一種基於Logit模型和貝葉斯決策的客流分配方法
2023-07-23 08:46:01 3
專利名稱：一種基於Logit模型和貝葉斯決策的客流分配方法
技術領域：
本發明涉及一種軌道交通客流分配方法，特別涉及一種基於Logit模型和貝葉斯 決策的客流分配方法。
背景技術：
由於軌道交通項目造價高，投資量大等原因，路網建設往往需要吸引多元的投資 主體；此外，由於運營管理機制等原因，軌道路網運營往往需要按線路劃分不同的運營主 體，而這些運營主體可能代表不同投資主體的利益，故整個路網呈現出利益主體多元化的 現象。為了保障各經濟貢獻主體的投資利益，必需建立一種科學合理的清分方法實現軌道 交通票款收入的合理清分。目前國內各大城市的軌道交通路網中均採用一票換乘模式，即 乘客只需在起始站根據目的站購買一張車票即可，若中間需經過線路換乘，則無需在換乘 站重新購票。這種換乘模式下沒有對乘客的換乘時間及站點進行記錄，故當乘客出行存在 多條路徑可以選擇時，就無法確定乘客的具體出行路徑。要實現合理清分，首先要解決的就 是軌道交通網絡客流流量的分配問題，即如何將OD對之間的所有客流流量合理分配到該 OD對之間的多條有效路徑上；其中0 起始車站；D 目的車站。國外許多大城市雖然已經具備非常完善的軌道交通網絡，由於在投資建設方式、 運營管理方式及換乘模式等方面與國內存在許多不同，故在客流分配方法上可借鑑的東西 很少。近年來，國內一些學者對無障礙換乘模式下的客流分配方法進行了一些研究，主要是 對城市道路交通網絡流量分配一些方法進行了改進，以出行者選擇行為為核心進行研究。 然而，城市軌道交通網絡與道路交通網絡存在著顯著的不同(1)前者乘客的出行時間主 要與所搭乘的軌道交通線路的運營時間和調度時間有關，因此，一旦出行路徑確定，那麼出 行時間也就基本確定了。而後者的出行時間與選擇的出行路徑及道路的暢通情況有關。尤 其在尖峰時段，一旦出行交通阻塞，那麼出行者的出行時間將可能受到很大的影響。(2)前 者乘客的出行路徑中可能需要經過換乘，換乘對乘客選擇出行路徑造成的影響是必須考慮 的因素之一；而後者不存在換乘問題。(3)前者能夠根據乘客的進出站時間來獲得每個乘 客的出行時間；而後者無法獲得每個出行者的出行時間。
發明內容
本發明的目的是提供一種基於Logit模型和貝葉斯決策的客流分配方法，以通過 分析出行時間、換乘等因素對軌道交通網絡中乘客的路徑選擇行為的影響來建立客流分配 模型的方法，進而根據每條路徑的廣義費用得出乘客選擇該條路徑的概率。為實現上述目的，本發明從模式分類的角度出發，通過分析乘客的出行時間的概 率分布，建立了一種基於乘客實際旅行時間的客流分配方法。該方法以Logit模型建立的 路徑選擇概率作為先驗概率，以每條路徑的旅行時間的概率分布作為類條件概率密度，建 立貝葉斯決策分類器，將客流數據進行分類，進而實現OD客流流量分配。本方法的具體步 驟包括
(1)根據Logit模型建立每條路徑被選擇的概率函數作為先驗概率；(2)確定乘客選擇有效路徑出行時所花費的旅行時間的概率分布函數；(3)利用貝葉斯決策判別函數，將每個乘客或者每條客流數據對應的路徑進行分類。其中，步驟(1)根據Logit模型建立每條路徑被選擇的概率函數為
權利要求
一種基於Logit模型和貝葉斯決策的客流分配方法，其特徵在於，包括如下步驟(1)根據Logit模型建立每條路徑被選擇的概率函數作為先驗概率；(2)確定乘客選擇有效路徑出行時所花費的旅行時間的概率分布函數；(3)利用貝葉斯決策判別函數，將每個乘客或者每條客流數據對應的路徑進行分類。
2.根據權利要求1的一種基於Logit模型和貝葉斯決策的客流分配方法，其特徵在於 步驟(1)根據Logit模型建立每條路徑被選擇的概率函數為exP ~e/crsprs 一 _V / min Jk r νΣ，Ρ U /rsV / Cmin 7其中，Pf和分別表示起始站和終到站對(r，s)之間有效路徑k的被選擇概率和該 路徑的廣義費用值；^Jn表示(r，s)之間所有有效路徑中的最小廣義費用值；θ是通過極 大似然估計法進行參數估計。
