考虑乘客群体分异性的城轨网络客流分布时空全景推演研究
批准号:
52102378
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
石庄彬
依托单位:
学科分类:
交通系统分析理论
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
石庄彬
中文摘要
城轨网络客流分布时空全景推演是面向智慧城轨需求管理实施主动调控组织的关键支撑。传统网络客流分布估计方法在时效性和准确性方面的不足,是新一代智慧型城轨建设的主要瓶颈。本研究利用人工智能等新兴信息技术,依托多个不同规模城市轨道交通系统的多源时空大数据,围绕“乘客群体辨识-时空轨迹重构-实时分布推演-综合实证评估”研究主线,对快速精确的线网客流分布时空全景推演方法展开研究。本研究重点聚焦以下内容:基于乘客时空出行活动特征研究典型乘客群体辨识方法,解析出行需求时空分布中的乘客群体分异性特征;探索能够刻画乘客复杂出行行为的出行路径推断方法,融合多源完备信息构建乘客-列车关联推算序列决策模型;剖析群体融合OD客流动态演化规律,通过准确捕捉OD客流和网络客流分布之间的映射关系建立客流空间传播快速估计方法。项目研究是人工智能等新兴信息技术在智慧城轨建设领域的有益探索,对推动大数据赋能交通发展具有积极作用。
英文摘要
The spatial-temporal panoramic deduction of passenger flow distribution on urban rail transit networks is critical to active control for smart urban rail transit management. Due to the lack of timeliness and accuracy of traditional network passenger flow distribution estimation methods, it is the main bottleneck to constructing the new generation of intelligent urban rail transit. Based on the emerging information technology such as artificial intelligence and the multi-source spatiotemporal big data collected from several urban rail transit systems with different scales, the proposed research focuses on passenger group identification, spatiotemporal trajectory reconstruction, real-time distribution deduction, and comprehensive empirical evaluation. This project aims to advance the method for fast and accurate spatiotemporal panoramic deduction of line network passenger flow distribution. More specifically, the objectives of this proposed project are as follows: (1) to study the identification method of typical passenger groups based on the characteristics of passengers’ spatiotemporal travel activities; (2) to analyze the group-stratified heterogeneity in the spatiotemporal evolution of travel demand; (3) to explore the passenger route inferring method which can describe the complex travel process of passengers; (4) to construct the sequence decision model for the association between passenger-train by fusing multi-source complete information; (5) to analyze the dynamic evolution law of group-convergence OD passenger flow, and establish the spatial propagation estimating method of network passenger flow by capturing the mapping relationship between dynamic OD flow and network passenger flow distribution. This research is an exploration of emerging information technologies such as artificial intelligence in the field of smart urban rail transit construction, which plays a positive role in promoting the development of big data enabled transportation.
随着城市化浪潮席卷全球,城市轨道交通系统已成为现代城市不可或缺的动脉,在缓解交通拥堵、提高出行效率方面发挥着举足轻重的作用,其高效运营和管理离不开对乘客出行需求的深入理解及其演化趋势的准确预测。本项目围绕城市轨道交通乘客出行需求的生成与演变规律展开,通过多维度数据分析和模型构建,深入探讨了乘客群体辨识、网络路径推断及客流时空演变等关键问题。首先,对于不同乘客群体在出行需求上的差异,本项目在典型乘客群体辨识的基础上分析不同乘客群体的出行特征,探究了影响客流需求的关键因素及其作用机理,揭示了不同群体在时空分布、影响因素上的显著差异。特别的,探讨了建成环境对老年人地铁出行时间的非线性影响机理及影响因素间的交互作用。其次,在客流轨迹分析方面,提出了一种自适应动态路线推断模型,利用混合对数正态分布和隐马尔可夫链,实现乘客路径选择及旅行时间分布的动态更新;此外,在乘客-列车匹配推理中,提出了一种数据驱动的乘客到列车分配模型,通过两阶段高斯混合模型实现了乘客与列车的精准匹配。基于推断的历史乘客出行路径,探究了乘客的出行路径选择行为,具体的,分别探究了详细路径信息和路径重叠对乘客路径选择决策的机理,进一步丰富了路径选择决策的理论基础。最后,针对大规模轨道交通网络中OD矩阵的高维稀疏问题,本项目以矩阵形式建立了城市轨道交通网络中站点的动态流量守恒关系,并提出一种基于粒子滤波算法的短时动态OD客流估计模型;再此基础上,本项目考虑了对大规模网络的客流OD矩阵进行约简降维,通过社区发现算法对OD矩阵进行聚合以解决高维稀疏特性,并提出了基于改进的粒子滤波算法和时空神经网络的组合模型框架(ResLstm-PF),实现对大规模轨道交通网络实时客流分布的精准推演,以帮助轨道交通运营企业监测线网的实时运营状态并及时调整运输组织策略。
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