容桂站旅客發(fā)送量預(yù)測(cè)分析

摘要ForecastandAnalysisofPassengerVolumeatRongguiStationAbstractInrecentyears,withtherapiddevelopmentofthenationaleconomy,personnelexchangesinvariousregionshavebecomemorefrequent,andthenumberofrailwaypassengerssenthasshownatrendofincreasingyearbyyear.Onlywhentherailwaytransportationcapacitymeetsthedemandofpassengertransportationcanthesmoothflowofrailwayoperationsandtherationaluseofresourcesbeensured,andthegoalofoptimalbenefitcanbeachieved.Studyingthedevelopmentstatusofmycountry'srailwaypassengertrafficandpredictingitsfuturechangeswillhelptoprepareandchecktheoperationplanandallocatetransportationcapacityreasonably,soastoprovideareliablebasisfortherailwayindustrytoimproveeconomicefficiency.Thepredictionofurbanpassengertrafficmustbebasedonscientificdatainvestigationandanalysis,andappropriatepredictionmethodsandmeansmustbeselectedtomakethepredictionresultsscientificandaccurate.Byinvestigatingurbansociety,economy,population,residentconsumptionlevel,railwaymileageandpassengervolumechangesandotherdata,graspthecurrentsituationofsociety,economyandpassengervolume,providebasicdataforurbanpassengervolumeforecast,andimprovethescientificity,accuracyandaccuracyofcalculationandanalysis.Operability.Keywords:RongguiStation;passengervolume;forecast目錄摘要 IAbstract 1第1章緒論 41.1課題研究背景及意義 41.1.1研究背景 41.1.2研究意義 41.2國內(nèi)外研究狀況 51.2.1國外研究狀況 51.2.2國內(nèi)研究狀況 51.3研究目標(biāo)及內(nèi)容 7第2章相關(guān)理論概述 82.1容桂站旅客發(fā)送量預(yù)測(cè)相關(guān)理論基礎(chǔ) 82.1.1旅客發(fā)送量的概念82.1.2影響發(fā)送量的因素 82.2發(fā)送量預(yù)測(cè)的作用 82.3旅客發(fā)送量預(yù)測(cè)方法 92.3.1灰色預(yù)測(cè)法 92.3.2灰色預(yù)測(cè)法的建立 11第3章研究過程及建立模型 133.1本文研究過程 133.2容桂站發(fā)展情況及開行方式 133.3容桂站旅客發(fā)送量灰色預(yù)測(cè)模型的建立 14第1章緒論1.1課題研究背景及意義1.1.1研究背景近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各地區(qū)的人員交流愈來愈頻繁，而與此同時(shí)鐵路又是我國居民出行的主要方式之一，所以對(duì)于鐵路而言，每年都需要承擔(dān)較為繁重的運(yùn)輸任務(wù)，鐵路客運(yùn)站的旅客發(fā)送量大小，很大程度上取決于鐵路客運(yùn)站的實(shí)際運(yùn)輸能力，如果運(yùn)輸能力強(qiáng)，則能夠承擔(dān)較為繁重的客運(yùn)量發(fā)送任務(wù)，反之則弱。近幾年來我國人口數(shù)量增多，經(jīng)濟(jì)發(fā)展越來越快，這也使得人們的交流越來越頻繁，出行成為了當(dāng)下的熱點(diǎn)話題，因此鐵路旅客發(fā)送量呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。鐵路運(yùn)輸能力只有與客運(yùn)需求相適應(yīng)，才能保證鐵路營運(yùn)的暢通和資源的合理利用，達(dá)到最佳效益目標(biāo)。研究我國容桂站旅客發(fā)送量發(fā)展?fàn)顩r，并預(yù)測(cè)其未來的變化規(guī)律，有助于合理編制和檢查營運(yùn)計(jì)劃、配備運(yùn)力。1.1.2研究意義理論意義本文重點(diǎn)分析容桂站的旅客發(fā)送量預(yù)測(cè)問題。對(duì)容桂站的客運(yùn)量進(jìn)行預(yù)測(cè)，必須采用科學(xué)的資料調(diào)查和分析，同時(shí)選擇適當(dāng)?shù)念A(yù)測(cè)方法和手段，這樣才能使預(yù)測(cè)的結(jié)果更加科學(xué)和準(zhǔn)確。當(dāng)前現(xiàn)有研究當(dāng)中，對(duì)某一個(gè)客運(yùn)站的旅客發(fā)送量預(yù)測(cè)所運(yùn)用的模型不同，預(yù)測(cè)的方式也不同，所以往往會(huì)得出較大差異的結(jié)果。