軌道交通客流統(tǒng)計(jì)分析及預(yù)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、分 類 號(hào)學(xué)校代碼 10487學(xué) 號(hào) M200972510 密 級(jí)軌道交通客流統(tǒng)計(jì)分析及設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的學(xué)位申請(qǐng)人： 學(xué)科專業(yè)：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)指導(dǎo)教師：胡和平 教授答辯日期：2012.1.15A Thesibmitted in Partial Fulfillment of the RequirementsFor the Degree of Master of EngineeringDesign and Implemenion on Passenger VolumeSisticalysis and Forecasting System of RailTransportCandidate :Jia

2、 HuiminMajor:Computer ApplicationTechnologySupervisor:Prof. Hu HngHuazhong University of Science & Technology Wuhan 430074, P. R. ChinaJanuary, 2012獨(dú)創(chuàng)性本人所呈交的是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的工作及取得的研究成果。盡我所知，除文中已經(jīng)標(biāo)明的內(nèi)容外，本不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)或撰寫過(guò)的成果。對(duì)本文的做出貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全本的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者簽名：日期：年月日使用書本作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用的規(guī)定，即

3、：學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交的復(fù)印件和，允許被查閱和借閱。本人華技大學(xué)可以將本的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等保存和匯編本。 ，在年。本屬于后適用本書。不（請(qǐng)?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)打“”）作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：日期：年月日日期：年月日華技大學(xué)摘 要近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，進(jìn)程不斷加快，城市交通擁擠狀況以及城市環(huán)境的問(wèn)題日益加劇并逐漸上升為社會(huì)性的問(wèn)題。常規(guī)的地面已經(jīng)越來(lái)越不能很好地滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的交通需求，因此發(fā)展具有“綠色交通”之稱的軌道交通已經(jīng)成為城市交通的必然選擇。我國(guó)的城市軌道交通起步較晚，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)幾個(gè)較早建設(shè)軌道交通的城市軌道交通運(yùn)營(yíng)狀況

4、進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，這些城市存在一個(gè)普遍的問(wèn)題，即實(shí)際運(yùn)營(yíng)的客流與設(shè)計(jì)前期的客流不相一致，主要表現(xiàn)為客流不足。由于軌道交通的建設(shè)投資規(guī)模大、經(jīng)營(yíng)成本高，因此，客流的不準(zhǔn)確性導(dǎo)致了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。針對(duì)軌道交通運(yùn)營(yíng)普遍存在的客流不足問(wèn)題，以市軌道交通一號(hào)線為例，對(duì)交易數(shù)據(jù)進(jìn)行、客流數(shù)據(jù)分類型、分屬性的進(jìn)出站統(tǒng)計(jì)與分析；其中，統(tǒng)計(jì)類型包括年、月、周、日和時(shí)；統(tǒng)計(jì)屬性包括最大值、最小值、平均值和總計(jì)。在充分的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，采用灰色模型對(duì)輕軌一號(hào)線未來(lái)的客流量進(jìn)行。對(duì)輕軌實(shí)際運(yùn)營(yíng)客流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，灰色模型利用實(shí)際客流統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果為原始數(shù)據(jù)進(jìn)行建模并對(duì)模型進(jìn)行殘差檢驗(yàn)、關(guān)聯(lián)度檢驗(yàn)和后驗(yàn)差檢驗(yàn)，分析檢驗(yàn)

5、結(jié)果并進(jìn)行殘差校正，直至各項(xiàng)檢驗(yàn)的誤差在允許范圍內(nèi)時(shí)，用預(yù)測(cè)模型對(duì)未來(lái)客流進(jìn)行。相比于傳統(tǒng)客流算法，灰度模型省去了大量所消耗的時(shí)間和精力，模型的建立基于真實(shí)客流統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，對(duì)線路全年客流量、線路各站點(diǎn)客流量、站點(diǎn)全月上下車總客流量和站點(diǎn)早小時(shí)分布進(jìn)行了。結(jié)果對(duì)實(shí)現(xiàn)資源的合理配置和合理的城市交通規(guī)劃具有重要的指導(dǎo)意義。由于時(shí)間有限，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能還不完善，存在一定的不足，需要進(jìn)一步的和實(shí)現(xiàn)。：軌道交通，統(tǒng)計(jì)分析，客流，灰色模型I華技大學(xué)ABSTRACTIn recent years, with the development ofaccelating of the urbanization p

6、ros, urbanthe economy of our country and thetraffic congestion conditions and the ing increasingly serious and graduallydeterioration of urban environment ies areleading to some kind of sol problems. Conventional ground transporion has beenincreasingly unable to satisfy the increasing traffic demand

7、, so the development of railtransport which has the name of “green transporion” hasfor city transport. Chinas urban rail transit starts late. Bye an inevitable choiceyzing the rail trafficoperating conditions of several domestic cities constructing rail traffic earr, we findtthere is a common proble

8、m among these cities, which is the inconsistency of actualpassenger and forecast passengermainly performed as shortage of passenger volume. Because of the large investment scale and the high operating cost of the contruction of railtransit, the inaccuracy of passenger volume forecass led to serious

9、economic problems.For the problem of passenger volume shortage commonly found in rail transportoperation, this pr takes Wuhan Rail Transit Line One as an example and works on thecollection and clearing of the IC card tranion data and the entry and exit sicstics andysis of different types and differe

10、nt properties for the passenger data. Sistical typesinclude year, month,k, day and hour; Sistical propertities includeum value,minimum value, average value and total value. Finally, on the basis of enough sisticalandytical results, the pr used the Gray Forecast Mto predict the futurepassenger volume

11、 of Light Rail Line One. This articledoes sistics andysis onthe passenger volume data of actual operations of light rail. Then the Gray Forecast M used the actual passenger volume information to construct the forecast m, do residualtest, correlation test and back-residual test and compare the inspec

12、tion error to thestandard value to decide whether residual correction is needed.ast, when the error iswithhe normal range, use the mto predict the passenger volumehe future.II華技大學(xué)Compared to traditional passenger flow prediction algorithm, the Gray ForecastMeliminates thetime and energy needed for e

13、xtensive survey operation.Theconstruction of the mvolume. Forecast mis based on real sistical andytical results of passengeris used to predict the annual passenger volume of the line, thetotal passenger volume of each site, the total monthly passenger volume of each site andthe early peak hour of ea

14、ch site. The forecast results play an important role in realizing thereasonable allocation of resourand rational urban transport planning. Due to timeconstras, the achievement of system function is not perfect and there still exists somedeficiency, so further research and implemenion is still needed

15、.Key Words: Rail Transport，SGray Forecast Misticalysis，F(xiàn)orecast of Pasenger Volume，III華技大學(xué)目錄摘要IAbstractII1 引言1.1背景(3)1.2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀(4)1.3結(jié)構(gòu)與主要內(nèi)容(8)2 輕軌一號(hào)線客流系統(tǒng)需求分析2.1(11)系統(tǒng)的主要任務(wù)2.2系統(tǒng)功能需求分析(11)2.3用戶界面展示內(nèi)容分析(14)2.4(15)本章小結(jié)3 輕軌一號(hào)線客流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1(16)系統(tǒng)總體功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.2輕軌客流數(shù)據(jù)(17)3.3輕軌客流數(shù)據(jù)的和入庫(kù)(20)3.4(21)輕軌客流數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析3.5(21)輕

