專利名稱：一種成網(wǎng)條件下城市軌道交通新線接入客流預測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軌道交通技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種成網(wǎng)條件下城市軌道交通新線接入客流預測方法。
背景技術(shù)：
隨著城市軌道交通新線接入既有線網(wǎng)并投入使用，整個軌道交通網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化、客流時空分布將重新布局，為了評估新線接入對既有線網(wǎng)客流分布的影響，以及為城市軌道交通運營管理部門合理規(guī)劃列車開行方案與制定客流誘導策略提供數(shù)據(jù)支持，新線接入條件下的客流預測必不可少。但是，由于沒有新線接入網(wǎng)絡條件下的客流歷史數(shù)據(jù)，不能沿襲傳統(tǒng)的基于歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計規(guī)律來預測客流變化趨勢的方法，特別是在城市軌道交通線路網(wǎng)絡化運營條件下，也不能通過簡單地分析單一線路的客流變化情況來評價新線接入對既有線網(wǎng)的影響。因此，構(gòu)建一種針對成網(wǎng)條件下的城市軌道交通新線接入客流預測方法，對實施新線接入對既有線網(wǎng)的影響評價、規(guī)劃列車開行方案以及制定客流誘導策略等運營管理環(huán)節(jié)具有重要的意義。一般來講，新線接入客流預測包括新線接入后各站點進出站量預測、新線接入后各站點間客流0D(0rigin-Destination,起訖點)分布預測和客流配分等環(huán)節(jié)。進出站量預測時，一般需要各站點周圍詳細的居住人口、就業(yè)人口、產(chǎn)值等社會經(jīng)濟發(fā)展指標，以及商用、居住等土地利用性質(zhì)指標和建筑面積、容積率、商鋪面積等土地利用強度指標，而這些指標信息需求量大、收集困難；0D分布預測，大都基于現(xiàn)狀OD間客流分布已知的增長系數(shù)法或重力模型法，一般不能分析網(wǎng)絡條件發(fā)生變化后的客流分布情況，或不能綜合反映OD間時間、網(wǎng)絡接續(xù)、換乘次數(shù)等眾多因素對客流分布的影響情況。而且，目前的客流需求預測研究一般都將進出站量預測、OD分布預測和客流配分等環(huán)節(jié)割裂開，忽視了各環(huán)節(jié)之間的相互聯(lián)系和影響。已有預測方法都將進出站量預測、OD分布預測和客流配分等環(huán)節(jié)按照單向不可逆的順序進行，不能體現(xiàn)下游環(huán)節(jié)對上游環(huán)節(jié)的反饋影響，如客流配分結(jié)果無法反饋影響OD分布預測結(jié)果，OD分布結(jié)果也無法反饋影響進出站量的預測結(jié)果，導致各環(huán)節(jié)所使用的同一變量(如根據(jù)客流配分結(jié)果所獲得的OD間綜合交通阻抗，與OD分布計算式所采用的綜合阻抗值)不一致的情況，使得模型的理論嚴謹性欠缺、預測精度不高。另外，目前城市軌道交通新線接入對既有線網(wǎng)的影響評價，主要是針對新線與單條線路交匯形成單點換乘等比較簡單的線網(wǎng)接續(xù)情況，無法適應成網(wǎng)條件下多條新線同時接入、新線與多條線路相交以及多條新線在同一位置接續(xù)等情況。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的不足，本發(fā)明提供一種成網(wǎng)條件下城市軌道交通新線接入客流預測方法。本發(fā)明實施例公開了一種成網(wǎng)條件下城市軌道交通新線接入客流預測方法，包括以下步驟:
