（交通运输工程专业论文）ic卡客流信息在公共交通运营管理中的应用研究.pdf

摘要 摘要 客流资料是公交运营生产中最基础、关键的资料。每天有大量调度人员在线 路、断面上用目测的方法，估计客流。尽管用如此巨大的投入，但调查结果的“覆 盖度、准确性、及时性”远远不能满足客流变化和企业及时适度投入的要求。因 此，获取客流信息急需一套先进的数据采集系统。 随着公交票制改革的推进，i c 卡技术已经日趋成熟。全面推广应用已经指 日可待。能否将客流数据采集系统捆绑在i c 卡技术上。通过对i c 卡技术进一步 完善和相应的研究实践投入，进一步挖掘i c 卡技术可拓展的应用领域，实现用 电识别技术，进行客流数据的采集。 i c 卡技术通过乘客刷卡，同时能采集乘客数量。i c 卡技术通过上车下车时 各刷卡一次，已经实现了分段计价功能。通过进一步的改进，不难确定：每位乘 客在某条线路上乘车的路段和起止点，从而将人次的数量信息和车辆所在的位置 信息结合起来。同时，将i c 卡系统中的计时功能强化。能够确认乘客上下车刷 卡的时点。最后，将上述数据收集。通过相关数据处理即可获得多种形态的客流 数据，进行多角度的分析利用。 通过i c 卡系统采集的数据，通过不同方式的分类整理，可以得到更为及时 直观的客流数据。建立起多种类型的分析图表，为运营生产的投入及调整决策， 提供最有力的依据。 本文通过从传统的客流采集方式入手，结合当前北京公交票制、票价改革， 说明i c 卡客流信息技术的研究的必要性。从客流数据的采集方式和通过i c 卡系 统采集的数据，通过不同方式的分类整理，探讨由i c 卡获取的信息在行车时刻 表的适应性，运营生产监控，公交线网规划等领域的应用思路。 关键词公交i c 卡；客流信息；应用探讨 北京工业大学工程硕士学位论文 a b s t r a c t p a s s e n g e rf l o wl n f o m a a t i o n1 st h em o s ti m p o r t a n tb a s i sd a t af o ru r b a np u b l i c t r a n s p o r t a t i o no p e r a t i o n m a n yi n v e s t i g a t o r se s t i m a t ep a s s e n g e rf l o wb ye y e b a l l i n ga t r o a ds e c t i o n sa n dt r a n s e c t s b e c a u s et h el a c k so fi n t e g r i t ya n d v e r a c i t yo fi n v e s t i g a t e r e s u l ta n di sn o ti nr e a l - t i m e ，i tc a n n o ts a t i s f yt h er e a ln e e df o rp a s s e n g e rf l o w c h a n g i n ga n dp u b l i ct r a n s p o r t a t i o nd i s p a t c h i n g i ti sn e c e s s a r yt ob u i l da na d v a n c e d p a s s e n g e rf l o wd a t ac o l l e c t i o ns y s t e m a l o n gw i t h t h er e f o r m o fp u b l i c t r a n s p o r t a t i o nt i c k e tp o l i c y , t h ei c c a r d t e c h n o l o g yd e v e l o p sm a t u r ed a yb yd a y b yf u r t h e rr e s e a r c ho f t h ei cc a r dt e c h n o l o g y w ec a l le x p l o r ei t sa p p l i c a t i o nf i e l d s b i n d i n gt h ep a s s e n g e rf l o wd a t ac o l l e c t i o n s y s t e m t ot h ei cc a r dt e c h n o l o g y , w ec a l lc o l l e c tt h ef l o wi n f o r m a t i o nu t i l i z i n g e l e c t r o n i cr e c o g n i t i o nt e c h n o l o g y i cc a r dt e c h n o l o g yc a nb eu s e dt or e c o r dt h en u m b e ro ft h ep a s s e n g e r s a sar u l e ， p a s s e n g e r ss h o u l da c t i v ec a r dw h e