一种市域轨道交通郊区段车站吸引范围划分方法与流程

1.本发明涉及轨道交通运营管理技术领域，尤其涉及一种市域轨道交通郊区段车站吸引范围划分方法。


背景技术：

2.市域轨道交通是指大城市市域范围内的客运城市轨道交通线路，服务于城市与郊区、中心城市与卫星城、重点城镇间等，郊区段车站具有站间距较大、运行速度快、载客量较小的特征。出行者选择偏好反映不同出行者对于不同交通方式存在固有选择偏好，从而表现出一种非完全理性的出行方式选择行为。
3.伴随着轨道交通加快互联互通进程的不断提速，市域、跨市域、城际等多制式轨道交通网络的一体化运营技术成为支撑未来线网运营工作的重中之重。目前，我国城市轨道交通发展呈现以城市轨道交通为主、其他制式为辅的发展现状。在新增轨道交通线路方面，正由以建设城轨为主的单一发展模式逐步过渡到城轨、市域轨道交通、跨市域线路和城际铁路等多制式互联互通的发展趋势。以广州市为例，作为粤港澳大湾区的核心，广州市已规划于近五年内，建设并投入运营多条市域轨道交通。以城轨、市域轨道交通为主，其他制式相辅相成的多制式协调发展新格局已经打开，为多制式轨道交通系统协调发展带来了巨大的机遇与挑战。
4.在多制式轨道交通网络的一体化运营的大背景下，市域轨道交通与常规城轨网络一体化快速推进，准确划分其车站吸引范围已成为市域轨道交通建设规划的关键。随着市域轨道交通投入使用，轨道交通网络拓扑结构随之发生改变，使整个轨道交通系统原有出行规律发生变化，出行者通过多种接驳方式接驳至市域轨道交通线路出行，使得市域线路吸引范围相较于传统城轨车站明显扩大。为合理规划市域轨道交通车站规模及分布，最大化市域轨道交通客流吸引量，需要对拟开通市域轨道交通的吸引范围进行精确划分。
5.基于此，研发面向多制式轨道交通区域协同运输下市域轨道交通郊区车站的客流预测方法，对于支撑综合轨道交通网络高效运转、全面提升运营管理水平具有重要意义。
6.在区域多制式轨道交通方式一体化运营方面，早在70年代末，有学者提出城际铁路和市域铁路各自活动领域不同路线形式不一致，在城际铁路和市域铁路相交地方设置换乘站来提高运营效率。在国内，有学者提出了替代兼用、共轨运输和枢纽换乘的构建一体化客运轨道交通运输体系的基本模式。将轨道交通不同制式间的协同程度分为四个等级，提出了包括市域线路的多制式轨道交通一体化运输组织五种运输组织协同模式。依托国内外典型案例，探究区域多制式轨道交通运输组织的实现路径并提出相关建议。
7.轨道交通车站客流吸引范围的确定，是指导站点周边土地规划和利用的关键。对于客流吸引范围的确定，国内外学者早期大都是直接通过经验值或通过定性方法进行描述，一般选取城市轨道交通站点周围400m—1000m作为其研究范围。固定半径划分吸引范围的方法在实际应用中存在偏差，差异较大，且直观的对所有站点赋予相同吸引范围缺乏说服力。进一步研究中，许多国内外学者通过使用软件和建立模型等方法对客流吸引范围进
行研究，包括基于模型的客流吸引范围理论研究和基于数据的客流吸引范围实例研究。
8.基于模型的吸引范围研究中，利用缓冲区研究，通过对轨道交通站点周边道路进行比例分析，并模拟出行者的出行路径，进而求得站点周边直接客流吸引范围。立多元回归被用于分析道交通站点周边的人口、就业岗位等因素与吸引范围之间的关系。约束方程、gis缓冲区算法等模型算法在车站辐射范围及客流吸引区域划分中应用同样较为广泛。另外考虑以出行者综合出行效用最大化理论的选择行为模型在分析不同交通方式的竞争关系以及分析车站吸引强度方面有一定应用。
9.上述现有技术中的城市轨道交通吸引范围方法的缺点包括：轨道交通车站客流吸引范围划分是轨道交通车站规模及布局规划、指导接驳设施建设的关键，在理论和实践方面有着较为丰富的积累与应用。但市域轨道交通作为新型轨道交通系统，其郊区客流特征与传统城市轨道交通有着较大区别，目前仍缺乏能够直接应用于市域轨道交通类型车站的吸引范围划分方法。
