城市轨道交通乘客出行时间链辨识系统技术方案

一种城市轨道交通乘客出行时间链辨识系统，其从自动售检票系统记录的交易数据中提取乘客出行的起讫点，进行有效路径搜索，对于每条有效路径，结合列车时刻表信息，匹配每条路径所有可能的出行时间链。选取只匹配到一条出行时间链的交易记录作为参考记录，按终点站及出站闸机口不同将参考记录分类，拟合各个闸机口的下车出站时间差概率分布情况。对于匹配到多条出行时间链的交易记录，根据其所选择线路、闸机口及每条时间链的下车出站时间差，由对应闸机口概率密度函数计算概率，选择概率最大者作为该乘客的出行时间链。本发明专利技术能够获得乘客完整的出行时间链，可以为轨道交通的运营管理及票务清分提供依据。

Identification system of passenger travel time chain in Urban Rail Transit

【技术实现步骤摘要】
城市轨道交通乘客出行时间链辨识系统
本专利技术属于城市轨道交通线网客流仿真领域，特别是涉及城市轨道交通乘客出行时间链辨识系统。
技术介绍
随着我国轨道交通的不断发展，许多城市的轨道交通进入网络化运营阶段，为了能够了解路网状态，合理安排行车组织以及进行精确清分，需要能够获取乘客完整的出行时间链，然而现有的AFC系统只能记录乘客的进出站刷卡时间，并不能记录乘客的路径选择及乘坐的车次。为了实现这一目标，可以构建路网仿真模型，推算出乘客的出行时间链。关于路网模型的构建，目前常用的方法是以图的方式描述轨道交通网络进行有效路径的搜索，例如Dijkstra算法、FLOYD算法、A*算法等一系列最短路径求解方法以及基于这些方法的K短路径搜索算法，然而，这些方法普遍存在搜索效率不高的问题；关于乘客出行时间链的获取，国内外的研究大多集中于以随机效用理论构建乘客的路径选择行为，通过研究影响出行者路径选择的因素，根据影响因素构建效用函数，然后使用集计模型计算每条路径被选择的概率。这种方法需要标定大量的模型参数，所需的成本较高且无法获取单个乘客的路径选择及其完整的出行时间链。
技术实现思路
为了解决上述存在的问题，本专利技术提供城市轨道交通乘客出行时间链辨识系统，能够获得乘客完整的出行时间链，可以为轨道交通的运营管理及票务清分提供依据，为达此目的，本专利技术城市轨道交通乘客出行时间链辨识系统，该系统由三个模块组成，其特征在于，包括：路网拓扑结构构建模块，依据轨道交通网络特征，构建轨道交通路网模型，并实现相关查询功能；有效路径搜索模块，根据设定的约束条件及相关参数，实现有效路径的搜索；乘客出行时间链辨识模块，确定乘客完整的出行时间记录；所述路网拓扑结构构建模块，其构建的路网为G＝{L(s)}，其中G表示所构建的轨道交通路网，L表示轨道交通路网中的线路，其中：L＝{l1，l2，...，lm}，m为路网中所包含的线路数量；li＝{si1，si2，...，sin}，n为线路i上的车站数，sin表示线路li上的第n个车站；车站sin又包含车站名、所属线路编号、车站编号和是否为换乘站点4个属性，其中，车站所属线路编号为该车站所在所有线路的集合；车站编号由车站在线路上的相对位置确定，按从下行到上行依次递增，换乘站在不同的线路中分别设置不同的编号以示区分；依据车站与线路的逻辑关系，实现的查询功能包括：查找与非换乘站最近的换乘站，查找与换乘站相邻的所有换乘站；查找与非换乘站最近的换乘站:对于一个非换乘车站，找出其所在的线路上的所有换乘车站，并选择与其间隔车站数最少的换乘站作为其最近换乘站，若同时存在两个或两个以上最近换乘站，则随机选择一个作为其最近换乘站；查找与换乘站相邻的所有换乘站:对于一个换乘站点，遍历其所在的线路，找出每条线路上与之相邻的换乘车站，形成换乘车站集合，作为与该换乘站相邻的换乘车站；所述的有效路径搜索模块，该模块在简化路网的同时利用深度优先的搜索思想进行有效路径的搜索及筛选，其中简化路网指将轨道交通路网简化为只包含起点站、终点站及换乘站的简化路网；在路径搜索过程中需设定的搜索及筛选参数包括：根据国内大部分城市的轨道交通路网特征，设定搜索过程中最大换乘车站数为3，为进行有效路径筛选，指