因此本文在進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)采用的模型往往具有普遍性，能夠綜合考慮各方因素，有效的克服了其他模型的弊端，所以本文的研究具有理論意義?，F(xiàn)實(shí)意義由于容桂站的客流量每年出現(xiàn)不同程度的波動(dòng)，因此為了更好的進(jìn)行車站編制和檢查運(yùn)營計(jì)劃，需要事先進(jìn)行旅客發(fā)送量分析預(yù)測(cè)，只有合理的預(yù)測(cè)才能夠在實(shí)際發(fā)展的過程當(dāng)中對(duì)車站的運(yùn)營起到重要的借鑒作用，因此本文用模型分析容桂站的旅客發(fā)送量預(yù)測(cè)問題，能夠給容桂站的實(shí)際發(fā)展提供參考，所以具有實(shí)踐意義。1.2國內(nèi)外研究狀況1.2.1國外研究狀況B.Kufver,R.Persson,J.Wingren（2016）[1]在研究當(dāng)中詳細(xì)的分析了鐵路旅客發(fā)送量與客運(yùn)站承載量之間的關(guān)系。研究認(rèn)為旅客發(fā)送量與客運(yùn)站旅客承載量之間存在著正相關(guān)關(guān)系，當(dāng)旅客的出行率越高，客運(yùn)站的承載力越大時(shí)，旅客發(fā)送量則越大，反對(duì)者越小。GeoffreyD.Gosling（2018）[2]提出了一種了解不同人群的旅行傾向變化及不同市場(chǎng)的航空旅客的特征變化的方法以改進(jìn)傳統(tǒng)的計(jì)量經(jīng)濟(jì)需求模型，除了交通流預(yù)測(cè)外，在其他領(lǐng)域的客流預(yù)測(cè)中也會(huì)使用到影響因素類預(yù)測(cè)方法，如大型活動(dòng)的客流量。Gallo,Mariano,DeLuca,Giuseppina,D’Acierno,Luca（2019）[3]在研究中詳細(xì)的分析了火車站當(dāng)中旅客客流量與火車站的換乘問題之間的聯(lián)系，研究者認(rèn)為客流量的大小很大程度上取決于該車站是否為中轉(zhuǎn)站，例如地鐵中轉(zhuǎn)站或火車中轉(zhuǎn)站等，如果是中轉(zhuǎn)站，則無論在何時(shí)都會(huì)有較多的客流量，反之則不然。Kwok,B.S.（2019）[4]在研究中著重分析了火車站的客流量模型建設(shè)，并且通過模型計(jì)算的方式指出了，影響車站客流量大小存在諸多的因素，且隨著不同的時(shí)期變化，客流量大小也會(huì)隨著車站規(guī)模的建設(shè)而改變。1.2.2國內(nèi)研究狀況陳榮,梁昌勇,葛立新（2016）[5]提出一種基于季節(jié)指數(shù)調(diào)整（SeasonalExponentialAdjustment，SEA）的自適應(yīng)遺傳算法（AdaptiveGeneticAlgorithm，AGA）-支持向量回歸（SupportVectorRegression，SVR）預(yù)測(cè)模型,即基于SEA的AGA-SVR模型,并用國內(nèi)著名5A級(jí)風(fēng)景區(qū)黃山2008，2012年節(jié)假日客流量數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證。研究結(jié)果表明,基于SEA的AGA-SVR預(yù)測(cè)模型能夠準(zhǔn)確處理節(jié)假日旅游客流量預(yù)測(cè)中的非線性和季節(jié)性問題,較AGA-SVR和GASVR等方法具有更高的預(yù)測(cè)精度,在旅游預(yù)測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。

張曉琴（2018）[6]在研究當(dāng)中分析地鐵是城市軌道交通體系的重要組成部分，具有大容量、安全快捷、舒適環(huán)保等多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為現(xiàn)代化大城市不可缺少的公共基礎(chǔ)設(shè)施。但是隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，地鐵的客流量也呈現(xiàn)出不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)，如何在大客流的情況下采取有效的組織措施保障地鐵正常運(yùn)營是現(xiàn)階段城市地鐵運(yùn)營面臨的主要問題。劉路（2018）[7]根據(jù)大連站的春運(yùn)客流量、站位、站內(nèi)信息及客流特點(diǎn)，分別運(yùn)用指數(shù)平滑法、回歸分析法和GM（1,1）法對(duì)大連站往年的春運(yùn)客流量進(jìn)行對(duì)比分析,定制出合理的春運(yùn)客流量預(yù)測(cè)方法;并對(duì)大連站未來年的春運(yùn)客流總量、日客流量等進(jìn)行有效預(yù)測(cè);最后,以預(yù)測(cè)的客流量值為基礎(chǔ),提出大連站春運(yùn)期間運(yùn)輸方案改善意見。張丹丹（2019）[8]通過梳理客流量預(yù)測(cè)和大事件影響下客流量的變化等相關(guān)文獻(xiàn)，確定其理論基礎(chǔ)和不同指標(biāo)應(yīng)有的測(cè)度方法，在節(jié)事活動(dòng)對(duì)客流量影響大小測(cè)度分析中引入譜分析－傅里葉級(jí)數(shù)回歸，并且通過本底線趨勢(shì)法－邏輯回歸復(fù)合函數(shù)模型對(duì)譜分析結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。