10.目前城市轨道交通吸引范围方法依赖于既有站点的历史客流数据以及实际接驳客流数据。然而市域轨道交通郊区车站点的客流吸引范围与常规城轨车站不一致，市域轨道交通作为新型城轨系统的其车站开通缺少历史客流数据可供参考，现有吸引范围划分方法无法保证市域轨道交通的预测准确性。面对多制式轨道交通的协同发展大背景带来的巨大挑战，现有的吸引范围划分方法体系难以直接移植应用于多制式轨道交通网络中市域轨道交通郊区车站。市域轨道交通作为一种服务于市郊通勤的轨道交通方式，其郊区车站站间距大、吸引范围广，出行者通常采用多种接驳方式接驳至市域轨道交通车站进行市郊出行，而不同接驳方式受车站区域空间特征差异影响在不同空间范围内表现出不同的吸引力，为市域轨道交通吸引范围的划分带来较大困难。
11.预测市域轨道交通郊区车站进出站客流首先需要确定车站的吸引范围，在划分车站吸引范围时，既有技术方法大多针对已开通的城市轨道交通车站展开车站吸引范围的研究。针对步行与自行车等非机动车吸引范围，大多采用经验阈值直接定义或仅依赖调研数据构建理论模型，得出的步行吸引范围大多是为以车站为中心的规范的圆形区域，存在周期长、数据不够全面、与实际存在偏差等问题。针对公交车、私家车、出租车等机动车吸引范围，大多直接采用衰减模型展开探讨，同时需要大量既有车站的实际接驳数据，忽略了接驳需求分布在空间分布上存在较强的异质性和随机波动性以及市域轨道交通开通前缺少实际接驳数据的问题。因此，本发通过获取出行者的接驳选择偏好，结合车站周边区域的土地利用以及与车站的空间拓扑距离，分析车站周边区域的空间异质性，提出了考虑空间异质性的多接驳方式吸引范围划分方法。同时提出吸引强度计算方法，给出市域轨道交通郊区车站吸引范围内客流发生吸引点的空间分布差异划分方法。


技术实现要素：

12.本发明的实施例提供了一种市域轨道交通郊区段车站吸引范围划分方法，以实现合理、精准地划分市域轨道交通郊区段车站的吸引范围。
13.为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
14.一种市域轨道交通郊区段车站吸引范围划分方法，包括：
15.选取mnl模型刻画出行者对市域轨道交通车站的接驳行为，建立mnl模型效用函
数；
16.划分车站区域，创建车站吸引范围包络面并划分等间隔区间，根据每种接驳方式选择mnl模型效用函数计算包络面内各等间隔区间内每种接驳方式的选择概率，建立每种接驳方式的选择概率数据集；
17.根据土地利用、空间拓扑结构和每种接驳方式的选择概率数据集对车站周边区域的空间异质性进行分析，计算需求强度分布，利用等间隔区间的土地利用关系与轨道交通车站之间的空间属性权重向量对每种接驳方式的选择概率数据集进行一次加权累加，得到车站包络面内一次累加接驳需求强度分布矩阵；
18.对车站包络面内一次累加接驳需求强度分布矩阵进行空间拟合得到车站的吸引强度，根据吸引强度确定车站的吸引范围。
19.优选地，所述的选取mnl模型刻画出行者对市域轨道交通车站的接驳行为，建立mnl模型效用函数，包括：
20.设定实际接驳方式包括非机动车接驳方式和机动车接驳方式，非机动车接驳方式包括步行和自行车，机动车接驳方式包括公交车、私家车和出租车，根据出行者对每种接驳方式选择偏好的调查结果选取mnl模型刻画出行者对市域轨道交通车站的接驳行为，构造轨道交通接驳行为的mnl模型备选方案集，该mnl模型备选方案集包括非机动车接驳备选方案和机动车接驳备选方案，建立mnl模型效用函数。
21.优选地，所述的根据出行者对每种接驳方式选择偏好的调查结果选取mnl模型刻画出行者对轨道交通车站的接驳行为，构造轨道交通接驳行为的mnl模型备选方案集，该mnl模型备选方案集包括非机动车接驳备选方案和机动车接驳备选方案，建立mnl模型效用函数，包括：
22.出行者n选择接驳方案i的概率p
in
表现为如下形式：
23.p
ni
＝prob(u
ni
＞u
nj
；i≠j，j∈an)
ꢀꢀꢀ
(1)
24.其中，u
in
为接驳方案i对出行者n的效用；an为出行者n的选择肢集合；
25.出行者n对接驳方案i的效用函数u
in
的计算方法如式(2)所示：
26.u
ni
＝v
ni
+ε
ni
ꢀꢀꢀ
(2)
[0027][0028]
其中，v
in
为出行者n选择接驳方案i的效用函数固定项，ε
in
为出行者n选择接驳方案i的效用函数随机项，θ＝(θ1，
…
，θk)为对应属性的未知参数向量；x
ni
＝(x