16、軌客流的3.6(25)數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的設(shè)計(jì)3.7本章小結(jié)(32)1華技大學(xué)4 輕軌一號(hào)線客流系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)4.1輕軌一號(hào)線客流系統(tǒng)功能界面的實(shí)現(xiàn)(33)4.2(35)客流數(shù)據(jù)功能的實(shí)現(xiàn)4.3(36)客流數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能的實(shí)現(xiàn)4.4基于灰度模型的客流功能的實(shí)現(xiàn)(41)4.5本章小結(jié)(42)5 輕軌一號(hào)線客流系統(tǒng)運(yùn)行和結(jié)果分析5.1(43)輕軌一號(hào)線數(shù)據(jù)格式5.2(44)輕軌一號(hào)線數(shù)據(jù)格式5.3輕軌一號(hào)線客流系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果及分析(44)5.4輕軌一號(hào)線客流系統(tǒng)結(jié)果(51)5.5(54)本章總結(jié)6 總結(jié)與展望6.1(55)全文總結(jié)6.2展望(57)致謝(58)(59)參考文獻(xiàn)(63)讀研期間相關(guān)工作2華技大

17、學(xué)1 引言1.1背景隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的繁榮發(fā)展，人民生活水平的提高，城市規(guī)模越來(lái)越大，人口對(duì)城市的壓力也不斷增大。城市規(guī)模的擴(kuò)大，給城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速來(lái)了很多機(jī)會(huì)，同時(shí)也給城市帶來(lái)了很多不便和社會(huì)性的問(wèn)題。隨著城市居民對(duì)城市交通需求總量的迅速增長(zhǎng)，交通擁擠狀況日益嚴(yán)重，導(dǎo)致了嚴(yán)重的城市交通問(wèn)題，對(duì)城市公共交通帶了巨大的。廣義而言，公共交通泛指所有提供交通服務(wù)的方式，包括軌道交通、道路、水運(yùn)和空運(yùn)等多種不同方式。近年來(lái)，進(jìn)程加快發(fā)展，城市人口不斷增多，汽車數(shù)量迅速增加，隨之而來(lái)的交通擁堵?tīng)顩r加劇、交通事故頻發(fā)、交通環(huán)境惡劣等一系列問(wèn)題日益嚴(yán)重1，常規(guī)的地面已經(jīng)不能很好的滿足城市居民出行的交通要求。于

18、是，為了緩解大中城市的交通壓力，世界各國(guó)紛紛轉(zhuǎn)向具有運(yùn)量大、速度快、占地少、保護(hù)環(huán)境等特點(diǎn)的軌道交通方式。1863 年，世界第一條鐵道在英國(guó)倫敦建成通車，至今軌道交通的發(fā)展已經(jīng)有一百多年的歷史。在此期間，隨著技術(shù)的進(jìn)步和人們需求的日益增多，城市軌道交通不僅在技術(shù)方面得到了很大進(jìn)步，而且在新式交通工具的應(yīng)用方面也有了很大突破。技術(shù)方面，從早期的交流牽引技術(shù)，直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)發(fā)展到的磁懸浮列車技術(shù)，并伴隨著包括通信技術(shù)、電力運(yùn)行技術(shù)、列車自動(dòng)控制技術(shù)、自動(dòng)售檢票技術(shù)等的不斷發(fā)展，大大提高了列車運(yùn)行的安全，方便了乘客的出行，減少了配備，節(jié)約了運(yùn)營(yíng)成本，大大的推動(dòng)了城市軌道交通的發(fā)展。交通工具方面，從

19、傳統(tǒng)的鋼輪-鋼軌系統(tǒng)發(fā)展到新型的橡膠-混凝土系統(tǒng)，減少了列車運(yùn)行的噪聲，進(jìn)一步優(yōu)化了城市環(huán)境，單軌交通系統(tǒng)的出現(xiàn)解決了部分地區(qū)空間小的局限性問(wèn)題。城市軌道交通是可持續(xù)發(fā)展的環(huán)保交通體系，由于城市軌道交通建設(shè)的規(guī)模和模式既要適應(yīng)城市交通的近期需求，又要適應(yīng)城市交通遠(yuǎn)期的發(fā)展趨勢(shì)，合理的城3華技大學(xué)市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃、路網(wǎng)規(guī)模的、樞紐站點(diǎn)的設(shè)置及其內(nèi)部空間的布局在軌道交通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段就顯得特別重要，并將會(huì)影響到城市軌道交通的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的各個(gè)環(huán)節(jié)。城市軌道交通客流量不僅是軌道交通規(guī)劃的基礎(chǔ)，而且能對(duì)軌道交通的運(yùn)營(yíng)提供信息反饋和決策支持，起到指導(dǎo)作用。因此，在信息化的時(shí)代，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展，加之以

20、為載體的車載系統(tǒng)的不斷完善，對(duì)當(dāng)前城市軌道交通客流進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并對(duì)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的客流進(jìn)行分必要的2。是可行的，更是十1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀1.2.1 國(guó)外軌道交通發(fā)展以及客流現(xiàn)狀城市軌道交通是城市公共交通系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，目前主要包括地鐵、輕軌、市郊鐵路、有軌電車以及懸浮列車等多種類型，號(hào)稱“城市交通的主動(dòng)脈”。國(guó)外城市軌道交通起步較早，網(wǎng)絡(luò)3。、英國(guó)、等國(guó)都已形成完善的城市軌道交通紐約是最大的城市，也是第一大港，位于海岸的東北部。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2005 年上下班通勤乘坐公共交通工具的紐約人占到了紐約總?cè)丝诘?54.6%。紐約的軌道交通系統(tǒng)分為兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)輕軌網(wǎng)和通勤鐵路網(wǎng)。輕軌網(wǎng)為紐約中心

21、城服務(wù)，覆蓋范圍為中心城 4 個(gè)區(qū)，目前共有線路 25 條，長(zhǎng)度 370km，運(yùn)營(yíng)車輛 6700 余輛，占全輕軌車輛的 2/3，輕軌工作日日均客流量 350次。通勤鐵路網(wǎng)絡(luò)整個(gè)系統(tǒng)覆蓋了包括車站及賓夕法尼亞車站的 254 個(gè)車站以及 20 條鐵路線，總長(zhǎng) 1057km，工作日平均客流量約 48次。，總面積 1579km2,人口 751 萬(wàn)，人口密大倫敦由倫敦市、內(nèi)倫敦和外倫敦度為 4758 人/km2。在軌道交通方面，倫敦輕軌建設(shè)最早，網(wǎng)絡(luò)形成比較早，是世界上網(wǎng)絡(luò)規(guī)模最大的輕軌系統(tǒng)。目前，倫敦輕軌是的，軌道交通呈放射狀布置，軌道線路總長(zhǎng) 1225 公里，其中，國(guó)鐵 788 公里，輕軌全長(zhǎng) 40

22、8 公里，共有 275個(gè)站，平均每天運(yùn)送旅客約 200 萬(wàn)人次，年客運(yùn)量約 8 億 5 千萬(wàn)人次。東京的軌道交通系統(tǒng)按照服務(wù)的地域不同，可分為三類：服務(wù)于中心城的輕軌4華技大學(xué)系統(tǒng)、服務(wù)于東京交通圈的私營(yíng)鐵路系統(tǒng)以及服務(wù)于首都交通圈的國(guó)際 JR 系統(tǒng)。東京輕軌系統(tǒng)由都營(yíng)輕軌和東京 Metro 兩家公司經(jīng)營(yíng)，其中都營(yíng)輕軌有 4 條線路，總長(zhǎng) 107 公里，東京 Metro 有 9 條線路總長(zhǎng) 195.4 公里，共計(jì) 13 條線路 302.4 公里，主要服務(wù)于東京中心城；私營(yíng)鐵路以國(guó)際 JR 山手線為起點(diǎn)，向都市圈輻射，長(zhǎng)度接近 1000km；國(guó)家鐵路 JR 主要承擔(dān)東京大都市圈內(nèi)市際間及市內(nèi)的交

