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考虑乘客出行数据的城市轨道交通有效路径集生成方法

殷世松 卢缤程 叶茂 杨志强

殷世松, 卢缤程, 叶茂, 杨志强. 考虑乘客出行数据的城市轨道交通有效路径集生成方法[J]. 交通信息与安全, 2023, 41(2): 86-94. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2023.02.009
引用本文: 殷世松, 卢缤程, 叶茂, 杨志强. 考虑乘客出行数据的城市轨道交通有效路径集生成方法[J]. 交通信息与安全, 2023, 41(2): 86-94. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2023.02.009
YIN Shisong, LU Bincheng, YE Mao, YANG Zhiqiang. A Method of Generating Effective Paths of Urban Rail Transit Based on Passenger Fare Collection Data[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2023, 41(2): 86-94. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2023.02.009
Citation: YIN Shisong, LU Bincheng, YE Mao, YANG Zhiqiang. A Method of Generating Effective Paths of Urban Rail Transit Based on Passenger Fare Collection Data[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2023, 41(2): 86-94. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2023.02.009

考虑乘客出行数据的城市轨道交通有效路径集生成方法

doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2023.02.009
基金项目: 

国家重点研发计划项目 2017YFB1201202

江苏省交通运输科技与成果转化项目 2020Y17

详细信息
    作者简介:

    殷世松(1997—), 硕士研究生. 研究方向: 城市轨道交通客流分析. E-mail: 1354539542@qq.com

    通讯作者:

    叶茂(1982—),博士,副教授. 研究方向:城市轨道交通运营管理与安全保障. E-mail:yemao0924@163.com

  • 中图分类号: U293.5

A Method of Generating Effective Paths of Urban Rail Transit Based on Passenger Fare Collection Data

  • 摘要: 有效路径集合生成是城市轨道交通断面客流预测、线网运力计算和客流分析的基础。为解决传统有效路径生成中存在的各路径有效程度无法评估、线性约束无法赋权的问题,降低问卷随机性对最终路径集生成的影响,本文在传统有效路径问卷调查数据的基础上,对乘客出行路径选择行为进行分析并做出假设,引入乘客出行时长,针对处于不同时长聚类簇下的有效路径分别建立评估模型,提出1种有效路径集生成方法。将轨道交通网络中站点和线路分别抽象为节点和边,构建轨道交通网络有向图;考虑出行路径类型、乘客出行主观因素以及乘客出行密度分布规律,利用自适应的DBSCAN算法处理乘客出行时长数据,以各时长下的出行密度为基准划分聚类簇,以聚类簇及其属性为输入,构建Logit模型并以其评估结果替代传统有效路径生成中的线性条件约束,并独立计算各簇所代表潜在有效路径的有效性权重,基于有效路径出行时长区间的连续性特点获取有效路径集。以广州地铁线网中多对出行OD为例进行验证,结果表明: 结合乘客出行数据聚类分析后所得到的有效路径集,调整兰德系数为0.652,相比于其他传统路径算法的生成结果,提升了0.379;同时在路径总时长-换乘次数平面上所产生的集合边界更为平滑,对复杂线网与快速变化的新开线网拥有更强的适应性。

     

  • 图  1  考虑乘客出行数据的有效路径生成方法流程

    Figure  1.  Flow-process diagram of efficient route generation method considering passenger travel data

    图  2  换乘出行流程

    Figure  2.  Travel with transfer action process

    图  3  簇内平均路径有效概率变化曲线

    Figure  3.  Diagram of average effective rate in each cluster

    图  4  有效路径生成流程图

    Figure  4.  Flow-process diagram of effective path generation

    图  5  2015年广州地铁线网示意图

    Figure  5.  Diagram of Guangzhou Metro line in 2015

    图  6  广州地铁区庄—晓港OD对的乘客出行时长聚类结果

    Figure  6.  Clustering results of passenger travel data from Quzhuang to Xiaogang in Guangzhou Metro

    图  7  不同方法得到的广州地铁区庄—晓港OD对有效路径集轨迹

    Figure  7.  Trajectories of effective routes set of Quzhuang-Xiaogang obtained by different methods in Guangzhou Metro

    表  1  不同算法下的有效路径定义

    Table  1.   Effective path definitions under different algorithms

    算法 有效路径界定 缺点
    Dial 路径中所有相邻前后节点满足:前节点远离起点,后节点接近终点 容易遗漏环形网络的有效路径[7]
    k短路 出行费用最低的k条路径,其中k为渐短路径阈值,为1个自然数 搜索算法计算量大, 一般只适合于求解简单网络[8]
    无环简单路径 路径中不包含环路 筛选强度较小,需配合其他有效路径约束进行生成
    伸展系数 路径满足:广义出行费用 < (1 + Hrs)´最小广义出行费用。其中,H rs为伸展系数,为1个非负常数 复杂网络下H rs值难以确定且对不同OD对缺乏普适性[18]
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    表  2  不同算法结果与出行调查数据对比