ni1
，x
ni2
，
…
，x
nik
)为出行者n接驳选择方案i的影响因素向量；
[0029]
出行者n出行时选择接驳方案i的概率为：
[0030][0031]
各接驳方案效用函数固定项的计算方法为：
[0032][0033][0034]
[0035][0036][0037]
其中，分别为步行接驳、自行车接驳、公交接驳、私家车接驳、出租车接驳的效用函数固定项；θ
t
为接驳时间系数；θd为接驳距离系数；θf为接驳费用系数；t
walk
、t
bike
、t
bus
、t
car
、t
taxi
分别为步行接驳、自行车接驳、公交接驳、私家车接驳、出租车接驳的接驳时间；d
walk
、d
bike
、d
bus
、d
car
、d
taxi
分别为步行接驳、自行车接驳、公交接驳、私家车接驳、出租车接驳的接驳距离；f
bus
、f
car
、f
taxi
分别为公交接驳、私家车接驳、出租车接驳的接驳费用；asc
walk
、asc
bike
、asc
car
、asc
taxi
分别为步行接驳、自行车接驳、私家车接驳、出租车接驳固有哑元。
[0038]
根据以上效用函数固定项得到各接驳方案接驳概率的计算方法为：
[0039][0040][0041][0042][0043][0044]
其中，为步行接驳概率；为自行车接驳概率；为公交接驳概率；为私家车接驳概率；为出租车接驳概率。
[0045]
优选地，所述的划分车站区域，创建车站吸引范围包络面并划分等间隔区间，根据每种接驳方式选择mnl模型效用函数计算包络面内各等间隔区间内每种接驳方式的选择概率，建立每种接驳方式的选择概率数据集，包括：
[0046]
利用灰色距离衰减gdd模型对一定距离范围内的接驳需求进行距离拟合，gdd模型通过分析接驳需求在空间上的强度分布得到各车站的空间接驳范围。根据接驳方式的不同将吸引范围划分为一次吸引范围和二次吸引范围，一次吸引范围是出行者通过非机动车接驳方式到达市域轨道交通车站的接驳范围；二次吸引范围是出行者通过机动车接驳方式到达市域轨道交通车站的接驳范围；
[0047]
以轨道交通车站为中心辐射r米创建包络面，辐射范围r包含车站的一次与二次吸引范围，将辐射范围r内的空间划分为n个长度为r的等间隔区间，构成等间隔空间矩阵rn：
[0048]rn
＝(r1，r2，
…
，rk，
…
，rn)
ꢀꢀꢀ
(15)
[0049]
第k个等间隔区间的中心距离车站的距离的计算方法为：
[0050]rk
＝r
·
k-r/2，k∈[1，n]
ꢀꢀꢀ
(16)
[0051]
利用电子地图爬取每个等间隔区间中点至轨道交通车站的影响因素参数值向量，影响因素参数包括接驳拓扑距离、接驳时间和接驳费用，根据每种接驳方式选择mnl模型效用函数计算每个等间隔区间各接驳方式的选择概率，构成等间隔区间第i种接驳方式的选
择概率原始数列
[0052][0053]
各等间隔区间全部接驳方式的选择概率原始数列构成原始接驳概率分布矩阵p0：
[0054][0055]
pi(k)表示第k个等间隔区间第i种接驳方式的选择概率，i∈[1，z]分别代表z种接驳方式。
[0056]
根据所述选择概率原始数列和原始接驳概率分布矩阵p0量化出行者接驳偏好。
[0057]
优选地，所述的根据土地利用、空间拓扑结构和每种接驳方式的选择概率数据集对车站周边区域的空间异质性进行分析，计算需求强度分布，利用等间隔区间的土地利用关系与市域轨道交通车站之间的空间属性权重向量对每种接驳方式的选择概率数据集进行一次加权累加，得到车站包络面内一次累加接驳需求强度分布矩阵，包括：
[0058]
通过改进的灰色系统理论考虑各等间隔区间的空间异质性，分析不同等间隔区间的土地利用关系、与轨道交通车站的拓扑结构距离、路网密度空间属性，引入空间属性权重向量ω0＝(ω1，ω2，
…
，ωk，
…
，ωn)，以反映空间属性对接驳需求强度的影响，对进行一次加权累加，得到如式19所示的一次加权累加数列
[0059][0060][0061]
其中，为前k个等间隔区间内的加权累计接驳需求强度。
[0062]
各等间隔区间全部接驳方式的一次加权累加数列构成一次累加接驳需求强度分布矩阵p1：
[0063][0064]