23、通功能，總長(zhǎng)度近 900km。國(guó)外在軌道交通客流的方面，目前比較流行的方法是四階段法，包括出行生成、出行產(chǎn)生、交通方式劃分和交通流量分配四個(gè)階段4，通過(guò)對(duì)城市現(xiàn)狀進(jìn)行分析并對(duì)未來(lái)的交通狀況進(jìn)行規(guī)劃領(lǐng)域應(yīng)用最廣的方法之一。該方法也是目前交通20 世紀(jì) 60 年代芝加哥都市圈交通規(guī)劃開(kāi)發(fā)了四階段交通需求算法，并以此方法開(kāi)創(chuàng)了城市綜合交通需求的先河5。60 年代初，出行生成6在國(guó)外得到了大量的使用，常用的兩種方法主要是基于家庭或小區(qū)出行現(xiàn)狀的增長(zhǎng)系數(shù)法和線性回歸法。60 年代末期出現(xiàn)的對(duì)于這兩種方法的改進(jìn)方法交叉分類法，后來(lái)一直是國(guó)外出行生成的主要方法。7 以預(yù)先出行分布得到的各交通小區(qū)的出行OD

24、（ Origin and對(duì)客流增長(zhǎng)的影Destination）數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，綜合考慮各小區(qū)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展等響情況，進(jìn)而對(duì)各交通小區(qū)之間的客流分布進(jìn)行推算。1995 年和 1996 年由重力模型法8和增長(zhǎng)率法是分布Casey 和 Furness 分別種方法。模型中最常用的兩交通方式劃分9就是區(qū)分城市交通中各種交通方式的分擔(dān)率。20 世紀(jì) 60 年代，提出了“隨機(jī)效用模型”的 LOGIT 模型10，又被稱為非集計(jì)模型方法。計(jì)量20 世紀(jì) 70 年代以來(lái)，非集計(jì)模型分為 Logit 模型和 Probit 模型，其中多元 Logit 模型至今仍在廣泛應(yīng)用中。70 年代末，人們?cè)?Logit 模型的基礎(chǔ)

25、上又提出了許多改進(jìn)模型，包括 1979 年 Gaudry 和 Dagenias得到的 BCL 模型和 BCD 模型，還有 GerkenDogit 模型，以及經(jīng)過(guò) Box-Cox 變換廣義 Logit 模型11等。交通流量分配12，就是將出行生成得到的 OD 交通量，按照規(guī)則和實(shí)際情5華技大學(xué)況分配到已知道路網(wǎng)中的各條道去，進(jìn)而求出路網(wǎng)中各個(gè)路段間的交通流量、所產(chǎn)生的 OD 費(fèi)用矩陣，并據(jù)此對(duì)城市交通網(wǎng)絡(luò)的使用狀況做出分析和評(píng)價(jià)。全有全無(wú)的最短路徑方法，是最早的交通流量分配方法。1952 年，著名交通問(wèn)題Wardrop 提出了網(wǎng)絡(luò)平衡分配的第一、第二定理，人們開(kāi)始采用系統(tǒng)分析方法和平衡分析方法來(lái)

26、交通擁擠時(shí)的交通流量分配，帶來(lái)了交通流量分配理論的一次大的飛躍。1977 年，加州大學(xué)伯克利分校的 Daganzo 教授及麻省理工學(xué)院的 Sheffi教授提出了隨機(jī)型分配的理論13。該理論的提出，在擬合、反映現(xiàn)實(shí)交通網(wǎng)絡(luò)實(shí)際的進(jìn)程中又推進(jìn)了一大步。此外，Chi-Kang LEE 等建立了兩個(gè)用來(lái)短途軌道交通客流量的動(dòng)態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型14，第一個(gè)模型為非線性自回歸模型；第二個(gè)模型在第一個(gè)模型的基礎(chǔ)之上，引入了自循環(huán)系統(tǒng)，使得精度進(jìn)一步提高?；诨疑Ｐ?，LI Cun-bin方法和 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型建立了一種創(chuàng)新型的軌道交通客流等結(jié)合模型，為軌道交通客流提供了一種新的思路15。1.2.2 國(guó)內(nèi)軌道

27、交通發(fā)展以及客流現(xiàn)狀我國(guó)建設(shè)城市軌道交通始于輕軌 1 號(hào)線。20 世紀(jì) 50 年代，我國(guó)開(kāi)始籌備北京輕軌網(wǎng)絡(luò)輕軌建設(shè)，20 世紀(jì) 60 年代中期開(kāi)工，70 年代初輕軌一期工程（全長(zhǎng) 54km）正式運(yùn)營(yíng)。20 世紀(jì) 80 年代，輕軌第一條線利用人防設(shè)施借鑒輕軌模式建成通車，全長(zhǎng) 7.1km。1980 年代末至 90 年代初，我國(guó)僅有、廣州等幾個(gè)大城市規(guī)劃建設(shè)軌道交通，也正是從這個(gè)階段開(kāi)始，軌道交通的建設(shè)真正以城市交通為目的。1995 年 4 月，輕軌一號(hào)線北起火車站經(jīng)人民廣場(chǎng)、淮海中路、衡山路、橫溪路到終點(diǎn)站虹海路建成通車。2010 年末，我國(guó)已有、廣州、重慶、南京、沈陽(yáng)、大連、長(zhǎng)春、佛山和等

28、13 個(gè)城市開(kāi)通城市軌道交通運(yùn)營(yíng)線路 51 條，總運(yùn)營(yíng)里程 1469 公里。在“十二五”期間，我國(guó)城市軌道交通仍將保持快速發(fā)展態(tài)勢(shì)，期間的建設(shè)規(guī)模為 2500 公里左右，總投資為 1.2 萬(wàn)億元左右；預(yù)計(jì)至 2020 年末累計(jì)投運(yùn)里程將達(dá)到 7000 公里左右，屆時(shí)軌道交通將覆蓋主要大中城市，在城市交通系統(tǒng)中發(fā)揮主體、骨干作用16。其6華技大學(xué)中，輕軌道交通一號(hào)線沿東西方向貫穿漢口地區(qū)，全線 28.945km，一期工程于2004 年 7 月竣工并投入運(yùn)營(yíng)，二期工程從一期向東西兩端延伸，全長(zhǎng) 18.711km，于2010 年 7 月 29 日投入運(yùn)營(yíng)17。我國(guó)在軌道交通的建設(shè)方面起步較晚，對(duì)于軌

29、道交通的建設(shè)主要是以借鑒和參考國(guó)外軌道交通比較發(fā)達(dá)城市的經(jīng)驗(yàn)為主，離建設(shè)具有特色，符合中國(guó)實(shí)際國(guó)情的軌道交通還有差距。在軌道交通客流方面，由于時(shí)間短，數(shù)據(jù)少，經(jīng)驗(yàn)不足，缺乏指導(dǎo)，因此軌道交通建設(shè)早期，客流主要處于借鑒國(guó)外軌道交方法與經(jīng)驗(yàn)的階段18- 20。通建設(shè)較為成熟城市的客流開(kāi)放 30 余年來(lái)，我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，和世界城市軌道交通發(fā)展的趨勢(shì)和規(guī)律一樣，我國(guó)城市軌道交通建設(shè)也取得了較大的進(jìn)步，在客流技術(shù)的應(yīng)用方面也有了很大進(jìn)展。國(guó)內(nèi)主要的客流方法有四階段法21、土地利用法22、OD 反推模型方法23, 24和灰色模型在出行生成方法等。方面，2000 年 10 月，在珠角區(qū)快速軌道