nt h e yg e to na n dg e to f f c o n s e q u e n t l y , w ec a n r e c o r dt h er o a ds e c t i o n sa n do dp o s i t i o n so ft h ep a s s e n g e r sa n de v e nt h et i m e sw h e n p a s s e n g e r sg e to na n dg e to f f t h r o u g hr e l a t e dd a t ap r o c e s s i n g ，w ec a r la n a l y z ea n d u t i l i z et h ep a s s e n g e rf l o wi n f o r m a t i o na tav a r i e t yo fa s p e c t s b yc l a s s i f y i n ga n da n a l y z i n gt h ed a t ac o l l e c t e db yt h e1 cc a r ds y s t e m ，w ec a n o b t a i nr e a l t i m ea n di n t u i t i o n i s t i cp a s s e n g e ri n f o r m a t i o n t h ec h a r t sa n dg r a p h sb u i l t f r o mt h ed a t ac a no f f e rt h em o s tc o n v i c t i v ee v i d e n c ef o rp u b l i ct r a n s p o r t a t i o n d i s p a t c h i n ga n dp o l i c ya d j u s t m e n t b a s e do nt h ec o n v e n t i o n a lp a s s e n g e rf l o wi n f o r m a t i o nc o l l e c t i o nm e t h o d sa n dt h e c u r r e n tr e f o r mo fb e i j i n gp u b l i ct r a n s p o r t a t i o nt i c k e tp o l i c y , t h i sp a p e ri n d i c a t e st h e n e e dt or e s e a r c hi cc a r dp a s s e n g e rf l o wi n f o r m a t i o nc o l l e c t i o nt e c h n o l o g y b a s e do n t h ec l a s s i f i c a t i o na n da n a l y s i so ft h ep a s s e n g e rf l o wd a t ac o l l e c t e db yt h ei cc a r d s y s t e m ，t h i sp a p e ra l s od i s c u s s e ss e v e r a la p p l i c a t i o nf i e l d s ，s u c ha st h ea d a p t a b i l i t yo f t h es c h e d u l e ，p u b l i ct r a n s p o r t a t i o no p e r a t i o ni n s p e c t i n ga n dc o n t r o l ，a n dp u b l i c t r a n s p o r t a t i o nn e tp l a n n i n g k e vw o r d s ：p u b l i ct r a n s p o r t a t i o ni cc a r d ；p a s s e n g e rf l o wi n f o r m a t i o n ；a p p l i c a t i o n d i s c u s s i o n ； i i 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知i 除了文巾特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：垒童垫日期：2 q q 生旦 关于论文使用授权的说明 本人完全了觯北京工! 世大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许沦文被查阅和借阋：学校可以公御论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段f 果存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：壁逸导师签名：够同期? 2 q 堕至旦 第1 章绪论 1 1研究背景 第1 章绪论 近年来，北京的道路交通状况突然变得十分紧张。