定合理路径中站点数与最短路站点数的最大差值以及合理路径中换乘次数与最少换乘路径换乘次数的最大差值；所述乘客出行时间链辨识模块，该模块利用乘客的下车出站时间差进行出行链的辨识，其中，出行时间链可以表示为：式中：为第j辆列车到达线路l上车站i的时间；为第j辆列车离开线路l上车站i的时间；列车在某一车站的到达时刻；列车在某一车站的出发时刻；Checkin表示进站刷卡时间；Checkout表示出站刷卡时间；中括号内表示换乘过程，乘客在换乘站从一条线路换乘到另一条线路；下车出站时间差定义为乘客从终点站下车到出站刷卡的这段时间间隔，即作为本专利技术进一步改进，路径搜索模块中路径的搜索步骤包括：S1，构建三个换乘站列表，换乘站列表1、换乘站列表2、换乘站列表3，列表为一维列表，用于存放及提取车站sin信息，在向列表中添加站点时，如果列表中已经存在该站点，则不重复添加，在从列表中提取站点时分别称从换乘站列表1、换乘站列表2、换乘站列表3中提取出的站点为换乘站1、换乘站2、换乘站3；S2，从自动售检票AFC系统记录的交易数据中提取乘客出行的起讫点；S3，判断起终点是否在同一条线路上，如果是，则记录路径[起点站，终点站]，如果不是，则找出与起点站相邻的换乘车站，如果起点站为非换乘车站，找到与之最近的换乘车站，如果起点站为换乘车站，找到与之相邻的所有换乘车站，添加到换乘站列表1中；S4，遍历换乘站列表1中的车站，判断遍历到的换乘站是否与终点站在同一线路上，如果在，则记录路径[起点站，换乘站1，终点站]，继续遍历，直至换乘站列表1中的车站全部被遍历，执行S7；如果不在，则暂停遍历，找出与该换乘站相邻的换乘站，添加到换乘站列表2中，执行S5；S5，遍历换乘站列表2中的站点，判断遍历到的换乘站是否与起点站位于同一条线路上，如果是则将其添加到换乘站列表1中；如果不是，判断其是否与终点站在同一条线路上，如果是，则记录路径[起点站，换乘站1，换乘站2，终点站]，继续遍历换乘站列表2中的站点，直至换乘站列表2中的站点均被遍历，清空换乘站列表2、换乘站列表3，返回S4继续遍历下一个车站；如果不是，则暂停遍历，继续寻找与之相邻的换乘站并添加到换乘站列表3中，执行S6；S6，遍历换乘站列表3中的站点，如果遍历到的车站与换乘站1在同一条线路上，则将此站点添入换乘站列表2，如果遍历到的车站与起点站在同一线路上，则将该站点添入换乘站列表1，否则，判断该站点是否与终点站在同一线路上，如果在，则记录路径[起点站，换乘站1，换乘站2，换乘站3，终点站]，继续遍历换乘站3中的站点，直至列表3中的换乘站点均被遍历，清空换乘站列表3，返回S5继续遍历下一个车站；S7，输出所有记录的路径。作为本专利技术进一步改进，出行时间链辨识模块中获取乘客所有可能出行时间链的具体步骤如下：S1，从AFC系统记录的交易数据中提取乘客出行起讫点，传入有效路径搜索模块进行有效路径的搜索，对于每条有效路径，执行S2-S3；S2，在起点站，根据乘客进站时间及设定的时间阈值，从起点站列车时刻表中找出此段时间内经过的所有列车车次，记录每趟列车从起点站离开的时间，当列车到达有效路径中的换乘站点时，记录列车的到达时间并分别依据各列车的到达时间及设定的时间阈值，找出乘客在换乘站所有可能的换乘车次，记录换乘车次离开换乘站的时间，以此类推，直到乘客到达终点站，记录每趟列车到达终点站的时间，其中时间阈值的设定由运营时间段、地铁车站的换乘形式及列车的发车时刻表确定，在阈值设定时，为了保证每条有效路径本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.城市轨道交通乘客出行时间链辨识系统，该系统由三个模块组成，其特征在于，包括：/n路网拓扑结构构建模块，依据轨道交通网络特征，构建轨道交通路网模型，并实现相关查询功能；/n有效路径搜索模块，根据设定的约束条件及相关参数，实现有效路径的搜索；/n乘客出行时间链辨识模块，确定乘客完整的出行时间记录；/n所述路网拓扑结构构建模块，其构建的路网为G＝{L(s)}，其中G表示所构建的轨道交通路网，L表示轨道交通路网中的线路，其中：/nL＝{l

