基于聚类反推的有效路径生成方法及断面客流估算方法与流程

技术特征：
1.一种基于聚类反推的有效路径生成方法，其特征在于，依次包括以下步骤：s1，获取相关数据并进行预处理，预处理的相关数据包含afc数据集合、列车时刻表数据、线网起终时间信息和线网连通情况；s2，在到达同一站台的前提下，假设乘客进站和出站的用时相同，且乘客到达终点站后会立即出站而非逗留；在此基础上，统计确定乘客乘车时间、乘客候车时间以及进出站走行时间；s3，对比城市轨道列车时刻表获得列车出行时间，计算乘客出行时间数据集d中个数据点的k_dist值并绘制乘客出行时间数据集d的k_dist曲线，选取合适的邻域密度参数k
custering
；s4，从乘客出行时间数据集d中选取一个尚未遍历过的对象p，在d内搜寻进出站刷卡时间间隔在(n
p
‑
eps，n
p
eps)范围内的对象，确定密度参数eps与minpts；s5，通过密度相连产生相关簇结果直至d中的对象全部遍历完成，确定密度系数density并从路径集合l中筛选出被视为有效路径的k
route
条路径；s6，确定潜在换乘节点，利用dijkstra算法，求解出从起点p到终点q的可行路径，通过dial算法对有效路径的定义来求解路径并更新，根据站点拓扑节点间“边”的关系，提取出各条线路中搜寻换乘站点，并存储在换乘节点集合transit中；s7，若transit中包含节点，遍历transit中的节点，假设换乘节点集合transit中存在某一换乘节点为t
i
，从t
i
点出发，q为终点，利用dijkstra算法再次计算从t
i
到终点q的路径，将各段路径拼接后，一并放入有效路径集合l中。2.根据权利要求1所述的基于聚类反推的有效路径生成方法，其特征在于，所述列车时刻表数据具体包括：列车出发时刻表shed_depart、到达时刻表shed_inbound，则shed_depart
i
表示i站全天所有列车的离站时刻，shed_inbound
i
表示i站全天所有列车的到站时刻，其中第k辆列车的离站时刻为shed_depart
i
(k)，第k辆列车的到站时刻为shed_depart
i
(k)。3.根据权利要求1所述的基于聚类反推的有效路径生成方法，其特征在于，s2具体包括如下步骤：s201、确定到达时间差向量，afc数据集合中的一条乘客出行记录信息包括：起始站为i站，终点站为j站，i站乘客进站时间为t
i
，j站乘客出站时间为t
j
，当乘客出行为无换乘出行时，假设乘客的乘车过程开始时间为t
start
，乘车过程终止时间为t
end
，搜寻列车到达j站的时刻表shed_inbound
j
，shed_inbound
j
的长度为l
shed
；定义到达时间差向量的集合如下：s202、确定乘客出行列车班次，删除中所有小于0的元素，按从小到大的顺序，对到达时间差向量c
l
×1(j)中的元素进行重新排列，此时为乘客到达j站的时间；
当满足时，k为乘客到达j站所乘坐的列车班次，进而可确定乘客的候车时间，进站时间；此时，t
start
为列车k驶离i站的时间shed_depart
i
(k)，t
end
为列车k到达j站的时间shed_inbound
j
(k)；s203、确定乘客的乘车时间、各站点进出站走行时间和站台候车时间：乘客的乘车时间为t
i
‑
t
j
；乘客在i站的进出站走行时间t_walk
i
满足：对于i站的候车时间t_wait
i
满足：t_wait
i
＝shed_depart
i
(k)
‑
t
i
。4.根据权利要求1所述的基于聚类反推的有效路径生成方法，其特征在于，s3具体包括如下步骤：s301、确定数据集d中各条乘客出行记录的k_dist值；定义函数dist满足：dist(i，j)＝abs(d[i]
‑
d[j])；定义行向量x_dist
l
×1满足：x_dist
l
×1(i)＝{dist(i，j),1≤j≤l}；按从大到小的顺序，对行向量x_dist
l
×1中的元素进行重新排列，得到排序后k_dist的值行向量为x_sorted
n
×1，那么，对于第i个数据，其k_dist值为：k_dist(i)＝x_sorted
n
×1[n
‑
k]；s302、确定k_dist图分割点q；密度聚类参数k
custering
的取值范围为(1，l]，k
