的公交车线路数据表错误，以致后期实时回传的公交车GPS数据与生成的线路数据匹配不成功；因此，需要参照实际公交车线路信息，人工校核公交车线路的弧段信息，保证弧段的准确性和连续性；S2.3：确定公交站点位于线路弧段的比例；S2.4：最后，生成公交车线路数据表；公交车线路数据表包括了每条公交线路双方向的弧段信息，为提取公交车运行状态信息提供基础；S3.提取公交车运行状态信息；将实时回传的GPS数据逐一的投影在公交车线路的对应弧段上，进行弧段序列关联匹配，实时提取公交车运行状态；基于匹配结果，实时判别公交车的运行方向、运行位置状态信息；步骤1.3数据关联匹配；以步骤1.1处理的公交车乘客刷卡数据、步骤1.2处理的公交车运行信息数据为基础，提取出公交车乘客刷卡时刻公交车的运行信息数据，然后依据车辆号码数据字段进行关联匹配，提取出计算公交车实时满载率的刷卡数据整合结果表；刷卡数据整合结果表主要包括ID、线路号、方向、站点号、车辆号、设备号、用户卡号、上下车标识以及交易时间；基于上表整合后的公交车乘客IC刷卡数据，计算该公交车内的乘客数量；步骤2：计算公交车内乘客数量上述整合完成的公交车乘客IC刷卡数据，进行公交车内乘客数量的计算；公交车内乘客数量记为N′，每接收一条公交车乘客IC刷卡记录都要进行刷卡记录的有效性判别以去除重复的刷卡记录，若回传的上车刷卡记录有效，则该公交车的车内乘客数量加1，若回传的下车刷卡记录有效，则该公交车内乘客数量减1，公交车辆满载率计算的时间粒度记为1分钟；当该班次公交车单程运行结束时，公交车内人数归0即公交车内人数初始化，计算该公交车下一班次的车内人数；具体的步骤如下所示；步骤2.1刷卡数据的有效性判别；回传的公交车乘客IC刷卡记录可能存在重复，利用上下车标识数据字段判断回传公交车乘客IC刷卡记录的刷下车状态；对于每一条回传的上车刷卡记录，判别该车辆同一班次是否出现同一用户的上车刷卡记录，若该刷卡记录之前出现同一用户的上车刷卡记录，则该条上车刷卡数据视为无效IC刷卡数据，不参与该班次公交车辆内乘客数量的运算；针对回传的下车刷卡记录，判断该下车刷卡记录是否有一条与之对应的该班次同一用户的上车刷卡记录，如果该条下车记录之前未出现对应的上车刷卡记录，则该条下车刷卡记录视为无效IC刷卡数据，不参与该班次公交车辆内乘客数量的计算；步骤2.2确定公交车内乘客数量扩样系数；基于历史统计数据，以动态满载率计算日期为节点，统计分析前一周时间内该公交线路乘客IC刷卡数量与总乘客数的比值，以天为单位统计，求出一周内均值记为该公交线路当天的扩样系数用Ai来表示，i为具体线路编号；经过上述步骤，公交车辆内乘客数量的计算公式如下：N＝N′×AiN——单个公交车辆内实时乘客数量；N′——根据刷卡交易数据确定的动态刷卡乘客数量；Ai——公交车辆内乘客数量的扩样系数；步骤2.3设置公交车内乘客数量统计校验区间；以公交车动态满载率的计算日期为时间节点，基于历史数据、以15分钟为时间粒度统计分析前一周该公交线路车辆满载率，筛选出前一周时间内该公交线路车辆满载率峰MZLmax作为当日动态满载率计算的区间阈值；即实时满载率计算的阈值区间为0＜MZLt＜MZLmax；基于动态满载率计算的区间阈值，对现有模型测算出来实时满载率结果进行校验和修正；步骤2.4公交车内乘客数量初始化；根据回传数据中的DIRECTION数据字段判断公交车辆运行方向的变化，当公交车辆的运行方向发生变化时，公交车辆内部人数归0，开始该车辆下一班次的车内乘客数量统计；步骤3：确定公交车辆额定载客量结合步骤2中动态计算的公交车内的乘客数量，确定该公交车辆的额定载客量，实时计算公交车的满载率；公交车辆额定载客量是国家对各种公交车定员的规定中获得，为公交车辆的座位数与站位数之和；城市公交车的额定载客量用下式计算：式中：Ne——公交车辆额定载客量；SS——设计乘客座位数；Zs——可站立乘客的有效面积；Zsp——每位站立乘客所占的有效面积，m2/人；Ssp取最小值0.125m2/人，即公交车辆的额定载客8人/平方米；步骤4：计算公交车辆实时满载率由步骤2动态计算的公交车的车内人数和步骤3得到的公交车的额定载客量，计算公交车的实时满载率；公交车满载率由车内的乘客数量除以公交车辆额定载客量，实时满载率计算的时间粒度为1分钟，计算公式如下:MZLt——t时刻该公交车辆实施满载率值；Nt‑1——t‑1时刻该公交车辆内的乘客数量；ΔP1——1分钟时间内该公交车辆的上车人数；ΔP0——1分钟时间内该公交车辆的下车人数；Ne——公交车额定载客量。