城市轨道交通线网客流OD动态估计

摘要

城市轨道交通线网客流OD(Origin-Destination)动态估计是实现城市轨道交通动态化运营管理与控制的关键技术之一。既有OD动态估计研究大多针对于道路交通领域，而针对于城市轨道交通领域的OD动态估计研究则较少。道路交通领域通常以路段断面观测流量为基础构建OD估计模型，而城市轨道交通系统中仅能采集进出站客流量，难以准确获取断面客流量，因此，既有OD动态估计方法在应用于城市轨道交通领域时存在估计精度不高的问题。基于此，本文以城市轨道交通自动售检票系统采集的线网客流数据为基础，重点研究城市轨道交通线网客流OD动态估计模型。
　　在城市轨道交通线网客流OD动态估计模型的构建方面，本文结合城市轨道交通线网结构特点以及乘客出行特征，阐述了线网客流OD动态估计过程，指出了OD动态估计过程中的关键问题，根据城市轨道交通封闭网络中的流量守恒关系，构建了OD流与进出站客流间的动态流量关系。在此基础上，建立了城市轨道交通线网客流OD动态估计状态空间模型，并采用卡尔曼滤波方法求解。此外，本文还通过考虑模型状态变量应满足的等式与不等式约束条件，以均方误差最小为优化目标，建立了基于约束卡尔曼滤波方法的估计修正模型，对城市轨道交通线网客流OD进行动态估计。
　　在城市轨道交通线网客流OD动态估计模型的性能评估方面，以平均相对误差和均方根误差作为评价指标，对基于卡尔曼滤波的线网客流OD动态估计状态空间模型进行精度检验。估计结果表明:约束卡尔曼滤波方法在不同客流特征日及不同时间间隔条件下的估计精度均优于标准卡尔曼滤波方法。而且约束卡尔曼滤波方法在不同客流特征日以及不同估计时间间隔（10min和15min）条件下的OD估计误差基本在20％以内，表明了本文提出的约束卡尔曼滤波方法是合理有效的，能够为城市轨道交通动态化运输组织策略的制定提供一定的参考。此外，本文提出的约束卡尔曼滤波方法对客流需求较大的OD估计效果较好，而对客流需求较小的OD估计效果一般，但由于其客流需求较小，因此，未对总体估计效果产生较大影响。

目录

声明

摘要

表目录

图目录

第1章 绪论

1．1 背景

1．2 研究意义

1．3 研究范围

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究内容

1．4 技术路线

1．4．1 技术路线描述

1．4．2 技术路线图

1．5 论文章节安排

1．6 本章小结

第2章 文献综述

2．1 概述

2．2 OD估计原理

2．3 OD估计方法

2．3．1 OD静态估计方法

2．3．2 OD动态估计方法

2．4 本章小结

第3章 数据采集与预处理

3．1 数据描述

3．2 线网客流OD信息提取

3．2．1 原始客流数据有效性检验

3．2．2 线网客流OD分布矩阵的提取

3．2．3 线网客流OD转移比例矩阵的提取．

3．3 运营日及运营时段划分

3．3．1 聚类分析理论知识

3．3．2 基于系统聚类法和快速聚类法的运营日划分

3．3．3 基于最优分割法的运营时段划分

3．4 线网客流OD分布相关性与稳定性特征

3．4．1 基于OD转移比例的线网客流OD分布稳定性与相关性特征

3．4．2 基于OD流量的线网客流OD分布稳定性与相关性特征

3．5 本章小结

第4章 城市轨道交通线网客流OD动态估计模型构建

4．1 概述

4．2 城市轨道交通线网客流OD动态估计过程

4．2．1 线网结构特点与客流采集信息特征

4．2．2 线网客流OD动态估计关键问题

4．3 线网客流OD动态估计模型

4．3．1 状态空间模型概述

4．3．2 线网客流OD动态估计状态空间模型

4．4 卡尔曼滤波方法求解

4．4．1 标准卡尔曼滤波方法

4．4．2 卡尔曼滤波参数标定

4．4．3 考虑约束条件的卡尔曼滤波估计结果修正

4．5 本章小结

第5章 城市轨道交通线网客流OD动态估计模型性能评估

5．1 概述

5．2 案例基本信息

5．3 模型参数取值与标定

5．3．1 乘客出行最大跨越估计时间间隔数

5．3．2 客流出站到达系数

5．3．3 权重系数α

5．4 模型估计精度检验

5．4．1 估计精度检验指标

5．4．2 模型总体估计精度

5．4．3 模型分时段估计精度

5．4．4 不同客流需求类型的OD估计效果

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 研究成果总结

6．2 展望

致谢

参考文献

科研经历与硕士期间发表论文情况