[发明专利]一种城市轨道交通线网客流OD动态估计方法

权利要求书

1.一种城市轨道交通线网客流OD动态估计方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1-1)设定时间间隔Δt，按时间间隔Δt对每天的历史客流数据进行分段；统计每天各时间段内的储值票客流数据和单程票客流数据；

(1-2)采用移动平均法对单程票客流数据进行改进，得到改进后的单程票客流数据为：

式中，i≠j；q_0ij(t)表示改进后的第t个时段内由站点i进站的乘客中最终从站点j出站的单程票乘客数量；表示由历史客流数据统计获取的第t-a个时段内由站点i进站的乘客中最终从站点j出站的单程票乘客数量；R表示移动平均的时段个数，且R＜t；

(1-3)计算式中，表示由历史客流出行数据统计获取的第t个时段内由站点i进站的乘客中最终从站点j出站的储值票乘客数量，q_ij(t)表示在第t个时段内由站点i进站的客流去往站点j出站的总乘客数量；

根据q_ij(t)构建全线网在第t个时间段内进站客流的OD分布矩阵A(t)和第t个时间段内的客流分流率矩阵B(t)：

其中，n为站点的总数；b_ij(t)为客流分流率，表示时段t内由i站进站的乘客中去往j站的客流占i站总进站客流的比例，且

将客流分流率矩阵B(t)转化成列向量的形式：

B(t)＝[b₁₂(t)，b₁₃(t)，…，b_1n(t)，…，b₂₁(t)，…，b_2n(t)，…，b_n(n-1)(t)]^T (1.4)

(1-4)构建客流出站到达系数为：

其中，表示在第t-m个时段内从站点i出发且以车站j为目的地的OD客流中在时段t内到达目的车站j的比例，t≥m；u_ij(t)表示第t个时间段内由i站出发去往j站的乘客平均行程时间，表示第t个时间段内由i站出发去往j站的乘客平均行程时间的标准方差；f_ij(x)为概率密度函数，表示由i站出发去往j站的客流在时刻x到达j站的概率；

(1-5)基于实时客流数据建立OD客流分配比例和进出站流量间的约束方程：

q_ij(t-m)＝I_i(t-m)·b_ij(t-m) (1.7)

式中，I_i(t-m)为i站在第t-m个时段内的总进站乘客数量；q_ij(t-m)表示第t-m个时段内由站点i进站的客流去往站点j总乘客数量；O_j(t)表示车站j在第t个时段内的出站乘客数量；M为线网内任意两个时间段间乘客行程时间最大跨越时段数；V_ij(t)为建立流量约束方程时产生的出站量误差；

(1-6)以客流分流率作为状态变量，构建客流OD动态估计状态空间模型，包括状态转移方程1.9与观测方程1.10：

式(1.9)中，B(t)为实际客流分流率b_ij(t)组成的R_od×1维矩阵，R_od表示OD对的总数，R_od＝n×(n-1)；B^k(t)为由相同客流特征日条件下的前向第k周历史客流分流率组成的R_od×1维矩阵；F(t)与G^k(t)均为状态转移矩阵，表征系统的状态演变特征，是由权重系数γ_k得到的R_od×R_od维常量矩阵；W(t)为建立系统状态转移方程所产生的误差w_ij(t)组成的白噪声矩阵；

式(1.10)中，O_j(t)与I_i(t-m)为实时进出站客流数据；O(t)为n×1维出站客流量矩阵；H(t)为客流出站到达矩阵，其随着时段动态变化，表征状态变量B(t)与观测变量O(t)间的相互关系，为n×R_od维矩阵；是由构建的R_od×1维矩阵，为包含当前时段以及前向M个连续时间段的客流分流率均值；V(t)为建立系统观测方程所产生的误差v_ij(t)组成的白噪声矩阵；

(1-7)采用卡尔曼滤波方法对客流OD动态估计状态空间模型进行求解，并采用标准化法对OD估计结果进行修正；根据修正后的OD估计结果建立指标，并用该指标检验构建的客流OD动态估计状态空间模型是否正确；若检验结果正确，则判定客流OD动态估计状态空间模型正确，输出客流OD动态估计状态空间模型的估计结果；若检验结果不正确，则重新设置客流OD动态估计状态空间模型的参数值，返回步骤(1-6)；重新设置的参数包括：移动平均的时段数R和权重系数γ_k。