堵点相连而成线，局部“栓 塞”导致区域堵车的现象也屡见不鲜。交通问题一度成为市民关心，市府关注的 焦点问题。在一段时间内，百姓、政府官员、交通专家、交通管理者纷纷各抒己 见。在众多不同的呼声和见解中，“充分利用道路资源，大力发展公共交通，强 化管理提高车辆使用效率”则成为社会各界乃至政府决策的共识。特别是在2 0 0 8 年奥运交通组织目标中，公共交通也处于主体地位。 这些事实，使更多的人们认识到公共交通的重要性。同时，公交也迎来了难 得的发展机遇。然而，要把握机遇的前提就必须要在当前的社会环境和交通状况 下要“加强管理，整合资源，提高效益，调整发展”。而应用现代化的科技手段， 则是实现目标的最可靠、有效的手段“ 。 1 1 1 公交i c 卡示范工程进展情况 近年来，公交集团公司加大科技投入的力度，先后推出了一系列科技示范工 程。其中，我分公司承接了“i c 卡示范工程”在新技术生产实践应用中，都取 得了一定的成效。主要体现在： 运用了先进的信息、传感、计算机、数据通讯、电子控制等技术，使运营生 产数据实时的信息采集成为可能，为实现线路控制和数据分析，提供了有力的依 据。体现了“以人为本”的服务理念，便于乘客掌握动态公交信息，成为智能交 通系统( i t s ) 的重要组成部分，也成为公交以优质服务吸引客源从而替代个体 交通的重要“硬件”，从而提高了行车计划编制、收送款等环节的自动化水平， 减少了人员投入，提高了劳动效率。 通过示范阶段的工作，也发现示范工程与其预期的效果仍然存在差距，特别 是实践中的接i z i 有不顺畅之处。主要体现在： 处于示范阶段的线路和车组“势单力薄”，没能产生先进科技的规模效应。 北京工业大学工程硕七学位论文 由诸多设备采集的数据，没有得到充分的利用，不论是在为乘客提供服务信息方 面，还是在数据分析、辅助监控、管理的方面，还存在利用的余地，有待进一步 开发胁“。 1 1 2 客流数据自动采集系统 2 0 0 2 年以来，公交一卡通系统正在循序渐进地开发，从而为开发i c 卡技术 的信息在公共交通运营管理中的运用提供了难得的机遇。 客流资料是公交运营生产中最基础、最关键的资料。每天有大量调度人员在 线路、断面上用目测的方法，估计客流。尽管用如此巨大的投入，但调查结果的 “覆盖度、准确性、及时性”远远不能满足客流变化和企业及时适度投入的要求。 因此，获取客流信息急需一套先进的数据采集系统。 在区域运营组织调度系统中给出了一套客流采集系统，其主要采用定向识别 技术。通过在踏板上埋设传感器阵列，获得乘客的踩、踏情况，随后根据人的运 动规律及采集到的传感器阵列情况，判断出乘客前进的方向，因而在多人同时上 车、下车、拥挤等复杂情况下，实现乘客计数。然而这套方案如果应用在实践中， 不免出现如下问题：在目前复杂车型中，应用车门踏板上预埋( 或放置) 传感器 技术，采用近于机械感应式的采集方式，其数据质量的可靠性有多少呢? 技术上 的可靠性能否经受北京公交大客流的考验昵? 用采集终端来对每部车辆分别进 行数据采集，需要增加多少劳动力呢? 对全部车辆安装此装置的又需要增加多少 费用呢? 这种种疑问，不禁使人们对这套系统的可行性产生了怀疑h 1 。 1 1 3i c 卡采集客流数据的可行性 随着公交票制改革的推进，i c 卡技术已经日趋成熟。全面推广应用已经指 日可待。能否将客流数据采集系统捆绑在i c 卡技术上。通过对i c 卡技术进一步 完善和相应的研究实践投入，进一步挖掘l c 卡技术可拓展的应用领域，实现用 电识别技术，进行客流数据的采集。可行性主要体现在： 现有的i c 卡技术通过乘客刷卡( 或电子月票) ，同时能采集乘客数量。i c 卡技术通过上车下车时各刷卡( 电子月票) 一次，已经实现了分段计价功能。通 过进一步的改进，不难确定：每位乘客在某条线路上乘车的路段和起止点，从而 2 第i 章绪论 将人次的数量信息和车辆所在的位置信息结合起来。同时，将1 c 卡系统中的计 时功能强化。能够确认乘客上下车刷卡( 电子月票) 的时点。最后，将上述数据 收集。通过相关数据处理即可获得多种形态的客流数据，进行多角度的分析利用。 1 2 研究的目的意义 本文通过对传统的客流采集方式入手，结合当前北京公交票制票价改革，说 明【c 卡客流信息技术的研究的必要性。从客流数据的采集方式和通过i c 卡系统 采集的数据，通过不同方式的分类整理，探讨由i c 卡获取的信息在行车时刻表 的适应性，运营生产监控，公交线网规划等领域的应用思路。 此项研究的具体意义体现在： i c 卡技术采用了光电识别技术，全面提升了数据的可靠性和真实性；建立 在较为完备成熟的i c 卡技术基础上，并且相对独立，使客流采集的时间、空间 等变化数据，不必依靠其它系统( 如g p s 等) 。保证了整个系统的稳定和数据的 连续性；用较小的研究资金投入( 对于i c 卡技术的附加功能的研究) ，替代了二 次投资改造的巨大花费；借用票款数据采集的设备的劳动力，一次性采集了客流 数据，真正实现了利用科技力量减少人力投入，实现数据共享的目标；减少对车 辆的改装，安放感应踏板，对乘客上下车的影响，在乘客的举手之劳中得到了客 流数据。容易被乘客接受，利于推行使用“3 。 