[發(fā)明專利]一種基于公交網(wǎng)絡(luò)的乘客需求預(yù)測系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310293407.3
• 申請日: 2013-07-15
• 公開（公告）號: CN103366224B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周春姐;戴鵬飛;鄒海林
• 申請（專利權(quán)）人: 魯東大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/30
• 代理公司: 北京慕達星云知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

1.基于公交網(wǎng)絡(luò)的乘客需求預(yù)測方法，具體步驟為：

1)從實際公交網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用出發(fā)，給出乘客需求預(yù)測方法的概要描述；步驟1)中的實際公交網(wǎng)絡(luò)表示如下：假設(shè)某條公交線路包含N，N≥2個公交站點S＝{S₁，S₂，…，S_N}；其中第一個站點為出發(fā)站點，最后一個為終結(jié)站點；公交車在站點間的通行遵循特定的路線和特定的時刻表；D_b＝{d₁，d₂，…，d_j}表示在站點s上車的、乘坐b路公交車的j個乘客的目的地集合；根據(jù)公交車的換班時間將運行時間分為4個時間段；預(yù)測t時刻在公交站點s要乘坐b路公交車的乘客的數(shù)目

2)綜合考慮非均勻性、突發(fā)性和周期性因素，分別提出三種不同的乘客需求預(yù)測模型；

步驟2)中對乘客需求的預(yù)測模型包括隨時間變化的泊松模型，加權(quán)時間變化的泊松模型和綜合自回歸移動平均模型：

隨時間變化的泊松模型包括以下步驟：給定時間內(nèi)某公交站點有n輛公交車停靠的概率P(n)滿足泊松分布，定義為式中表示在固定時間段內(nèi)乘客對公交服務(wù)的平均需求的比率，λ的值不是常量，而是隨時間變化的；把它看做一個時間函數(shù)λ(t)，從而將泊松分布變換成非齊次的；λ(t)定義為λ(t)＝λ₀δ_d(t)η_d(t)，h(t)，式中d(t)表示工作日{(diào)1＝周日，2＝周一，…}，h(t)是時間t所屬的時間段，每30分鐘作為一個時間段；另外需要滿足下面兩個等式和式中D是一天中時間段的數(shù)目，λ₀是一周泊松過程的平均比率，δ_i表示第i天的相對變化，η_j，i表示第j天第i時間段的相對變化，λ(t)是一個離散函數(shù)，用來表示公交站點s上隨時間變化的乘客需求；

加權(quán)時間變化的泊松模型包括以下步驟：增加上周乘客需求量與之前幾周乘客需求量的相關(guān)度；相關(guān)度的權(quán)值w用時間序列方法-指數(shù)平滑法-來計算，其定義為w＝α*{1，(1-α)，(1-a)²，...，(1-a)^λ-1}，式中λ是以往時間段中乘客需求的平均值，α是平滑因子，其值是由用戶定義的，其大小范圍為0＜α＜1；

綜合自回歸移動平均模型包括以下步驟：模擬和預(yù)測不同類型的單變量時間序列數(shù)據(jù)，變量的預(yù)測值是歷史觀測和隨機誤差的線性函數(shù)；將某特定公交站點s上隨時間變化的乘客需求量看做時間序列，因此預(yù)測過程表示如下R_s，t＝θ₀+φ₁X_s，t-1+φ₂X_s，t-2+...+φ_pX_s，t-p+ε_s，t-θ₁X_s，t-1-θ₂X_s，t-2-...-θ_qX_s，t-q，式中R_s，t和ε_s，t分別是在時刻t乘客需求量的實際值和隨機誤差，φ_I(1，2，...，p)和θ_m(1，2，...，q)是模型的參數(shù)和權(quán)值，其中p和q是表示模型的階的正整數(shù)；模型的階和權(quán)值都利用自相關(guān)函數(shù)和偏自相關(guān)函數(shù)從歷史時間序列中得到；這些值用來檢測是否存在周期性，以及其周期性的頻率；

3)提出一種基于滑動窗口的框架來整合三種預(yù)測模型，包括以下步驟：將三種模型結(jié)合起來實現(xiàn)更好的預(yù)測；M＝{M₁，M₂，...M_z}表示對一個給定時間序列進行建模的z個模型的集合；M_t＝{M_1t，M_2t，...M_zt}表示這些模型在時刻t對下一時間段的預(yù)測值的集合；整合預(yù)測值E_t，由下式計算得到其中ρ_jM是模型M_j在時間窗口[t-H，t]內(nèi)的某個時間段做出的預(yù)測值，H是由用戶定義的滑動窗口的大小；因為在后續(xù)的時間段中公交數(shù)據(jù)信息是連續(xù)不斷到來的，因此時間窗口也要不斷滑動，從而保證這些模型在下一個H時間段內(nèi)正常運行；為了更好地評價預(yù)測的準確性，采用時間序列預(yù)測誤差度量機制-對稱平均百分比誤差。