并通過建立城市綜合力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用因子分析對(duì)青島、西安及北京城市吸引力進(jìn)行測(cè)度衡量，找出其三個(gè)城市的差異。以歷年來延慶市游客接待量為研究對(duì)象，通過不同的曲線估計(jì)擬合其時(shí)間序列，最終選擇擬合度最高，誤差最小的方程對(duì)2019年延慶地區(qū)游客接待量進(jìn)行預(yù)測(cè)。李高盛,彭玲,李祥（2019）[9]隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，城市人口快速增長(zhǎng)，城市地鐵的出現(xiàn)大大緩解了城市交通的壓力，其低碳、快捷、安全的優(yōu)勢(shì)，使地鐵成為人們出行的首選。與此同時(shí)，地鐵客流量不斷提升也不可避免地帶來了新的課題。羅興華（2020）[10]以2009年至2019年的客運(yùn)量為基礎(chǔ)，建立灰色預(yù)測(cè)模型，通過用灰色數(shù)列模型GM(1,1)預(yù)測(cè)方法對(duì)未來5年內(nèi)的春運(yùn)客流量進(jìn)行預(yù)測(cè)，并進(jìn)一步分析了春運(yùn)客流量大的成因，如經(jīng)濟(jì)發(fā)展不均勻、運(yùn)力不夠和平時(shí)假期少等，并據(jù)此分析預(yù)測(cè)得出2024年春運(yùn)的客流量將大幅提升，在2024年相關(guān)鐵路部門需要根據(jù)春運(yùn)客流量的預(yù)測(cè)值重新布置列車開行計(jì)劃。

1.3研究目標(biāo)及內(nèi)容本文主要研究容桂站的旅客發(fā)送量預(yù)測(cè)問題，結(jié)合容桂站的現(xiàn)有實(shí)際建設(shè)情況，通過建立模型分析以及查找一手和二手資料的方式，獲得研究數(shù)據(jù)與容桂站的工作人員交談，了解容桂站的往年旅客發(fā)送量情況，同時(shí)對(duì)容桂站的部分旅客進(jìn)行訪談，了解他們的出行計(jì)劃，同時(shí)將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，作為本文的前期工作成果。第1部分為緒論部分，主要介紹背景研究意義，同時(shí)對(duì)國內(nèi)外的現(xiàn)有研究成果進(jìn)行梳理分析，本文的研究方法和研究?jī)?nèi)容，奠定本文的寫作基礎(chǔ)。第2部分為理論介紹部分，主要概述旅客發(fā)送量預(yù)測(cè)的概念，過程以及對(duì)旅客發(fā)送量預(yù)測(cè)所能帶來的作用進(jìn)行分析。對(duì)預(yù)測(cè)方法的理論進(jìn)行闡述。第3部分為現(xiàn)狀調(diào)查部分，多方查找容桂站的旅客發(fā)送量數(shù)據(jù)，著手于當(dāng)前容桂站的實(shí)際發(fā)展情況以及容桂站的歷史旅客發(fā)送量情況。第4部分為分析部分，結(jié)合第3部分的數(shù)據(jù)結(jié)果，分析數(shù)據(jù)特點(diǎn)并收集處理數(shù)據(jù)，利用累加累減方式生成灰色生成，進(jìn)行級(jí)比檢驗(yàn)之后建立預(yù)測(cè)法模型，在建立模型之后對(duì)模型檢驗(yàn)及優(yōu)化處理。第5部分為總結(jié)。第2章相關(guān)理論概述2.1容桂站旅客發(fā)送量預(yù)測(cè)相關(guān)理論基礎(chǔ)2.1.1旅客發(fā)送量的概念旅客發(fā)送量是指計(jì)劃期間內(nèi)，全路、和鐵路局運(yùn)輸?shù)娜柯每腿藬?shù)。發(fā)送量應(yīng)該是車站、港口、碼頭等場(chǎng)、站的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。指從本場(chǎng)、站出發(fā)的旅客人數(shù)。運(yùn)送量應(yīng)該是運(yùn)輸公司的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。指運(yùn)輸公司的旅客人數(shù)，包括去程、返程。旅客發(fā)送人數(shù)是旅客運(yùn)輸計(jì)劃的重要指標(biāo)。根據(jù)旅客旅行目的地的遠(yuǎn)近不同，旅客發(fā)送人數(shù)可包括：①市郊旅客發(fā)送人數(shù)。②管內(nèi)旅客發(fā)送人數(shù)（旅客的旅行目的地在轄區(qū)以內(nèi)）。③直通旅客發(fā)送人數(shù)（旅客的旅行目的地在其他轄區(qū)）。這樣分別統(tǒng)計(jì)，有利于計(jì)劃安排各種不同距離的旅客列車數(shù)2.1.2旅客發(fā)送量的特征1.多樣化發(fā)送量表現(xiàn)的多樣性主要來源于客流組成的多樣性，這是由于城市一體化導(dǎo)致城市間社會(huì)聯(lián)系加強(qiáng)，促進(jìn)了城市間各類生產(chǎn)要素的流通，人流作為生產(chǎn)要素的一種，也快速流動(dòng)，因此城市間社會(huì)經(jīng)濟(jì)與通勤聯(lián)系更加緊密。而伴隨著對(duì)外經(jīng)濟(jì)聯(lián)系的加強(qiáng)，城際車站發(fā)送量快速增長(zhǎng)，由于城際旅客在性別、年齡、收入以及職業(yè)上的差異，導(dǎo)致發(fā)送量的多樣性，除了傳統(tǒng)的出行需求外，城際旅客的出行旅游比例大幅增加，出行目的增多出行意愿也越來越強(qiáng)，因此發(fā)送量的多樣性逐漸增多。2.