1 3 研究思路 本研究首先对照北京公交目前使用的客流调查方法，对于其优点、缺点进行 对照分析，阐述其对于现代公交运营管理的不适应性。随后对于i c 卡技术在北 京公交的应用情况和与i c 卡使用相关的票制、票价格改革政策进行分析，阐述 利用i c 卡技术获取客流信息的可行性。最后从行车时刻表的适应性，运营生产 监控，公交线网规划等领域研究i c 卡采集的客流信息的应用思路。 1 4 主要研究成果 在公交ic 卡信息采集、分析与应用研究方面东南大学交通学院的陈学武 等人曾进行过相关的研究。文章对于公交ic 卡客流信息在公交调度管理及线 网优化的应用，为公交信息的获取提供了技术保障进行研究。围绕我国城市公交 北京工业大学工程硕士学位论文 特性，对公交ic 卡的信息采集、分析和应用进行了探讨，研究了基于现状ic 卡 信息采集技术的公交客流及出行信息的分析方法，为发展智能公交建立了基础。 但是在其研究中提到：在大部分城市实行二次刷卡记录乘客下车站点的可 行性不大。因此可以考虑通过对居民出行行为的研究，根据ic 卡信息分析所获 取的乘客出行信息推测出行终点及中途换乘点。通过乘客长期的ic 卡刷卡信息 统计得到乘客一般出行的刷卡站点序列，获得新的表格数据，其反映的乘客出行是 连续的。利用这个数据进行出行起点、换乘点、出行终点的判断口1 。 而本文试图以二次刷卡记录为研究的前提，针对北京公交使用i c 卡的特点 进行研究。 1 5 论文结构安排 首先介绍目前北京公交所采用的客流调查方法，并比较其优点、缺点。随后 以此是北京i c 卡信息用于客流数据的采集的前提票制票价改革；i c 技术设备在 北京的使用特点；i c 卡客流基础信息的生成；i c 卡获取的信息在行车时刻表的 适应性，运营生产监控，公交线网规划等领域的应用思路。 4 第2 章客流信息的采集方法综述 第2 章客流信息的采集方法综述 客流是指出行乘坐公交车来实现位移的乘客群，即在公交线路的某一方向 上，某一断面上，在一定时间内用某种交通工具实现位置移动的乘客总称。 客流量是全方面反映城市居民需要乘坐公交车数量程度，其包括时间、方向、 地点、距离、数量等因素。其流向、流量、流时、流速是公交企业组织生产，舰 划发展所必须的第一手材料。公交企业为了掌握客流量分布的规律，公交运营单 位在各线路的方向上、时间上、断面上客流量分布进行经常性的调查口州。 2 1目测客流调查法 2 1 1介绍 目测客流调查法又称驻站客流调查法，这种方法是在一个或多个中途点站， 一般是选取在线路某一高峰的断面上设置调查员，在规定的时间里通常是卜2 个 小时内，以目测的方法记录上下车乘客的人数，留站乘人数和通过车次。实际上 是一种断面客流调查法。这种方法是当前北京公交最普遍采用的方法，在重点线 路上每天都安排调查员进行此项工作，原则上是以周或月为一个周期，汇总线路， 1 8 时组的五峰客流资料。即将全臼运营的线路( 一般营业时间5 ：0 0 2 3 ：0 0 ，共 1 8 个小时) 划分为5 个重点时段：早高峰、上午低峰、下午低峰、晚高峰和晚 二次高峰，按照时段分别确定客流最大断面，并将调查结果汇总成全日客流分布 和高峰客流动态变化的资料，它是各条线路时刻表变化的熏要依据e 9 l o a 2 1 2 优点 这种调查方法之所以被广泛应用，是因为它具备很多明显的优点，主要体现 在如下几个方面： ( 1 ) 方法操作简单，使用人力少，资料整理简便，反映问题快捷，对于局部 性的重点调查是最简易、直接的方法。 ( 2 ) 调查一般由线路调度组长组织，专业人员参加，调查数据资料的可靠程 度高。 北京工业大学工程硕士学位论文 ( 3 ) 调查效率高，多条并行线路共同断面的情况下，可由一名调查员对多条 线路同时进行调查、记录。 ( 4 ) 调查结果直观性强，通常还可作为线路运营质量控制的依据，在北京公 交集团各客运公司的运营部门都下设质量检查组，其主要工作之一就是对线路高 峰断面客流进行目测、抽查，并将抽查的结果进行分析，把高峰小时车次，实际 运力与行车计划相对照，来评价行车计划执行的效果。在此基础上，将断面高峰 客运量与高峰运力做比，形成满载率，对时刻表的适宜性进行评价。并以此结果 考核线路所在的运营车队，督促运营质量的改进。 2 1 3缺点 这种调查方法也存在致命的缺点，就是数据片面而缺乏全局性，主要体现在 如下几个方面： ( 1 ) 线路全目的客流只能靠某个峰次的某个断面来反映。对于客流在全日各 时组之间的涨落规律缺乏连续性的数据。以此为基础编制的时刻表，片面的去满 足最大客流断面的需要，而不能全面顾及到车辆使用的效率。 ( 2 ) 对于已经确定的断面就表现得相对固定，在同一时段，很少进行对比。 这就使线路客流结构变化后，在调查上反映不出来，时刻表变化跟不上，基础设 施建设跟不上，而形成“点客不一”的局面。 例如某条公交线东西方向，贯穿市区，西接北京西站，东接平乐园。自8 0 年代开线以来，早高峰最大客流断面一直在礼士路东行出站方向。但2 0 0 0 年以 后，随着劲松、平乐园多处小区的建设，早高峰由东向西进城方向客流上升。但 由于断面客流调查的局限性，这一变化未能及时反映出来。因此，公司抽调了大 量人力连续一周进行早高峰多断面客流调查，经比较将断面确定在广渠门北行出 站方向，随后变更时刻表，调整调度方法，才使该线路投诉得以大幅下降。