优选地，所述的对车站包络面内一次累加接驳需求强度分布矩阵进行空间拟合得到车站的吸引强度，根据吸引强度确定车站的吸引范围，包括：
[0065]
计算距车站距离为k*r范围内各接驳方式的累计接驳频率计算方法如式21、22所示：
[0066][0067][0068]
其中，ni为市域轨道交通车站接驳方式i的总接驳需求；
[0069]
将k*r范围内各接驳方式的累计接驳频率转换为k*r范围外的累计接驳频率
[0070][0071]
通过对比平方型、指数型、高斯型以及logistics型距离衰减模型对累计接驳频率
与距离k*r的拟合效果，确定拟合效果最优的距离衰减拟合函数以确定各接驳方式的吸引范围，通过距离衰减拟合结果得到距车站距离l范围内各接驳方式的累计接驳概率函数qi(l)，qi(l)连续且可导，则距离车站l处接驳方式i的接驳概率函数为qi(l)的导数：
[0072][0073]
各区域的接驳吸引强度与接驳概率成正比，距离车站l处接驳方式i的吸引强度si(l)计算方法如式(25)所示：
[0074]
si(l)＝α
·q′i(l)
ꢀꢀꢀ
(25)
[0075]
将si(l)进行归一化处理以消除比例系数α的空间离散化影响：
[0076][0077]
选取95％接驳强度阈值划分为车站对于各接驳方式的吸引范围，非机动车接驳的吸引范围为一次吸引范围，机动车的吸引范围为二次吸引范围，并根据式(26)计算吸引范围内各区域的吸引强度。
[0078]
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明方法能够根据车站的空间异质性划分不同接驳方式的客流吸引范围、充分反映出行者的选择偏好，对轨道交通市郊线这一类轨道交通系统适用性高，吸引范围划分方法更加合理、精准。
[0079]
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0080]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0081]
图1为本发明实施例提供的一种市域轨道交通郊区段车站吸引范围划分方法的处理流程图；
[0082]
图2为本发明实施例提供的一种基于接驳选择行为考虑空间异质性的车站潜在吸引范围划分步骤示意图。
具体实施方式
[0083]
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
[0084]
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在
中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
[0085]
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0086]
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
[0087]
随着多制式轨道交通一体化的发展，市域轨道交通成为大城市市郊出行的重要方式。市域轨道交通郊区车站作为市郊出行的主要吸引点，在市域轨道交通新线开通后将吸引大量市郊出行接驳至该车站出行。为了合理规划市域轨道交通郊区车站布局、支撑综合轨道交通网络高效运转、全面提升运营管理水平，需要研发面向多制式轨道交通协同发展下的市域轨道交通郊区车站吸引范围划分方法，实现对郊区车站吸引范围的精准划分。
[0088]
为解决轨道交通市郊线郊区车站接驳需求不确定性和缺乏历史接驳数据支持的问题，本发明通过对市域轨道交通车站周边范围空间内土地利用、拓扑距离、出行者接驳偏好在空间上的异质性进行分析，引入能够挖掘数据表象复杂性在整体中所存在规律的gm(grey models，灰色系统理论)模型，对市域轨道交通车站的接驳需求进行空间加权累加，提高接驳需求分析数据的质量，并根据累积接驳需求探寻市域轨道交通车站接驳需求空间分布规律。引入距离衰减模型标定距车站一定范围内接驳需求随距离增加而减小的规律。最后通过泰森多边形对吸引范围重叠的车站进行划分。
[0089]
