基于海量IC卡數(shù)據(jù)的乘客出行網(wǎng)絡(luò)及動力學(xué)研究.pdf

1、在現(xiàn)代社會中公共交通系統(tǒng)一直充當著重要的角色，無論在實踐中還是學(xué)術(shù)中，交通問題極大地引起了各界的注意。伴隨著交通工具的不斷普及，乘客出行量逐年增加，公交與地鐵換乘不協(xié)調(diào)、交通擁擠及城市公共交通系統(tǒng)整體運營效率低等問題日益凸顯。如何提升城市公共交通系統(tǒng)的運輸效率，已成為交通領(lǐng)域的熱點話題。在如今大數(shù)據(jù)的時代背景下，通過對海量、多樣化的交通數(shù)據(jù)進行挖掘，不僅能夠分析出公共交通網(wǎng)絡(luò)的拓撲特征，同時也能挖掘出乘客的出行行為規(guī)律，對提升公交與地鐵

2、之間的高效配合以及公共交通的綜合運輸能力具有重要的現(xiàn)實意義。
　　首先，本文通過構(gòu)建公交-地鐵復(fù)合網(wǎng)絡(luò)，并分析了復(fù)合交通網(wǎng)絡(luò)的拓撲性質(zhì)及魯棒性；其次，利用基于多頭絨泡菌仿生模型改進的粒子群算法，對地鐵乘客出行網(wǎng)絡(luò)進行社團劃分；最后，采用非負矩陣分解-自回歸模型，對地鐵乘客動態(tài)起訖（Origin Destination, OD）矩陣進行預(yù)測。本文的主要貢獻如下：
　　（1）實現(xiàn)構(gòu)建公交-地鐵復(fù)合網(wǎng)絡(luò)，同時對比分析復(fù)合網(wǎng)絡(luò)與子網(wǎng)

3、絡(luò)的拓撲特性及魯棒性：通過采用兩種建模方式（Space L方式、Space P方式）構(gòu)建了公交-地鐵復(fù)合站點網(wǎng)絡(luò)及公交-地鐵復(fù)合換乘網(wǎng)絡(luò)，并對比分析兩種復(fù)合網(wǎng)絡(luò)與其相應(yīng)模式下公交子網(wǎng)絡(luò)與地鐵子網(wǎng)絡(luò)的拓撲特征值。此外，對比分析復(fù)合網(wǎng)絡(luò)與子網(wǎng)絡(luò)在不同攻擊模式下的魯棒性指標，即最大連通子圖相對大小、平均路徑長度、網(wǎng)絡(luò)直徑、網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)等魯棒性指標的變化情況。并以中國西部某市的公交網(wǎng)絡(luò)及地鐵網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進行實證分析，結(jié)果表明：該市公交-地鐵網(wǎng)絡(luò)復(fù)合

4、網(wǎng)絡(luò)、公交子網(wǎng)絡(luò)、地鐵子網(wǎng)絡(luò)都是小世界網(wǎng)絡(luò)，且具有無標度特性。復(fù)合網(wǎng)絡(luò)在隨機攻擊模式下的魯棒性較強，然而在目標攻擊模式下較弱；對于這兩種攻擊模式，公交-地鐵復(fù)合站點網(wǎng)絡(luò)的魯棒性均優(yōu)于公交子網(wǎng)絡(luò)和地鐵子網(wǎng)絡(luò)。
　?。?）實現(xiàn)對地鐵乘客出行網(wǎng)絡(luò)的社團劃分：通過引入多頭絨泡菌模型得到目標函數(shù)即網(wǎng)絡(luò)模塊度的粗略解，并以此作為初始解，結(jié)合粒子群算法對模塊度函數(shù)進行優(yōu)化求解，從而完成對乘客出行網(wǎng)絡(luò)的社團劃分。以中國西部某市交通IC卡信息為基礎(chǔ)

5、，構(gòu)建地鐵乘客出行網(wǎng)絡(luò)，并同粒子群算法進行對比，實驗結(jié)果表明：在對加權(quán)網(wǎng)絡(luò)進行社團挖掘時，基于多頭絨泡菌網(wǎng)絡(luò)模型改進的粒子群算法在解的可行性方面有了明顯提升。
　　（3）實現(xiàn)基于非負矩陣分解-自回歸的算法來對地鐵乘客動態(tài)OD矩陣進行預(yù)測：首先，通過非負矩陣分解得到地鐵乘客的出行特征量，然后基于非負矩陣分解得到系數(shù)矩陣建立自回歸模型，從而完成對地鐵乘客出行流量的預(yù)測。并以中國西部某市的地鐵乘客流量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過與 K近鄰、C4.5