通过 这个例子，公交公司对于市区贯穿早高峰都相应进行了多断面客流调查，发现在 长安街、两广路、朝阜路、平安大街的东西贯穿线上都存在早高峰两个迸城方向 断面客流最大的现象，其峰值不相上下。这就给一点的断面客流调查带来难度， 而同时进行多断面客流调查，其条件又不能允许，给时刻表的科学编制形成困难。 6 第2 章客流信息的采集方法综述 2 2 随车客流调查法 2 2 1 介绍 这种客流调查的方法是在线路运行的每辆车中安排专人记录每个车站上下 车的乘客数量，以及车站上车、留站人数，是一种较为全面的调查。它通常在全 市范围内集中几天时间进行，也可以选择部分或一条线路进行，它可以在全营业 时间内进行，也可以在某一段营业时间内进行。这是一种较大型的调查方法：要 求从首车至末车每个班次上，在线路运营全部车辆上，所有车门设立调查员。由 调查员填写每车次，每站上下车人数，站台留剩人数，当次出售普票张数。同时， 在线路首末站设立核算员，负责对调查员每车次表格数据汇总。通常情况下，由 随车调查原始记录表，可汇总出单车断面流量，某站分时上下车人数，某线路断 面客流量，某线路五峰最大断面，某路分时普票、月票比重等多种数据。3 。 2 2 2 优点 这是一种全面而准确的客流调查方法。全市性的随车客流调查，一般误差不 超过5 ，数据用途较为广泛。对内可以掌握客流动态规律的全貌，是研究站点 布设线路，高速新开线路，合理组织提供参考数据。 2 2 3 缺点 这种调查方法也存在一些缺点，主要体现在如下几个方面： ( 1 ) 所耗用的人力、物力较多，例如北京最近的一次全市性随车客流调查在 1 9 9 6 年“月。当时动用了公交系统所在在校学生，借用地方、军队等合作单位 人员，车上调查员就动用了万余人。另外加车下预备人员、收发表人员、其他工 作人员，总人数达到4 万人次。 ( 2 ) 调查存在片面性，虽然在空间覆盖几乎整个线网，但是所选取的调查日 只有卜2 天，很难反映线路客流季节性的波动情况，如果调查日刚好赶上气候变 化，其数据就会失实。 ( 3 ) 调查资料也不够完整，无法确定客流的流向量，缺乏“0 d ”点资料，乘 客换乘等因素，还是不能完全正确反映。 7 北京工业大学工程硕士学位论文 如果能把i c 卡读卡机当作随车调查的“车上调查员”，把数据整理二次开发 当成核表员的工作，那么就可以把每1 0 年才能进行一次的随车调查变成每天都 在进行的随车调查，那样取得数据更加有利于对线路，对线网动态客流的研究， 以指导日常的线网规划和线路运营组织。 2 3 签票客流调查法 签票调查法是通过对每个站上乘客购票情况的统计，来了解掌握线路的客流 量、流向与乘行距离的一种方法。签票调查法可采用车上调查和车下调查两种方 法进行。车上调查法是指当班售票员在行驶途中，按规定的站段来签注各种普票 的发售止号，并进行记录。车下调查法是起、终点站的线路调度员在站上统计每 一次车发售的各种普票数，并进行记录拍3 。 签票调查法是统计车辆经各个站段各种普票发售的数量，由售票员作调查。 车辆在运行中每经过一个站后，售票员就将通过的时间与留在票板上未售出的各 种车票票号签注在统计表上，同时计算出售出张数，直至终点站，每个运营车次 使用一张统计表，站上汇总统计法是由线路调度员或专派统计员，承担车上统计 表的发放工作，将各个车次的统计按分组时间汇总，并整理在汇总表上可计算出 各个站段在分组时间内售票员的各种普通票量和普客人次。 签票调查法汇总统计的调查资料是比较完整准确的，它能反映出各个站段在 不同时间内普客数量及普客乘车距离的变动情况，可以检验行车时表上备区段的 运量和运力的适应程度，从而掌握乘客的乘行距离与乘车规律h ”1 。目前，这 种方法只适用于月票无效的线路上。此方法动用人力相对较少，但目前适用范围 有限。 2 4 其他客流调查法 目前，还在使用的调查方法有：问询调查法、月票调查法、发票( 卡片) 调 查法、填表调查法凹 。 2 5 小结 在此介绍的常用的客流调查方法各有优缺点。有的数据全面，而耗费过大， 投入过高，不宜经常开展；有的操作简易而数据片面，不能及时指导运营生产。 8 第2 章客流信息的采集方法综述 因此，公交急需一种依托于先进电子信息技术数据采集系统的客流调查方法，用 来全面、准确、及时地反映线路客流动态。 北京工业大学工程硕士学位论文 第3 章公交j0 卡应用背景 3 1i c 卡系统推行的政策前提 目前，北京公交i c 卡使用只停留在非常肤浅的阶段。自2 0 0 3 年1 2 月巴士 公司的车辆使用i c 卡，市政交通片通的发售量一直维持在个极低的水平， 造成目前r c 卡推而不广的原因，根本上在于北京公交的票价、票制。 北京是全国唯一保留纸板式月票的特大城市，月票发售量大。公交总公司对 全市月票有效线路进行普票率的调查，普票率平均在2 9 左右，换句话说，在 月票有效线路上，每1 0 0 人次的乘客出行就有2 9 人次持月票。随着近几年月票 无效线路的不断开通，这一数字还不断呈上升趋势。也正是因为纸板式月票的存 在，使多数通勤客流依赖于月票。i c 卡没有广泛发展的价格优势。因此，i c 卡 推广的前提就是票制的改革，就是取消月票。 3 2l c 卡票制改革的两种意向 从2 0 0 4 年6 月起公交票制改革就被提到日程上。