1.1、初始化:首先，加載路網(wǎng)拓撲信息、列車時刻表基礎數(shù)據(jù)；其次，初始化各變量的初始值，包括站點土地利用性質(zhì)指標、土地利用強度指標、站點可達性指標APAc^ OD可達性指標AODtlW及路段擁擠費用指標CNtl;最后，根據(jù)實際情況和用戶需求，設定該方法的總迭代步數(shù)或預測精度，作為迭代運算的終止條件，設定統(tǒng)計迭代步數(shù)的變量i=l ;1.2、新線接入進出站量預測:將各站點的土地利用性質(zhì)指標、土地利用強度指標和站點可達性指標APAp1作為輸入，基于構(gòu)建的歷史數(shù)據(jù)庫利用模糊匹配預測新線接入各站點進出站量，并將預測結(jié)果傳遞到步驟1.3，其中，i>l時，將站點可達性指標APAp1模糊化；1.3、新線接入OD分布預測:輸入OD可達性指標AODp1與步驟1.2輸出的新線接入進出站量預測結(jié)果，基于目的地選擇效用函數(shù)DE = f (C，D, AOD, XZ, GM, kd)計算目的地選擇效用，并利用OD分布預測模型q=f (DE，0)計算OD分 布預測結(jié)果，進入步驟1.4，其中，C為票價，D為出站量，XZ為標記起訖點土地利用性質(zhì)指標的0-1變量，GM為標記起訖點土地利用強度指標的0-1變量，kd為標記OD位置的0-1變量，0為進站量；1.4、客流配分:輸入路段擁擠費用指標CNp1和步驟1.3中的OD分布預測結(jié)果，計算路徑選擇效用V = f (CR，TR, TFS, TFT, CN)，基于地鐵乘客出行路徑選擇模型ql=f (V，q)，考慮到首末班車的限制，計算每一 OD對間各有效路徑的客流量ql，更新路段擁擠費用指標CNi,其中，CR為路徑票價，TR為乘車時間，TFS為換乘次數(shù)，TFT為換乘時間；1.5、終止條件判斷:判斷是否滿足步驟1.1中預設的終止條件，若不滿足，則計算OD可達性指標AODi=If(V)和站點可達性指標APAi=F(DE),并計算i=i+l ;否則迭代終止；迭代終止后，基于有效路徑的客流量進行統(tǒng)計，得到斷面流量、換乘量和線路流量，其中，OD可達性指標A0Di=f(V)是基于步驟1.4計算的路徑選擇效用V計算得到的，作為i+1次迭代時步驟1.3的輸入數(shù)據(jù)；站點可達性指標APA^f(DE)是基于步驟1.3計算的目的地選擇效用DE計算得到的，作為i+1次迭代時步驟1.2的輸入數(shù)據(jù)。進一步，作為優(yōu)選，以城市軌道交通網(wǎng)絡為研究對象，以嵌套式客流預測模型為基礎，利用預測結(jié)果的正向傳遞和可達性指標的反饋將進出站量預測、OD分布預測和客流配分等步驟有機融合為統(tǒng)一整體，其中，預測結(jié)果的正向傳遞是指:將“進出站量預測”的預測結(jié)果輸入到“0D分布預測”，將“0D分布預測”的預測結(jié)果輸入到“客流配分”;可達性指標的反饋是指:將“客流配分”中計算的OD可達性指標反饋到“0D分布預測”，將“0D分布預測”中計算的站點可達性指標反饋到“進出站量預測”。進一步，作為優(yōu)選，所述站點土地利用性質(zhì)指標、土地利用強度指標、站點可達性指標的初始值是模糊化設定的數(shù)值。進一步，作為優(yōu)選，所述OD可達性指標的初始值是OD間最短路徑的出行時間。進一步，作為優(yōu)選，所述路段擁擠費用指標的初始值為歷史的滿載率與路段運行時間的乘積。本發(fā)明基于新線接入后全網(wǎng)的網(wǎng)絡特征、所有站點的土地利用及可達性指標、所有線路的運營指標等，進行新線接入后全網(wǎng)的進出站量、OD分布、斷面流量及換乘量的估計，因此，該方法可以針對復雜網(wǎng)絡、新線與既有線復雜接續(xù)以及多條新線同時接入等情況下的客流需求進行預測，保證了預測精度，降低了數(shù)據(jù)獲取難度。