規(guī)模擴(kuò)大一般來說城市經(jīng)濟(jì)水平發(fā)展越高，城市群內(nèi)的城際旅客的需求規(guī)模越大，這是由于大城市的輻射效應(yīng)而集聚起的大規(guī)?？土髁?，隨著城市群的建立城際間就有更為密切的交流需求，因而旅客出行在一定程度上就會(huì)增大，因此城市經(jīng)濟(jì)水平的高低與出行需求規(guī)模的大小有著最為直接的關(guān)系。一般中心大城市的發(fā)送量規(guī)模最大，中等城市旅客的發(fā)送量次之，小城市的發(fā)送量最小。3.層級(jí)多城際旅客出行目的主要包括因公出差、個(gè)體經(jīng)商、旅游、探親訪友、上學(xué)、上班以及返程。不同的出行目的出行需求也不盡相同，對(duì)于交通工具側(cè)重的服務(wù)屬性要求也不一致，而交通工具的服務(wù)屬性主要包括票價(jià)、運(yùn)行時(shí)間、方便性、舒適性以及安全性幾個(gè)方面，根據(jù)旅客的出行目的，城際旅客的出行需求層次可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)：城際旅客傾向于公路以及鐵路出行；高收入的城際旅客對(duì)于交通工具的舒適性以及便捷性要求更高；低收入的城際旅客側(cè)重于交通工具的經(jīng)濟(jì)性與安全性服務(wù)屬性。旅客需求方面的多樣性使車站發(fā)送的層次性更為豐富2.1.3影響發(fā)送量的因素隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，旅客發(fā)送量也在不斷增加，因此，只有把握住影響旅客發(fā)送量增長(zhǎng)的因素，才能更好地預(yù)測(cè)出發(fā)送量的大小。影響因素主要有:1、國家的政治、經(jīng)濟(jì)形勢(shì)，國民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)速度與發(fā)展戰(zhàn)略，運(yùn)價(jià)政策和旅客對(duì)運(yùn)費(fèi)的承受能力這些原因，在預(yù)測(cè)遠(yuǎn)期發(fā)送量時(shí)加以考慮2、設(shè)計(jì)線在路網(wǎng)中的地位和作用，以及鄰接鐵路的布局和能力，都將影響發(fā)送量;3、設(shè)計(jì)線沿線的資源情況，工礦、電力等大型企業(yè)的發(fā)展規(guī)劃，農(nóng)林牧副漁和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的發(fā)展情況，以及城鄉(xiāng)人口、人均收入的增長(zhǎng)情況，也將影響發(fā)送量;”4、設(shè)計(jì)線沿線的公路、水運(yùn)等交通狀況和發(fā)展規(guī)劃，將影響設(shè)計(jì)線分擔(dān)發(fā)送量的比重;5、突發(fā)事件的影響;疾病、自然災(zāi)害等。2.2發(fā)送量預(yù)測(cè)的作用發(fā)送量預(yù)測(cè)也可以看作車站的客流預(yù)測(cè)，客流預(yù)測(cè)是在已經(jīng)掌握的歷史信息資料和市場(chǎng)調(diào)研的基礎(chǔ)上利用一定的方法和技術(shù)對(duì)未來一定時(shí)期內(nèi)客流的需求、性質(zhì)進(jìn)行預(yù)先推測(cè)和判斷。預(yù)測(cè)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展而產(chǎn)生的一個(gè)重點(diǎn)研究方向通過研究一定的算法從歷史數(shù)據(jù)中尋找規(guī)律來推測(cè)將來的發(fā)展趨勢(shì)。影響旅客運(yùn)輸?shù)囊蛩胤浅６喽鴱?fù)雜，有的因素是顯式的，有的因素是隱式的，有的因素是可量化的，有的因素是非量化的，而且各種因素的權(quán)重也都需要深入的探討這些都是客流預(yù)測(cè)方法和模型需要研究的內(nèi)容。目前成熟的預(yù)測(cè)方法主要是完成對(duì)旅客運(yùn)輸總量上的預(yù)測(cè)但僅是數(shù)量預(yù)測(cè)是不夠的在客流預(yù)測(cè)時(shí)需要全面考慮以下幾個(gè)方面的預(yù)測(cè)、鐵路客流發(fā)生預(yù)測(cè)客流發(fā)生預(yù)測(cè)主要是預(yù)測(cè)未來一段時(shí)間內(nèi)由社會(huì)生活、政治活動(dòng)以及其它因素引起的較大規(guī)模的旅客流動(dòng)的可能性、時(shí)間等情況。對(duì)客流在空間位置分布上的研究和預(yù)測(cè)對(duì)客運(yùn)組織、路網(wǎng)建設(shè)和投資決策更有實(shí)際的參考意義。隨著我國高速鐵路建設(shè)的不斷發(fā)展，高速鐵路以其載客數(shù)量大、耗時(shí)少、安全性強(qiáng)、正點(diǎn)率高等特點(diǎn)吸引著越來越多的旅客作為其出行的首選交通方式。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017—2020年我國鐵路旅客發(fā)送量年均增長(zhǎng)14.70％，鐵路旅客發(fā)送量呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。只有鐵路的運(yùn)輸能力匹配客運(yùn)需求，才能確保鐵路營運(yùn)暢通，提高運(yùn)輸質(zhì)量。因此，科學(xué)有效地預(yù)測(cè)鐵路旅客發(fā)送量，有利于鐵路資源合理配置，促進(jìn)我國鐵路運(yùn)輸健康發(fā)展。旅客發(fā)送量預(yù)測(cè)分析其意義主要是以下4個(gè)方面：（1）首先為各個(gè)相關(guān)部門提供科學(xué)的數(shù)據(jù)能夠有效地分配資源和人力，提高整個(gè)交通系統(tǒng)的安全性、舒適性和經(jīng)濟(jì)效益。