基于OD的轨道交通站点客流结构相似性分析方法及装置制造方法及图纸

一种基于OD的轨道交通站点客流结构相似性分析方法及装置，该方法根据站点的历史客流数据，构建比例矩阵、计算协方差矩阵；计算工作日与基准日比例矩阵之间、比例矩阵的转置之间以及协方差矩阵之间的欧式距离矩阵；构建时间以及站点权重矩阵，计算比例矩阵、比例矩阵转置以及协方差矩阵相似度值，最终计算总相似度值，根据总相似度值

【技术实现步骤摘要】
基于OD的轨道交通站点客流结构相似性分析方法及装置
本专利技术涉及城市轨道交通
，具体涉及一种OD的轨道交通站点客流结构相似性分析方法及装置。
技术介绍
城市轨道交通在城市客流运输服务中承担重要的角色，随着我国城市化进程的加快，人们日常出行需求迅速增加，导致地面交通拥堵问题日益突出，从而严重影响到人们的生活。在地面交通面临严重挑战的时候，轨道交通凭借快速、安全、高效、便捷、容量大等特点逐步走入人们的视线。轨道交通不占用地面空间且能解决人们的日常出行需求，是大型城市中分担地面公交客流的主要公共交通方式。越来越多的居民选择轨道交通出行，客流的时空分布产生巨大变化，运营管理的难度也不断加大。轨道交通客流相似性分析在轨道交通运营、管理和控制的过程中起到重要的支撑作用，但当前轨道交通站点客流相似性的研究中尚存在分析的维度较为单一的问题，主要体现在针对进出站客流流向的相似性分析方法的研究还不够深入，难以准确描述各站点客流在结构上的相似性。人们日常生活和交通息息相关，尤其是工作日的常态客流在一定程度上具有稳定性，准确、可靠的客流变化规律能够为运能分析和运量匹配提供数据支撑，为服务水平、系统运行状态的升级提供决策支撑，例如任一入站点的某两个工作日之间客流结构具有极高的相似性，分析客流结构表现出相似性的原因，轨道站点服务区就可以采取相应的规划策略，因此对轨道交通站点工作日常态客流结构相似性进行深入分析研究具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对工作日常态客流结构相似性问题，提出一种基于OD的轨道交通站点客流结构相似性分析方法、装置、系统及存储介质。根据各站点的历史客流数据，分析工作日常态客流结构相似性，作为进一步预测工作日客流情况的依据。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案实现：本专利技术的第一方面提供了一种基于OD的轨道交通站点客流结构相似性分析方法，包括如下步骤：获取客流明细数据，生成并导出数据库文件；选取研究的时间范围，并计算出研究的时间范围内时间段的个数m，统计每个时间段内从轨道交通站点A进站的客流去向数据；选取n个有效出站点，统计研究时间范围内的每个时间段中站点A进站的乘客分散到各个出站点的客流总量Pi，并计算进各个出站点Aj的客流量Pij占客流总量Pi的比例kij，构建比例矩阵；i∈m，j∈n；对比例矩阵进行多维数据分析，计算任意两个维度之间的协方差，构建协方差矩阵；选定基准日T，选取不同工作日Ti作为对照日，计算工作日Ti与基准日T的比例矩阵之间、比例矩阵的转置之间以及协方差矩阵之间的成对平方欧式距离矩阵、；构建时间权重矩阵以及站点权重矩阵，计算赋予时间权重的比例矩阵的相似度值、赋予站点权重的比例矩阵转置的相似度值以及协方差矩阵的相似度值；分配不同的比例系数，计算总相似度值，根据总相似度值分析客流相似性。进一步的，所述获取客流明细数据，生成并导出数据库文件的步骤包括：从AFC系统中获取客流明细数据，综合一卡通、二维码、一票通三种进站客流统计方式，收集带有OD信息以及时间戳信息的客流明细数据。进一步的，所述统计研究的时间范围内每个时间段中站点A进站的乘客分散到各个出站点的客流总量Pi并计算进各个出站点Aj的客流量Pij占客流总量Pi的比例kij，对形成的比例矩阵进行多维数据分析，计算任意两个维度之间的协方差并构建协方差矩阵包括：定义时间范围内第i个时间段从站点A进站的客流总量为，其中分散到第j个站点Aj出站的客流量为：（1）表示第i个时间段内从站点A进站分散到第j个站点Aj出站的客流量占以A为入站点的客流总量的比例值：（2）比例矩阵的每一列即每一维度为一个随机变量，每一行为一个样本，即比例矩阵有n个随机变量，表示n个出站点，m个样本表示m个时间段：（3）比例矩阵的每一列均为一个随机变量，代入计算协方差的公式：（4）其中，为两个随机变量，即比例矩阵中的列向量；E[ci]与E[cj]分别为两个实数随机变量ci与cj的数学期望，为期望值，即；协方差矩阵为：（5）其中，m表示m个时间段；矩阵中第（i，j）个元素表示随机变量的协方差。进一步的，计算矩阵之间成对平方欧氏距离公式为：（6）其中，矩阵记为X，矩阵记为Y；定义为两个矩阵对应位置的乘积，又称Hadamard乘积；表示k维的全1向量，目的是计算每行元素的和并返回一个列向量，其余类推；表示将一个列向量扩展为一个各列相同的矩阵。进一步的，所述构建时间权重矩阵以及站点权重矩阵，计算赋予时间权重的比例矩阵相似度值、赋予站点权重的比例矩阵相似度值以及协方差矩阵相似度值包括：选定基准日T，选取不同工作日Ti作为对照日工作日Ti与基准日T的比例矩阵之间、比例矩阵的转置之间以及协方差矩阵之间的成对平方欧式距离矩阵，分别构建时间权重矩阵以及站点权重矩阵，计算赋予时间权重的比例矩阵的相似度值、赋予站点权重的比例矩阵转置的相似度值以及协方差矩阵的相似度值。进一步的，所述构建时间权重矩阵以及站点权重矩阵，分配比例系数并计算总相似度值包括：使用熵值法构建站点权重矩阵，对比例矩阵进行归一化处理：（7）kij表示比例矩阵第i行j列的元素，min（kij）表示比例矩阵中最小的元素值，max（kij）表示比例矩阵中最大的元素值；比例矩阵的一列为一个评价指标，一行为一个样本记录，计算第j项指标下第i个记录占的权重：（8）计算第j项指标的熵：（9）计算第j项指标的差异系数gj：（10）确定第j项指标权重：（11）确定站点权重矩阵；使用熵值法构建时间权重矩阵，对比例矩阵的转置进行如上处理，确定站点权重矩阵；选取n个工作日样本，计算出与基准日之间的比例矩阵相似度值s1、比例矩阵转置相似度值s2以及协方差矩阵相似度值s3，构建相似度矩阵，并使用如上熵值法进行处理，确定比例系数。进一步的，根据研究时间段范围的不同，设置不同的时间粒度，选取出站口客流量所占比例大于一阈值的站点。本专利技术的第二方面提供了一种基于OD的轨道交通站点客流结构相似性分析装置，包括：数据存储模块，用于存储实验过程中的数据。数据获取模块，用于获取客流明细数据，生成并导出数据库文件；数据统计模块，选取时间粒度，统计每个时间段内从轨道交通站点A进站的客流去向数据；客流量比例计算模块，用于计算研究时间范围内的每个时间段中站点A进站的乘客分散到各个出站点的客流量占客流总量的比例；比例矩阵构建模块，用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于OD的轨道交通站点客流结构相似性分析方法，其特征在于，包括如下步骤：/n获取客流明细数据，生成并导出数据库文件；/n选取研究的时间范围，并计算出研究的时间范围内时间段的个数m，统计每个时间段内从轨道交通站点A进站的客流去向数据；/n选取n个有效出站点，统计研究时间范围内的每个时间段中站点A进站的乘客分散到各 个出站点的客流总量P

