(10)申请公布号 CN 101964085 A (43)申请公布日 2011.02.02
C N 101964085 A
*CN101964085A*
(21)申请号 201010294136.X (22)申请日 2010.09.27
G06Q 10/00(2006.01)
(71)申请人北京航空航天大学
地址100191 北京市海淀区学院路37号北
航计算机科学与工程学院(72)发明人张琪 冷彪 李暘 熊璋(74)专利代理机构北京慧泉知识产权代理有限
公司 11232
代理人王顺荣 唐爱华(54)发明名称
一种基于Logit 模型和贝叶斯决策的客流分配方法(57)摘要
本发明提出了一种基于Logit 模型和贝叶斯决策的客流分配方法，包括如下步骤：根据Logit 模型建立每条路径被选择的概率函数作为先验概率；确定乘客选择有效路径出行时所花费的旅行时间的概率分布函数；利用贝叶斯决策判别函数，将每个乘客或者每条客流数据对应的路径进行分类。本发明将乘客旅行时间作为客流分配的参考依据，不仅可以为制定和协调网络运营计划提供依据，还是实现“一票换乘”模式下轨道交通票款收入科学合理清分重要依据。 (51)Int.Cl.
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 2 页
1.一种基于Logit模型和贝叶斯决策的客流分配方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)根据Logit模型建立每条路径被选择的概率函数作为先验概率；
(2)确定乘客选择有效路径出行时所花费的旅行时间的概率分布函数；
(3)利用贝叶斯决策判别函数，将每个乘客或者每条客流数据对应的路径进行分类。
2.根据权利要求1的一种基于Logit模型和贝叶斯决策的客流分配方法，其特征在于：步骤(1)根据Logit模型建立每条路径被选择的概率函数为：
其中，和分别表示起始站和终到站对(r，s)之间有效路径k的被选择概率和该路径的广义费用值；表示(r，s)之间所有有效路径中的最小广义费用值；θ是通过极大似然估计法进行参数估计。
3.根据权利要求2的一种基于Logit模型和贝叶斯决策的客流分配方法，其特征在于：所述的路径广义费用代表的是乘客选择此路径出行时所付出的综合代价，包括时间费用和换乘费用其中，
时间费用即旅行时间，乘客选择有效路径k完成起始站和终到站对(r，s)之间的一次出行所需的旅行时间为：
其中，是乘客选择有效路径k所花费的旅行时间；是乘客从起始站进站至站台候车的走行时间；是乘客
自起始站站台到上车的时间间隔，通常为发车间隔的1/2；
和分别是乘客选择有效路径k在第j次换乘的走行时间和换乘候车时间，是换乘次数；是乘客选择有效路径k在区间i的运行时间；是列车在区间i的起点站的停车时间，是出行途径的乘车区间个数；是乘客选择有效路径k的出站走行时间；
换乘费用包括乘客换乘时间占总出行时间的比重和换乘次数：
其中，是换乘次数；λ
1和λ
2
分别是权
重参数；
广义费用表示为：
其中，α、γ、δ是通过极大似然估计法进行参数估计。
4.根据权利要求1的一种基于Logit模型和贝叶斯决策的客流分配方法，其特征在于：步骤(2)将乘客选择出行路径k所花费的旅行时间看作随机变量{X
k
}，且数学期望值为
E(X
i )＝μ
k
，方差为则如果乘客选择路径k出行，其旅行时间t的概率分布函
数为：
其中，样本均值和样本方差分别是μ
k
和的无偏估计量。
5.根据权利要求1的一种基于Logit模型和贝叶斯决策的客流分配方法，其特征在于：步骤(3)进行分类的具体步骤包括：
1)样本训练；
2)得到有效路径的旅行时间均值，及分类后的样本数据；
3)计算每条有效路径的旅行时间的样本方差；
4)确定有效路径的旅行时间所服从的正态分布，进而得到OD间旅行时间t的概率分布；
5)计算每条有效路径被选择的频率其中，n
k
表示选择出行路径k的乘客数量，以此作为有效路径k被选择的概率，利用极大似然估计法对位置参数进行参数估计，进而得出路径被选择的概率；
6)输入客流数据；
7)计算旅行时间为t的乘客选择的有效路径k出行的概率：
8)当c∈K
rs
时，认为旅行时间为t的乘客选择的出行路径是c。
6.根据权利要求5的一种基于Logit模型和贝叶斯决策的客流分配方法，其特征在于：分类步骤1)所述的样本训练步骤包括：
①令迭代次数a＝0，初始化有效路径k的旅行时间均值
②计算每个乘客的旅行时间X
i
与每条路径的旅行时间均值之间的距离i＝1，2，…，N；
③若且j，k∈K
rs ，都有则将X
i
归入到选择路径k的那一类中；
④重新计算每条有效路径的旅行时间均值得到比较和若达到收敛性
要求即满足时，ε为可接受的误差限，则停止训练；否则，令a＝a+1，并跳转到第②步，继续执行。