（2）能夠?yàn)橛嘘P(guān)部門處理緊急突發(fā)事件提供有效的數(shù)據(jù)。（3）尤其是在組織大型活動(dòng)時(shí)，發(fā)送量的預(yù)測(cè)能夠幫助交通運(yùn)營單位做好相應(yīng)乘客運(yùn)輸能力的調(diào)整匹配，既能夠保證活動(dòng)的順利進(jìn)行也能夠減少對(duì)其他居民的影響。（4）通過對(duì)發(fā)送量預(yù)測(cè)結(jié)果的廣泛宣傳報(bào)道，能夠讓乘客科學(xué)合理的選擇出行方式，不僅能夠提高乘客的出行效率，而且會(huì)減少交通的壓力。2.3旅客發(fā)送量預(yù)測(cè)方法2.3.1灰色預(yù)測(cè)法灰色系統(tǒng)理論灰色系統(tǒng)理論是由我國著名學(xué)者鄧聚龍?jiān)?982年所創(chuàng)立的，它是用于研究數(shù)據(jù)不足、信息貧乏且存在不確定性特點(diǎn)的問題，是一種新型方法?；疑到y(tǒng)理論通過對(duì)已知的部分信息進(jìn)行處理，增強(qiáng)數(shù)據(jù)的規(guī)律性，以便掌握所要研究的對(duì)象的演變走勢(shì)，對(duì)未來信息進(jìn)行有效預(yù)估。由于負(fù)荷預(yù)測(cè)具有這種數(shù)據(jù)不足、信息貧乏且存在不確定性的特征，注定了灰色系統(tǒng)理論在負(fù)荷預(yù)測(cè)領(lǐng)域具有不可忽視的研究?jī)r(jià)值。鄧聚龍教授發(fā)現(xiàn)并提取了灰色系統(tǒng)的以下基本原理。公理1(信息差異原則)：“差異”意味著信息的存在，每條信息都必須帶有某種“差異”。2.公理2(非唯一性原則)：對(duì)于任何信息不完整和不確定的問題的解決方案都不是唯一的。3.公理3(最小信息原則)：灰色系統(tǒng)理論的一個(gè)特點(diǎn)是它最大限度地利用了可用的“最少數(shù)量的信息”。4.公理4(識(shí)別基原則)：信息是人們認(rèn)識(shí)和理解(自然)的基礎(chǔ)。5.公理5(新信息優(yōu)先原則)：新信息片段的功能大于舊信息片段的功能。6.公理6(絕對(duì)灰色原理)：信息的“不完全性”是絕對(duì)的?？陀^世界是物質(zhì)的世界，也是信息的世界。在各種系統(tǒng)中經(jīng)常會(huì)遇到信息不完全的情況，如參數(shù)(或元素)信息不完全，結(jié)構(gòu)信息不完全，關(guān)系(指內(nèi)、外關(guān)系)信息不完全，運(yùn)行行為信息不完全等等。信息完全明確的系統(tǒng)稱為白色系統(tǒng)。信息完全不明確的系統(tǒng)稱為黑色系統(tǒng)。而介于兩者之間的，即信息部分明確、部分不明確的系統(tǒng)，稱之為灰色系統(tǒng)。一般說來，系統(tǒng)是否會(huì)產(chǎn)生信息不完全的情況，或者說是否產(chǎn)生灰因素、灰現(xiàn)象，取決于認(rèn)識(shí)層次、信息層次和決策層次等;此外，它還往往與觀測(cè)的層次有關(guān)。對(duì)于一個(gè)抽象的系統(tǒng)，它往往包括有多種因素，這些因素在系統(tǒng)中的重要程度和影響大小都不相同。在進(jìn)行系統(tǒng)因素分析時(shí)，一般需要了解這些因素的主次要關(guān)系，影響力大小。這對(duì)于認(rèn)識(shí)客觀系統(tǒng)和改造客觀系統(tǒng)是非常重要的。在現(xiàn)有的系統(tǒng)分析的量化方法中，大都采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)法，如回歸分析、方差分析主成份分析等，其中以回歸分析用得最多。由于回歸分析有其固有的弱點(diǎn)(要求有大樣本量，要求樣本有較好的分布規(guī)律，計(jì)算工作量大，可能出現(xiàn)量化結(jié)果與定性分析結(jié)果不符的現(xiàn)象)，因此它在應(yīng)用于系統(tǒng)分析時(shí)有較大的局限性。而根據(jù)灰色理論提出的系統(tǒng)關(guān)聯(lián)度分析方法，由于其對(duì)樣本量的多少?zèng)]有過分的要求，也不需要典型的分布規(guī)律，計(jì)算量小，且不致于出現(xiàn)關(guān)聯(lián)度的量化結(jié)果與定性分析不一致的情況，因此在對(duì)抽象系統(tǒng)、社會(huì)現(xiàn)象等進(jìn)行分析時(shí)均已取得了滿意的結(jié)果?；疑A(yù)測(cè)是灰色系統(tǒng)理論的數(shù)學(xué)應(yīng)用，其數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，從根本上區(qū)別于傳統(tǒng)數(shù)學(xué)預(yù)測(cè)模型，典型傳統(tǒng)數(shù)學(xué)預(yù)測(cè)模型，就是那些基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的數(shù)理模型，如一元線性回歸、多元回歸、Logistic等。這些統(tǒng)計(jì)模型對(duì)給定數(shù)據(jù)采取自變量與因變量相對(duì)應(yīng)的簡(jiǎn)單處理方式，也就是說，先行假定這些量及其數(shù)據(jù)之間具有這樣一些形式的對(duì)應(yīng)關(guān)系，采用數(shù)學(xué)方式表達(dá)這種形式關(guān)系，就是統(tǒng)計(jì)回歸模型。