[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于公路網(wǎng)客流OD反推技術(shù)的高鐵客流需求預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810069399.7
• 申請(qǐng)日: 2018-01-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108269399B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟祥海;柳昕汝;孟令旗;劉振博;吳佩潔
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G08G1/01
• 分類(lèi)號(hào): G08G1/01;G06Q10/04;G06Q50/30
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 岳泉清

1.一種基于公路網(wǎng)客流OD反推技術(shù)的高鐵客流需求預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、劃分交通區(qū)并構(gòu)建基礎(chǔ)公路網(wǎng)；所述的劃分交通區(qū)并構(gòu)建基礎(chǔ)公路網(wǎng)的具體過(guò)程如下：

步驟1.1、交通區(qū)劃分：

對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行交通區(qū)劃分：研究區(qū)域包括直接影響區(qū)和間接影響區(qū)；

直接影響區(qū)為擬建高鐵經(jīng)過(guò)的區(qū)域；以地級(jí)市及行政區(qū)劃級(jí)別相等的行政區(qū)域建制為單位將直接影響區(qū)劃分為交通中區(qū)；以縣、縣級(jí)市及行政區(qū)劃級(jí)別相等的行政區(qū)域建制為單位將每個(gè)交通中區(qū)劃分為交通小區(qū)；

間接影響區(qū)為研究區(qū)域內(nèi)除直接影響區(qū)以外的外圍區(qū)，以省、地級(jí)市及省、地級(jí)市行政區(qū)劃級(jí)別相等的行政區(qū)域建制為單位將間接影響區(qū)劃分為交通大區(qū)；

步驟1.2、公路網(wǎng)構(gòu)建：

繪制直接影響區(qū)內(nèi)部的公路網(wǎng)絡(luò)，作為OD反推路網(wǎng)；

統(tǒng)計(jì)公路網(wǎng)中所有公路的屬性，包括公路名稱(chēng)、公路等級(jí)、設(shè)計(jì)速度、車(chē)道數(shù)、里程；

步驟二、篩選機(jī)動(dòng)車(chē)交通量調(diào)查斷面，獲得客運(yùn)機(jī)動(dòng)車(chē)交通量數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)得到交通小區(qū)i各種類(lèi)型車(chē)輛的產(chǎn)生指標(biāo)和交通小區(qū)j各種類(lèi)型車(chē)輛的吸引指標(biāo)；所述步驟二具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：

對(duì)于交通小區(qū)i到交通小區(qū)j內(nèi)的各條公路，選取相互獨(dú)立的國(guó)、省道斷面，進(jìn)行斷面交通量調(diào)查，獲得客運(yùn)機(jī)動(dòng)車(chē)交通量數(shù)據(jù)；

每條調(diào)查路段共有兩組斷面交通量信息，分別針對(duì)每組斷面進(jìn)行交通量統(tǒng)計(jì)，第一組交通量作為客流OD推算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；第二組交通量不參與OD反推的過(guò)程，僅是用于OD反推結(jié)果的檢驗(yàn)；

不同類(lèi)型的機(jī)動(dòng)車(chē)流量主要有兩個(gè)獲取途徑，一是通過(guò)各條國(guó)省道上的流量觀測(cè)站提供的歷史數(shù)據(jù)，通過(guò)歷史數(shù)據(jù)獲得斷面流量；另一個(gè)是另行補(bǔ)充調(diào)查的斷面流量，即針對(duì)沒(méi)有流量觀測(cè)站歷史數(shù)據(jù)的道路通過(guò)調(diào)查獲得斷面流量；二者加和即獲得客運(yùn)機(jī)動(dòng)車(chē)交通量；

