专利名称：一种成网条件下城市轨道交通新线接入客流预测方法
技术领域：
本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种成网条件下城市轨道交通新线接入客流预测方法。
背景技术：
随着城市轨道交通新线接入既有线网并投入使用，整个轨道交通网络的拓扑结构将发生变化、客流时空分布将重新布局，为了评估新线接入对既有线网客流分布的影响，以及为城市轨道交通运营管理部门合理规划列车开行方案与制定客流诱导策略提供数据支持，新线接入条件下的客流预测必不可少。但是，由于没有新线接入网络条件下的客流历史数据，不能沿袭传统的基于历史数据统计规律来预测客流变化趋势的方法，特别是在城市轨道交通线路网络化运营条件下，也不能通过简单地分析单一线路的客流变化情况来评价新线接入对既有线网的影响。因此，构建一种针对成网条件下的城市轨道交通新线接入客流预测方法，对实施新线接入对既有线网的影响评价、规划列车开行方案以及制定客流诱导策略等运营管理环节具有重要的意义。一般来讲，新线接入客流预测包括新线接入后各站点进出站量预测、新线接入后各站点间客流0D(0rigin-Destination,起讫点)分布预测和客流配分等环节。进出站量预测时，一般需要各站点周围详细的居住人口、就业人口、产值等社会经济发展指标，以及商用、居住等土地利用性质指标和建筑面积、容积率、商铺面积等土地利用强度指标，而这些指标信息需求量大、收集困难；0D分布预测，大都基于现状OD间客流分布已知的增长系数法或重力模型法，一般不能分析网络条件发生变化后的客流分布情况，或不能综合反映OD间时间、网络接续、换乘次数等众多因素对客流分布的影响情况。而且，目前的客流需求预测研究一般都将进出站量预测、OD分布预测和客流配分等环节割裂开，忽视了各环节之间的相互联系和影响。已有预测方法都将进出站量预测、OD分布预测和客流配分等环节按照单向不可逆的顺序进行，不能体现下游环节对上游环节的反馈影响，如客流配分结果无法反馈影响OD分布预测结果，OD分布结果也无法反馈影响进出站量的预测结果，导致各环节所使用的同一变量(如根据客流配分结果所获得的OD间综合交通阻抗，与OD分布计算式所采用的综合阻抗值)不一致的情况，使得模型的理论严谨性欠缺、预测精度不高。另外，目前城市轨道交通新线接入对既有线网的影响评价，主要是针对新线与单条线路交汇形成单点换乘等比较简单的线网接续情况，无法适应成网条件下多条新线同时接入、新线与多条线路相交以及多条新线在同一位置接续等情况。
发明内容
为了克服现有技术结构的不足，本发明提供一种成网条件下城市轨道交通新线接入客流预测方法。本发明实施例公开了一种成网条件下城市轨道交通新线接入客流预测方法，包括以下步骤:
1.1、初始化:首先，加载路网拓扑信息、列车时刻表基础数据；其次，初始化各变量的初始值，包括站点土地利用性质指标、土地利用强度指标、站点可达性指标APAc^ OD可达性指标AODtlW及路段拥挤费用指标CNtl;最后，根据实际情况和用户需求，设定该方法的总迭代步数或预测精度，作为迭代运算的终止条件，设定统计迭代步数的变量i=l ;1.2、新线接入进出站量预测:将各站点的土地利用性质指标、土地利用强度指标和站点可达性指标APAp1作为输入，基于构建的历史数据库利用模糊匹配预测新线接入各站点进出站量，并将预测结果传递到步骤1.3，其中，i>l时，将站点可达性指标APAp1模糊化；1.3、新线接入OD分布预测:输入OD可达性指标AODp1与步骤1.2输出的新线接入进出站量预测结果，基于目的地选择效用函数DE = f (C，D, AOD, XZ, GM, kd)计算目的地选择效用，并利用OD分布预测模型q=f (DE，0)计算OD分 布预测结果，进入步骤1.4，其中，C为票价，D为出站量，XZ为标记起讫点土地利用性质指标的0-1变量，GM为标记起讫点土地利用强度指标的0-1变量，kd为标记OD位置的0-1变量，0为进站量；1.4、客流配分:输入路段拥挤费用指标CNp1和步骤1.3中的OD分布预测结果，计算路径选择效用V = f (CR，TR, TFS, TFT, CN)，基于地铁乘客出行路径选择模型ql=f (V，q)，考虑到首末班车的限制，计算每一 