30、交通線網(wǎng)規(guī)劃客流25道第四勘查設(shè)計(jì)院與省建設(shè)廳城鄉(xiāng)規(guī)劃處采目標(biāo)三維搜索模型生成 OD 量，提出了“快速軌道客流流程”。在出行分布方面，1987 年，系統(tǒng)工程最早對(duì)“各種交通方式出行距離的分布曲線”進(jìn)行與分析，得出軌道交通、常規(guī)地面、自行車和步行等四種交通方式的出行分擔(dān)率，進(jìn)而計(jì)算出各方式年限內(nèi)的 OD 矩陣。在交通方式劃分方面，1990 年，西南交通大學(xué)在廣州市輕軌一期工程可行的客流26中，將效用比模型和性Logit 模型組合起來(lái)，提出了一種具有創(chuàng)新性的交通方式劃分模型。在交通流量分配方面，1990 年，在青島市輕軌一期工程可行性研究客流27中，結(jié)合采用了平衡分配的“用戶最優(yōu)”的非線性互補(bǔ)模型

31、和變分不等式模型進(jìn)行交通分配；1991 年規(guī)劃在沈陽(yáng)輕軌一期工程可行的客流28中，選擇采用了帶交通阻抗時(shí)間指數(shù)的交通方式劃分重力模型，性并運(yùn)用“全有全無(wú)”的最短路徑分配的和容量限制分配模型；1998 年廣州市交通規(guī)29中將公共交通出行分布矩陣在包含軌劃在廣州市輕軌二號(hào)線客流7華技大學(xué)道交通線路的線網(wǎng)上分配，按多路徑和綜合時(shí)間費(fèi)用來(lái)確定常規(guī)和軌道交通的分擔(dān)率，并最終得出輕軌線路的客流量和站點(diǎn)的客流集散量。在軌道線網(wǎng)規(guī)劃布局方面，1999 年?yáng)|南大學(xué)交通系針對(duì)組團(tuán)式的城市結(jié)構(gòu)，建立了“宏觀定性控制、微觀定量分析、綜合評(píng)價(jià)決策30”的軌道線網(wǎng)規(guī)劃布局思路。311997 年，鐵道分析了輕軌一線二十多年

32、的客流變化規(guī)律，并結(jié)合國(guó)際上常用的“三次吸引法”，提出了另一種不同于四階段法的客流方法“土地利用法”。另外，在客流模型的方面，我國(guó)學(xué)者也在不斷鉆研，并取得了一定的成果。2004 年，中南大學(xué)漣和基于灰色理論，建立了用于鐵路客貨運(yùn)量的隨機(jī)灰色系統(tǒng)模型32。2006 年，河海大學(xué)在傳統(tǒng)四階段模型的基礎(chǔ)上，考慮到了各軌道交通城市之間的差異性，結(jié)合我國(guó)交通資料不完備的現(xiàn)狀，建立了兩個(gè)出行生成模型，分別是基于主成分分析法的回歸模型和基于土地利用的出行生成模型33。2007 年，西南交通大學(xué)34中提到雙層規(guī)劃模型。北的了將雙層規(guī)劃的應(yīng)用到四階段法中，形成軌道交通客流京交通大學(xué)在基于歷史客流數(shù)據(jù)的城市軌道交

33、通網(wǎng)絡(luò)客流量35中以實(shí)際客流數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，將客流分配理論、客流及調(diào)度理論等應(yīng)用于城市軌道交通系統(tǒng)中，并做了相應(yīng)。1.3結(jié)構(gòu)與主要內(nèi)容本文的主要內(nèi)容是對(duì)市輕軌一號(hào)線客流進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并對(duì)未來(lái)的客流量進(jìn)行。主要包括兩個(gè)大的部分，即當(dāng)前客流的統(tǒng)計(jì)分析顯示和利用現(xiàn)有客流數(shù)據(jù)對(duì)未來(lái)短期時(shí)間內(nèi)的客流做出。Visualization36二者相結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)輕軌在客流統(tǒng)計(jì)中，利用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及歷史數(shù)據(jù)按不同的維度進(jìn)行顯示。方便用戶從不同的維度理解大量的數(shù)據(jù)?？土鞯慕y(tǒng)計(jì)分析顯示系統(tǒng)可使用戶從紛繁復(fù)雜中的數(shù)據(jù)信息中出來(lái)，而直接圖表示的分析結(jié)構(gòu)，為城市規(guī)劃部門提供了一種直觀的數(shù)據(jù)理解解決方案。8華技大學(xué)在客流方面，利用

34、灰度模型對(duì)客流歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行了灰度建模。充分利用了已有的大量輕軌運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)發(fā)掘。并根據(jù)灰度理論的自檢性對(duì)灰度模型進(jìn)行了自檢，充分驗(yàn)證了模型的有效性與精準(zhǔn)性。由于輕軌歷史數(shù)據(jù)的性，因此基于灰度模型的也同樣具有性?？梢詮亩嘟嵌热シ治鑫磥?lái)輕軌的交通數(shù)據(jù)。本有別于單純的基于交通理論的計(jì)算與進(jìn)行的，單純的依賴交通領(lǐng)域的調(diào)研具有成本高，受訪面的不均衡性會(huì)強(qiáng)烈影響結(jié)果。同時(shí)也對(duì)歷史數(shù)據(jù)的挖掘不充分。本通對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行度的挖掘進(jìn)行，可以逆向計(jì)算出交通領(lǐng)域的一些關(guān)鍵衡量值數(shù)據(jù)。因此本不僅具有成本小，受其它影響小，最重要的是可以逆向計(jì)算軌道交通重要交通衡量量。對(duì)交通部門與城市規(guī)劃部門提供了一種全新的重

35、要的。主要包括六個(gè)章節(jié)，下面分別介紹各個(gè)章節(jié)的主要內(nèi)容。第 1 章 緒論。介紹了課題的背景和國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀。主要介紹了國(guó)內(nèi)外各大城市軌道交通的發(fā)展現(xiàn)狀以及國(guó)內(nèi)外對(duì)于城市軌道交通客流的現(xiàn)狀等內(nèi)容。最后介紹了的組織結(jié)構(gòu)和的主要內(nèi)容。第 2 章輕軌一號(hào)線客流系統(tǒng)需求分析。系統(tǒng)主要包括客流、客流數(shù)據(jù)、客流統(tǒng)計(jì)和客流四個(gè)方面的內(nèi)容，本章分別對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行了功能需求分析，其中包括客流數(shù)據(jù)方式、客流數(shù)據(jù)的要求、客流統(tǒng)計(jì)的功能分析、用戶界面展示內(nèi)容分析以及客流內(nèi)容分析等內(nèi)容。第 3 章 輕軌一號(hào)線客流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本章的主要內(nèi)容是系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，包括總體功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分模塊功能結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。介紹了和數(shù)據(jù)過(guò)程中數(shù)據(jù)

