公共自行车使用时空特性挖掘及租还需求预测

基于宁波市公共自行车刷卡数据、POI(Point of Interest)数据、气象和空气质量等数据,从数据驱动视角,深入挖掘公共自行车使用的时空特征及站点租还车需求预测。在时间上,采用KMeans算法,将站点聚为5类,探讨各类站点的时变需求规律及影响因素;在空间上,提出基于POI 数据的站点用地类型识别方法,将站点分为居住类、交通设施类、办公类和商业休闲类。构建以 15,30,60 min 为间隔,以租还车需求为目标变量的随机森林预测模型,并与常用的 BP (Back Propagation)神经网络、K最近邻方法进行比较。结果表明,随机森林模型的精度更高,适用性更强。以30 min为间隔的站点租还车需求预测精度最高,考虑站点土地利用类型后能有效提高模型的预测精度。本文结果可作为未来站点平衡调度的依据并推广应用于共享单车系统,为改善服务水平提供技术和理论支撑。     

城市公共自行车租还不均衡的时空特征与影响因素

准确掌握城市公共自行车租/还不均衡程度的时空规律,是引导用户参与自平衡调度、降低调度成本的重要前提。本文以宁波市中心城区公共自行车及其300 m缓冲区建成环境为研究对象,将站点的单车缺口值作为不均衡程度量化指标,基于大规模IC卡刷卡记录数据,利用Kmeans聚类与空间统计等手段,分析了全局站点单车缺口的时空变化规律及骑行OD特征,并构建考虑空间自相关的地理加权回归模型,对建成环境与单车缺口的内在联系进行实证研究。研究表明：(1)研究区域内公共自行车站点的工作日活跃特征分为2类：均衡型、就业导向型,休息日内站点特征分为3类：居住导向型、均衡型、休闲导向型;(2)工作日和休息日的站点单车缺口的全局Moran’s I分别为0.116和0.102,表现出显著的空间正相关性;(3)人口密度、主干路里程、居住社区型POI变量在早/晚高峰时段分别对单车缺口具有正向/负向影响,并且南北部地区影响效用差异明显;地铁站点的影响效用与以上变量相反,空间作用特征是随地铁2号线的走向呈梯度变化。     

轨道站点周边互联网租赁自行车接驳活跃度综合评价与实证研究

针对当前轨道站点周边互联网租赁自行车接驳活跃度评价指标不够全面、缺乏综合量化评价等问题,首先基于典型工作日的北京市互联网租赁自行车骑行常态化样本数据,从接驳量、接驳率、接驳距离和接驳周转率等维度分析了轨道站点周边互联网租赁自行车的接驳特征,提出一种基于熵值加权的轨道站点周边互联网租赁自行车接驳活跃度综合评价方法;然后通过计算早晚高峰轨道站点周边互联网租赁自行车到达与出发接驳活跃度比值,采用高斯混合聚类法对轨道站点进行基于服务特性的聚类;最后基于北京市域范围的互联网租赁自行车接驳骑行数据开展实例验证。结果表明,北京市轨道站点周边互联网租赁自行车服务的不均衡性较明显,当设定聚类数为3时,北京市的居住型、工作型和职住平衡型3类轨道站点的比例分别为25.4%, 13.9%和60.7%;居住型与工作型轨道站点的早高峰到达与出发接驳活跃度差异较大,居住型站点早高峰到达接驳活跃度远大于出发接驳活跃度,工作型站点早高峰出发接驳活跃度远大于到达接驳活跃度,职住平衡型站点早高峰到达和出发接驳活跃度较为接近。因此,在不同类型轨道站点周边应采取不同的互联网租赁自行车管理措施,避免车辆淤积或短缺。     

基于多源轨迹数据的城市交通状态精细划分与识别

针对基于路段的城市交通状态分析方法的不足,本文利用公交车和出租车轨迹数据提出了城市交通状态精细划分和识别方法,实现城市交通状态分析.对两种轨迹点的速度值和空间位置值分别进行归一化处理,以此为属性数据,通过迭代计算轮廓系数确定k 值完成轨迹点聚类,结合二次处理方法对类簇进行拆分和融合以划分道路交通状态;在特征级建立多源数据融合方法,实现交通状态速度值计算;以归一化后的速度值为属性数据,通过聚类将样本分为4类对应4种城市交通流状态层级.实验表明,本文方法能够实现道路交通状态精细划分,能有效地识别出道路局部位置的交通状态,进而可为城市道路交通管理提供决策支持.     