市域轨道交通接驳需求指一定空间内出行者由出发地通过步行、非机动车、公交、出租车、私家车等接驳方式到达市域轨道交通车站，并乘坐市域轨道交通出行的需求。非集计行为模型以出行个体为研究对象，运用随机效用理论与消费者需求理论刻画出行个体的出行决策行为，构造交通选择行为模型。
[0090]
本发明实施例提供的一种市域轨道交通郊区段车站吸引范围划分方法的处理流程如图1所示，包括如下的处理步骤：
[0091]
步骤s10:选取mnl模型刻画出行者对市域轨道交通车站的接驳行为，建立mnl模型效用函数并对mnl模型进行标定。
[0092]
本发明设定实际接驳方式包括非机动车接驳方式和机动车接驳方式，非机动车接驳方式包括步行和自行车，机动车接驳方式包括公交车、私家车和出租车。
[0093]
根据出行者对每种接驳方式选择偏好的调查结果选取mnl模型刻画出行者对市域轨道交通车站的接驳行为，构造市域轨道交通接驳行为的mnl模型备选方案集，该mnl模型备选方案集包括非机动车接驳备选方案和机动车接驳备选方案。
[0094]
建立mnl模型效用函数，实际运用过程中可根据实际接驳方式进行计算，本发明所提方法适用于所有接驳方式。该步骤输入为出行者对每种接驳方式选择偏好的调查结果，输出为mnl模型参数标定结果。
[0095]
步骤s20：划分车站区域，创建车站吸引范围包络面，根据每种接驳方式选择mnl模型效用函数计算包络面内每种接驳方式的选择概率，建立每种接驳方式的选择概率数据集。
[0096]
首先以市域轨道交通车站为中心辐射r米创建包络面，确保辐射范围r足够大以完全包含车站的一次与二次吸引范围。将辐射范围r内的空间划分为n个长度为r的等间隔区间，构成等间隔空间矩阵rn：
[0097]rn
＝(r1，r2，
…
，rk，
…
，rn)
ꢀꢀꢀ
(15)
[0098]
第k个等间隔区间的中心距离车站的距离计算方法为：
[0099]rk
＝r
·
k-r/2，k∈[1，n]
ꢀꢀꢀ
(16)
[0100]
各等间隔区间实际空间分布差异导致同辐射范围的区间与车站的实际接驳参数存在差异，利用电子地图爬取每个等间隔区间中点至市域轨道交通车站的影响因素参数值向量包括接驳拓扑距离、接驳时间、接驳费用，根据每种接驳方式选择mnl模型效用函数计算每个等间隔区间各接驳方式的选择概率，构成等间隔区间第i种接驳方式的选择概率原始数列各等间隔区间全部接驳方式的选择概率原始数列构成原始接驳概率分布矩阵p0。根据上述选择概率原始数列和原始接驳概率分布矩阵p0可以量化出行者接驳偏好。
[0101]
该步骤输入为车站包络面接驳至车站的备选方案集的接驳时间、接驳距离、和接驳费用，备选方案包括但不限于步行、自行车等全部非机动车接驳备选方案和公交车、私家车、出租车等全部机动车接驳备选方案，具体输入为每个出行者步行接驳、自行车接驳、公交接驳、私家车接驳、出租车接驳的接驳时间；步行接驳、自行车接驳、公交接驳、私家车接驳、出租车接驳的接驳距离；公交接驳、私家车接驳、出租车接驳的接驳费用；输出数据为备选方案集的选择概率原始数列和原始接驳概率分布矩阵p0。该步骤以包络面等间隔区间为单位计算各区间的接驳概率是本发明独创的技术特征。
[0102]
步骤s30:根据土地利用、空间拓扑结构和步骤s20得到的出行者接驳偏好对车站周边区域的空间异质性进行分析，计算需求强度分布。分析不同等间隔区间的土地利用关系、与市域轨道交通车站的拓扑结构距离、路网密度等空间属性，引入空间属性权重向量ω0＝(ω1，ω2，
…
，ωk，
…
，ωn)。改进灰色系统理论的累加变换方法，利用空间属性权重向量对进行一次加权累加，得到一次加权累加数列各等间隔区间全部接驳方式的一次加权累加数列构成一次累加接驳需求强度分布矩阵p1。
[0103]
该步骤输入为等间隔区间的土地利用关系、与市域轨道交通车站的拓扑结构距离、路网密度等空间属性以及s20输出的备选方案集的选择概率原始数列和原始接驳概率分布矩阵p0，输出为空间属性权重向量、一次加权累加数列一次累加接驳需求强度分布矩阵p1。该步骤所述空间属性权重向量和改进的改进灰色系统理论的累加变换方法是本发明独创的技术特征。
[0104]
步骤s40:对车站包络面内接驳需求强度分布进行空间拟合，反映车站的吸引强度，根据吸引强度确定车站的吸引范围。
