一种基于历史客流量的公交线路调整方法技术

本发明专利技术涉及一种基于历史客流量的公交线路调整方法，通过遍历所有长度的客流量时间子序列，并采用相关系数进行聚类，聚类结果形成两个时间序列集合，即正相关簇集和负相关簇集，分别代表乘车行为趋势相同的线路站点和乘车行为趋势相反的线路站点，以此分析聚类结果可得到线路之间和站点之间宏观的乘客出行行为特征。本发明专利技术不仅可以了解乘客的乘车需求，有助于发现客流量变化相同或相似的站点，为一个城市布设公交线网，设置新线路，调整现有线路提供依据，对线路调整提供决策支持，还可以改进公交调度，更加科学合理地运营。本发明专利技术不依赖于特定场景，更加通用，可用于各大中城市的公交网络。

A method of bus route adjustment based on historical passenger flow

【技术实现步骤摘要】
一种基于历史客流量的公交线路调整方法
本专利技术涉及数据分析
，更具体地说，涉及一种基于历史客流量的公交线路调整方法。
技术介绍
公交线网的设置和优化是一项复杂的系统工程，往往受诸多因素影响，如硬件基础设施等客观因素的限制，公交线网自身的设计缺陷，如结构不合理，线网发展不均衡、线路运能与客流不匹配等等，对客流的吞吐量远不如预期。这极大的影响了城市公交整体效率的发挥。因此，挖掘站点之间、线路之间的客流量变化趋势，发现其中存在的差异，对提高整个公交线网的客流吞吐量有重要意义。对公交线路客流量变化趋势的研究，目前方法主要是通过建模的手段优化公交线网，如建立站点覆盖模型、根据公交需求动态性设计路网模型、基于客流分配优化线网等。其他方法包括：基于遗传算法的线网优化、考虑OD需求的公交配流方法、聚类分析方法等。目前，数据分析的方法可较好地反映客观的客流趋势，通过对客流量的统计、聚类，可以客观地反映各线路、站点之间存在的联系。然而，受数据量的影响，传统聚类方法的时间复杂度往往很高，需要根据数据特点进行改进，才能更好地满足现实的分析需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于历史客流量的公交线路调整方法，根据站点之间客流量的增减变化关系，不仅可以了解乘客的乘车需求，为一个城市布设公交线网，设置新线路，调整现有线路提供依据，还可以改进公交调度，更加科学合理地运营。本专利技术的技术方案如下：一种基于历史客流量的公交线路调整方法，获取站点间的客流量相关性，基于站点间的客流量相关性调整经过所述的站点的公交路线的密度；其中，获取站点间的客流量相关性的步骤如下：1)按时段统计所有公交车站点的历史刷卡数据，形成客流量时间序列；2)使用多尺度滑动窗口，获取客流量时间子序列；3)计算客流量时间子序列的和；4)计算任意两站点Fi、Fj之间客流量时间子序列的相关性系数；当相关系数为正时，表示站点之间的客流量增减趋势相同；当相关系数为负时，表示站点之间的客流量增减趋势相反；当相关系数为零时，表示站点之间的客流量增减趋势不确定；选择相关系数为正或为负的站点，并根据站点之间的客流量增减趋势调整公交路线的密度。作为优选，步骤1)具体为：1.1)对任意站点，按固定的时间间隔划分时段，统计每个时段内各个站点的历史刷卡数据，形成客流量时间序列F＝(f1,f2,f3,…,fn)；1.2)重复步骤1.1)，获取所有站点的客流量时间序列集合D。作为优选，步骤2)具体为：2.1)以滑动窗口长度为l，滑动窗口步长index＝1，从时间序列F∈D中提取客流量时间子序列S(F)k＝(fk,fk+1,…,fk+l-1)，k∈(1≤k≤n-l+1)；2.2)重复步骤2.1)，直至获取客流量时间序列F的所有客流量时间子序列集合SlF；2.3)重复步骤2.1)、步骤2.2)，直至获取客流量时间序列集合D内所有序列的子序列集合SD。作为优选，将一天的时间划分为高峰期与非高峰期，高峰期的时间间隔短于非高峰期的时间间隔，高峰期的滑动窗口长度大于非高峰期的滑动窗口长度。作为优选，步骤3)具体为：3.1)计算子序列长度为l时的客流量之和，如下：3.2)计算子序列长度为l+1时的客流量之和，如下：Suml+1(S(F)k)＝Suml(S(F)k)+fk+1。作为优选，步骤4)具体为：4.1)始化正相关簇集初始化负相关簇集4.2)分别计算中所有子序列S(Fi)k、S(Fj)k的平均值具体如下：4.3)对中任意子序列S(Fi)k遍历分别获得S(Fi)k与正相关的集子序列合Nε(S(Fi)k)，以及负相关的集子序列合Nε-(S(Fi)k)；其中，ε为站点相关性系数的临界值，为子序列之间的相关度；4.4)分别对Nε(S(Fi)k)和Nε-(S(Fi)k)中所有子序列遍历分别获得与之相关的子序列集合，并分别加入集合Nε(S(Fi)k)和Nε-(S(Fi)k)中；4.5)重复步骤4.3)、步骤4.4)直至集合Nε(S(Fi)k)和Nε-(S(Fi)k)不再增加新的子序列，分别形成正相关簇Ck和负相关簇若正相关簇Ck和负相关簇中包含的子序列代表的站点之间地理位置符合预设的阈值，且相关的时段符合实际意义，则加入簇集合：C←Ck，4.6)重复步骤4.3)、步骤4.4)、步骤4.5)，形成最终的正相关簇集C和负相关簇集C-，分别代表两个站点客流量正相关的所有时段和负相关的所有时段。作为优选，步骤4.3)中，协方差本专利技术的有益效果如下：本专利技术所述的基于历史客流量的公交线路调整方法，通过遍历所有长度的客流量时间子序列，并采用相关系数进行聚类，当相关系数为正时则说明该时间段内，乘客的乘车行为在不同站点之间具有正相关的趋势，即这些站点之间的客流量增减趋势相同；当相关系数为负时则说明该时间段内，站点之间的客流量增减趋势相反；当相关系数为零时则说明该时间段内站点之间的客流量增减趋势不确定。最后的聚类结果形成两个时间序列集合，即正相关簇集和负相关簇集，分别代表乘车行为趋势相同的线路站点和乘车行为趋势相反的线路站点，以此分析聚类结果可得到线路之间和站点之间宏观的乘客出行行为特征。本专利技术不仅可以了解乘客的乘车需求，有助于发现客流量变化相同或相似的站点，为一个城市布设公交线网，设置新线路，调整现有线路提供依据，对线路调整提供决策支持，还可以改进公交调度，更加科学合理地运营。本专利技术不依赖于特定场景，更加通用，可用于各大中城市的公交网络。附图说明图1是本专利技术的流程示意图；图2是寻找相关子序列过程示意图；图3是实施例中，吕厝站高峰时期客流量的示意图；图4是实施例中，塘边站高峰时期客流量的示意图；图5是实施例中，使用滑动窗口获得塘边站第1个子序列，子序列长度为4的示意图；图6是实施例中，使用滑动窗口获得塘边站第2个子序列，子序列长度为4的示意图；图7是实施例中，使用滑动窗口获得塘边站第3个子序列，子序列长度为4的示意图；图8是实施例中，使用滑动窗口获得塘边站第4个子序列，子序列长度为4的示意图；图9是实施例中，塘边站子序列的和的示意图；图10是实施例中，吕厝站子序列的和的示意图；图11是实施例中，与吕厝站正相关的子序列(子序列长度＝4)的示意图；图12是实施例中，与吕厝站负相关的子序列(子序列长度＝4，相关时段＝0)的示意图；图13是实施例中，与吕厝站负相关的子序列(子序列长度＝5，相关时段＝0)的示意图；图14是实施例中，与吕厝站负相关的子序列(子序列长度＝6，相关时段＝0)的示意图。具体实施方式以下结合附图及实施例对本专利技术进行进一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于历史客流量的公交线路调整方法，其特征在于，获取站点间的客流量相关性，基于站点间的客流量相关性调整经过所述的站点的公交路线的密度；/n其中，获取站点间的客流量相关性的步骤如下：/n1)按时段统计所有公交车站点的历史刷卡数据，形成客流量时间序列；/n2)使用多尺度滑动窗口，获取客流量时间子序列；/n3)计算客流量时间子序列的和；/n4)计算任意两站点F

