基于Hadoop平臺(tái)的城市軌道交通列車時(shí)刻表優(yōu)化.pdf

1、隨著中國(guó)人口規(guī)模的增加，交通擁堵現(xiàn)象日益嚴(yán)重，城市軌道交通憑借其便捷、準(zhǔn)時(shí)、高效等諸多特點(diǎn)成為緩解交通擁堵和滿足大眾出行的主要工具。列車時(shí)刻表是城市軌道交通系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)和組織的依據(jù)，它詳細(xì)規(guī)定了列車的發(fā)車時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間以及停站時(shí)間?？茖W(xué)合理的列車時(shí)刻表可以有效提高列車運(yùn)輸效率，減少乘客等待時(shí)間，提高乘客出行滿意度。城市軌道交通的客流隨時(shí)間和空間動(dòng)態(tài)的變化，其分布規(guī)律對(duì)列車時(shí)刻表的編制和優(yōu)化起到?jīng)Q定性的作用?；诳土鞯膭?dòng)態(tài)變化編制和優(yōu)化城市軌

2、道交通列車時(shí)刻表能夠有效平衡乘客出行和運(yùn)營(yíng)管理的利益，提高乘客滿意度和列車運(yùn)輸效率。
　　本文以北京城市軌道交通地鐵13號(hào)線自動(dòng)售檢票系統(tǒng)(Automatic Fair Collection System，AFC)的乘客出行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用Hadoop分布式平臺(tái)對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，分析客流分布特征、預(yù)測(cè)未來(lái)短期客流。然后基于動(dòng)態(tài)客流建立城市軌道交通列車時(shí)刻表優(yōu)化模型并設(shè)計(jì)了自適應(yīng)遺傳算法，最后在Hadoop平臺(tái)下對(duì)北京城市軌道交通1

3、3號(hào)線的時(shí)刻表優(yōu)化模型進(jìn)行實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)基于AFC實(shí)際客流出行數(shù)據(jù)，搭建Hadoop分布式計(jì)算平臺(tái)，對(duì)客流進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析線路客流隨時(shí)間、站點(diǎn)、周期以及方向的分布特征，以用于后續(xù)客流預(yù)測(cè)和時(shí)刻表優(yōu)化。
　　(2)基于乘客出行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果及客流分布特征，研究基于時(shí)間序列的極限學(xué)習(xí)機(jī)預(yù)測(cè)方案，根據(jù)歷史客流對(duì)未來(lái)一天以及任意5分鐘的進(jìn)站客流進(jìn)行預(yù)測(cè)，并評(píng)估極限學(xué)習(xí)機(jī)預(yù)測(cè)未來(lái)短期客流

4、的能力。
　　(3)利用動(dòng)態(tài)客流數(shù)據(jù)，以列車的發(fā)車間隔、停站時(shí)間為決策變量，綜合考慮列車運(yùn)行約束條件，建立以乘客候車時(shí)間、乘客乘車時(shí)間、列車載客數(shù)與定員之差以及列車運(yùn)行均衡性為目標(biāo)的優(yōu)化模型。由于模型的決策變量組合眾多，傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)求解較為困難，本文利用遺傳算法求解模型。為了提高算法的全局搜索能力，本文根據(jù)模型特點(diǎn)設(shè)計(jì)了自適應(yīng)的交叉算子和變異算子。
　　(4)利用北京城市軌道交通13號(hào)線的客流數(shù)據(jù)，本文在Hadoop平臺(tái)下完成