3.根據權利要求2的一種基於Logit模型和貝葉斯決策的客流分配方法，其特徵在於 所述的路徑廣義費用代表的是乘客選擇此路徑出行時所付出的綜合代價，包括時間費用 rf和換乘費,其中，時間費用即旅行時間，乘客選擇有效路徑k完成起始站和終到站對(r，S)之間的一次 出行所需的旅行時間為4smri7Γ =TaZ0 +Τ<ο +Σ(閲 + +TwZj) + Tels =\y=i4smrks,=Σ(Jpli + Ki) + Σ (T4SJ + K,) + Ter:i=\J=O其中，Tf是乘客選擇有效路徑k所花費的旅行時間；:Ta^是乘客從起始站進站至站臺 候車的走行時間；^Co是乘客自起始站站臺到上車的時間間隔，通常為發車間隔的1/2 ； 和分別是乘客選擇有效路徑k在第j次換乘的走行時間和換乘候車時間，mf是換 乘次數；是乘客選擇有效路徑k在區間i的運行時間；是列車在區間i的起點站的 停車時間，是出行途徑的乘車區間個數；Df是乘客選擇有效路徑k的出站走行時間； 換乘費用包括乘客換乘時間佔總出行時間的比重和換乘次數軌,eIs = Υ%、Τα i/7T w是換乘次數；、和、分別是權J 一ι ,J,」1κ重參數；廣義費用表示為Cls=αΤ- + 風如？ + Vi)2= O +財其中，α、Y、δ是通過極大似然估計法進行參數估計。
4.根據權利要求1的一種基於Logit模型和貝葉斯決策的客流分配方法，其特徵在 於步驟(2)將乘客選擇出行路徑k所花費的旅行時間看作隨機變量{Xk}，且數學期望值為 E(Xi) = μ k，方差為= 2,則如果乘客選擇路徑k出行，其旅行時間t的概率分布函 數為
5.根據權利要求1的一種基於Logit模型和貝葉斯決策的客流分配方法，其特徵在於 步驟(3)進行分類的具體步驟包括1)樣本訓練；2)得到有效路徑的旅行時間均值，及分類後的樣本數據；3)計算每條有效路徑的旅行時間的樣本方差；4)確定有效路徑的旅行時間所服從的正態分布，進而得到OD間旅行時間t的概率分布；5)計算每條有效路徑被選擇的頻率ΡΓ，其中，nk表示選擇出行路徑k的乘客數量，以此作為有效路徑k被選擇的概率，利用極大似然估計法對位置參數進行參數估計，進 而得出路徑被選擇的概率；6)輸入客流數據；7)計算旅行時間為t的乘客選擇的有效路徑k出行的概率 P{t\k)Pk
6.根據權利要求5的一種基於Logit模型和貝葉斯決策的客流分配方法，其特徵在於 分類步驟1)所述的樣本訓練步驟包括①令迭代次數a= 0，初始化有效路徑k的旅行時間均值《廣；②計算每個乘客的旅行時間Xi與每條路徑的旅行時間均值之間的距離rff,i = 1， 2，…，N;③若Y7VZt,且j，ke Krs，都有 φ) < df ,則將Xi歸入到選擇路徑k的那一類中；④重新計算每條有效路徑的旅行時間均值得到,比較和,若達到收斂性要求即滿足^Σ二(4β+1)-4a))^￡時，ε為可接受的誤差限，則停止訓練；否則，令 a = a+1，並跳轉到第②步，繼續執行。
全文摘要
本發明提出了一種基於Logit模型和貝葉斯決策的客流分配方法，包括如下步驟根據Logit模型建立每條路徑被選擇的概率函數作為先驗概率；確定乘客選擇有效路徑出行時所花費的旅行時間的概率分布函數；利用貝葉斯決策判別函數，將每個乘客或者每條客流數據對應的路徑進行分類。本發明將乘客旅行時間作為客流分配的參考依據，不僅可以為制定和協調網絡運營計劃提供依據，還是實現「一票換乘」模式下軌道交通票款收入科學合理清分重要依據。
文檔編號G06Q10/00GK101964085SQ20101029413
公開日2011年2月2日 申請日期2010年9月27日 優先權日2010年9月27日
發明者冷彪, 張琪, 李暘, 熊璋 申請人:北京航空航天大學