【技术特征摘要】
1.一种基于历史客流量的公交线路调整方法，其特征在于，获取站点间的客流量相关性，基于站点间的客流量相关性调整经过所述的站点的公交路线的密度；
其中，获取站点间的客流量相关性的步骤如下：
1)按时段统计所有公交车站点的历史刷卡数据，形成客流量时间序列；
2)使用多尺度滑动窗口，获取客流量时间子序列；
3)计算客流量时间子序列的和；
4)计算任意两站点Fi、Fj之间客流量时间子序列的相关性系数；
当相关系数为正时，表示站点之间的客流量增减趋势相同；当相关系数为负时，表示站点之间的客流量增减趋势相反；当相关系数为零时，表示站点之间的客流量增减趋势不确定；
选择相关系数为正或为负的站点，并根据站点之间的客流量增减趋势调整公交路线的密度。


2.根据权利要求1所述的基于历史客流量的公交线路调整方法，其特征在于，步骤1)具体为：
1.1)对任意站点，按固定的时间间隔划分时段，统计每个时段内各个站点的历史刷卡数据，形成客流量时间序列F＝(f1,f2,f3,…,fn)；
1.2)重复步骤1.1)，获取所有站点的客流量时间序列集合D。


3.根据权利要求2所述的基于历史客流量的公交线路调整方法，其特征在于，步骤2)具体为：
2.1)以滑动窗口长度为l，滑动窗口步长index＝1，从时间序列F∈D中提取客流量时间子序列S(F)k＝(fk,fk+1,…,fk+l-1)，k∈(1≤k≤n-l+1)；
2.2)重复步骤2.1)，直至获取客流量时间序列F的所有客流量时间子序列集合
2.3)重复步骤2.1)、步骤2.2)，直至获取客流量时间序列集合D内所有序列的子序列集合SD。


4.根据权利要求2或3所述的基于历史客流量的公交线路调整方法，其特征在于，将一天的时间划分为高峰期与非高峰期，高峰期的时间间隔短于非高峰期的时间间隔，高峰期的滑动窗口长度大于非高峰期的滑动窗口长度。


5.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海波，翁邵源，陈文韵，高悦尔，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建;35