轨道交通站点聚类及其对客流预测的影响分析

城市轨道交通站点受多层面因素交互作用而反映出异质性，为实现站点精细化分类，本文统筹考虑地铁刷卡数据、兴趣点数据和地铁网络数据，提取客流、土地利用和网络性质等特征，其中，客流层面考虑工作日、周末和节假日等不同日期类型下客流状态，土地利用层面考虑站点辐射区用地强度和均衡性，网络层面考虑节点自身特性和影响能力。构建基于主成分分析与K-means++算法的聚类模型，综合聚类评价指标确定簇数，辨析不同类型站点多维度特性，结合站区土地利用和站点网络特征探讨对出行活动的影响，并设计簇内联合预测和整体联合预测策略，采用3种多元时序预测方法探究站点聚类对预测性能的影响。研究结果表明：考虑全部客流特征时，划分为10簇，考虑工作日进站客流特征时，划分为5簇，充分挖掘客流时变特征能够获得更加精细化的聚类结果；各簇站点客流分布特征与其土地利用及网络特征间存在一定的反馈关系；相比于整体联合预测，通过聚类联合相关性强的站点进行预测，以间接捕获空间相关性的方式能有效提升预测性能，各模型均方根误差平均降低9.04%，平均绝对误差平均降低4.94%。研究结果为站点精细化管理和站区设施建设规划提供依据。     

基于改进聚类方式的牵引负荷分类方法

为得到更为准确的牵引负荷分类结果，基于大量的牵引负荷实测数据，提出了一种改进后的自适应模糊C均值聚类方法. 该方法能够自动获取最佳聚类数，以馈线电流带电有效系数、最大值、平均值、95%值以及1～5阶样本矩作为聚类指标对实测牵引负荷进行聚类；然后采用非参数核密度估计方法对牵引负荷概率密度函数进行拟合，得到了每一类馈线电流概率分布模型. 结果表明:聚为一类的牵引负荷特征参数相近、概率分布相似.      

基于混合深度学习的地铁站进出客流量短时预测

针对城市轨道交通多站点短时客流量预测问题，本文提出一种将卷积神经网络 (CNN)与残差网络(ResNet)相组合的预测模型(ResNet-CNN1D).模型将原始客流量数据作为输入，利用二维 CNN 与 ResNet 组成深层神经网络，捕捉站点间的空间特征，同时利用一维 CNN捕捉客流量的时间依赖.最后，基于参数矩阵，将时间和空间特征进行加权融合，完成对目标时段中多个站点进出客流量的同时预测.采集青岛市地铁3号线刷卡数据，对模型进行验证. 结果表明，相比现有传统的预测模型(ARIMA，SVR，LSTM，CLTFP，ConvLSTM)，本文 ResNet-CNN1D模型具有更好的预测精度.     

快速公交站点类别及步行吸引范围研究

针对目前对BRT站点简单的分类及步行吸引距离的粗泛定义,以济南市1~3 号快速公交作 为研究背景,开展了关于快速公交站点分类方法及各类站点对步行吸引范围的研究。以在19 个快 速公交站点中进行的RP(Revealed Preference Survey)调查及济南ArcGIS 数据库为数据基础,选取 了9 个站点步行吸引距离的影响因素,借助聚类分析法并利用Matlab 工具箱拟合正态分布模型, 最终总结归纳出5 类快速公交站点,并计算得到各类型站点的步行吸引距离。结果表明：终端型 站点的步行吸引距离最长,为1 300m;其次是交通枢纽型站点,为1 100m;城市次中心型与城 市中心型站点步行吸引距离相差不多,平均为750m;一般型站点步行吸引距离最短,约为 630m。不同类型站点的步行吸引距离相差较大,不能以单一经验值解释所有BRT站点,其中城 市次中心型与城市中心型站点步行吸引距离适中,是理想的站点类型。     

不同类型公共交通站点接驳共享单车使用特征分析

为更好地解决接驳共享单车供需不平衡问题,以共享单车为研究对象,分析不同类型公共交通站点接驳单车使用特征,提出基于数据的共享单车特征提取方法。首先,采集共享单车使用数据,对其进行起终点解码,并根据解码后的经纬度与周边用地类型将公共交通站点分为5种典型站点类型;其次,提出以接驳活跃度、接驳距离以及用户使用忠诚度作为共享单车出行特征指标;最后,以北京朝阳区的单车数据为例,分析共享单车出行特征指标。结果显示,共享单车作为公共交通"最后一公里"出行接驳工具,居住类站点接驳共享单车使用高峰为6:30—9:30,其他类站点为7:30—9:30。共享单车接驳距离一般在2 km以内,但办公类站点接驳距离可达到3 km,且该站点的用户使用忠诚度最高。     