【技术特征摘要】
1.城市轨道交通乘客出行时间链辨识系统，该系统由三个模块组成，其特征在于，包括：
路网拓扑结构构建模块，依据轨道交通网络特征，构建轨道交通路网模型，并实现相关查询功能；
有效路径搜索模块，根据设定的约束条件及相关参数，实现有效路径的搜索；
乘客出行时间链辨识模块，确定乘客完整的出行时间记录；
所述路网拓扑结构构建模块，其构建的路网为G＝{L(s)}，其中G表示所构建的轨道交通路网，L表示轨道交通路网中的线路，其中：
L＝{l1，l2，...，lm}，m为路网中所包含的线路数量；
li＝{si1，si2，...，sin}，n为线路i上的车站数，sin表示线路li上的第n个车站；
车站sin又包含车站名、所属线路编号、车站编号和是否为换乘站点4个属性，其中，车站所属线路编号为该车站所在所有线路的集合；车站编号由车站在线路上的相对位置确定，按从下行到上行依次递增，换乘站在不同的线路中分别设置不同的编号以示区分；
依据车站与线路的逻辑关系，实现的查询功能包括：查找与非换乘站最近的换乘站，查找与换乘站相邻的所有换乘站；
查找与非换乘站最近的换乘站:
对于一个非换乘车站，找出其所在的线路上的所有换乘车站，并选择与其间隔车站数最少的换乘站作为其最近换乘站，若同时存在两个或两个以上最近换乘站，则随机选择一个作为其最近换乘站；
查找与换乘站相邻的所有换乘站:
对于一个换乘站点，遍历其所在的线路，找出每条线路上与之相邻的换乘车站，形成换乘车站集合，作为与该换乘站相邻的换乘车站；
所述的有效路径搜索模块，该模块在简化路网的同时利用深度优先的搜索思想进行有效路径的搜索及筛选，其中简化路网指将轨道交通路网简化为只包含起点站、终点站及换乘站的简化路网；在路径搜索过程中需设定的搜索及筛选参数包括：
根据国内大部分城市的轨道交通路网特征，设定搜索过程中最大换乘车站数为3，
为进行有效路径筛选，指定合理路径中站点数与最短路站点数的最大差值以及合理路径中换乘次数与最少换乘路径换乘次数的最大差值；
所述乘客出行时间链辨识模块，该模块利用乘客的下车出站时间差进行出行链的辨识，其中，
出行时间链可以表示为：



式中：

为第j辆列车到达线路l上车站i的时间；

为第j辆列车离开线路l上车站i的时间；

列车在某一车站的到达时刻；

列车在某一车站的出发时刻；
Checkin表示进站刷卡时间；
Checkout表示出站刷卡时间；
中括号内表示换乘过程，乘客在换乘站从一条线路换乘到另一条线路；
下车出站时间差定义为乘客从终点站下车到出站刷卡的这段时间间隔，即


2.根据权利要求1所述的城市轨道交通乘客出行时间链辨识系统，其特征在于：路径搜索模块中路径的搜索步骤包括：
S1，构建三个换乘站列表，换乘站列表1、换乘站列表2、换乘站列表3，列表为一维列表，用于存放及提取车站sin信息，在向列表中添加站点时，如果列表中已经存在该站点，则不重复添加，在从列表中提取站点时分别称从换乘站列表1、换乘站列表2、换乘站列表3中提取出的站点为换乘站1、换乘站2、换乘站3；
S2，从自动售检票AFC系统记录的交易数据中提取乘客出行的起讫点；
S3，判断起终点是否在同一条线路上，如果是，则记录路径[起点站，终点站]，如果不是，则找出与起点站相邻的换乘车站，如果起点站为非换乘车站，找到与之最近的换乘车站，如果起点站为换乘车站，找到与之相邻的所有换乘车站，添加到换乘站列表1中；
S4，遍历换乘站列表1中的车站，判断遍历到的换乘站是否与终点站在同一线路上，如果在，则记录路径[起点站，换乘站1，终点站]，继续遍历，直至换乘站列表1中的车站全部被遍历，执行S7；如果不在，则暂停遍历，找出...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宁，赵嘉伟，王健，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32