【摘要】：隨著城市化進程的不斷加快,城市公交系統(tǒng)作為城市重要的交通網(wǎng)絡(luò)之一,面臨著線網(wǎng)規(guī)模不斷增長、客流動態(tài)變化不斷增強、乘客出行需求日趨多樣等諸多挑戰(zhàn)。但一直以來公交行業(yè)缺乏有效了解乘客的出行特征以及個體線路選擇偏好的手段,難以將乘客出行規(guī)律以及偏好特性運用到線網(wǎng)規(guī)劃調(diào)整中。因此,根據(jù)公交運營單位采集的乘客出行刷卡記錄挖掘其行為模式,分析乘客出行偏好,并隨之調(diào)整線網(wǎng)及運力配置,對提升公交網(wǎng)絡(luò)運行效率和服務(wù)質(zhì)量,改善城市居民便利度具有重要的意義。本研究旨在通過多源數(shù)據(jù)融合修復(fù)原始公交運營數(shù)據(jù)的缺失信息,復(fù)現(xiàn)乘客O、T、D時空軌跡,然后從乘客的軌跡片段中挖掘出行模式,最后,用數(shù)據(jù)挖掘成果結(jié)合乘客個體出行軌跡和行為特征對公交線網(wǎng)進行優(yōu)化。具體研究內(nèi)容如下:(1)在數(shù)據(jù)源缺陷修復(fù)層面,針對目前我國城市公交數(shù)據(jù)系統(tǒng)普遍存在的數(shù)據(jù)缺陷,提出一套在有缺陷數(shù)據(jù)環(huán)境下對一票制公交信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理的方案。主要內(nèi)容包括了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時間誤差的校正方法和GPS報站缺失數(shù)據(jù)的推斷方法,一方面,所提供的方法將數(shù)據(jù)事件轉(zhuǎn)化為離散時間信號序列,然后借助數(shù)字信號同步方法找到了數(shù)據(jù)源間的時間誤差,并加以校正;另一方面,結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和無時間誤差的乘客刷卡時間戳,修復(fù)缺失的報站數(shù)據(jù),最終,得到全體乘客準(zhǔn)確的上車刷卡時空軌跡數(shù)據(jù)集。有效的提升了一票制公交系統(tǒng)的數(shù)據(jù)質(zhì)量。(2)在乘客O、T、D出行軌跡復(fù)現(xiàn)層面,針對典型下車推斷算法無法容忍信息缺失的缺陷,提出了公交乘客完整公交出行信息提取方法。首先在數(shù)據(jù)存在部分缺失的條件下,引入概率推斷、居住地預(yù)估計等方法還原乘客的出行時空軌跡。其次,針對傳統(tǒng)出行階段識別算法錯誤識別乘客短暫活動的缺陷,在時空閾值的基礎(chǔ)上提出了改進的出行階段識別方法。最后,借助完整的O、T、D出行信息數(shù)據(jù)分析了目標(biāo)城市公交客流的時變特征與滿載率的空間分布特性。(3)在乘客個體出行模式分析層面,針對城市公交乘客出行軌跡碎片化難以分析乘客個體出行模式的現(xiàn)狀,提出了基于出行拓撲關(guān)系圖的新型數(shù)據(jù)融合方法,從軌跡片段中提取公交乘客的閉合出行鏈,并分析了乘客的活動特征。首先將個體乘客多天的出行軌跡進行聚類、時空疊加,形成OTD出行拓撲關(guān)系圖;其次在拓撲關(guān)系圖的基礎(chǔ)上搜索乘客的閉合出行鏈;再次,建立乘客不閉合出行軌跡集合與閉合出行鏈之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián);最后,基于全體乘客的閉合出行鏈集,從不同層面分析了目標(biāo)城市的公交乘客出行特征。提出了從公交乘客個體行為分布角度挖掘城市公交客流集散通道的策略。(4)在乘客線路選擇偏好挖掘?qū)用?借助乘客出行鏈數(shù)據(jù)以及OTD時空軌跡信息構(gòu)建了乘客的公交出行線路選擇偏好模型,并對不同乘客的活動規(guī)律進行了研究。首先,借助前序數(shù)據(jù)挖掘乘客出行鏈數(shù)據(jù)以及OTD時空軌跡信息,提取了影響乘客出行線路選擇的多個因素,建立了不同服務(wù)差異化場景下的乘客出行線路選擇偏好模型并進行驗證。最后,將乘客按不同的決策敏感因素進行分類,分析了其在工作日與周末的出行規(guī)律。(5)最后,在利用乘客行為特征進行線路優(yōu)化層面,本研究針對目前線路優(yōu)化方法的不足,提出了一種結(jié)合乘客個體出行偏好與公共投入轉(zhuǎn)化率的公交線路優(yōu)化方法。借助粒子群優(yōu)化算法與客流分布數(shù)據(jù)推演得到了不同優(yōu)化目標(biāo)下新線的所有可行解;然后,以目標(biāo)城市典型公交線路為案例,從客流量、乘客出行效率、運力配置等方面討論并選出最優(yōu)線路方案;再次,對比了新線加入前后的客流分布以及出行乘客時間效率變化,將乘客個體出行行為數(shù)據(jù)挖掘以及知識發(fā)現(xiàn)的成果應(yīng)用到公交線路優(yōu)化中,為城市公交系統(tǒng)的運營調(diào)度管理提供決策依據(jù)和理論支撐。
【圖文】：

4圖 1-1 本研究總體技術(shù)路線Fig. 1-1 Overall workflow of this research4 創(chuàng)新點依據(jù)本文的 5 個主要研究內(nèi)容，本文主要的創(chuàng)新點分為以下三個方面闡述：一、公交運營數(shù)據(jù)缺陷處理與乘客完整出行信息提取方法：（1）提出了一種能自動校正數(shù)據(jù)源間時間誤差與修復(fù)缺失信息的多源數(shù)據(jù)預(yù)處法，得到可靠的乘客上車刷卡軌跡數(shù)據(jù)。（2）改進了傳統(tǒng)的乘客下車站點推斷與出行階段（起點、換乘、終點）識別方法強其在數(shù)據(jù)存在缺失時的魯棒性，并利用跟車調(diào)查數(shù)實證據(jù)進行驗證，最后得到客時空分布規(guī)律以及線網(wǎng)滿載率的分布特性。二、公交乘客個體出行模式分析及線路選擇偏好模型：

相鄰刷卡時刻間隔大于ε歸于下一上車站點提取數(shù)據(jù)分離后每個站點的第一個刷卡記錄形成有序代表集,形成二進制時間序列Yc(t)提取與Yc(t)對應(yīng)的車輛進站時刻集合，，形成二進制時間序列Yv(t)建使Yes所有乘客的刷卡數(shù)據(jù)均處理完畢No根據(jù)求取的Td更新時間戳，與AVL報站記錄進行時間關(guān)聯(lián)
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U491.17

【參考文獻】

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本文編號：2588696