    Table  2.   Comparison of different algorithm results and travel survey data

    起点 终点 调查结果路径条数 Dial算法路径条数/ARI BFS算法(2)路径条数/ARI BFS算法(3)路径条数/ARI k短路算法(2)路径条数/ARI k短路算法(3)路径条数/ARI 考虑乘客出行数据的k短路算法据的k短路算法
    坦尾 公园前 2 2/1 2/1 3/0 2/1 3/0 2/1
    广州火车站 珠江新城 1 5/0 3/0 7/0 2/0 7/0 3/0
    区庄 虫雷岗 4 4/1 3/0.324 6/0 3/0.324 4/1 4/1
    嘉禾望岗 西朗 3 6/0 3/-0.333 6/0 4/0.324 6/0 4/0.324
    广州火车站 虫雷岗 3 5/0 2/0.167 3/1 3/1 4/0.231 3/1
    黄沙 大学城南 4 7/0.024 1 6/0.222 9/0 6/0.222 7/0.024 1 5/0.55
    区庄 晓港 5 9/0.078 7 4/0.232 8/0.23 4/0.232 8/0.23 6/0.691
    平均值 3.142 5.429/0.3 3.286/0.23 6/0.176 3.43/0.443 5.57/0.212 4.43/0.652
    路径条数RMSE 2.777 1.254 3.464 1.069 3.047 1.000
    路径条数的MAPE/% 103.1 46.9 140.7 32.6 131.2 39.8
    ARI的MAPE/% 70.0 77.0 82.4 52.7 75.7 34.8
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    表  3  广州地铁线网区庄—晓港OD对的出行时长聚类簇属性

    Table  3.   Clusters attributes of passenger travel data from Quzhuang to Xiaogang in Guangzhou Metro

    数据簇编号 均值 峰值 下界/s 上界/s 潜在路径数
    1.984 4.282 1 296 2 173 4
    0.462 0.757 2 173 2 308 2
    0.246 0.461 2 308 2 995 2
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    表  4  不同方法得到的广州地铁区庄-晓港OD对有效路径集生成结果集合

    Table  4.   Union set of effective routes set of Quzhuang-Xiaogang obtained by different methods in Guangzhou Metro

    路径编号 路径 换乘次数 区间数目 预期用时/s 得到该路径的方法
    1 区庄一动物园一杨箕一五羊邨一珠江新城—广州塔—客村—鹭江—中大—晓港 2 9 1 594 本文方法k短路、Dial、BFS(2,3)
    2 区庄—东山口—东湖—团一大广场—北京路—海珠广场—市二宫—江南西—昌岗—晓港 2 9 1 658 本文方法k短路、Dial BFS(2,3)
    3 区庄—淘金—小北—广州火车站—越秀公园—纪念堂—公园前—海珠广场—市二宫—江南西—昌岗—晓港 2 11 1 873 本文方法k短路、BFS(2,3)
    4 区庄—动物园—杨箕—体育西路—珠江新城—广州塔—客村—鹭江—中大—晓港 3 9 2 164 本文方法。Dial、k短路、BFS(3)
    5 区庄—东山口—烈士陵园—农讲所—公园前—海珠广场—市二宫—江南西—昌岗—晓港 3 9 2 278 本文方法、Dialk短路、BFS(3)
    E1 区庄—东山口—杨箕—体育西路—珠江新城—广州塔—客村—鹭江—中大—晓港 3 9 2 414 本文方法、BFS(3)
    E2 区庄—东山口—杨箕—五羊邨—珠江新城—广州塔—客村—鹭江—中大—晓港 4 10 2 470 Dial
    E3 区庄—动物园—杨箕—东山口—东湖—团一大广场—北京路—海珠广场—市二宫—江南西—昌岗—晓港 4 12 2 706 Dial
    E4 区庄—动物园—杨箕—东山口—烈士陵园—农讲所—公园前—海珠广场—市二宫—江南西—昌岗—晓港 3 12 2 572 k短路、BFS(3)
    E5 区庄—动物园—杨箕—五羊邨—珠江新城—猎德—潭村—员村—科韵路—车陂南—琶洲—新港东—磨碟沙—赤岗—客村—鹭江—中大—晓港 2 18 2 763 k短路、BFS(2,3)
    E6 区庄—动物园—杨箕—体育西路—珠江新城—猎德—潭村—员村—科韵路—车陂南—琶洲—新港东—磨碟沙—赤岗—客村—鹭江—中大—晓港 5 18 2 986 Dial
    E7 区庄—东山口—杨箕—体育西路—珠江新城—猎德—潭村—员村—科韵路—车陂南—琶洲—新港东—磨碟沙—赤岗—客村—鹭江—中大—晓港 5 18 3 158 Dial
    E8 区庄—东山口—杨箕—五羊邨—珠江新城—猎德—潭村—员村—科韵路—车陂南—琶洲—新港东—磨碟沙—赤岗—客村—鹭江—中大—晓港 4 18 2 858 Dial
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  • 收稿日期:  2022-06-23
  • 网络出版日期:  2023-06-19

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