[0105]
首先根据s30输出的一次加权累加数列一次累加接驳需求强度分布矩阵p1，通过距离衰减(gdd)模型对车站包络面内的累积接驳频率进行拟合，根据拟合函数计算包络
面内距离车站l处接驳方式i的吸引强度si(l)，选取95％接驳强度阈值划分为各接驳方式的吸引范围，计算吸引范围内各区域的吸引强度。其中，步行及自行车等非机动车接驳的吸引范围构成非机动车接驳吸引范围，即为一次吸引范围；公交车、私家车、出租车等机动车的吸引范围构成机动车接驳吸引范围，即为二次吸引范围。对于吸引范围重合区域，通过泰森多边形理论进行邻边分析以划分重叠区域。
[0106]
该步骤输入为一次加权累加数列一次累加接驳需求强度分布矩阵p1，输出为距离车站l处接驳方式i的吸引强度si(l)和车站吸引范围。该步骤所使用的距离衰减模型和泰森多边形为现有技术，通过各接驳方式选择概率加权累加数列反映接驳吸引强度为本发明独创的技术特征。
[0107]
进一步地，上述步骤s10具体包括：本发明计算市域轨道交通郊区新线一定范围内的接驳需求，因此选取mnl(multinominal logit，多项logit)模型刻画出行者对市域轨道交通车站的接驳行为，根据出行者的出行选择偏好对模型参数进行标定，确定mnl模型中各项参数值。
[0108]
mnl基于随机效用最大化理论，其出行者n选择接驳方案i的概率p
in
表现为如下形式：
[0109]
p
ni
＝prob(u
ni
＞u
nj
；i≠j，j∈an)
ꢀꢀꢀ
(1)
[0110]
其中，u
ni
为接驳方案i对出行者n的效用；an为出行者n的选择肢集合。
[0111]
随机效用理论认为效用为随机变量，将效用函数分为固定项和随机项两部分，并假定二者呈线性关系。出行者n对接驳方案i的效用u
in
计算方法如式(2)所示。
[0112]uni
＝v
ni
+ε
ni
ꢀꢀꢀ
(2)
[0113][0114]
其中，v
ni
为出行者n选择接驳方案i的效用函数固定项；ε
ni
为出行者n选择接驳方案i的效用函数随机项。θ＝(θ1，
…
，θk)为对应属性的未知参数向量；x
ni
＝(x
ni1
，x
ni2
，
…
，x
nik
)为出行者n接驳选择方案i的影响因素向量。
[0115]
logit模型假设随机项符合二重指数分布，据此计算得到出行者n出行时选择接驳方案i的概率为：
[0116][0117]
本发明构造的市域轨道交通接驳行为的mnl模型备选方案集包括步行、自行车等全部非机动车接驳备选方案和公交车、私家车、出租车等全部机动车接驳备选方案，建立模型效用函数，本发明仅以步行、自行车、公交车、私家车、出租车为例进行说明，实际运用过程中可根据实际接驳方式进行计算，本发明所提方法适用于所有接驳方式。根据效用函数计算出行者各接驳备选方案的选择概率：
[0118]
(1)步行接驳：出行者从出发地步行至市域轨道交通车站，然后乘坐市域轨道交通完成市郊出行。该备选方案适用于出发地距离市域轨道交通车站距离较近的出行接驳。
[0119]
(2)自行车接驳：出行者从出发地通过骑自行车或共享单车接驳至市域轨道交通车站，然后乘坐市域轨道交通完成市郊出行。该方案适用于出发地与市域轨道交通车站距离相对较近的出行接驳或环保意识较高的出行者。
[0120]
(3)公交车接驳：出行者从出发地到达公交车站点，乘坐公交车接驳至市域轨道交通车站，然后乘坐市域轨道交通完成市郊出行。公交地铁接驳具有出行成本低，出行速度快的优点，适用于周边公交较为密集的市域轨道交通车站。
[0121]
(4)私家车接驳：出行者从出发地驾车到达市域轨道交通车站，停车后通过市域轨道交通完成市郊出行。该方式接驳效率高，速度快，兼具私家车在短途出行的优势和市域轨道交通在市郊出行的优势，大大扩大了市域轨道交通的吸引范围。
[0122]
(5)出租车接驳：出行者从出发地乘坐出租车接驳至市域轨道交通车站，然后乘坐市域轨道交通完成市郊出行。该方式避免了私家车接驳的停车问题，有效节约打车费用，舒适度较高。
[0123]
各接驳方案效用函数固定项的计算方法为：
[0124][0125][0126][0127][0128][0129]