经过多方测算，内部争求 意见，目前票制改革的最终方案即将出台。目前大致分为两种意向。 ( 1 ) 保留月票的影子。在目前1 0 0 以内以及1 字头、2 字头、3 字头、4 字 头的公交线上实现持i c 卡打折消费。乘客持卡乘车时，每次刷卡的花费是购买 普票花费的7 0 ，学生和特困群体打折幅度还可以提高到5 0 。而6 字头、7 字 头、8 字头、9 字头、运通专线维持现票价。这样把月票线路赋予了新型电子月 票的影子。其优点是有利于i c 卡推广时的稳定性。缺点仍不能完全消除月票对 客流的引导作用，势必造成线路间的客流差异过大，满载不均衡。 ( 2 ) 扩大打折范围，将目前公交线划分为城近郊区和远郊两种。把目前9 字 头公交线中，在市郊运营的2 2 条线调整为6 字头的路号。除了9 字头线路刷卡 消费不打折以外，其它线路包括运通专线，全部列入打折消费的范围。这种方案 的优势是，在公交服务的绝大部分区域内，客流可按照规律均衡到每条线路上， 区分了远郊放射线与市区线的并行路段上的功能。促使9 字头线路放弃在城区客 运部分市场，可撤消在市区的不必要站位，提高运营速度。同时使各条市郊区线 1 n 第3 章公交i c 卡应用背景 路，通过i c 卡读取的数据，可更为贴切地反映客流出行的规律，反映客运市场 的需求，为运用j c 卡的客流数据在线网规划到调整中提供前提。缺点是：如果 维持方案一中的打折幅度，政府的补贴负担将会进一步加重。 3 3i c 卡方案的统一前提 i c 卡使用方案的统一前提是：“按次计费，维持票制”。具体讲就是把月票 的不限次使用，改变为i c 卡的不限时段使用，而按计数累计费用。这样使持卡 乘客的每一次出行都在时间、方向、线路上有了充分的记载。同时，北京的郊区 线路3 字头、4 字头线路及以市区的7 字头、8 字头、部分6 字头线，及远郊区 的9 字头线路仍保持分段计价。这就使通过i c 卡收费系统而读取乘距信息。 目前分段计价的主要形式如下表所示： 表3 1 分段计价费率表 线路基价进制 3 字头、4 字头线路、 l 元 1 2 公里以远每增加5 公里增加0 ，5 元。 部分9 字头市区线 6 字头、7 字头线路、 l 元 1 0 公里以远每增加1 0 公里增加l 元。 部分9 字头线 8 字头线 2 元 5 公里以远每增加5 公里增加l 元。 3 4 小结 以月票为核心的票制票价制度已成为目前制约公交发展的重要因素，公交 i c 卡由于具有高效和减少中间环节的便利，加之高科技的存储数据和后期数据 分析能力，不仅为公交的效益带来大幅提高，也为科学规划，合理布线提供了丰 富的数据支持，票制票价改革为i c 的推广提供了政策上的机遇，也是客观发展 的必由之路。 北京工业大学工程硕士学位论文 第4 章北京市公交lc 卡应用情况 4 1 l c 卡技术简介 4 1 i 组成 非接触式i c 卡的读写过程，通常由非接触型t c 卡与读写器之间通过无线电 波来完成读写操作。非接触型i c 卡本身是无源体，当读写器对卡进行读写操作 时，读写器发出的信号由两部分叠加组成：一部分是电源信号，该信号由卡接收 后，与其本身的l c 产生谐振，产生一个瞬间能量来供给芯片工作；另一部分 则是结合数据信号，指挥芯片完成数据、修改、存储等，并返回给读写器。 由非接触式i c 卡所形成的读写系统，无论是硬件结构，还是操作过程都得 到了很大的简化，同时借助于先进的管理软件，可脱机的操作方式，都使数据读 写过程更为简单。 4 1 2 特点 ( 1 ) 操作方便、快捷 采用非接触无线通讯，免去了插拔卡，非常方便用户使用；使用无正反面之 分、无方向性与角度限制，完成一次操作仅需0 1 秒，大大提高了每次使用的速 度。 ( 2 ) 抗干扰性高 快速防冲突机制，有效防止卡片之间的数据干扰，在多卡同时进入读写范围 内时，读写设备可一一对卡进行处理，提高了应用的并行性。 ( 3 ) 可靠性高 卡与读写器之间没有机制接触，消除由于接触读写而产生的各种故障， l c 芯片和感应天线完全密封在标准的p v c 中，提高了应用的可靠性和卡的使用寿 命。 ( 4 ) 安全性高 1 2 第4 章北京市公交i c 卡应用情况 卡的序列号是唯一的，制造商在产品出厂前已将此序列号固化在芯片中，不可更 改：卡与读写器之间采用双向互认验证机制，即读写器要验证i c 卡的合法性， i c 卡也要验证读写器的合法性；卡在数据交换前要与读写器进行三次相互认证， 而且在通讯过程中所有的数据都加密c 1 4 1 5 。 ( 5 ) 适应性高 系统可根据环境与应用对象的不同而做到作用距离不同，如用于高速公路 或一般路、桥收费、可选用作用距离为0 6 m - 2 0 m 的系统，如用于电子钱包或公 交收费，可选用作用距离仅几厘米的系统。系统配置相当灵活多样 4 2 北京公交l c 卡推行情况 4 2 1目前推行概况 目前，北京公交使用的i c 卡是由北京公交华讯电子科技有限责任公司开发 的市政交通一卡通公交分系统。它利用先进的计算机网络通信技术建立的，以 i c 卡发行、消费、结算为基本业务的应用系统。i c 卡应用涉及公共汽车、地铁、 出租车等收费和管理，使i c 卡在市政交通领域的消费真正做到一卡通行无障碍。 