但是，灰色預(yù)測(cè)模型則認(rèn)為，量及其數(shù)據(jù)同其他量及數(shù)據(jù)之間、甚至一個(gè)量的多個(gè)序列數(shù)據(jù)值之間所具有的關(guān)系，并不必然顯現(xiàn)為那種明確的統(tǒng)計(jì)回歸關(guān)聯(lián)，而是總帶有內(nèi)部聯(lián)系，而這種聯(lián)系又并不能確定無疑地表達(dá)出來，而只能表達(dá)出這種聯(lián)系在數(shù)據(jù)上呈示給我們的那種數(shù)列關(guān)系，于是，這種呈示出來的關(guān)系，其實(shí)已經(jīng)是該量多個(gè)數(shù)據(jù)值內(nèi)部發(fā)生關(guān)系所產(chǎn)生出來的結(jié)果，所以，要列出這些數(shù)據(jù)值之間的關(guān)系，就并不是無隱藏的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，而應(yīng)該是隱含著原因在結(jié)果數(shù)據(jù)值之中的那種關(guān)系，那也就是微分方程，其實(shí)這也是微分方程的實(shí)際意義?；疑A(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)理論基礎(chǔ)，簡(jiǎn)而言之，集成了中等數(shù)學(xué)中的數(shù)列理論、高等數(shù)學(xué)中的微分方程、線性代數(shù)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)等理論。在近年來，灰色預(yù)測(cè)的發(fā)展還體現(xiàn)在以上那些數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)與最新人工智能算法、進(jìn)化算法、生物仿生算法的相融合上，具體而言，已經(jīng)涉及到較深的研究領(lǐng)域了?；疑到y(tǒng)理論的基本概念在控制論中，顏色的深淺是用來描述所研究對(duì)象的已知信息的掌握程度，灰色系統(tǒng)理論即是按照這一規(guī)則命名的。一般來講，“黑”是用來描述信息完全未知的情況，“白”是用來描述信息完全已知的情況，而“灰”則介于上述兩者之間?！盎摇北硎疽徊糠中畔⑹且阎模渌糠中畔⑹俏粗那闆r，對(duì)于具有這種特性的系統(tǒng)稱為灰色系統(tǒng)。研究“系統(tǒng)”其結(jié)構(gòu)和功能，就要通過對(duì)象、要素、環(huán)境這三者進(jìn)行有機(jī)的聯(lián)系并研究這三者的變化規(guī)律?；疑到y(tǒng)認(rèn)為系統(tǒng)的龐大性、復(fù)雜性是其表面現(xiàn)象，而系統(tǒng)的本質(zhì)是灰性的。因此，灰色系統(tǒng)理論的宗旨是在承認(rèn)系統(tǒng)灰性存在的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)的灰性進(jìn)行研究。2.1.2灰色系統(tǒng)的基本內(nèi)容目前，基于灰色系統(tǒng)理論的模型和方法可以分為兩大類。第一類是基于有限數(shù)據(jù)和小數(shù)據(jù)集構(gòu)建的模型，這類模型包括灰色預(yù)測(cè)模型和灰色關(guān)聯(lián)模型?；疑A(yù)測(cè)模型是一種利用有限序列值求解預(yù)測(cè)問題的新型預(yù)測(cè)模型，可以與傳統(tǒng)的線性回歸和指數(shù)平滑的方法相比較?；疑P(guān)聯(lián)模型在灰色系統(tǒng)理論中占有相當(dāng)大的比例，它可以使用一系列確定的白數(shù)序列來研究系統(tǒng)的行為特征以及系統(tǒng)特征與其他因素之間的關(guān)聯(lián)性。該模型根據(jù)曲線的幾何相似性判斷兩條數(shù)據(jù)序列是否密切相關(guān)，若曲線越相似，則其關(guān)聯(lián)度越大，反之亦然。由于該理論強(qiáng)調(diào)兩條曲線之間的幾何相似性，因此無需對(duì)樣本或總體分布進(jìn)行測(cè)量，所以灰色關(guān)聯(lián)模型測(cè)量的是關(guān)鍵變量的相似度和差異度之間的相關(guān)性?；疑P(guān)聯(lián)分析根據(jù)系統(tǒng)特征與其他因素的相似性，通過發(fā)展這些因素來研究系統(tǒng)特征序列與其他因素序列之間的關(guān)聯(lián)程度。這種分析使用幾個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)(通常小于三個(gè))，而且不需要數(shù)據(jù)滿足預(yù)先確定的分布?；疑垲愐彩且环N通過灰色關(guān)聯(lián)矩陣或灰色可能性函數(shù)將觀測(cè)指標(biāo)或觀測(cè)對(duì)象劃分為一定類別的方法。第二類灰色模型采用灰數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，灰數(shù)是灰色系統(tǒng)進(jìn)行定量研究的基本組成部分之一，灰數(shù)的值是一個(gè)實(shí)數(shù)，它的值或潛在值的集合可以部分確定，但是確切值是不知道的?；覕?shù)的值在0到1之間，數(shù)字的灰色程度反映了該灰色數(shù)字所代表的事物的不確定程度。第二類模型通常側(cè)重于系統(tǒng)分析、決策、評(píng)價(jià)、控制和優(yōu)化，且這些模型依賴于灰數(shù)，而忽略了數(shù)據(jù)的范圍是否有限。這類模型主要有灰色聚類模型、灰色控制模型和灰色決策模型，包括多準(zhǔn)則決策法、多目標(biāo)決策分析法、決策試驗(yàn)和評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)法和層次分析法等。