[發明專利]一種城市軌道交通客流變化趨勢預測方法

在審

• 申請號: 201811174692.6
• 申請日: 2018-10-09
• 公開（公告）號: CN109272168A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 張寧;承曉斌;何鐵軍;林磊;周明月;李量;耿雷;宋大治;張浩;李一波;尹嶸;陳宇;張鵬雄;馬申瑞
• 申請（專利權）人: 南京地鐵集團有限公司;南京地鐵建設有限責任公司;東南大學;北京全路通信信號研究設計院集團有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/26;G06K9/62
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 葉倩

本發明公開了一種城市軌道交通客流變化趨勢預測方法，首先設定時間間隔，對歷史客流量劃分區間作為客流狀態，再計算客流狀態轉移概率，再基于狀態轉移概率構建狀態轉移矩陣，再基于狀態轉移矩陣建立短時客流的預測模型，再利用預測模型和初始客流量大小進行短時客流量預測，再對短時客流預測結果進行分析確定下一階段的客流變化趨勢，最后根據客流變化趨勢，建立軌道交通行車調度優化模型，通過對實時上傳的進站交易數據進行統計并建立馬爾科夫預測模型，不僅確保客流預測準確度，也保證了行車調度的可靠度。

所屬領域

本發明屬于軌道交通運輸技術領域，具體涉及一種城市軌道交通客流變化趨勢預測方法。

背景技術

目前，我國城市軌道交通發展速度和規模處于世界領先水平，截至2016年12月31日，中國內地有北京、上海、廣州、深圳、南京等共29座城市實現城市軌道交通線路的開通運營，運營線路總長三千多千米，其中21座城市擁有兩條及以上城市軌道交通線路，逐步形成網絡化運營格局，運營線路增多、客流持續增長、系統制式多元化、運營線路網絡化成為主要的發展趨勢。為了提升運營效率和服務水平，我國地鐵運營單位都采用了自動售檢票(Automatic Fare Collection，AFC)系統完成日常運行客流數據的統計和管理。

目前我國的城市軌道交通運營調度過程中，列車運行圖對于列車安全穩定高效運行至關重要，全日行車計劃是編制列車運行圖的基礎，全日行車計劃依據營業時間、全日分時最大斷面客流、列車定員數和線路斷面滿載率進行編制，全日行車計劃的編制過程包括計算全日分時最大斷面客流量、計算全日分時開行列車數、計算行車間隔時間以及全日行車計劃的確定，其中全日分時最大斷面客流量是根據全日客流量與全日客流分布模擬圖計算的，是全日行車計劃編制過程的重要環節，對全日分時開行列車數、行車間隔時間等的計算有重要影響，但是由于客流存在隨機性，在每個運營日的運營過程中，客流會存在一定的波動，采用分時計算的方法得出的結果會不符合實際客流變化情況，因此根據客流變化趨勢的狀態，對城市軌道交通系統運行狀態進行調整，優化發車時間間隔，對于提高城市軌道交通運營效率、降低運營成本，提升乘客乘坐體驗具有重要意義。

發明內容

本發明正是針對現有技術中的問題，提供了一種城市軌道交通客流變化趨勢預測方法，首先設定時間間隔，對歷史客流量劃分區間作為客流狀態，再計算客流狀態轉移概率，再基于狀態轉移概率構建狀態轉移矩陣，再基于狀態轉移矩陣建立短時客流的預測模型，再利用預測模型和初始客流量大小進行短時客流量預測，再對短時客流預測結果進行分析確定下一階段的客流變化趨勢，最后根據客流變化趨勢，建立軌道交通行車調度優化模型，通過對實時上傳的進站交易數據進行統計并建立馬爾科夫預測模型，不僅確保客流預測準確度，也保證了行車調度的可靠度。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種城市軌道交通客流變化趨勢預測方法，包括如下步驟：

S1，基于軌道交通車輛實際情況設定時間間隔，將歷史客流數據進行區間劃分；

S2，每一個區間對應一個狀態，獲得狀態序列S＝{a_i,i∈[0,n]}，其中，a_i表示第i個狀態，n表示劃分為n個狀態，所述i∈[0,n]；

S3，對歷史客流數據按照步驟S2進行狀態統計，計算狀態之間的轉移概率：

P_ij＝P{X(t+1)＝a_j/X(t)＝a_i}

其中，X(t)是t時刻下的客流量；P_ij是當t時刻處于α_j狀態的條件下，在(t+1)時刻轉移到α_j狀態的概率，

S4，基于狀態之間的轉移概率建立狀態轉移矩陣：

其中，n為狀態的總數；