其中，分别为步行接驳、自行车接驳、公交接驳、私家车接驳、出租车接驳的效用函数固定项；θ
t
为接驳时间系数；θd为接驳距离系数；θf为接驳费用系数；t
walk
、t
bike
、t
bus
、t
car
、t
taxi
分别为步行接驳、自行车接驳、公交接驳、私家车接驳、出租车接驳的接驳时间；d
walk
、d
bike
、d
bus
、d
car
、d
taxi
分别为步行接驳、自行车接驳、公交接驳、私家车接驳、出租车接驳的接驳距离；f
bus
、f
car
、f
taxi
分别为公交接驳、私家车接驳、出租车接驳的接驳费用；asc
walk
、asc
bike
、asc
car
、asc
taxi
分别为步行接驳、自行车接驳、私家车接驳、出租车接驳固有哑元。
[0130]
根据以上效用函数固定项得到各接驳方案接驳概率的计算方法为：
[0131][0132][0133][0134][0135][0136]
其中，为步行接驳概率；为自行车接驳概率；为公交接驳概率；为私家车接驳概率；为出租车接驳概率。
[0137]
进一步地，上述步骤s20具体包括：图2为本发明实施例提供的一种基于接驳选择行为考虑空间异质性的车站潜在吸引范围划分步骤示意图。本发明实施例提供的考虑空间
异质性的接驳需求分布及吸引范围划分方法包括：利用gdd(grey distance delay,灰色距离衰减)模型对一定距离范围内的接驳需求进行距离拟合，获取此类数据的空间规律。gdd模型通过分析接驳需求在空间上的强度分布得到各车站的空间接驳范围。根据接驳方式的不同将吸引范围划分为一次吸引范围和二次吸引范围。一次吸引范围是出行者通过步行及自行车等非机动车接驳方式到达市域轨道交通车站的接驳范围；二次吸引范围是出行者通过公交车、私家车和出租车等机动车接驳方式到达市域轨道交通车站的接驳范围。
[0138]
首先划分车站区域，以市域轨道交通车站为中心辐射r米创建包络面，确保辐射范围r足够大，以完全包含车站的一次与二次吸引范围。将辐射范围r内的空间划分为n个长度为r的等间隔区间，构成等间隔空间矩阵rn：
[0139]rn
＝(r1，r2，
…
，rk，
…
，rn)
ꢀꢀꢀ
(15)
[0140]
第k个等间隔区间的中心距离车站的距离计算方法为：
[0141]rk
＝r
·
k-r/2，k∈[1，n]
ꢀꢀꢀ
(16)
[0142]
各等间隔区间实际空间分布差异导致同辐射范围的区间与车站的实际接驳参数存在差异，利用电子地图爬取每个等间隔区间中点至市域轨道交通车站的影响因素参数值向量，该影响因素参数包括接驳拓扑距离、接驳时间、接驳费用，根据式3与式4计算每个等间隔区间各接驳方式的选择概率，构成等间隔区间第i种接驳方式的选择概率原始数列：
[0143][0144]
各等间隔区间全部接驳方式的选择概率原始数列构成原始接驳概率分布矩阵p0：
[0145][0146]
其中，pi(k)表示第k个等间隔区间第i种接驳方式的选择概率，i∈[1，z]分别代表步行、自行车、公交车、私家车、出租车等z种接驳方式。
[0147]
进一步地，上述步骤s30具体包括：由于pi为各等间隔区间内各接驳方式选择概率，无法表示实际的接驳需求数量，实际接驳需求与各区间的土地利用、空间拓扑结构距离、接驳便利性等空间特征相关。本发明改进灰色系统理论，考虑各等间隔区间的空间异质性，分析不同等间隔区间的土地利用关系、与市域轨道交通车站的拓扑结构距离、路网密度等空间属性，引入空间属性权重向量ω0＝(ω1，ω2，
…
，ωk，
…
，ωn)，以反映空间属性对接驳需求强度的影响。改进灰色系统理论的累加变换方法，对进行一次加权累加，得到如式19所示一次加权累加数列
[0148][0149][0150]
其中，为前k个等间隔区间内的加权累计接驳需求强度。
[0151]
各等间隔区间全部接驳方式的一次加权累加数列构成一次累加接驳需求强度分布矩阵p1：
[0152][0153]
进一步地，上述步骤s40具体包括：为确定市域轨道交通车站的吸引范围及吸引强
度，需要计算市域轨道交通车站范围内各区域的接驳概率。首先计算距车站距离为k*r范围内各接驳方式的累计接驳频率计算方法如式21、22所示：