針對(duì)第一組交通量數(shù)據(jù)，根據(jù)各路段的交通流量及流向，可統(tǒng)計(jì)得到交通小區(qū)i各種類(lèi)型車(chē)輛的產(chǎn)生指標(biāo)P_i和交通小區(qū)j各種類(lèi)型車(chē)輛的吸引指標(biāo)A_j；對(duì)于不同類(lèi)型的車(chē)輛，產(chǎn)生指標(biāo)P_i表示從交通小區(qū)i出發(fā)的該類(lèi)型車(chē)輛的數(shù)量，吸引指標(biāo)A_j表示進(jìn)入交通小區(qū)j的該類(lèi)型車(chē)輛的數(shù)量；

步驟三、確定反推路網(wǎng)阻抗矩陣；所述步驟三確定反推路網(wǎng)阻抗矩陣的過(guò)程如下：

(3.1)如果路網(wǎng)阻抗矩陣選擇距離阻抗矩陣，距離阻抗矩陣的確定過(guò)程如下：

首先確定連接兩個(gè)交通小區(qū)之間所有可通行的國(guó)省道，各條國(guó)省道的長(zhǎng)度；然后，確定兩交通小區(qū)之間的最短路徑及其相對(duì)次短路徑，計(jì)算各路徑長(zhǎng)度；最后，對(duì)最短路徑及次短路徑的長(zhǎng)度進(jìn)行加權(quán)平均，得到距離阻抗矩陣；

(3.2)如果路網(wǎng)阻抗矩陣選擇時(shí)間阻抗矩陣，時(shí)間阻抗矩陣的確定過(guò)程如下：

首先確定兩交通小區(qū)之間的最短路徑及次短路徑的長(zhǎng)度，并通過(guò)調(diào)查得到各條公路的運(yùn)行速度；然后，計(jì)算兩交通小區(qū)利用各條路徑的時(shí)間阻抗；最后，對(duì)各路徑的時(shí)間阻抗進(jìn)行加權(quán)平均，得到時(shí)間阻抗矩陣；

將交通小區(qū)i到交通小區(qū)j的距離或行程時(shí)間記為t_ij；

步驟四、分析整理直接影響范圍內(nèi)的客運(yùn)發(fā)車(chē)班次數(shù)據(jù)，結(jié)合車(chē)輛額定載客人數(shù)及實(shí)載率信息，推算大型客車(chē)相應(yīng)的旅客流量，形成大型客車(chē)對(duì)應(yīng)的旅客OD矩陣；所述步驟四的過(guò)程如下：

步驟4.1、旅客流量推算：

在已知發(fā)車(chē)班次、車(chē)型、額定載客量和載客率的條件下，即可確定出旅客流量，即旅客流量＝班車(chē)數(shù)量×額定載客量×載客率；

步驟4.2、旅客OD矩陣確定：

針對(duì)有客運(yùn)發(fā)車(chē)班次數(shù)據(jù)的交通小區(qū)，每個(gè)發(fā)車(chē)班次起點(diǎn)站所對(duì)應(yīng)的交通小區(qū)就是該車(chē)次旅客出行的起點(diǎn)，即O點(diǎn)，終點(diǎn)和途經(jīng)站點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的交通小區(qū)就是該車(chē)次旅客出行的終點(diǎn)，即D點(diǎn)；對(duì)每個(gè)發(fā)車(chē)班次整理由起點(diǎn)至終點(diǎn)或途經(jīng)站點(diǎn)的旅客人數(shù)，即旅客發(fā)送量，填入旅客OD表中；

針對(duì)無(wú)客運(yùn)發(fā)車(chē)班次數(shù)據(jù)的交通小區(qū)，依據(jù)出行平衡原理，將其它交通小區(qū)到達(dá)無(wú)客運(yùn)發(fā)車(chē)班次數(shù)據(jù)的某個(gè)交通小區(qū)的旅客數(shù)量作為這些交通小區(qū)的旅客發(fā)送量，填入旅客OD表中；

不考慮間接影響區(qū)中的交通大區(qū)之間，交通大區(qū)與交通小區(qū)之間的旅客出行量，將交通大區(qū)之間，交通大區(qū)與交通小區(qū)之間的旅客發(fā)送量設(shè)為零；