custering
的取值应能够区分数据集中密集和稀疏的区域，以k
custering
为基准得到排序后的k_dist值矩阵x_sorted
n
×1，以索引值x为变量，绘制其关于x_sorted
n
×1[x]的曲线，x_sorted
n
×1(x)中各点为散点，将各点连接得到函数f(x)的曲线，其中f(x)满足：对于函数f(x)，存在分割点q满足:s303、确定密度聚类参数k
custering
的取值：对[1，l]内选取所有可能的k
custering
值，计算得出q后保存为行向量x
q
，其长度为l
q
，则k
custering
的合理取值应为：5.根据权利要求1所述的基于聚类反推的有效路径生成方法，其特征在于，s4具体包括如下步骤：s401、确定邻域半径eps的值：对于eps满足:对数据集d中各个点，在其eps邻域内搜寻核心点并计算数目，假设数据集中第i个数据点，其所对应的eps邻域为eps
n
×1(i)，则第i个数据点所对应的域半径eps取值eps
i
，eps
n
×1(i)＝{dist(i，j)＜eps,1≤j≤l}；
s402、确定邻域阈值minpts的值：6.根据权利要求1所述的基于聚类反推的有效路径生成方法，其特征在于，s6具体包括如下步骤：s601、计算拓展路径出行费用，假设p，q为路径中两点，dist(x1,x2)函数表示路网结构图中用dijkstra算法计算所得出的x1，x2两点之间的最低出行代价，所述最低出行代价采用出行时间、换乘次数和车厢满载率作为依据；s602、判定拓展路径有效性；根据dial算法对于有效路径的要求，在进行路径拓展的过程中，每一次节点拓展都必须远离起点并接近终点，即满足有效路径约束条件；那么对于有效路径集l中的有效路径l
n
，(i,j)为l
n
中的边(i≠p,j≠q)，边(i,j)的节点i和j满足:当满足上述有效路径条件时，路径的延展被视为是有效的并被保存，进而考虑路径中的换乘节点集合transit，若transit中无节点，则认为当前延展路径是当前出行对之间唯一的有效路径。7.根据权利要求1所述基于聚类反推有效路径生成的断面客流估算方法，其特征在于，包括如下步骤：t1.根据线网实际连通状况，绘制线网拓扑图，明确城市轨道交通线网各项属性，包括线网启动时间、线网关闭时间、线网高峰开始时间、线网高峰结束时间和列车时刻表；t2.根据afc乘客出行数据，以特定乘客出行信息为单位，将客流分时输入线网，乘客从进入网络开始即开始候车动作，当列车时刻表规定时间到达时，结束候车动作并开始路径选择动作；若当前列车已满载，则认为该站的乘客不会进入乘客流程而继续等候，若当前列车尚未满载但无法承载该站所有的候车乘客，则认为乘客以候车时间开始的顺序登车，剩余无法登车的乘客继续等候；t3.乘客数据进入线网后，根据有效路径集合，在每一个换乘站判定乘客可能的换乘行为，假设该换乘站连通a，b两个站点，若仅有a出现在乘客对应的有效路径集合中，则判定乘客会前往a站；若a，b两站均出现在乘客对应的有效路径集合中，以路径出行时间为依据，利用logit概率分布模型判定乘客在该换乘站前往各站点的概率，以概率平均分配或最大概率分配的方法配置乘客后，继续仿真流程；t4.依据仿真时间粒度，对线网运行时段进行分割，乘客到达每一个断面的时间为到达终点前一个断面的时间加上最后一站行程时间的一半；当车辆到达一个断面后，将乘坐该车的所有乘客计入该时段内该断面的断面客流。

技术总结
本发明涉及一种基于聚类反推的有效路径生成方法及断面客流估算方法，有效路径生产方法包括获取相关数据并进行预处理；统计确定乘客乘车时间、乘客候车时间以及进出站走行时间；对比城市轨道列车时刻表获得列车出行时间，计算乘客出行时间数据集D中个数据点的k_dist值并绘制乘客出行时间数据集D的k_dist曲线，选取合适的邻域密度参数；从乘客出行时间数据集D中选取尚未遍历过的对象p，通过密度相连产生相关簇结果直至D中的对象全部遍历完成，确定密度系数并从路径集合L中筛选出k


技术研发人员：叶茂 殷世松 赵一凡 郭孝洁 武莹莹 张子翰 张人杰 程慧
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：2021.06.23
技术公布日：2021/10/23