基于AFC数据的地铁站点客流典型时变特征分析

地铁站点客流的时变特征是地铁客流管理和预测的重要参数.基于上海1个月的地铁自动售检票系统小时客流数据,采用K-Means聚类算法分析站点客流典型时变曲线特征,并利用POI数据计算点客流时变特征与站点周边土地利用之间的关联性.结果显示,上海地铁站点可分为居住导向型、就业导向型、商业型、混合型、混合偏居住型、混合偏就业型等.不同类型站点服务范围内的土地利用有显著差异,且二者之间有很强的相关性.本研究为地铁客流预测、地铁站点规划设计和地铁运营组织提供相关参考.     

基于土地利用及客流特征的地铁车站分类

为研究地铁站的精细化分类问题,利用基于出行链分析的通勤出行识别方法筛选通勤客 流,结合早晚高峰的进出站客流量,识别车站的职住功能特征;基于百度地图开源平台抓取POI (Point of interest)数据,从用地功能角度进行组合归类,得到细粒度的车站周边土地利用特征。结 合以上两类特征,建立基于非监督学习K-Means++方法的地铁车站分类模型,将北京地铁307个 车站分为7类。根据其客流和周边用地特征分别识别为配套设施开发完善的典型居住型车站,具 有商业开发潜力的典型居住型车站,配置一定工作岗位的居住型车站,高度开发的典型工作型车 站,职住结合的工作型车站,旅游休闲型的车站,以及尚待开发的远郊车站。经过分析,该分类结 果与实际情况高度吻合,验证了模型的有效性,可以为城市规划及车站周边土地开发提供依据。     

基于站点实时关联度的短时公交客流预测方法

为探究公交站点之间的关联度并对公交客流进行更精准的实时预测,本文提出基于 Attention的交通预测核心算法(Traffic Forecast Model Based Attention,TFMA),结合数据预处理和 站点信息编码完成基于站点实时关联度的短时公交客流预测方法。该方法首先创新性地提出了 站点实时关联度,可实现对目标站点客流量更精准的预测;其次,在公交站点的编码信息中融入 线路站点信息、客流变化率、天气、日期等关联因素;接着,该方法依靠Attention机制计算站点实 时关联度;核心算法中使用multi-headed机制、增加通道和残差连接进一步提升预测能力;最后, 以苏州市公交数据进行验证。结果显示：在准确率上,对比多元线性回归的53.8%、GRU(Gated Recurrent Unit)的66.9%和LightGBM(Light Gradient Boosting Machine)的81.2%,本文提出的基于 站点实时关联度的短时公交客流预测方法的准确率在90%以上,表明该方法具备优秀的短时公 交客流预测能力。     

多元数据下的公交站点客流不确定性分析

利用长期收集的公交站点IC卡刷卡数据,基于区间不确定性理论,提出公交上下车站点区间不确定性客流推导方法.首先,将公交IC卡数据和GPS数据与公交站点信息相融合,确定IC卡刷卡的上车站点及其区间不确定性客流;然后,对公交刷卡行为进行分析,考虑乘客个体出行特征、乘客出行距离和站点吸引权重,提出下车站点客流推导概率模型及相应算法,通过区间数处理方法,得到下车站点客流区间值.最后,以2015年11月13日~12月25日深圳市21路公交为期6周的IC卡刷卡数据和GPS数据为例进行实例分析.     

运能不匹配的城市轨道交通换乘方案研究

城市轨道交通换乘站有别于普通车站,其影响因素众多,应重点考虑换乘客流对车站设计方案的影响。在运能不匹配的情况下,对同台换乘、节点换乘、通道换乘等多种换乘方式的客流承载力进行验算,得到不同换乘方式承担大换乘客流的风险能力。当运能不匹配的轨道交通线路间换乘时,首先应选择合理的换乘节点,尽量采用多点换乘,避免大换乘客流集中产生风险,其次应适当增加换乘车站规模。当换乘站位于大断面区段存在较大客流风险时,应慎重选择同台换乘方式,可考虑通道换乘;当换乘站位于客流小断面区段存在较小的客流风险时,可优先选择换乘便捷的同台换乘或者节点换乘。总之,运能不匹配的换乘站应依据不同的客流特征选择合理的换乘方式,在满足换乘能力的前提下,优先选择换乘便捷、服务水平高的换乘方式。     