OD对间各有效路径的客流量ql，更新路段拥挤费用指标CNi,其中，CR为路径票价，TR为乘车时间，TFS为换乘次数，TFT为换乘时间；1.5、终止条件判断:判断是否满足步骤1.1中预设的终止条件，若不满足，则计算OD可达性指标AODi=If(V)和站点可达性指标APAi=F(DE),并计算i=i+l ;否则迭代终止；迭代终止后，基于有效路径的客流量进行统计，得到断面流量、换乘量和线路流量，其中，OD可达性指标A0Di=f(V)是基于步骤1.4计算的路径选择效用V计算得到的，作为i+1次迭代时步骤1.3的输入数据；站点可达性指标APA^f(DE)是基于步骤1.3计算的目的地选择效用DE计算得到的，作为i+1次迭代时步骤1.2的输入数据。进一步，作为优选，以城市轨道交通网络为研究对象，以嵌套式客流预测模型为基础，利用预测结果的正向传递和可达性指标的反馈将进出站量预测、OD分布预测和客流配分等步骤有机融合为统一整体，其中，预测结果的正向传递是指:将“进出站量预测”的预测结果输入到“0D分布预测”，将“0D分布预测”的预测结果输入到“客流配分”;可达性指标的反馈是指:将“客流配分”中计算的OD可达性指标反馈到“0D分布预测”，将“0D分布预测”中计算的站点可达性指标反馈到“进出站量预测”。进一步，作为优选，所述站点土地利用性质指标、土地利用强度指标、站点可达性指标的初始值是模糊化设定的数值。进一步，作为优选，所述OD可达性指标的初始值是OD间最短路径的出行时间。进一步，作为优选，所述路段拥挤费用指标的初始值为历史的满载率与路段运行时间的乘积。本发明基于新线接入后全网的网络特征、所有站点的土地利用及可达性指标、所有线路的运营指标等，进行新线接入后全网的进出站量、OD分布、断面流量及换乘量的估计，因此，该方法可以针对复杂网络、新线与既有线复杂接续以及多条新线同时接入等情况下的客流需求进行预测，保证了预测精度，降低了数据获取难度。
当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中:图1为本发明实施例一种成网条件下城市轨道交通新线接入客流预测方法流程图。
具体实施例方式参照图1对本发明的实施例进行说明。为使上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。如图1所示，一种成网条件下城市轨道交通新线接入客流预测方法，包括以下步骤:S1、初始化。(I)加载路网拓扑信息、列车时刻表等基础数据。( 2 )设定站点土地利用性质指标、土地利用强度指标等指标值。这两个指标是模糊化值，可通过站点周边环境等设定。(3)初始化站点可达性指标和OD可达性指标。站点可达性指标的初始值为通过站点r所在线路类型(市区线、郊区线或未接入线)等设定的模糊值；0D可达性指标的初始值设定为从1>到s的最短路径的出行时间。(4)初始化路段的拥挤费用指标CR。既有路段的拥挤费用指标的初始值为历史的满载率与路段运行时间的乘积，新线路段设为0 ;(5)根据实际情况和用户需求，根据实际情况和用户需求，为加快迭代速率和保证预测精度，建议设定该方法的总迭代步数n=2，作为本发明迭代运算的终止条件。设定统计迭代步数变量i=l。S2、新线接入进出站量预测。(I)输入各站点的土地利用性质指标、土地利用强度指标和站点可达性指标
等。其中，i>i时，需将站点可达性指标模糊化，即根据站点可达性指标所处的取值范围确定该站的轨道交通方便程度(对应历史数据库中的1-3)。(2)基于构建的历史数据库利用模糊匹配预测新线接入各站点进出站量。历史数据库样例如表I。其中,土地利用性质包括居住类、办公类、居住占优类、办公占优类、枢纽场站类、商业中心类和其他类，分别对应历史数据库中的1-7 ;土地利用强度包括特大类、大类、中类和小类，分别对应历史数据库中的1-4 ;站点可达性分为便捷类、较便捷类和不便捷类，分别对应历史数据库中的1-3。表I历史数据库样例
权利要求
