公交客车客流统计信息采集技术研究

 

   1 公交客流信息需求分析
       城市公交系统能否正常高效运营，不仅取决于道路和车辆等设施条件，还有赖于运营管理和技术手段的先进性。如何将众多的运营车辆纳入现代化、信息化、高效率的管理之中，解决由于信息落后而造成的管理低效率问题，是现代公交行业亟待解决的问题。
       城市公共交通是随客流、道路条件、气候等不断变化的随机服务系统，如果信息不灵或反馈不及时，调度人员就无法进行有效的指挥调度。因此，公交运营信息是整个公交企业管理业务的基础，而信息采集技术可为公交信息的获得与处理提供支撑和保障。对公交客流的全面、准确把握是公交管理工作的基础，它不仅为日常调度提供依据，也为线网优化提供了参考。 
       公交客流信息采集技术与车辆定位、无线信息传输等技术相配合可完成公交车辆的乘客上下车人数、上下车时间、相应站点等数据统计工作，真实地记录各时间、各区段的上下客情况，可实时或准实时地把信息传输到公交调度中心，获得客流随时间的变化、公交OD、断面通过量、满载率、平均运距等一系列指标数据，从而为科学合理地安排发车时间及间隔、优化公交线路、辅助完成客流调查工作等提供第一手资料，还可以全面如实地反映出公交车辆的实际载客人数，方便与收入之间的核对。 

    2 公交客流信息采集技术
      2.1 公交客流人工调查

       为改善城市公交服务，为公交线网的优化调整提供必要的基础数据与调整依据，我国各城市的交委等部门往往组织学校等单位提供的大量人员开展公交客流调查工作，一般可包括随车客流调查和驻站问卷调查等。 
       公交客流人工调查的优点在于：不需要进行信息采集设备的投资，调查资料比较全面、灵活。但公交客流调查是一项非常繁琐和耗费人力、财力的工作，在实际操作过程中，做到经常性、系统性非常困难。人工调查也不能为调度中心随时提供实时数据。在调查准备阶段，需对调查人员等做大量的组织工作。公交客流人工调查后，资料整理的工作量也很大，人工调查的数据在使用之前必须经过编辑整理、数据提炼的过程。另外在费用一定的情况下，人工调查难以保证数据质量，由于需要长时间工作，调查人员必须时刻呆在车上很容易出现疲劳与失误，例如大量乘客上下车时出现计数错误，调查人员可能把上车人数计为下车人数。

      2.2 利用公交IC卡进行公交客流调查 公交IC卡在国内许多城市都有应用，不仅方便了广大乘客，而且也提供了一种新的客流调查统计手段。IC卡信息量大且全面，技术简单成熟，通过对IC卡数据接口的系统设计，可以获取乘客上下车的时间、相应站点等数据，也可以通过数据分析得到公交乘客出行基本信息，包括平均出行次数、起讫点分布、平均换乘次数、出行耗时、出行距离等。

           随着城市交通的发展及公交IC卡信息应用的推广，公交IC卡记录乘客上下站点将成为趋势，但由于一般实行上车刷卡，下车不二次刷卡，所以下车人数、起讫点分布等信息需要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进行推测。这种公交客流调查方法的突出特点是技术简单可靠，成本较低，根据IC卡信息可以跟踪了解乘客乘车线路等丰富的信息，但它的缺点在于对不使用IC卡的乘客不能进行统计。

      2.3 基于图像处理的公交客流调查

           基于图像处理的公交客流调查的工作原理是：在上下车门口安装摄像机获取视频图像，经过软件对连续图像进行分析处理，识别乘客及其运动，从而自动对上下车人数及方向进行计数。除了可用于公交客流调查外，还可以通过向内摄像研究乘客行为，向外摄像判断道路状况等。
           这种技术的计数精度很大程度上取决于图像分析软件的设计水平。系统易受振动、光线、温度的影响，图像质量的好坏影响软件分析结果的精度。由于需要高质量的摄像器件和强大的图像处理能力，这就使得系统成本较高，一般可用于检验人工调查及自动乘客计数系统的计数精度。

      2.4 自动乘客计数系统
           自动乘客计数 (Automatic passenger counter, APC)是自动收集乘客上下车时间和地点的有效方法，结合车辆自动定位、无线信息传输等技术，可以传送实时客流信息；通过数据管理系统和地理信息系统，经过数据统计和空间分析可以得到运营所需的多样、广泛的数据资料。

           上世纪80年代初，美国等国家的公共交通运输部门开始利用这种系统。相对于人工调查，该系统可以不间断的实时获取大量较高准确度（约95%）的数据资料，与统计分析软件相结合自动产生公交系统运营管理所需的各种报表。它是智能公交系统的必要组成部分，需要与其他系统共同协调使用，成本及运营环境要求较高。

  3 自动乘客计数技术的分类及其各自特点  

      根据技术实现方式的不同，自动乘客计数系统大致可以分为以下几种类型。 

     3.1 压力板式自动乘客计数
           压力板公交客流统计仪安装在车辆的前、后门踏板上，乘客上下车时触发压力传感器就会被自动记录下来，除了用于乘客计数外，还可以在乘客上下车时防止车门关闭。
           这种计数技术不判别上下车方向，要求乘客必须前门上车，后门下车。当乘客上下车秩序较差时或客流量大难以保证前门上、后门下时就不能适用了。由于使用压力传感器件，所以在没有台阶的公交车辆上使用时，存在着计数不可靠的问题。另外，系统部件易损坏、可维护性差，由于合适的设备安装位置对于准确计数至关重要，所以安装调试费用也较高。 

     3.2 被动红外式自动乘客计数
           被动红外式自动乘客计数技术由于采用合适的热释红外线探头只能检测到人体发出的信号，这就避免了其它物体的干扰。当公交车上下乘客时，红外传感器探测人体红外光谱所造成的变化即得到乘客上下车的过程，通过信号处理可以判别上下车方向和上下车人数。
           虽然人体温度相对稳定，但红外传感器的探测信号会受到乘客着装的影响。这种技术的固有缺点在于如果环境温度与人体温度相接近时，传感器就不能有效探测乘客上下车过程，它对环境温度快速变化和强烈日光照射也比较敏感。

     3.3 主动红外式自动乘客计数
           主动红外式计数系统安装在公交车前后门附近特定的高度，通过发射头发射定制波长的红外线覆盖一定的区域，并通过传感器检测从乘客身上反射回来的光线，从而自动识别乘客上下车方向及人数。

           由于采用自身光源，它不易受外界环境温度、光线状况的影响，能够达到较高的精度，是公交客流信息采集比较理想的计数技术。

    3.4 复合系统自动乘客计数
          由于被动红外式自动乘客计数的固有缺点，可以同时采用主动式红外计数器构成复合系统以补偿被动红外式计数的误差。显然，系统成本加大了，但并不一定能必然减小误差，因为当两种传感器同时被激发时，就需要解决它们的重复计数问题。

 

  4 结束语

     人工调查、公交IC卡、自动乘客计数系统等几种技术都有其各自的优缺点，这些公交客流调查方法有着实时与非实时、存在性与方向性等信息采集的区别。

 

从目前我国国情来看，公交IC卡由于技术简单而成熟、可采集信息量较大，在很多城市已广泛应用并具有一定的现实基础，其技术发展前景较好。当然，由于主动红外式自动乘客计数系统可判别上下车方向，不易受外界环境因素影响、计数精确性较高，在公交IC卡应用较少的地区和场合亦可优先考虑采用。