【技术特征摘要】
1.一种基于OD的轨道交通站点客流结构相似性分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取客流明细数据，生成并导出数据库文件；
选取研究的时间范围，并计算出研究的时间范围内时间段的个数m，统计每个时间段内从轨道交通站点A进站的客流去向数据；
选取n个有效出站点，统计研究时间范围内的每个时间段中站点A进站的乘客分散到各
个出站点的客流总量Pi，并计算进各个出站点Aj的客流量Pij占客流总量Pi的比例kij，构建
比例矩阵；i∈m，j∈n；
对比例矩阵进行多维数据分析，计算任意两个维度之间的协方差，构建协方差
矩阵；
选定基准日T，选取不同工作日Ti作为对照日，计算工作日Ti与基准日T的比例矩阵之
间、比例矩阵的转置之间以及协方差矩阵之间的成对平方欧式距离矩阵、；
构建时间权重矩阵以及站点权重矩阵，计算赋予时间权重的比例矩阵的相
似度值、赋予站点权重的比例矩阵转置的相似度值以及协方差矩阵的相似度值；
分配不同的比例系数，计算总相似度值，根据总相似度值分析客流相似性。


2.根据权利要求1所述的基于OD的轨道交通站点客流结构相似性分析方法，其特征在于，所述获取客流明细数据，生成并导出数据库文件的步骤包括：
从AFC系统中获取客流明细数据，综合一卡通、二维码、一票通三种进站客流统计方式，收集带有OD信息以及时间戳信息的客流明细数据。


3.根据权利要求1或2所述的基于OD的轨道交通站点客流结构相似性分析方法，其特征
在于，所述统计研究的时间范围内每个时间段中站点A进站的乘客分散到各个出站点的客
流总量Pi并计算进各个出站点Aj的客流量Pij占客流总量Pi的比例kij，对形成的比例矩阵进行多维数据分析，计算任意两个维度之间的协方差并构建协方差矩阵包括：
定义时间范围内第i个时间段从站点A进站的客流总量为，其中分散到第j个站点Aj
出站的客流量为：

（1）

表示第i个时间段内从站点A进站分散到第j个站点Aj出站的客流量占以A为入
站点的客流总量的比例值：

（2）
比例矩阵的每一列即每一维度为一个随机变量，每一行为一个样本，即比例矩
阵有n个随机变量，表示n个出站点，m个样本表示m个时间段：

（3）
比例矩阵的每一列均为一个随机变量，代入计算协方差的公式：

（4）
其中，为两个随机变量，即比例矩阵中的列向量；E[ci]与E[cj]分别为
两个实数随机变量ci与cj的数学期望，为期望值，即；
协方差矩阵为：

（5）
其中，m表示m个时间段；矩阵中第（i，j）个元素表示随机变量的协方差。


4.根据权利要求3所述的基于OD的轨道交通站点客流结构相似性分析方法，其特征在于，计算矩阵之间成对平方欧氏距离公式为：

（6）
其中，矩阵记为X，矩阵记为
Y；定义为两个矩阵对应位置的乘积，又称Hadamard乘积；表示k维的全1向量，目的是计
算每行元素的和并返回一个列向量，其余类推；表示将一个列向量扩展为
一个各列相同的矩阵。


5.根据权利要求4所述的基于OD的轨道交通站点客流结构相似性分析方法，其特征在
于，所述构建时间权重矩阵以及站点权重矩阵，计算赋予时间权重的比例矩阵
相似度值、赋予站点权重的比例矩阵相似度值以及协方差矩阵相似...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨军，韩啸，唐英豪，宫梦婕，叶谈，郑颖，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11