36、格式的設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)過(guò)程中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和相關(guān)算法的設(shè)計(jì)以及客流過(guò)程中的內(nèi)容和所選用的數(shù)據(jù)模型與方法。最后介紹了數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的建立和以及系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境和開(kāi)發(fā)工具等內(nèi)容。第 4 章 輕軌一號(hào)線客流系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。本章的主要內(nèi)容是系統(tǒng)各功能模塊的具體實(shí)現(xiàn)，包括程序的處理流程以及主要算法的描述。第 5 章 輕軌一號(hào)線客流系統(tǒng)展示。本章的主要內(nèi)容是以輕軌一號(hào)線為例，分圖表展示不同統(tǒng)計(jì)類型和統(tǒng)計(jì)屬性下的客流統(tǒng)計(jì)結(jié)果，并對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行分9華技大學(xué)析與展示。根據(jù)灰度模型對(duì)原有歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行了進(jìn)一步發(fā)掘，對(duì)未來(lái)的輕軌客流量進(jìn)行了的。第 6 章結(jié)論與展望。對(duì)本文的工作進(jìn)行總結(jié)，不足并提出下一步的方向。10華技大

37、學(xué)2 輕軌一號(hào)線客流系統(tǒng)需求分析與常規(guī)方式相比，輕軌具有運(yùn)量大、速度快、安全性高、準(zhǔn)時(shí)準(zhǔn)點(diǎn)、保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源等特點(diǎn)，因此被譽(yù)為“綠色交通”，對(duì)城市實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義37。然而市輕軌自運(yùn)行以來(lái)，經(jīng)營(yíng)情況卻不是很理想，主要問(wèn)題表現(xiàn)為客流不足。導(dǎo)致客流不足的很多，包括前期規(guī)劃、站點(diǎn)的選擇、線路長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)、與常規(guī)的銜接等38。本章的主要任務(wù)是針對(duì)輕軌運(yùn)行在客流方面存在的問(wèn)題，對(duì)本文的輕軌客流系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的主要目標(biāo)、主要功能以及系統(tǒng)各模塊要實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行需求分析，最后對(duì)本章內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)。2.1 系統(tǒng)的主要任務(wù)輕軌一號(hào)線客流系統(tǒng)的主要目標(biāo)是通過(guò)對(duì)輕軌前期運(yùn)行所產(chǎn)生的客流數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用于指導(dǎo)未

38、來(lái)一段時(shí)間內(nèi)對(duì)輕軌客流量的，從而為輕軌的運(yùn)行和維護(hù)、周邊配套公共設(shè)施的設(shè)定以及未來(lái)對(duì)于軌道交通和城市交通整體規(guī)劃提供決策依據(jù)和參考。系統(tǒng)包括四個(gè)部分：客流、客流數(shù)據(jù)、客流數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和客流。其中，和數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段，為統(tǒng)計(jì)分析階段提供數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)階段的數(shù)據(jù)輸出是乘客乘坐輕軌在終端刷卡所產(chǎn)生的原始交易數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)清理階段以原始交易數(shù)據(jù)為輸入，該階段的輸出是僅包含正確交易數(shù)據(jù)的若干數(shù)據(jù)項(xiàng)的數(shù)據(jù)集合原始客流數(shù)據(jù)。客流數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析是系統(tǒng)的模塊，經(jīng)過(guò)的原始客流數(shù)據(jù)作為統(tǒng)計(jì)分析階段的數(shù)據(jù)輸入，該階段的數(shù)據(jù)輸出是不同統(tǒng)計(jì)類型、不同統(tǒng)計(jì)屬性下單個(gè)站點(diǎn)、站點(diǎn)間、站點(diǎn)某個(gè)時(shí)段進(jìn)出站的客流量統(tǒng)計(jì)表?？土黝A(yù)測(cè)階段主要以

39、客流統(tǒng)計(jì)階段的統(tǒng)計(jì)結(jié)果為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，建立灰度模型，對(duì)輕軌一號(hào)線未來(lái)若干年內(nèi)的客流量進(jìn)行多角度，最后對(duì)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性進(jìn)行分析。2.2 系統(tǒng)功能需求分析根據(jù)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)處理流程的分析，系統(tǒng)主要包括四個(gè)模塊：、數(shù)據(jù)清11華技大學(xué)理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)據(jù)。下面分別介紹各個(gè)模塊要實(shí)現(xiàn)的主要功能。2.2.1 客流需求分析市于 2010 年 2 月 1 日，正式通39，該卡的了城市一卡通系統(tǒng)電子的非接觸智能式了市“一城一卡，一卡通用”進(jìn)程的實(shí)現(xiàn)，并可用于公汽、輕軌、超市等多個(gè)領(lǐng)域。根據(jù)“城市一卡通公共接口規(guī)范 V1.0.5”的定義，通在輕軌站點(diǎn)終端刷卡的交易包括兩個(gè)主要部分：上傳文件和下件。其中，上傳文件包

40、括消費(fèi)交易審計(jì)數(shù)據(jù)和鎖卡交易數(shù)據(jù)三部分；下件包括狀態(tài)數(shù)據(jù)、錯(cuò)誤交易數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)和交易審計(jì)數(shù)據(jù)四個(gè)部分。每天由輕軌數(shù)據(jù)管理中心定時(shí)將當(dāng)天各站點(diǎn)終端計(jì)算機(jī)上的一卡通數(shù)據(jù)打包以 FTP 的方式上傳到指定的服務(wù)器上。各分機(jī)上的數(shù)據(jù)在特定服務(wù)器上經(jīng)過(guò)整合后形成兩個(gè)文本文件，分別包含當(dāng)天所有上傳交易數(shù)據(jù)和下發(fā)交易數(shù)據(jù)。這兩個(gè)文件是階段的輸出，并將作為數(shù)據(jù)階段的數(shù)據(jù)輸入。2.2.2 客流數(shù)據(jù)需求分析客流數(shù)據(jù)階段的數(shù)據(jù)輸入是兩個(gè)文本文件，分別包含上傳交易數(shù)據(jù)和下發(fā)交易數(shù)據(jù)。根據(jù)“城市一卡通公共接口規(guī)范 V1.0.5”對(duì)這兩部分?jǐn)?shù)據(jù)格式的定義，數(shù)據(jù)階段首先要實(shí)現(xiàn)的功能是從上傳交易數(shù)據(jù)中分離出下發(fā)交易數(shù)據(jù)，得到由正

41、確交易組成的數(shù)據(jù)集合；然后，分析系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能所需要的數(shù)據(jù)項(xiàng)，從正確交易數(shù)據(jù)集的每條中選取必需的數(shù)據(jù)項(xiàng)組成每一條數(shù)據(jù)；最后，將每一條數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫(kù)原始客流信息表中，作為客流統(tǒng)計(jì)階段的源數(shù)據(jù)，此即客流數(shù)據(jù)階段的主要任務(wù)。2.2.3 客流統(tǒng)計(jì)需求分析客流統(tǒng)計(jì)是一個(gè)承上啟下的數(shù)據(jù)處理階段，一方面對(duì)原始客流數(shù)據(jù)進(jìn)行多粒度，多角度的統(tǒng)計(jì)；另一方面，作為客流階段的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，起著很重要的參考作用?？土鹘y(tǒng)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的功能，從進(jìn)出站不同上來(lái)分，包括進(jìn)站統(tǒng)計(jì)和出站統(tǒng)計(jì)；從統(tǒng)計(jì)對(duì)象不同上來(lái)分，主要包括客流量、站點(diǎn)和時(shí)間三個(gè)方面的統(tǒng)計(jì)，具體表現(xiàn)為單個(gè)站點(diǎn)客流量的統(tǒng)計(jì)、站點(diǎn)-站點(diǎn)間斷面客流量的統(tǒng)計(jì)以及站點(diǎn)-時(shí)段客流量的統(tǒng)計(jì)；

