一種成網條件下城市軌道交通新線接入客流預測方法
2023-06-04 11:31:16 1
專利名稱：一種成網條件下城市軌道交通新線接入客流預測方法
技術領域：
本發明涉及軌道交通技術領域，尤其涉及一種成網條件下城市軌道交通新線接入客流預測方法。
背景技術：
隨著城市軌道交通新線接入既有線網並投入使用，整個軌道交通網絡的拓撲結構將發生變化、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劃列車開行方案與制定客流誘導策略提供數據支持，新線接入條件下的客流預測必不可少。但是，由於沒有新線接入網絡條件下的客流歷史數據，不能沿襲傳統的基於歷史數據統計規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的影響。因此，構建一種針對成網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的影響評價、規劃列車開行方案以及制定客流誘導策略等運營管理環節具有重要的意義。一般來講，新線接入客流預測包括新線接入後各站點進出站量預測、新線接入後各站點間客流0D(0rigin-Destination,起訖點)分布預測和客流配分等環節。進出站量預測時，一般需要各站點周圍詳細的居住人口、就業人口、產值等社會經濟發展指標，以及商用、居住等土地利用性質指標和建築面積、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，大都基於現狀OD間客流分布已知的增長係數法或重力模型法，一般不能分析網絡條件發生變化後的客流分布情況，或不能綜合反映OD間時間、網絡接續、換乘次數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節割裂開，忽視了各環節之間的相互聯繫和影響。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節按照單向不可逆的順序進行，不能體現下遊環節對上遊環節的反饋影響，如客流配分結果無法反饋影響OD分布預測結果，OD分布結果也無法反饋影響進出站量的預測結果，導致各環節所使用的同一變量(如根據客流配分結果所獲得的OD間綜合交通阻抗，與OD分布計算式所採用的綜合阻抗值)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接續情況，無法適應成網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等情況。
發明內容
為了克服現有技術結構的不足，本發明提供一種成網條件下城市軌道交通新線接入客流預測方法。本發明實施例公開了一種成網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，加載路網拓撲信息、列車時刻表基礎數據；其次，初始化各變量的初始值，包括站點土地利用性質指標、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;最後，根據實際情況和用戶需求，設定該方法的總迭代步數或預測精度，作為迭代運算的終止條件，設定統計迭代步數的變量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指標、土地利用強度指標和站點可達性指標APAp1作為輸入，基於構建的歷史資料庫利用模糊匹配預測新線接入各站點進出站量，並將預測結果傳遞到步驟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果，基於目的地選擇效用函數DE = f (C，D, AOD, XZ, GM, kd)計算目的地選擇效用，並利用OD分布預測模型q=f (DE，0)計算OD分 布預測結果，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分布預測結果，計算路徑選擇效用V = f (CR，TR, TFS, TFT, CN)，基於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，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),並計算i=i+l ;否則迭代終止；迭代終止後，基於有效路徑的客流量進行統計，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)是基於步驟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的輸入數據；站點可達性指標APA^f(DE)是基於步驟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的輸入數據。進一步，作為優選，以城市軌道交通網絡為研究對象，以嵌套式客流預測模型為基礎，利用預測結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一整體，其中，預測結果的正向傳遞是指:將「進出站量預測」的預測結果輸入到「0D分布預測」，將「0D分布預測」的預測結果輸入到「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，作為優選，所述站點土地利用性質指標、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值。進一步，作為優選，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。本發明基於新線接入後全網的網絡特徵、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，進行新線接入後全網的進出站量、OD分布、斷面流量及換乘量的估計，因此，該方法可以針對複雜網絡、新線與既有線複雜接續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，降低了數據獲取難度。
當結合附圖考慮時，通過參照下面的詳細描述，能夠更完整更好地理解本發明以及容易得知其中許多伴隨的優點，但此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本發明的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定，其中:圖1為本發明實施例一種成網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對本發明的實施例進行說明。為使上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。如圖1所示，一種成網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)加載路網拓撲信息、列車時刻表等基礎數據。( 2 )設定站點土地利用性質指標、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(市區線、郊區線或未接入線)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)根據實際情況和用戶需求，根據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n=2，作為本發明迭代運算的終止條件。設定統計迭代步數變量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，即根據站點可達性指標所處的取值範圍確定該站的軌道交通方便程度(對應歷史資料庫中的1-3)。(2)基於構建的歷史資料庫利用模糊匹配預測新線接入各站點進出站量。歷史資料庫樣例如表I。其中,土地利用性質包括居住類、辦公類、居住佔優類、辦公佔優類、樞紐場站類、商業中心類和其他類，分別對應歷史資料庫中的1-7 ;土地利用強度包括特大類、大類、中類和小類，分別對應歷史資料庫中的1-4 ;站點可達性分為便捷類、較便捷類和不便捷類，分別對應歷史資料庫中的1-3。表I歷史資料庫樣例
權利要求
1.一種成網條件下城市軌道交通新線接入客流預測方法，其特徵在於，包括以下步驟: 1.1、初始化: 首先，加載路網拓撲信息、列車時刻表基礎數據；其次，初始化各變量的初始值，包括站點土地利用性質指標、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;最後，根據實際情況和用戶需求，設定該方法的總迭代步數或預測精度，作為迭代運算的終止條件，設定統計迭代步數的變量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指標、土地利用強度指標和站點可達性指標APAp1作為輸入，基於構建的歷史資料庫利用模糊匹配預測新線接入各站點進出站量，並將預測結果傳遞到步驟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果，基於目的地選擇效用函數DE = f (C，D, AOD, XZ, GM, kd)計算目的地選擇效用，並利用OD分布預測模型q=f(DE, 0)計算OD分布預測結果，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分布預測結果，計算路徑選擇效用V=f(CR, TR, TFS, TFT, CN)，基於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，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)，並計算i=i+1 ;否則迭代終止；迭代終止後，基於有效路徑的客流量進行統計，得到斷面流量、換乘量和線路流量，其中，OD可達性指標AODff (V)是基於步驟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的輸入數據；站點可達性指標APA#(DE)是基於步驟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的輸入數據。
2.根據權利要求1所述成網條件下城市軌道交通新線接入客流預測方法，其特徵在於，以城市軌道交通網絡為研究對象，以嵌套式客流預測模型為基礎，利用預測結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一整體，其中，預測結果的正向傳遞是指:將「進出站量預測」的預測結果輸入到「0D分布預測」，將「0D分布預測」的預測結果輸入到「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.根據權利要求1所述成網條件下城市軌道交通新線接入客流預測方法，其特徵在於，所述站點土地利用性質指標、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值。
4.根據權利要求1所述成網條件下城市軌道交通新線接入客流預測方法，其特徵在於，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.根據權利要求1所述成網條件下城市軌道交通新線接入客流預測方法，其特徵在於，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
本發明公開了一種成網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」的結果是「OD分布預測」的輸入，「OD分布預測」的結果是「客流配分」的輸入；並且，基於「客流配分」結果計算的OD可達性指標是「OD分布預測」的輸入，基於「OD分布預測」結果計算的站點可達性指標是「進出站量預測」的輸入。上述過程反覆迭代直至滿足終止條件，輸出最終結果。該方法可以針對複雜網絡、新線與既有線複雜接續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，降低了數據獲取難度。
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 優先權日2013年3月22日
發明者姚恩建, 張永生, 楊揚 申請人:北京交通大學