當結(jié)合附圖考慮時，通過參照下面的詳細描述，能夠更完整更好地理解本發(fā)明以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點，但此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定，其中:圖1為本發(fā)明實施例一種成網(wǎng)條件下城市軌道交通新線接入客流預測方法流程圖。
具體實施例方式參照圖1對本發(fā)明的實施例進行說明。為使上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。如圖1所示，一種成網(wǎng)條件下城市軌道交通新線接入客流預測方法，包括以下步驟:S1、初始化。(I)加載路網(wǎng)拓撲信息、列車時刻表等基礎數(shù)據(jù)。( 2 )設定站點土地利用性質(zhì)指標、土地利用強度指標等指標值。這兩個指標是模糊化值，可通過站點周邊環(huán)境等設定。(3)初始化站點可達性指標和OD可達性指標。站點可達性指標的初始值為通過站點r所在線路類型(市區(qū)線、郊區(qū)線或未接入線)等設定的模糊值；0D可達性指標的初始值設定為從1>到s的最短路徑的出行時間。(4)初始化路段的擁擠費用指標CR。既有路段的擁擠費用指標的初始值為歷史的滿載率與路段運行時間的乘積，新線路段設為0 ;(5)根據(jù)實際情況和用戶需求，根據(jù)實際情況和用戶需求，為加快迭代速率和保證預測精度，建議設定該方法的總迭代步數(shù)n=2，作為本發(fā)明迭代運算的終止條件。設定統(tǒng)計迭代步數(shù)變量i=l。S2、新線接入進出站量預測。(I)輸入各站點的土地利用性質(zhì)指標、土地利用強度指標和站點可達性指標
等。其中，i>i時，需將站點可達性指標模糊化，即根據(jù)站點可達性指標所處的取值范圍確定該站的軌道交通方便程度(對應歷史數(shù)據(jù)庫中的1-3)。(2)基于構(gòu)建的歷史數(shù)據(jù)庫利用模糊匹配預測新線接入各站點進出站量。歷史數(shù)據(jù)庫樣例如表I。其中,土地利用性質(zhì)包括居住類、辦公類、居住占優(yōu)類、辦公占優(yōu)類、樞紐場站類、商業(yè)中心類和其他類，分別對應歷史數(shù)據(jù)庫中的1-7 ;土地利用強度包括特大類、大類、中類和小類，分別對應歷史數(shù)據(jù)庫中的1-4 ;站點可達性分為便捷類、較便捷類和不便捷類，分別對應歷史數(shù)據(jù)庫中的1-3。表I歷史數(shù)據(jù)庫樣例
權(quán)利要求
1.一種成網(wǎng)條件下城市軌道交通新線接入客流預測方法，其特征在于，包括以下步驟: 1.1、初始化: 首先，加載路網(wǎng)拓撲信息、列車時刻表基礎數(shù)據(jù)；其次，初始化各變量的初始值，包括站點土地利用性質(zhì)指標、土地利用強度指標、站點可達性指標APAc^OD可達性指標AODtl以及路段擁擠費用指標CNtl;最后，根據(jù)實際情況和用戶需求，設定該方法的總迭代步數(shù)或預測精度，作為迭代運算的終止條件，設定統(tǒng)計迭代步數(shù)的變量i=l ； 1.2、新線接入進出站量預測: 將各站點的土地利用性質(zhì)指標、土地利用強度指標和站點可達性指標APAp1作為輸入，基于構(gòu)建的歷史數(shù)據(jù)庫利用模糊匹配預測新線接入各站點進出站量，并將預測結(jié)果傳遞到步驟1.3，其中，i>l時 ，將站點可達性指標APAp1模糊化； 1.3、新線接入OD分布預測: 輸入OD可達性指標AODp1與步驟1.2輸出的新線接入進出站量預測結(jié)果，基于目的地選擇效用函數(shù)DE = f (C，D, AOD, XZ, GM, kd)計算目的地選擇效用，并利用OD分布預測模型q=f(DE, 0)計算OD分布預測結(jié)果，進入步驟1.4，其中，C為票價，D為出站量，XZ為標記起訖點土地利用性質(zhì)指標的0-1變量，GM為標記起訖點土地利用強度指標的0-1變量，kd為標記OD位置的0-1變量，0為進站量； 