是“数字北京”、“科技奥运”的重要组成部分。市政交通一卡通工程已列入“奥 运会运工程”，是北京市的“政府工程”。 北京市政交通一卡通系统是由北京市政交通一卡通有限公司与公交、地铁、 出租车等应用业主共同建设，并为持卡人提供i c 卡发行、消费、结算及其它相 关服务。一卡通系统包括一卡通总结算中心和公交、地铁、出租车等分中心。系 统终端机是设备，包括公交车上安装的车载i c 卡读卡机、出租车上具有读写功 能的计价器、地铁检票闸机i c 卡读卡机、人工及自动式充值机和查询机。该系 统的应用范围，力求立足现在，着眼将来，逐步扩大公交i c 卡内外应用范围， 力争在公交企业内部实现运营、行车、信息采集的自动化，然后推广到车辆保修、 企业内部管理。 系统的预期目标是逐步取代月票。建立以计次收费制为主的更加合理的票 制、票价体系，实现企业运营生产管理、考核的定量化，能满足安全可靠、方便 实用，适应多种车型、多票制的运营要求，具有兼容性、拓展性。 北京工业大学工程硕士学位论文 4 2 2 系统业务流程 一卡通系统总体的业务流程为：由交通一卡通i c 卡管理中心制作和发行i c 卡，由交通一卡通总结算中心认证i c 卡充值数据，并提供“黑名单”和统计数 据。两个单位制作的新i c 卡或充值信息通过i c 卡售卡、充值点发售充值，交给 乘客使用。乘客在运营车上刷卡消费后，在各车队设立的数据采集点将收集好的 原始交易数据上传到运营分公司i c 卡中心，逐级上传到集团公司i c 卡中心，最 终传回交通一卡通总结算中心。由结算中心与i c 卡管理中心进行i c 数据认证， 与合作银行进行结算转账。 4 2 3i c 卡实施进度 公交i c 卡的一期工程于2 0 0 3 年1 2 月3 1 日实施，在北京巴士股份有限公司 的1 2 1 条线路的5 1 6 9 部运营车上安装1 0 0 0 0 多台车载机，建设数据采集点1 0 9 个，建设巴士结算中心与集团公司结算中心。i c 卡中心与所属数据采集网点的 通信网络系统。自建设至今运行较为稳定。 公交i c 卡二期工程的实施，从2 0 0 4 年开始，正在实施中。包括在经营常规 大公共的公交集团，第一至第七分公司，电车分公司所属全部运营车辆安装车载 i c 卡机具。在八方达客运公司远郊9 字头部分运营车安装i c 卡机具。在运营车 队和分公司建立i c 卡数据采集点。建设各客运分公司i c 卡中心。建设集团分公 司各级i c 卡中心与各采集点通信网络，建立公交集团i c 卡结算中心与各公司 i c 卡中心通信网络建设。二期工程共涉及3 0 0 多条线路，车辆总数约8 0 0 0 部。 4 2 4i c 卡在北京的使用情况 2 0 0 4 年，公交集团对所属各客运分公司，巴士公司、八方达公司各种车型 进行全面分析，根据不同票制的要求制定了安装计划： ( 1 ) 在八方达长途线路较为广泛地推行手持p o s 读卡机。即由乘务员输入站 距，或直接输入票价，经乘客确认后刷卡。其优点在于投资小，使用中出现故障 时，可随时以备用p o s 机顶替，使用风险较小，便于操作，数据采集方便。缺点 是乘务员工作量大，对于距平均乘距短，客流交替量大的线路，不宜采用。更主 要的是p o s 机读取的数据缺乏乘距，难以在客流分析上应用。好在p o s 机目前只 1 4 第4 章北京市公交i c 卡应用情况 被八方达公司9 字头远郊线路部分使用。对于整个数据采集系统来说损失有限。 ( 2 ) 在市区单一票制的线路：单机车票采用前门安装一台读卡机，乘客前门 上车刷卡，后门下车不必刷卡，由司机乘务员监督。三门通道车，采取中门安装 一台读卡机( 客流大的线路可安装2 台读卡机) 。乘客中门上车刷卡一次，前后 门下车，下车时不刷卡。这种读卡方式优点是方便利客使用，车辆停站时间较短， 运营速度损失较少。但采集到的数据只有上车时间方向地点，没有下车时间地点， 对于客流数据是种缺失。目前单一票制的线路主要分布在市区1 9 6 条线路。 ( 3 ) 分段计价线路：增设控n d , 键盘，安装在驾驶员操作台旁，由驾驶员控 制，按线路上下行的不同方向，将所有站位编号。每个站号体现出该站位置和方 向的信息，驾驶员每次出站时，按“+ ”按钮，站号顺序递增，也可以输入站号， 直接跳到选中的站位和方向。以此方法给读卡机设定当前的行驶位置和方向。在 此基础上，单门单机车，设立上车、下车两个读卡视，由乘客区分刷卡位置。双 门单机车，前后门各安装一台读卡机，乘客由前门上车，刷卡一次：后门下车， 刷卡一次。三门通道车，前、中、后门各安装一台读卡机。如图4 1 。 图41i c 车载系统示意图 f i g u r e4 - 1 s k e t c hm a po f c a r - m o u n t e di cs y s t e m 北京工业大学工程硕士学位论文 乘客由中门上车，刷卡一次；前门、后门下车刷卡一次。驾驶员或乘务员负 责督促乘客上车刷卡，下车由乘客自觉执行。在分段计价的线路上，如果乘客上 车刷卡丽下车未刷卡，或者上车未刷卡而下车刷卡，则被视为不完整交易。即下 一次乘客持卡乘车的过程中，车载机发现有不完整交易的，根据该乘客卡中记录 的标注金额从该乘客卡中扣款。原则上是扣除上一次不完整交易的线路全程的费 用。