42、從12華技大學(xué)統(tǒng)計(jì)類型不同上來(lái)分，主要包括年、月、周、日、時(shí)五個(gè)方面的統(tǒng)計(jì)；從統(tǒng)計(jì)屬性不同上來(lái)分，主要包括平均值、最大值、最小值和總計(jì)四個(gè)方面的統(tǒng)計(jì)。圖 2.1以三維坐標(biāo)的形式展示的客流統(tǒng)計(jì)功能劃分圖。中圖 2.1客流統(tǒng)計(jì)功能分布圖2.2.4 客流需求分析客流根據(jù)真實(shí)的歷史數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)的分析展示，構(gòu)造出基于歷史數(shù)據(jù)的灰度模型，利用此模型未來(lái)輕軌的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。其中灰度模型是指針對(duì)過(guò)去的真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與灰色模型的建立，把數(shù)據(jù)作為一個(gè)整體進(jìn)行考慮，通過(guò)分析得出系統(tǒng)發(fā)展的規(guī)律，對(duì)系統(tǒng)的未來(lái)進(jìn)行科學(xué)的與判定。對(duì)于基于歷史數(shù)據(jù)的灰度模型未來(lái)的客流發(fā)展對(duì)輕軌的規(guī)劃起到了重要的指導(dǎo)作用，將為城市建設(shè)規(guī)劃部門

43、提供科學(xué)有力的技術(shù)支持。對(duì)客流的內(nèi)容主要分為如下幾個(gè)基本內(nèi)容： 線路全年總客流量：是評(píng)價(jià)運(yùn)營(yíng)效益的直觀指標(biāo)，也是進(jìn)一步評(píng)價(jià)線路負(fù)荷強(qiáng)度的重要指標(biāo)。 各站點(diǎn)總客流及站點(diǎn)：根據(jù)對(duì)各個(gè)站點(diǎn)客流量的統(tǒng)計(jì)，利用客流預(yù)13華技大學(xué)測(cè)模型對(duì)站點(diǎn)未來(lái)的客流變化趨勢(shì)進(jìn)行分析與，對(duì)于軌道交通規(guī)劃相關(guān)部門合理的把握客流的和對(duì)資源的配置具有重要意義。 站點(diǎn)全月進(jìn)出站總客流量：為站點(diǎn)和全線路的年度總客流量以及日均客流量提供數(shù)據(jù)依據(jù)。 站點(diǎn)早晚時(shí)間分布：對(duì)往日站點(diǎn)的早晚小時(shí)時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，出各站點(diǎn)在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)每天的小時(shí)時(shí)間。由于各個(gè)站點(diǎn)的地理位置不同，對(duì)人們生活和工作的影響不同，于是早晚時(shí)間也不同。對(duì)于早晚的可以為全日

44、行車組織計(jì)劃提供依據(jù)，在保證運(yùn)營(yíng)能力和服務(wù)水平的前提下合理安排行車間距，把握發(fā)車頻率，提高列車滿載率及運(yùn)營(yíng)效益。2.3 用戶界面展示內(nèi)容分析前端展示是面向用戶的一個(gè)交互，通過(guò)把數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到前端展示工具中，顯示各種統(tǒng)計(jì)結(jié)果。前端展示主要包括兩部分：控制面板和展示圖。控制面板是展示圖的“”，通過(guò)設(shè)置左邊的控制面板中的各種屬性，可以顯示出不同效果的展示圖，并得出相關(guān)的。展示圖包括： 實(shí)時(shí)信息統(tǒng)計(jì)圖以曲線圖的形式展示某一站點(diǎn)，從起始日期到終止日期，進(jìn)出站的客流量數(shù)據(jù)。由于實(shí)時(shí)信息的數(shù)據(jù)量很大，為了方便乘客只關(guān)注某時(shí)間段的客流量信息，要以不同時(shí)間粒度分別顯示客流數(shù)據(jù)。另外，為了方便對(duì)比，需要提

45、供增加線路和刪減線路的公路，用于兩條線路一段時(shí)間內(nèi)客流量的直觀比較。 輕軌信息詳細(xì)統(tǒng)計(jì)圖按照進(jìn)出站、統(tǒng)計(jì)類型、統(tǒng)計(jì)屬性等，以柱狀圖形式展示所選擇站點(diǎn)的客流量。 輕軌信息動(dòng)態(tài)追蹤圖以時(shí)間軸的演示方法，展示客流數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)。 輕軌站點(diǎn)-站點(diǎn)矩陣圖以二維矩陣的形式，展示兩站點(diǎn)間的客流數(shù)據(jù)。 輕軌站點(diǎn)-時(shí)間矩陣圖14華技大學(xué)以二維矩陣的形式，展示某站點(diǎn)某時(shí)段的客流數(shù)據(jù)。 輕軌十大重站(最近一月)以柱狀圖的形式，展示指定時(shí)間段內(nèi)最近一個(gè)月內(nèi)客流量前十的站點(diǎn)。 輕軌十大時(shí)段(最近一月)以柱狀圖的形式，展示指定時(shí)間段內(nèi)最近一個(gè)月內(nèi)客流量前十的時(shí)段。 輕軌十大路線(最近一月)以柱狀圖的形式，展示指定時(shí)間

46、段最近一個(gè)月內(nèi)客流量前十的路線。2.4 本章小結(jié)本章的主要內(nèi)容是市輕軌 1 號(hào)線客流系統(tǒng)需求分析。首先介紹了系統(tǒng)的主要目標(biāo)和要實(shí)現(xiàn)的主要功能；接下來(lái)，分別對(duì)組成系統(tǒng)的各模塊的功能、輸入和輸出進(jìn)行定義；最后，對(duì)前端用戶界面所需展示的內(nèi)容進(jìn)行了分析。根據(jù)本章的充分需求分析，將系統(tǒng)的功能進(jìn)行了明確的劃分，為整個(gè)系統(tǒng)框架的搭建與功能的具體實(shí)現(xiàn)做好了充分的準(zhǔn)備工作。15華技大學(xué)3 輕軌一號(hào)線客流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)總體功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)輕軌一號(hào)線客流系統(tǒng)主要包括四個(gè)模塊：客流模塊，客流數(shù)據(jù)模塊，客流統(tǒng)計(jì)分析模塊和客流模塊。圖 3.1 中是系統(tǒng)的總體框架圖。圖 3.1輕軌一號(hào)線客流系統(tǒng)總體框架圖3.1.1 各