1.一种成网条件下城市轨道交通新线接入客流预测方法，其特征在于，包括以下步骤: 1.1、初始化: 首先，加载路网拓扑信息、列车时刻表基础数据；其次，初始化各变量的初始值，包括站点土地利用性质指标、土地利用强度指标、站点可达性指标APAc^OD可达性指标AODtl以及路段拥挤费用指标CNtl;最后，根据实际情况和用户需求，设定该方法的总迭代步数或预测精度，作为迭代运算的终止条件，设定统计迭代步数的变量i=l ； 1.2、新线接入进出站量预测: 将各站点的土地利用性质指标、土地利用强度指标和站点可达性指标APAp1作为输入，基于构建的历史数据库利用模糊匹配预测新线接入各站点进出站量，并将预测结果传递到步骤1.3，其中，i>l时 ，将站点可达性指标APAp1模糊化； 1.3、新线接入OD分布预测: 输入OD可达性指标AODp1与步骤1.2输出的新线接入进出站量预测结果，基于目的地选择效用函数DE = f (C，D, AOD, XZ, GM, kd)计算目的地选择效用，并利用OD分布预测模型q=f(DE, 0)计算OD分布预测结果，进入步骤1.4，其中，C为票价，D为出站量，XZ为标记起讫点土地利用性质指标的0-1变量，GM为标记起讫点土地利用强度指标的0-1变量，kd为标记OD位置的0-1变量，0为进站量； 1.4、客流配分: 输入路段拥挤费用指标CNp1和步骤1.3中的OD分布预测结果，计算路径选择效用V=f(CR, TR, TFS, TFT, CN)，基于地铁乘客出行路径选择模型ql=f (V，q)，考虑到首末班车的限制，计算每一 OD对间各有效路径的客流量ql，更新路段拥挤费用指标CNi,其中，CR为路径票价，TR为乘车时间，TFS为换乘次数，TFT为换乘时间； 1.5、终止条件判断: 判断是否满足步骤1.1中预设的终止条件，若不满足，则计算OD可达性指标AODff (V)和站点可达性指标APAff (DE)，并计算i=i+1 ;否则迭代终止；迭代终止后，基于有效路径的客流量进行统计，得到断面流量、换乘量和线路流量，其中，OD可达性指标AODff (V)是基于步骤1.4计算的路径选择效用V计算得到的，作为i+1次迭代时步骤1.3的输入数据；站点可达性指标APA#(DE)是基于步骤1.3计算的目的地选择效用DE计算得到的，作为i+1次迭代时步骤1.2的输入数据。
2.根据权利要求1所述成网条件下城市轨道交通新线接入客流预测方法，其特征在于，以城市轨道交通网络为研究对象，以嵌套式客流预测模型为基础，利用预测结果的正向传递和可达性指标的反馈将进出站量预测、OD分布预测和客流配分等步骤有机融合为统一整体，其中，预测结果的正向传递是指:将“进出站量预测”的预测结果输入到“0D分布预测”，将“0D分布预测”的预测结果输入到“客流配分”;可达性指标的反馈是指:将“客流配分”中计算的OD可达性指标反馈到“0D分布预测”，将“0D分布预测”中计算的站点可达性指标反馈到“进出站量预测”。
3.根据权利要求1所述成网条件下城市轨道交通新线接入客流预测方法，其特征在于，所述站点土地利用性质指标、土地利用强度指标、站点可达性指标的初始值是模糊化设定的数值。
4.根据权利要求1所述成网条件下城市轨道交通新线接入客流预测方法，其特征在于，所述OD可达性指标的初始值是OD间最短路径的出行时间。
5.根据权利要求1所述成网条件下城市轨道交通新线接入客流预测方法，其特征在于，所述路段拥挤费用指标的初始值为历史的满载率与路段运行时间的乘积。
全文摘要
本发明公开了一种成网条件下城市轨道交通新线接入客流预测方法，包括以下步骤1.1、初始化；1.2、新线接入进出站量预测；1.3、新线接入OD分布预测；1.4、客流配分；1.5、终止条件判断。其中，“进出站量预测”的结果是“OD分布预测”的输入，“OD分布预测”的结果是“客流配分”的输入；并且，基于“客流配分”结果计算的OD可达性指标是“OD分布预测”的输入，基于“OD分布预测”结果计算的站点可达性指标是“进出站量预测”的输入。上述过程反复迭代直至满足终止条件，输出最终结果。该方法可以针对复杂网络、新线与既有线复杂接续以及多条新线同时接入等情况下的客流需求进行预测，保证预测精度，降低了数据获取难度。
文档编号G06Q10/04GK103208033SQ201310093608
公开日2013年7月17日 申请日期2013年3月22日 优先权日2013年3月22日
发明者姚恩建, 张永生, 杨扬 申请人:北京交通大学