根據(jù)上述交通小區(qū)旅客發(fā)送量對(duì)應(yīng)的旅客OD表得到交通小區(qū)之間的旅客OD矩陣；對(duì)交通小區(qū)旅客出行量進(jìn)行合并，得交通中區(qū)的旅客OD矩陣；

步驟五、基于客運(yùn)機(jī)動(dòng)車(chē)交通量數(shù)據(jù)中的一組斷面交通量數(shù)據(jù)，進(jìn)行客車(chē)OD矩陣反推，分別獲得小型客車(chē)OD矩陣、中型客車(chē)OD矩陣和大型客車(chē)OD矩陣；所述步驟五的過(guò)程如下：

基于第一組斷面交通量數(shù)據(jù)，進(jìn)行客車(chē)OD矩陣反推：

(5.1)針對(duì)小型客車(chē)和中型客車(chē)，采用無(wú)先驗(yàn)OD矩陣的OD反推，確定小型客車(chē)OD矩陣和中型客車(chē)OD矩陣，分別作為小型客車(chē)OD分布矩陣和中型客車(chē)OD分布矩陣；

在無(wú)以往OD分布矩陣時(shí)，交通小區(qū)之間的出行交換量能用重力模型進(jìn)行描述，即

式中：q_ij為交通小區(qū)i到交通小區(qū)j的OD分布量；

P_i為交通小區(qū)i的產(chǎn)生指標(biāo)；

A_j為交通小區(qū)j的吸引指標(biāo)；

t_ij為交通小區(qū)i到交通小區(qū)j的行程時(shí)間或距離；

k，γ分別為重力模型參數(shù)；

在進(jìn)行OD分配時(shí)，采用容量限制迭代平衡的方法對(duì)OD分布量在路段上進(jìn)行反復(fù)的分配計(jì)算，以求解路徑選擇概率及推算交通量；

在迭代過(guò)程中，將OD分布量分配到某一路段上的公式為：

式中：Q_a為路段a上的分配交通量；

為交通小區(qū)i到交通小區(qū)j的OD分布量選用路段a的概率；

(5.2)針對(duì)大型客車(chē)，采用無(wú)先驗(yàn)OD與有先驗(yàn)OD相結(jié)合的OD反推方法：

首先采用與上述小型客車(chē)和中型客車(chē)無(wú)先驗(yàn)OD反推確定小型客車(chē)OD矩陣和中型客車(chē)OD矩陣相同的方法，推算出大型客車(chē)的無(wú)先驗(yàn)OD矩陣，即大型客車(chē)OD矩陣；

然后，依據(jù)步驟四中的大型客車(chē)對(duì)應(yīng)的旅客OD矩陣對(duì)無(wú)先驗(yàn)OD反推的大型客車(chē)OD矩陣進(jìn)行修正，修正過(guò)程為：

大型客車(chē)OD矩陣乘以平均載客人數(shù)后，與大型客車(chē)的旅客OD矩陣進(jìn)行比較，對(duì)于相差10％以上的數(shù)據(jù)，將大型客車(chē)OD矩陣中對(duì)應(yīng)值修正為旅客OD矩陣除以平均載客人數(shù)；如果數(shù)據(jù)符合條件，不進(jìn)行修正；得到最終的大型客車(chē)OD矩陣；

將最終的大型客車(chē)OD矩陣作為先驗(yàn)OD矩陣；最后，采用最大熵值法進(jìn)行有先驗(yàn)OD矩陣時(shí)的OD反推，確定大型客車(chē)OD分布矩陣；

步驟六、基于客運(yùn)機(jī)動(dòng)車(chē)交通量數(shù)據(jù)中的另一組斷面交通量數(shù)據(jù)，對(duì)小型客車(chē)OD分布矩陣、中型客車(chē)OD分布矩陣和大型客車(chē)OD分布矩陣進(jìn)行驗(yàn)證和修正，并乘以各車(chē)型的平均載客人數(shù)最終加和形成客流OD矩陣。