[0154][0155][0156]
其中，ni为市域轨道交通车站接驳方式i的总接驳需求。
[0157]
假设距车站k*r范围内各接驳方式的累计概率等于频率，通过距离衰减模型对接驳概率进行拟合。将k*r范围内各接驳方式的累计接驳频率转换为k*r范围外的累计接驳频率
[0158][0159]
通过对比平方型、指数型、高斯型以及logistics型距离衰减模型对累计接驳频率与距离k*r的拟合效果，确定拟合效果最优的距离衰减拟合函数以确定各接驳方式的吸引范围。通过距离衰减拟合结果得到距车站距离l范围内各接驳方式的累计接驳概率函数qi(l)，qi(l)连续且可导，则距离车站l处接驳方式i的接驳概率函数为qi(l)的导数：
[0160][0161]
接驳范围内，接驳吸引强度越大的区域接驳概率越大，因此各区域的接驳吸引强度与接驳概率成正比，距离车站l处接驳方式i的吸引强度si(l)计算方法如式(25)：
[0162]
si(l)＝α
·q′i(l)
ꢀꢀꢀ
(25)
[0163]
将si(l)进行归一化处理以消除比例系数α的空间离散化影响：
[0164][0165]
选取95％接驳强度阈值划分为各接驳方式的吸引范围，并根据式(26)计算吸引范围内各区域的吸引强度。其中，步行及自行车等非机动车接驳的吸引范围构成非机动车接驳吸引范围，即为一次吸引范围；公交车、私家车、出租车等机动车的吸引范围构成机动车接驳吸引范围，即为二次吸引范围。
[0166]
对于吸引范围重合区域，通过泰森多边形理论进行邻边分析以划分重叠区域。泰森多边形，又名冯洛诺伊图(voronoi diagram)，是由一组由连接两个邻点线段的垂直平分线组成及连续多边形构成的。泰森多边形中任意一点到组成该多边中的控制点的距离小于到其他多边形控制点的距离。泰森多边形划分原则如下：
[0167]
(1)每个泰森多边形中只包括一个离散点；
[0168]
(2)泰森多边形内任意一点到相应离散点的距离最近，即若区域中任意一点(x1，y1)位于(xi，yj)的多边形内部，存在不等式成立；
[0169]
泰森多边形边界点到两边离散点的距离都相等，即若区域中任意一点(x1，y1)位于(xi，yj)的多边形公共边，存在等式成立。
[0170]
综合上述方法架构，基于接驳选择行为考虑空间异质性的车站潜在吸引范围划分
步骤如图2所示。
[0171]
首先构建接驳方式选择mnl模型，根据出行者接驳选择偏好标定模型参数。根据所标定的mnl模型计算车站吸引范围包络面内每个等间隔区间每种接驳方式的选择概率，分区间统计各接驳方式的选择概率，建立每种接驳方式的选择概率数据集。获取区间的空间属性特征，构建区间的空间属性权重向量，基于灰色系统理论构建灰色系统一次加权累加数列，计算计算需求强度分布。最后对车站包络面内接驳需求强度分布进行空间拟合，标定吸引强度距离衰减模型，根据吸引强度确定车站的吸引范围并利用泰森多边形对重叠区域进行划分。
[0172]
综上所述，本发明实施例本发明提出考虑空间异质性基于多接驳方式选择行为的市域轨道交通郊区段车站客流吸引范围划分方法。本发明能够在市域轨道交通开通前获取出行者对市域轨道交通各种接驳方式的选择偏好，通过分析车站周边区域的空间异质性，在空间范围和吸引强度两方面划分市域轨道交通郊区段车站的客流吸引范围。
[0173]
与现行城市轨道交通吸引范围划分方法相比，本发明提出的市域轨道交通郊区车站吸引范围划分方法能够根据车站的空间异质性划分不同接驳方式的客流吸引范围、充分反映出行者的选择偏好，对轨道交通市郊线这一类轨道交通系统适用性高，吸引范围划分方法更加合理、精准。
[0174]
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
[0175]
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0176]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0177]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。