这种政策霰要与乘客进行充分的事前沟通，争取乘客理解，并促使乘客按规 定顺序上下车，并刷卡。因此对于分段计价的线路，可以遥过乘客刷卡，完全获 得某位乘客上车时间、地点、方向，下车时间、地点、方向、乘距等信息。目前 各客运分公司的郊区线路3 字头、4 字头，巴士公司所有线路7 字头、8 字头和 客运公司月票无效线路6 字头，部分9 字头，共2 7 8 条线路要保持分段计价。这 些线路5 8 是市郊线路的。由于巴士公司线路几乎完全覆盖了市区单一票制线路， 可以说分段计价线路完全覆盖了市区及近郊区。具备一定的广泛性。 ( 4 ) 关于不同层次的i c 卡 司机卡 a ) 司机卡用于标识司机的身份，由司机使用； b ) 在公交分系统内部的授权的使用范围内，在每次开始运营前，司机 应在车载机上刷其司机卡。司机卡成功刷卡后的运营收入应结算到 该司机名下。 售票员卡 a ) 售票员卡用于标识售票员的身份，由售票员使用； b ) 在公交分系统内部的授权的使用范围内，在每次开始运营前，售票 员应在车载机上刷其售票员卡。售票员卡成功刷卡后的运营收入应 结算到售票员名下。 采集员卡 a ) 采集员卡用于标识采集员的身份，由采集员使用； b ) 在公交分系统内部的授权的使用范围内，在当日或当班运营结束 后，采集员在车载机上刷其采集员卡。采集员卡成功刷卡后，车载 1 6 第4 章北京市公交i c 卡应用情况 机将保存的交易数据输出到数据采集设备中。 管理卡 a ) 线路费率卡； b ) 线路费率卡用于设置车载机的线路参数，包括：线路号、所属公司、 车队： c ) 线路特性：单一票制、分段票制： d ) 线路费率； e ) 其他与线路有关的信息； f ) 线路费率卡由车队调度人员或其他专门人员使用，在车载机初始安 装后或车辆运行的线路发生变化时使用； g ) 线路费率卡刷卡成功后，车载机应将该线路的有关参数、特性记录 在车载机内部，并保证其正确性、可靠性。 4 。3 小结 公交i c 系统是一个复杂的系统，涉及前端设备和终端设备和乘客的i c 卡， 可以预见，在i c 卡大规模推广具有相当规模后，在设备维护、数据采集等方面 都将有大量的工作。针对于i c 卡的系统，设备的可扩展性和内部程序的二次开 发方面作为公交都应作专门的研究“”3 。 北京工业大学工程硕士学位论文 第5 章 lc 卡基础客流信息的生成 由读卡设备读取的原始数据，经数据的二次开发就应得到如下原始数据库表 格，如表5 1 所示。原始数据表是一个以一部运营车全日作业的数据为一个单元。 主要体现出位置、时间、数量、方向的原始数据，暂且称之为第一层数据。 5 1车辆信息 包括路号、车号、执行班次、车辆定员等信息。其中路号以集团公司认定为 依据，包含支线、快车等附加信息。车号以车辆5 位自编号为依据。执行班次是 指当日车辆在时刻表内所执行的班次，在其中可体现出不同的班型。如全目运营 的高班、晚班；仅在早晚高峰运营的单班，在早高峰和上午低峰运营的小日班， 在下午低峰和晚高峰运营的大日班等。车辆定员以出厂核定定员为准。“7 1 们 5 2 线路信息 包括方向、站名、站位标程、计价站号、线路站号、线网站号。方向是指某 一车次的行驶方向，由首站至末站为下行，由末站至首站为上行，并不写具体方 向。一个站名代表一个站位。站位标程是以首站为零点，每个站位的里程数。某 两个站位标程差的绝对值，即为两个站的站距，其填写数值以公里表为准。计价 站号是以站位标程为依据，为每条线首站计价站号为1 ，计价里程的小数部分向 上( 大) 进。因此某站的标程取整加2 所得，同时某两站的计价站号之差即为划 卡计费的里程依据，按照不同的迸制标准分段计费。线路站号是指某条线路特有 的编号。分为两部分，用a 表示下行方向，后面的三位数是首站至末站的自然编 号，用b 表示上行方向，后面三位数，表示上行自然站位编号。在编排自然站号 时，要遵从上下行同站名，尽量相同的原则，如遇到上下行站位不一样的情况， 可留空站号。如表中线路编号下行方向，白云路编号a 0 0 1 ，公安大学编号) , 0 0 2 ， 木樨地编号a 0 0 3 ，而上行方向木樨地编号b 0 0 3 ，白云路编号b 0 0 1 ，可必是同站 名，不同方向，同的站位，后三位编号相同。这样形成了站位与编号一一对应关 系，方便查询。通过线路编号可反映出，位置和方向的联系的信息。线路站号是 在某条线路范围内编排的。而不反映在线网中位置。对此又设置线网站号一栏。 编号分为四个部分组成。第一部分三位数表示地区，按北京市各行政区域划分， 1 8 第5 章1 c 卡基础客流信息的生成 东城区i 0 1 ，西城区1 0 2 ，崇文区1 0 3 ，海淀区1 0 4 ，丰台区1 0 5 ，房山区l ， 通州区1 1 2 ，顺义区1 1 3 ，平谷区1 1 7 ，密云县2 2 8 ，延庆县2 2 9 。第二部分 由两位数字表示，在环路的位置，二环路以内地区1 2 ，三环路及三环路至二环 路地区1 3 ，四环路及四环路至三环路地区1 4 ，四环路以外1 5 。第三部分由两位 数表示站台方向，是指停站车，车头朝向，东用1 l 表示，南用1 2 表示，西用 1 3 表示，北用1 4 表示。第四部分，用五位数表示编号，这样使线路中每一个站 位都对应到线网中，并相对稳定。这样形成的线