47、模塊功能說(shuō)明客流模塊是對(duì)原始交易數(shù)據(jù)；客流模塊根據(jù)一卡通系統(tǒng)對(duì)接口的定義對(duì)客流模塊的交易數(shù)據(jù)進(jìn)行，得到正確交易16線路總客流量客流時(shí)段分布客流路段分布十大線路統(tǒng)計(jì)十大重站統(tǒng)計(jì)站點(diǎn)|時(shí)段統(tǒng)計(jì)站點(diǎn)|站點(diǎn)統(tǒng)計(jì)實(shí)時(shí)信息統(tǒng)計(jì)站點(diǎn)早晚高峰時(shí)間分布預(yù)測(cè)站點(diǎn)全月進(jìn)出站總客流預(yù)測(cè)站點(diǎn)總客流及重大站點(diǎn)預(yù)測(cè)線路全年總客流量預(yù)測(cè)客流數(shù)據(jù)分析客流數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)客流數(shù)據(jù)客流統(tǒng)計(jì)分析客流數(shù)據(jù)客流輕軌一號(hào)線客流系統(tǒng)華技大學(xué)的數(shù)據(jù)集合，為客流統(tǒng)計(jì)分析模塊提供數(shù)據(jù)準(zhǔn)備；客流統(tǒng)計(jì)分析模塊是一個(gè)承上啟下的模塊，利用客流數(shù)據(jù)模塊的結(jié)果，按照統(tǒng)計(jì)類型、統(tǒng)計(jì)屬性的不同對(duì)客流數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析；客流模塊參照當(dāng)前的客流統(tǒng)計(jì)結(jié)果，建立灰色模型，并利用

48、模型對(duì)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的客流進(jìn)行線路和站點(diǎn)的不同。包括線路全日總客流、線路各小時(shí)段客流、站點(diǎn)全日上下車客流、站點(diǎn)早晚小時(shí)客流以及站點(diǎn)間斷面客流等內(nèi)容。3.1.2 開(kāi)發(fā)環(huán)境和開(kāi)發(fā)工具WAMP 組合：Windows +Apache +；數(shù)據(jù)管理模塊開(kāi)發(fā)環(huán)境：Visual Studio 2005；開(kāi)發(fā)語(yǔ)言：C+；可視化 API： 操作界面模板：數(shù)據(jù)庫(kù)連接工具：Visualization；ytic； Chart Tools/eractive Charts (又稱為 Visualization API)。3.2 輕軌客流數(shù)據(jù)目前輕軌一號(hào)線已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全程采用非接觸式的自動(dòng)售檢票系統(tǒng)。數(shù)系統(tǒng)作為輕軌 AFC（

49、Automatic Fare Collection System）系統(tǒng)40中的公共據(jù)數(shù)據(jù)傳送，提供從閘機(jī)到車站計(jì)算機(jī)，再?gòu)能囌居?jì)算機(jī)到計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送功能，為管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持。各部件之間關(guān)系示意圖如圖 3.2 所示：計(jì)算機(jī) TLQ車站計(jì)算機(jī)TLQ車站計(jì)算機(jī)TLQ車站計(jì)算機(jī)TLQ 圖 3.2輕軌系統(tǒng)簡(jiǎn)單示意圖17閘機(jī)華技大學(xué)其中 TLQ 全稱為 TongLINK/Q，是支持件的名稱。輕軌自助售檢票系統(tǒng)的中間每天的交易數(shù)據(jù)包括兩個(gè)部分：上傳文件數(shù)據(jù)和下件數(shù)據(jù)。其中，上傳交易數(shù)據(jù)主要包括消費(fèi)交易審計(jì)數(shù)據(jù)和鎖卡交易數(shù)據(jù)三個(gè)部分；下件數(shù)據(jù)主要包括狀態(tài)數(shù)據(jù)、錯(cuò)誤交易數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)和交易審計(jì)數(shù)據(jù)四個(gè)部分

50、。根據(jù)城市一卡通系統(tǒng)對(duì)于接口的定義可知，消費(fèi)交易數(shù)據(jù)格式如表 3.1 所示；錯(cuò)誤交易數(shù)據(jù)格式如表 3.2 所示。表 3.1上傳交易主要數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)格式18名稱符號(hào)類型長(zhǎng)度注釋終端DEVNOCHAR16SAM卡邏輯,若無(wú)SAM卡則為終端中心）終端交易流水號(hào)DEVCOUNTCHAR8整數(shù)型字符串，由SAM卡產(chǎn)生的連續(xù)的序列號(hào)，由1開(kāi)始，容量20*365*10000票卡邏輯CARDNOCHAR16交易卡的邏輯上次交易終端BDEVNOCHAR16從卡上讀出，為該卡上次交易所在終端設(shè)備的SAM卡邏輯。若無(wú)，則為本次交易邏輯。上次交易日期時(shí)間BTIMCHAR14從卡上讀出，為該卡上次交易發(fā)生時(shí)間；格式： Y

51、YYYMMDDHHMMSS。若無(wú)上次交易信息，則為本次交易的日期時(shí)間。交易金額FEECHAR810進(jìn)制整數(shù)，為分本次余額BALCHAR810進(jìn)制整數(shù)，為分交易類型TTCHAR2由支付方式代碼（）和交易分類代碼（低位）組成：支付方式代碼：1儲(chǔ)值錢包 2輕軌乘次錢包3乘次錢包 4、5預(yù)留交易分類代碼：1上車消費(fèi) 2下車消費(fèi) 3般消費(fèi)4錢包充值5撤銷交易華技大學(xué)續(xù)表3.1上傳交易主要數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)格式表 3.2下發(fā)交易數(shù)據(jù)主要數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)格式19名稱符號(hào)類型長(zhǎng)度注釋終端DEVNOCHAR16SAM卡邏輯,若無(wú)SAM卡則為終端（中心），后同。終端交易流水號(hào)DEVCOUNTCHAR8整數(shù)型字符串，由SAM卡產(chǎn)

52、生的連續(xù)的序列號(hào)，由1開(kāi)始，容量20*365*10000票卡邏輯CARDNOCHAR16交易卡的邏輯上次交易設(shè)備BDEVNOCHAR16從卡上讀出，為該卡上次交易所在終端設(shè)備的 SAM卡邏輯。若無(wú)上次交易信息，則為本次交易設(shè)備。交易金額FEECHAR810進(jìn)制整數(shù)，為分本次余額BALCHAR810進(jìn)制整數(shù)，為分上次交易日期時(shí)間BTIMCHAR14從卡上讀出，為該卡上次交易發(fā)生時(shí)間；格式： YYYYMMDDHHMMSS。若無(wú)上次交易信息，則為本次交易的日期時(shí)間。本次設(shè)備TDEVNOCHAR16若有SAM卡則為其邏輯，默認(rèn)值同“設(shè)備編號(hào)”字段。本次日期時(shí)間TTIMCHAR14YYYYMMDDHHM

53、MSS，默認(rèn)值同“日期時(shí)間”字段。名稱符號(hào)類型長(zhǎng)度注釋本次終端TDEVNOCHAR16SAM卡邏輯或SAM卡則為終端,若無(wú)，則同本次交易設(shè)備本次日期時(shí)間TTIMCHAR14格式：YYYYMMDDHHMMSS，若無(wú)，則同本次交易時(shí)間華技大學(xué)續(xù)表3.2下發(fā)交易數(shù)據(jù)主要數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)格式其中，票卡邏輯即乘客的號(hào)，上次交易終端和上次交易日期時(shí)間即為乘客進(jìn)站的站點(diǎn)終端和進(jìn)站日期時(shí)間，本次終端和本次日期即為乘客出站的站點(diǎn)終端和出站日期時(shí)間，根據(jù)終端和站點(diǎn)名稱之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即可獲得乘客一次出行的進(jìn)站點(diǎn)、出站站點(diǎn)、進(jìn)站時(shí)間和出站站點(diǎn)的信息。3.3 輕軌客流數(shù)據(jù)的和入庫(kù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，是保證數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)分析結(jié)果正確