一种基于Logit模型和贝叶斯决策的客流分配方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种轨道交通客流分配方法，特别涉及一种基于Logit模型和贝叶斯决策的客流分配方法。
背景技术
[0002] 由于轨道交通项目造价高，投资量大等原因，路网建设往往需要吸引多元的投资主体；此外，由于运营管理机制等原因，轨道路网运营往往需要按线路划分不同的运营主体，而这些运营主体可能代表不同投资主体的利益，故整个路网呈现出利益主体多元化的现象。为了保障各经济贡献主体的投资利益，必需建立一种科学合理的清分方法实现轨道交通票款收入的合理清分。目前国内各大城市的轨道交通路网中均采用一票换乘模式，即乘客只需在起始站根据目的站购买一张车票即可，若中间需经过线路换乘，则无需在换乘站重新购票。这种换乘模式下没有对乘客的换乘时间及站点进行记录，故当乘客出行存在多条路径可以选择时，就无法确定乘客的具体出行路径。要实现合理清分，首先要解决的就是轨道交通网络客流流量的分配问题，即如何将OD对之间的所有客流流量合理分配到该OD对之间的多条有效路径上；其中O：起始车站；D：目的车站。
[0003] 国外许多大城市虽然已经具备非常完善的轨道交通网络，由于在投资建设方式、运营管理方式及换乘模式等方面与国内存在许多不同，故在客流分配方法上可借鉴的东西很少。近年来，国内一些学者对无障碍换乘模式下的客流分配方法进行了一些研究，主要是对城市道路交通网络流量分配一些方法进
行了改进，以出行者选择行为为核心进行研究。然而，城市轨道交通网络与道路交通网络存在着显著的不同：(1)前者乘客的出行时间主要与所搭乘的轨道交通线路的运营时间和调度时间有关，因此，一旦出行路径确定，那么出行时间也就基本确定了。而后者的出行时间与选择的出行路径及道路的畅通情况有关。尤其在高峰时段，一旦出行交通阻塞，那么出行者的出行时间将可能受到很大的影响。(2)前者乘客的出行路径中可能需要经过换乘，换乘对乘客选择出行路径造成的影响是必须考虑的因素之一；而后者不存在换乘问题。(3)前者能够根据乘客的进出站时间来获得每个乘客的出行时间；而后者无法获得每个出行者的出行时间。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种基于Logit模型和贝叶斯决策的客流分配方法，以通过分析出行时间、换乘等因素对轨道交通网络中乘客的路径选择行为的影响来建立客流分配模型的方法，进而根据每条路径的广义费用得出乘客选择该条路径的概率。
[0005] 为实现上述目的，本发明从模式分类的角度出发，通过分析乘客的出行时间的概率分布，建立了一种基于乘客实际旅行时间的客流分配方法。该方法以Logit模型建立的路径选择概率作为先验概率，以每条路径的旅行时间的概率分布作为类条件概率密度，建立贝叶斯决策分类器，将客流数据进行分类，进而实现OD客流流量分配。本方法的具体步骤包括：
[0006] (1)根据Logit模型建立每条路径被选择的概率函数作为先验概率；
[0007] (2)确定乘客选择有效路径出行时所花费的旅行时间的概率分布函数；[0008] (3)利用贝叶斯决策判别函数，将每个乘客或者每条客流数据对应的路径进行分类。
[0009] 其中，步骤(1)根据Logit模型建立每条路径被选择的概率函数为：
[0010]
[0011] 其中，和分别表示起始站和终到站对(r，s)之间有效路径k的被选择概率和该路径的广义费用值；表示(r，s)之间所有有效路径中的最小广义费用值；θ是通过极大似然估计法进行参数估计。所述的路径广义费用代表的是乘客选择此路径出行时所付出的综合代价，包括时间费用和换乘费用其中，
[0012] 时间费用即旅行时间，乘客选择有效路径k完成起始站和终到站对(r，s)之间的一次出行所需的旅行时间为：
[0013]
[0014]
[0015] 其中，是乘客选择有效路径k所花费的旅行时间；是乘客从起始站进站至站台候车的走行时间；是乘客自起始站站台到上车的时间间隔，通常为发车间隔的1/2；和分别是乘客选择有效路径k在第j次换乘的走行时间和换乘候车时间，是换乘次数；是乘客选择有效路径k在区间i的运行时间；是列车在区间i的起点站的停车时间，是出行途径的乘车区间个数；是乘客选择有效路径k的出站走行时间；
[0016] 换乘费用包括乘客换乘时间占总出行时间的比重和换乘次数：
[0017]
[0018] 其中，是换乘次数；λ
1和λ
2
分别是权重
参数；
[0019] 广义费用表示为：
[0020]
[0021]
[0022] 其中，α、γ、δ是通过极大似然估计法进行参数估计。
[0023] 上述步骤(2)将乘客选择出行路径k所花费的旅行时间看作随机变量{X k}，且数
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