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【6h】

基于深度学习的重庆市轨道交通多空间尺度客流预测研究

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目录

1 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 世界城市轨道交通发展状况

1.1.2 国内城市轨道交通发展状况

1.1.3 城市轨道交通发展总结

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.2.3 研究现状总结

1.3 论文研究内容及意义

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究意义

1.4 论文组织结构

2 客流特征分析与相关理论基础

2.1 引言

2.2 轨道历史客流特征

2.3 客流预测相关理论基础

2.3.1 递归神经网络

2.3.2 残差神经网络

2.4 区域划分相关理论基础

2.4.1 区域OD含义

2.4.2 区域划分方法

2.5小结

3 基于深度学习的多空间尺度客流预测模型设计

3.1 引言

3.2 基于时空影响流矩阵的进出站客流预测LSTM模型搭建

3.3 基于残差神经网络的进出站客流预测模型搭建

3.4 基于历史同期及顺序时间序列的站点OD客流预测LSTM模型搭建

3.5 基于区域划分与出行模式的客流预测LSTM模型搭建

3.5.1 出行区域划分

3.5.2 出行模式识别

3.5.3 区域OD客流预测模型搭建

3.6 小结

4 基于深度学习的多空间尺度客流预测算法实现与实验分析

4.1 引言

4.2 基于时空影响流矩阵的进出站客流预测

4.2.1 数据预处理

4.2.2 实验过程与结果分析

4.3 基于残差神经网络的进出站客流预测

4.3.1 数据预处理

4.3.2 实验过程与结果分析

4.4 基于历史同期及顺序时间序列的站点OD客流预测

4.4.1 数据预处理

4.4.2 实验过程与结果分析

4.5 基于区域划分与出行模式的客流预测

4.5.1 数据预处理

4.5.2 出行区域划分

4.5.3 出行模式识别

4.5.4 区域OD客流预测

4.6 多空间尺度预测结果对比分析

4.7 小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

附录

A.作者在攻读学位期间发表的论文目录

B.学位论文数据集

致谢

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摘要

随着城市经济的发展,城市化进程不断加快,城市经济的繁荣促进了城市人口的增长。城市固有的交通载客量已经不能满足城市居民日益增长的出行需求。近年来,为了满足居民出行需求,城市轨道交通线网规模不断扩大,实现线网的科学合理化运营成为交通事业发展的重中之重。因此,本文建立并训练了多空间尺度的客流预测模型,分别针对进出站客流,站点OD客流,以及区域OD客流进行预测。客流预测为线网进行发车班次的调整、运能运量匹配以及区域线路网规划提供数据支撑,进而实现整个线网的合理化运营。本文的主要工作如下:  ①分析了城市轨道交通的发展状况,阐述了多空间尺度客流预测的重要意义,并对目前客流预测理论和技术进行研究。  ②选取重庆市轨道交通历史真实客流数据作为研究对象,分析客流时空特征。  ③构建了四种不同空间尺度的神经网络模型,分别是基于时空影响流矩阵的进出站客流预测 LSTM 模型、基于残差神经网络的进出站客流预测模型、基于历史同期及顺序时间序列的站点OD客流预测LSTM模型以及基于区域划分与旅客出行模式的客流预测LSTM模型。  ④为了构建基于区域划分与出行模式客流预测模型,首先进行了区域的划分,然后进行了出行模式的识别。  ⑤本文以在2017年到2018年之间的轨道客流数据为基础,对数据进行预处理,提取旅程时间、顺序时间序列、历史同期序列和时空影响矩阵,代入建立的四种不同的客流预测模型进行实验。分析不同空间尺度模型预测结果并与 SVR、RNN等常用模型进行对比。  实验结果表明,每一种尺度的客流预测都优于SVR、RNN等常用客流预测算法,RMSE以及MRE误差都小于常用客流预测算法。并且通过对比不同尺度的客流预测结果,发现随着尺度的扩大,乘客出行更具规律性,预测结果误差更小。

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