北京市轨道交通车站客流时空分布特征

轨道交通线网客流特征实质上是车站客流时空分布叠加及交换的效果体现,通过分析车站客流的波动性,发现北京轨道交通系统在不同时间维度和区域范围均呈现出明显的不均衡特征。针对车站特点进行聚类分析,归纳出周边不同用地类型的车站客流时空分布差异性特征规律,并进一步分析了进站客流和换乘站客流特征以及进出站客流接驳特征。在此基础上,对北京市轨道交通发展提出应建立多层次的轨道交通系统和多样化的轨道交通运营组织方式;重视换乘站在网络中的合理布局,改进换乘站设计与运行组织;结合车站区位特征制定差异化接驳服务等建议。     

考虑时空修正的轨道交通封站短时客流预测方法

为了实现封站情况下轨道交通短时客流的精准预测和探索客流的变化机理,提出了一种考虑时空修正的融合动态因子模型(DFM)和支持向量机(SVM)的短时客流预测方法(DFM-SVM); 利用符号聚合近似方法(SAX)与动态时间规整(DTW)相结合的算法(SAX-DTW)识别受封站影响的时空范围,利用DFM预测常态下的短时客流,利用SVM提取和处理受封站影响车站与时段客流量的非线性特征,对受影响车站与时段的客流量进行修正; 以北京地铁封站情景下车站的进站量预测为例,验证方法的有效性。研究结果表明: 与既有SAX相比,提出的SAX-DTW不仅能全面考虑到客流数量和客流趋势的变化,还能更准确地识别出多个车站的异常时段; 与传统DFM相比,DFM-SVM能显著降低各车站的预测残差,其中奥体中心车站的预测残差降低约60%;与基线模型霍尔特-温特(Holt-Winters)、SVM、门控循环单元(GRU)和长短期记忆(LSTM)相比,在整体客流量预测效果方面,提出的DFM-SVM在其均方根误差方面分别降低43.39%、70.00%、33.18%和70.83%,平均绝对误差分别降低43.72%、67.17%、28.98%和57.08%;在单个车站的客流量预测效果方面,提出的DFM-SVM在均方根误差和平均绝对误差方面有70%的车站均低于其他基准模型。可见,提出的DFM-SVM能够捕捉封站影响客流的非线性关系,极大提升了客流预测精度,能够为运营管理者提供可靠的客流预警信息与决策依据。     

考虑土地利用性质匹配度的城轨客流分布预测

传统城轨站间客流分布模型较少考虑起讫点土地利用对客流分布的影响,当 站点周边土地利用发生改变时适用性变差,无法保持较好的预测精度,因此有必要构建 考虑站点土地利用及其站点间土地利用性质匹配度的客流分布预测模型.首先,基于站点 聚类分析土地利用性质与客流分布之间的关联性,构造性质匹配度指标;其次,综合考虑 站点土地利用、性质匹配度、终点站吸引量、运行时间等因素建立效用函数,结合客流数 据进行参数估计,构建基于目的地选择的轨道交通客流分布模型;最后,利用广州市轨道 交通客流量数据对其进行精度分析.结果显示,在站点土地利用性质未发生改变与改变情 景下全网站间客流分布量的平均绝对误差仅为29.30 和29.52 人,表明模型具有较高的预 测精度.     

城市公交大站快车与全程车联合调度方法

大站快车以其运营效率高、准时性好、速度快等优点受到交通学者的广泛关注. 本文在考虑客流时空分布特性和公交车额定载客能力的基础上,提出基于断面最大客流量的发车频率计算方法;运用逆差函数理论,考虑多时段、场站平衡等因素,以总体车队规模最小为目标,通过小幅度调整发车时刻,提出大站快车与全程车之间车次相互借调的联合调度方法;最后将该方法应用于某开行大站快车的公交线路,与均匀发车和发车时刻调整的两种独立调度模式进行了对比. 结果表明,联合调度方法能够进一步缩减总体车队规模,为公交企业节约了运营成本.     

城市公交大站快车与全程车联合调度方法

大站快车以其运营效率高、准时性好、速度快等优点受到交通学者的广泛关注. 本文在考虑客流时空分布特性和公交车额定载客能力的基础上,提出基于断面最大客流量的发车频率计算方法;运用逆差函数理论,考虑多时段、场站平衡等因素,以总体车队规模最小为目标,通过小幅度调整发车时刻,提出大站快车与全程车之间车次相互借调的联合调度方法;最后将该方法应用于某开行大站快车的公交线路,与均匀发车和发车时刻调整的两种独立调度模式进行了对比. 结果表明,联合调度方法能够进一步缩减总体车队规模,为公交企业节约了运营成本.