1.4、客流配分: 輸入路段擁擠費用指標CNp1和步驟1.3中的OD分布預測結(jié)果，計算路徑選擇效用V=f(CR, TR, TFS, TFT, CN)，基于地鐵乘客出行路徑選擇模型ql=f (V，q)，考慮到首末班車的限制，計算每一 OD對間各有效路徑的客流量ql，更新路段擁擠費用指標CNi,其中，CR為路徑票價，TR為乘車時間，TFS為換乘次數(shù)，TFT為換乘時間； 1.5、終止條件判斷: 判斷是否滿足步驟1.1中預設的終止條件，若不滿足，則計算OD可達性指標AODff (V)和站點可達性指標APAff (DE)，并計算i=i+1 ;否則迭代終止；迭代終止后，基于有效路徑的客流量進行統(tǒng)計，得到斷面流量、換乘量和線路流量，其中，OD可達性指標AODff (V)是基于步驟1.4計算的路徑選擇效用V計算得到的，作為i+1次迭代時步驟1.3的輸入數(shù)據(jù)；站點可達性指標APA#(DE)是基于步驟1.3計算的目的地選擇效用DE計算得到的，作為i+1次迭代時步驟1.2的輸入數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述成網(wǎng)條件下城市軌道交通新線接入客流預測方法，其特征在于，以城市軌道交通網(wǎng)絡為研究對象，以嵌套式客流預測模型為基礎，利用預測結(jié)果的正向傳遞和可達性指標的反饋將進出站量預測、OD分布預測和客流配分等步驟有機融合為統(tǒng)一整體，其中，預測結(jié)果的正向傳遞是指:將“進出站量預測”的預測結(jié)果輸入到“0D分布預測”，將“0D分布預測”的預測結(jié)果輸入到“客流配分”;可達性指標的反饋是指:將“客流配分”中計算的OD可達性指標反饋到“0D分布預測”，將“0D分布預測”中計算的站點可達性指標反饋到“進出站量預測”。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述成網(wǎng)條件下城市軌道交通新線接入客流預測方法，其特征在于，所述站點土地利用性質(zhì)指標、土地利用強度指標、站點可達性指標的初始值是模糊化設定的數(shù)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述成網(wǎng)條件下城市軌道交通新線接入客流預測方法，其特征在于，所述OD可達性指標的初始值是OD間最短路徑的出行時間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述成網(wǎng)條件下城市軌道交通新線接入客流預測方法，其特征在于，所述路段擁擠費用指標的初始值為歷史的滿載率與路段運行時間的乘積。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種成網(wǎng)條件下城市軌道交通新線接入客流預測方法，包括以下步驟1.1、初始化；1.2、新線接入進出站量預測；1.3、新線接入OD分布預測；1.4、客流配分；1.5、終止條件判斷。其中，“進出站量預測”的結(jié)果是“OD分布預測”的輸入，“OD分布預測”的結(jié)果是“客流配分”的輸入；并且，基于“客流配分”結(jié)果計算的OD可達性指標是“OD分布預測”的輸入，基于“OD分布預測”結(jié)果計算的站點可達性指標是“進出站量預測”的輸入。上述過程反復迭代直至滿足終止條件，輸出最終結(jié)果。該方法可以針對復雜網(wǎng)絡、新線與既有線復雜接續(xù)以及多條新線同時接入等情況下的客流需求進行預測，保證預測精度，降低了數(shù)據(jù)獲取難度。
文檔編號G06Q10/04GK103208033SQ201310093608
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月22日
發(fā)明者姚恩建, 張永生, 楊揚 申請人:北京交通大學