由于灰色系統(tǒng)的模糊性，將其定義為局部信息系統(tǒng)，其本質(zhì)是用來解決由離散數(shù)據(jù)和局部信息組成的問題?；疑到y(tǒng)理論在這類系統(tǒng)中具有很大的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)榛疑到y(tǒng)理論具有處理不確定性信息和有效利用數(shù)據(jù)的能力。當(dāng)決策涉及各種目標(biāo)和不同標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，信息的不確定性和不完全性是決策情況中存在的兩個(gè)最重要的問題?；疑到y(tǒng)理論可以用于信息有限的隨機(jī)不確定性系統(tǒng)的分析和建模，該理論可以促進(jìn)不確定性系統(tǒng)的決策方法和預(yù)測(cè)方法的分析的改進(jìn)。此外，通過各種方法對(duì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，克服數(shù)據(jù)的不確定性，可以進(jìn)一步提高灰色系統(tǒng)理論的應(yīng)用和發(fā)展。因此，該理論在經(jīng)濟(jì)學(xué)、氣象學(xué)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)和交通運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)領(lǐng)域已經(jīng)有了許多應(yīng)用實(shí)例。本文將灰色系統(tǒng)理論應(yīng)用于軌道交通系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)問題，建立灰色評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)模型，并將模型應(yīng)用到實(shí)際的軌道交通系統(tǒng)中，證明了該模型方法的實(shí)用性與合理性?；疑到y(tǒng)理論的研究對(duì)象是帶有不確定性的系統(tǒng)，其樣本數(shù)據(jù)少、信息貧乏，只有部分信息是已知的?；疑到y(tǒng)理論通過對(duì)已知的部分信息進(jìn)行生成、開發(fā)來實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的發(fā)展變化的正確描述和有效監(jiān)控?；疑到y(tǒng)是模糊數(shù)學(xué)派生的一種決策預(yù)測(cè)方法,它是把被預(yù)測(cè)的對(duì)象作為灰色系統(tǒng)來處理。我們定義信息完全明確的系統(tǒng)為白色系統(tǒng),如歷年旅客運(yùn)輸量數(shù)據(jù);信息完全不明確的系統(tǒng)為黑色系統(tǒng),如某星體的體積、質(zhì)量;而信息部分明確,部分不明確的系統(tǒng)稱為灰色系統(tǒng),如今后幾年旅客運(yùn)輸量變化趨勢(shì).灰色系統(tǒng)就是用已知的完全明確的白色信息,將一些灰色信息白色化,用于社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)決策和預(yù)測(cè)?；疑到y(tǒng)不是用原始數(shù)據(jù)建立模型的,因原始數(shù)據(jù)呈現(xiàn)較大的波動(dòng)性,因而必須對(duì)原有數(shù)據(jù)進(jìn)行改造,使這些新的數(shù)據(jù)既能體現(xiàn)出原始數(shù)據(jù)的變化規(guī)律,又能消除其波動(dòng)性,這些新產(chǎn)生的數(shù)據(jù)叫生成數(shù),處理的原則稱為生成函數(shù),通常是用累加處理的方法。累加定義:設(shè)原始數(shù)據(jù)序列為:其中k表示數(shù)據(jù)序列的時(shí)刻.累加是以原始數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)值,原始數(shù)據(jù)是0次累加數(shù)據(jù)一次累加數(shù)據(jù)定義二次累加定義是在一次累加基礎(chǔ)上進(jìn)行的:一般地,n次累加定義如下2.3.2灰色預(yù)測(cè)模型的建立建立模型是灰色系統(tǒng)的關(guān)鍵,灰色預(yù)測(cè)模型則是灰色系統(tǒng)模型在實(shí)際中的進(jìn)一步應(yīng)用,已知白色系統(tǒng)內(nèi)部的參數(shù)和信息可用精確的量度來描述,如一閉合電路中電流、電壓和電阻間的關(guān)系可以有U=IR來確切地描述.而灰色觀測(cè)的基本模型GM(1,1)是以微分方程作為模型的。任何表達(dá)社會(huì)現(xiàn)象或物理現(xiàn)象的觀測(cè)數(shù)據(jù)也可以分為兩類：一類是可以用明確的數(shù)學(xué)關(guān)系來描述的特定數(shù)據(jù)，另一類是不能用明確的數(shù)學(xué)關(guān)系來描述的不確定數(shù)據(jù)。由于實(shí)際得到的許多數(shù)據(jù)往往是不規(guī)則的(隨機(jī)的)，它們不能直接用數(shù)學(xué)方程來表示。針對(duì)這些問題，可以采用回歸分析、卡爾曼濾波等統(tǒng)計(jì)方法對(duì)不規(guī)則數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。但也存在一些不足，如觀測(cè)數(shù)據(jù)的概率密度必須已知，需要大量的數(shù)據(jù)，而且計(jì)算量是巨大的。