54、性的前提。數(shù)據(jù)預(yù)處理是從大量的數(shù)據(jù)中提取出對(duì)目標(biāo)有重要影響的數(shù)據(jù)以避免產(chǎn)生原始數(shù)據(jù)的冗余，或是處理一些無(wú)效數(shù)據(jù)，從而改善數(shù)據(jù)質(zhì)量和提高數(shù)據(jù)分析的速度。對(duì)于輕軌的數(shù)據(jù)主要包括以下三個(gè)步驟：a)階段的數(shù)據(jù)包括兩個(gè)部分：上傳交易數(shù)據(jù)和下發(fā)交易數(shù)據(jù)。其中上傳交易數(shù)據(jù)文件中包括所有的刷卡交易，下發(fā)交易數(shù)據(jù)文件中僅包含的是錯(cuò)誤交易。從上傳交易數(shù)據(jù)中剔除所有與下發(fā)交易數(shù)據(jù)相符的，包括不全，刷卡日期或刷卡時(shí)間不正確的，數(shù)據(jù)項(xiàng)不完整等，得到僅包含正確數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)文件。b)由于車站終端中的字段很多，但不是所有的字段都用于客流量的統(tǒng)計(jì)分析，因此，這一步就是從正確數(shù)據(jù)的中提取出進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析所必需的數(shù)據(jù)項(xiàng)組成的集合。20

55、名稱符號(hào)類型長(zhǎng)度注釋交易類型TTCHAR2由支付方式代碼（）和交易分類代碼（低位）共同組成：支付方式代碼：1儲(chǔ)值錢包 2輕軌乘次錢包3乘次錢包 4、5預(yù)留交易分類代碼：1上車消費(fèi)2下車消費(fèi)3一般消費(fèi)4錢包充值5撤銷交易華技大學(xué)c)將后的數(shù)據(jù)集合寫入到數(shù)據(jù)庫(kù)的特定數(shù)據(jù)表中，作為數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)最原始的數(shù)據(jù)。3.4 輕軌客流數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析對(duì)輕軌一號(hào)線的客流統(tǒng)計(jì)和分析主要從站點(diǎn)、時(shí)間和客流量這面進(jìn)行。輕軌一號(hào)線，東起江岸區(qū)堤角，西至東西湖區(qū)東吳大道，沿途共設(shè)有 25 個(gè)站點(diǎn)：東吳大道站、五環(huán)大道站、額頭灣站、舵落口站、古田一路站、古田二路站、古田三路站、古田四路站、漢西一路站、宗關(guān)站、太平洋站、硚口路站、崇

56、仁路站、利濟(jì)北路站、友誼路站、循禮門站、大智路站、三陽(yáng)路站、黃埔大街站、頭道街站、二七路站、徐州新村站、丹水池站、站、堤角站。時(shí)間上，將統(tǒng)計(jì)類型分為小時(shí)、日、周、月、年和任意時(shí)段進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。對(duì)于客流量，將統(tǒng)計(jì)屬性分為客流總量、最大客流量、最小客流量和平均客流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。最終，對(duì)每個(gè)統(tǒng)計(jì)類型和統(tǒng)計(jì)屬性組合的統(tǒng)計(jì)結(jié)果建立數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，存放各種處理后的數(shù)據(jù)到預(yù)先設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)表中。3.5 輕軌客流的本基于真實(shí)的歷史輕軌運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行灰度模型的建模，并根據(jù)所建立灰度模型進(jìn)行了充分的定性與分析，以確定選取的灰度模型的有效性與準(zhǔn)確性。由于有軌交通與地面的巨大差異性，有軌交通進(jìn)出站均要收集卡片信息，使得有軌交通

57、的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以更加豐富。本將灰度模型應(yīng)用到交通客流中去，不僅可以根據(jù)豐富的信息進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)的，更可以根據(jù)豐富的信息計(jì)算出更為詳盡的交通信息。為交通部門分析當(dāng)前輕軌的運(yùn)行狀況與未來(lái)的站點(diǎn)規(guī)劃提供科學(xué)有力的支撐。通常，軌道交通客流包括軌道交通線路和網(wǎng)絡(luò)的客流。由于市軌道交通目前只有輕軌一號(hào)線在運(yùn)行，軌道交通二號(hào)線、四號(hào)線還在建設(shè)之中，還未形成軌道交通網(wǎng)絡(luò)。因此，對(duì)市軌道交通一號(hào)線客流的主要體現(xiàn)路客流上。軌道線路客流特征主要包括線路客運(yùn)量、客運(yùn)周轉(zhuǎn)量、平均乘距、斷面客流和站點(diǎn)上下客流量等。21華技大學(xué)3.5.1 輕軌客流的模型和方法-灰度模型灰度模型41是指通過(guò)少量的、并不完全的有效信息，建立相應(yīng)的

58、數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)所建立的模型對(duì)未來(lái)做出的一種方法?；叶饶Ｐ蛯⒖此齐x散的事物看成一個(gè)有機(jī)的整體，尋找“離散”事物后面的規(guī)律。并根據(jù)此規(guī)律對(duì)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行科學(xué)的描述與分析。此模型還可以通過(guò)相應(yīng)的校驗(yàn)與方法檢驗(yàn)?zāi)Ｐ陀泻线m性與準(zhǔn)確性。由于有軌交通的特殊性，收集的有效數(shù)據(jù)并非大樣本。例如站點(diǎn)個(gè)數(shù)有限，客統(tǒng)計(jì)通常按月統(tǒng)計(jì)較為有效?；叶壤碚撝械幕疑Ｐ徒Ｋ栊畔⑸?，運(yùn)算方便，同時(shí)建模的準(zhǔn)度高、帶模型有效性檢測(cè)，是處理小樣本問(wèn)題的有效與方法。 灰色模型的建模機(jī)制灰色建模是基于歷史數(shù)據(jù)建立微分方程，完全不同于一般建模所依據(jù)的差分方程。實(shí)際中系統(tǒng)被噪聲污染后會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)的跳變而生成一些離散數(shù)據(jù)，離散的數(shù)列即為

59、灰色數(shù)列?；疑Ｐ偷幕臼歉鶕?jù)“離散”的歷史數(shù)據(jù)尋出出系統(tǒng)背后的規(guī)律。模型即是用 GM(1,1)（Gray Forecast M）模型 42,GM(1,1) 是由一個(gè)灰色只包含單變量的微分方程建立的模型。設(shè)輕軌某一站點(diǎn)前 N 個(gè)月的客流量如下(0)(2),., x(0)(n)（3-1）對(duì)此歷史數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)一次累加得生成，此式記為 1-AGO（Accumulated GeneratingOperation）(1)(2),., x(1)(n)(3-2)k其中， x(1)(k) x(0)(i) ， k 1,2,.,ni1從式（3-2）中，此序列具有指數(shù)增長(zhǎng)規(guī)律。而一階微分方程的解正是指數(shù)形式的解。因此新

60、生成的序列滿足如下一階線性微分方程。22華技大學(xué)x(0)(k) az(1)(k) u(3-3)dx(1)因此模型的建立工作轉(zhuǎn)化為正確的根據(jù)歷史真實(shí)值計(jì)算出 a,u的值。將離dt散化，得到式（3-4）：dx(1) dt lim0(k 1)(3-4)將式（3-4）代入一階線性微分方程（3-3）中去 1 ax(1)x(0) x(1) u(3-5)(k 1)(k 1)(k )2求出微分方程的解如式（3-6）所示：x(0) u eak u x(1)(3-6)(k 1)(1)a a 根據(jù) 1-AGO 式子逆推(1 ea)(x(0) u )eakx(1)(3-7)(k 1)(1)a 利用最小二乘法估計(jì) a,