而在灰色系統(tǒng)理論中，通過累積生成數(shù)據(jù)的方法，將不規(guī)則數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具有較強(qiáng)規(guī)律性的新數(shù)據(jù)序列，并利用微分方程建立灰色預(yù)測(cè)模型。GM(1,1)模型是文獻(xiàn)中應(yīng)用最為廣泛的灰色預(yù)測(cè)模型，它代表“灰色模型一階一變量”，是一種時(shí)間序列預(yù)測(cè)模型。該模型與傳統(tǒng)的時(shí)間序列估計(jì)方法具有不同的原理，換句話說，當(dāng)GM(1,1)預(yù)測(cè)模型獲得新的數(shù)據(jù)時(shí)，模型及其微分方程也會(huì)更新。為了平滑隨機(jī)性，將從系統(tǒng)中獲得的形成GM(1,1)的原始數(shù)據(jù)置于一個(gè)名為累加生成算子(AGO)之下。對(duì)由此演化出的微分方程（即GM(1,1)模型）進(jìn)行求解，以獲得比系統(tǒng)預(yù)測(cè)值提前??步的結(jié)果。最后，利用一次累加生成的預(yù)測(cè)值，應(yīng)用逆AGO（IAGO）遞減的方式求解出原始數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)值。在GM(1,1)模型中，系統(tǒng)很容易通過一階微分方程識(shí)別，并且只要有新的數(shù)據(jù)，模型就會(huì)隨之更新。但是，與其他預(yù)測(cè)模型一樣，GM(1,1)預(yù)測(cè)模型也有一定的局限性：該模型只能用于正值，時(shí)間序列必須具有與日、周、月或年相同的頻率。GM(1,1)模型建模原理不需要原始樣本數(shù)據(jù)符合某種特定的分布信息，而是采用累積的方法使序列呈現(xiàn)出完整的灰色指數(shù)規(guī)律，在此基礎(chǔ)上，構(gòu)造并求解灰色微分方程?；疑Ｐ筒恍枰髽颖緮?shù)據(jù)就可以進(jìn)行建模和預(yù)測(cè)，建模過程簡(jiǎn)單，易于操作，在小樣本序列的短期預(yù)測(cè)中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。設(shè)給定變量其相應(yīng)的微分方程為：微分方程的解（連續(xù)）：或者為（離散）：其中：式中：預(yù)測(cè)原始數(shù)據(jù)的一次累加；預(yù)測(cè)原始數(shù)據(jù)。根據(jù)公式代入數(shù)據(jù)計(jì)算出a和μ，得到結(jié)果依據(jù)公式將k代入計(jì)算所得數(shù)據(jù)即為旅客發(fā)送量的計(jì)算值。將計(jì)算值與實(shí)際值作進(jìn)一步比較第3章研究過程及建立模型3.1本文具體研究過程本文對(duì)容桂站的旅客發(fā)送量進(jìn)行預(yù)測(cè)分析需要分為以下步驟1、通過查找資料詢問員工等方式了解容桂站的發(fā)展?fàn)顩r以及開行方式，現(xiàn)有政策等基本情況。對(duì)容桂站大體情況進(jìn)行掌握。2、將搜集到的容桂站往年旅客發(fā)送量進(jìn)行分析，整合所搜集到有關(guān)容桂站的資料并結(jié)合旅客發(fā)送量數(shù)據(jù)做建模準(zhǔn)備。3、構(gòu)建GM（1,1）模型，整合運(yùn)算結(jié)果。同時(shí)整合歷年旅客發(fā)送量數(shù)據(jù)留作后期建模所用。4、對(duì)構(gòu)建的模型進(jìn)行累加處理用原始數(shù)據(jù)得到數(shù)列模型。5、通過數(shù)列模型和整合的旅客發(fā)送量數(shù)據(jù)構(gòu)建灰色預(yù)測(cè)模型，根據(jù)公式進(jìn)行運(yùn)算。6、運(yùn)算得到原始預(yù)測(cè)值與歷年旅客發(fā)送量進(jìn)行對(duì)比，檢查誤差大小。7、若誤差較大需重新構(gòu)建模型并運(yùn)算，若誤差小通過公式代入數(shù)值得到未來旅客發(fā)送量。3.2容桂站發(fā)展情況及開行方式容桂站隸屬廣州鐵路(集團(tuán))公司廣州南站管轄，是廣珠城際鐵路的站點(diǎn)之一。從2005年開始，容桂的城市規(guī)劃就已將城軌周邊地區(qū)的發(fā)展列上了重要位置，預(yù)留了足夠的土地進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和交通對(duì)接，并于去年9月正式啟動(dòng)容桂東部區(qū)域的19個(gè)重點(diǎn)工程，欲借城軌的機(jī)遇對(duì)容桂東部區(qū)域進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃建設(shè)，將容桂站周邊地區(qū)打造成一個(gè)以服務(wù)業(yè)為主的區(qū)域，推動(dòng)容桂經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。廣珠城際軌道交通，簡(jiǎn)稱廣珠城軌，又稱廣珠城際鐵路，由北面的廣州市廣州南站途經(jīng)佛山市順德區(qū)、中山市，南至珠海市拱北口岸的珠海站，整條線路總長(zhǎng)177.3千米(含江門支線和機(jī)場(chǎng)延長(zhǎng)線)，設(shè)計(jì)時(shí)速為200KM/H。其中廣州南站至珠海站為116公里(廣州南至珠海北站為93公里，珠海北站至珠海站為23公里)，小欖站至新會(huì)站為26.328公里，珠海機(jī)場(chǎng)支線為35.3公里。江門支線由中山市小欖鎮(zhèn)經(jīng)中山市古鎮(zhèn)鎮(zhèn)，跨西江，