一種基于個(gè)體活動(dòng)鏈的公交客流時(shí)空分布仿真方法及仿真系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種可以同時(shí)獲得個(gè)體出行者公交出行時(shí)空特性信息的仿真方法及 系統(tǒng)，屬于交通出行特征仿真領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著小汽車保有量的不斷增加，越來越多的城市居民選擇小汽車出行，導(dǎo)致城市 道路交通擁堵日益嚴(yán)重。與新建高質(zhì)量道路相比，合理控制交通需求、發(fā)展公交優(yōu)先能夠更 科學(xué)有效地解決擁堵問題。公交客流的時(shí)空分布是進(jìn)行公交優(yōu)先政策研宄的基礎(chǔ)資料，建 立一個(gè)準(zhǔn)確、適用性廣的公交客流時(shí)空分布仿真系統(tǒng)對(duì)公交優(yōu)先的研宄有重要意義?；顒?dòng) 參與是交通需求產(chǎn)生的根源，所以對(duì)活動(dòng)分析法的深入探宄有重要現(xiàn)實(shí)意義?；顒?dòng)分析法 主要專注于對(duì)出行行為和出行原因的分析，重點(diǎn)研宄不同活動(dòng)間的聯(lián)系、出行鏈的特性、出 行時(shí)間分配和個(gè)人出行決策模式等。
[0003] 現(xiàn)有的公交客流仿真或預(yù)測(cè)方法沿用"四階段法"的預(yù)測(cè)過程，集聚粗放的預(yù)測(cè)方 法不能充分考慮個(gè)體在整體交通中所起的作用，無法描述因?yàn)閭€(gè)人活動(dòng)安排變化對(duì)城市整 體公交客流時(shí)空分布的影響。同時(shí)現(xiàn)有的方法往往"就公交談公交"，不能體現(xiàn)居民不同出 行方式選擇之間的相互影響，與實(shí)際情況出入很大。而基于個(gè)體活動(dòng)鏈的公交客流仿真可 以解決這一問題。
[0004] 現(xiàn)有的基于個(gè)體活動(dòng)鏈的交通預(yù)測(cè)模型主要從個(gè)體活動(dòng)的開始時(shí)間、持續(xù)時(shí)間和 出行方式角度對(duì)個(gè)體出行行為進(jìn)行仿真模擬，但存在的問題是往往只能在確定時(shí)間維度或 空間維度的出行后，對(duì)另一維度下的交通出行進(jìn)行微觀仿真，而無法同時(shí)對(duì)時(shí)間和空間的 出行分布進(jìn)行仿真。然而，交通出行的時(shí)空分布往往相互影響，不同的出行地點(diǎn)花費(fèi)不同的 出行時(shí)間，因此以往模型的仿真結(jié)果往往與實(shí)際交通情況之間存在較大差異。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種基于個(gè)體活動(dòng)鏈的 公交客流時(shí)空分布仿真方法及仿真系統(tǒng)，該仿真方法及仿真系統(tǒng)基于個(gè)體出行鏈，將交通 分布進(jìn)行時(shí)間和空間兩個(gè)維度的同時(shí)仿真，最后從總體出行鏈中提取公交出行信息，從而 使仿真結(jié)果更貼近現(xiàn)實(shí)生活中交通參與者的出行行為。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于個(gè)體活動(dòng)鏈的公交客流時(shí) 空分布仿真方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟1)，根據(jù)居民出行情況、交通小區(qū)和城市路網(wǎng)的現(xiàn)有歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處 理，得到居民出行數(shù)據(jù)、交通小區(qū)數(shù)據(jù)、道路網(wǎng)數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)空檢驗(yàn)；
[0008] 步驟2)，根據(jù)居民出行數(shù)據(jù)、交通小區(qū)數(shù)據(jù)、道路網(wǎng)數(shù)據(jù)，利用強(qiáng)化學(xué)習(xí)理論對(duì)居 民活動(dòng)出行鏈的時(shí)空信息進(jìn)行仿真；
[0009] 步驟3)，根據(jù)居民活動(dòng)出行鏈的時(shí)空信息提取城市整個(gè)公交客流時(shí)空分布信息。
[0010] 所述步驟2)中居民活動(dòng)出行鏈的時(shí)空信息仿真過程如下：
[0011] 21)，根據(jù)居民出行數(shù)據(jù)、交通小區(qū)數(shù)據(jù)、道路網(wǎng)數(shù)據(jù)，抽取一個(gè)居民艮的出行屬 性，所述出行屬性包括居住地所在的交通小區(qū)ZH，工作地所在的交通小區(qū)ZW和當(dāng)天的活動(dòng) 出行鏈 P，所述活動(dòng)出行鏈 P = (HD1-FS1-HD2--FSlri-HD n)，其中 HD = (HD1, HD2，…，HDn) 為居民當(dāng)天所進(jìn)行的活動(dòng)，F(xiàn)S = (FS1, FS2，…，F(xiàn)Slri)為居民活動(dòng)而采用的交通出行方式，η 為該居民當(dāng)天進(jìn)行的總活動(dòng)數(shù)；
[0012] 22)，將一天24小時(shí)離散化為96個(gè)間隔為15min的時(shí)間序列向量T = (Tl, Τ2,… ，T96)，且活動(dòng)的開始時(shí)間TS e T，獲得持續(xù)時(shí)間TD e T，得到初始的居民活動(dòng)狀態(tài)SO = (HDi, TSQ，TD。，ZHi)，HDi為隨機(jī)選擇活動(dòng)，TS。為隨機(jī)選擇活動(dòng)HD i的開始時(shí)間，TD。為隨機(jī)選 擇活動(dòng)HDi已經(jīng)持續(xù)的時(shí)間，，ZH ,為隨機(jī)選擇活動(dòng)HD ,所在的交通小區(qū)，根據(jù)活動(dòng)類型Nat 初始化Q值矩陣QV，所述初始化Q值矩陣QV為Nat*96*96*NZ*NZ的零矩陣，NZ為交通小區(qū) 數(shù)，所述居民活動(dòng)出行鏈中HD中的活動(dòng)HD i可以按活動(dòng)類型分為Nat類；
[0013] 23)，基于上一步的狀態(tài)St= (HD k，TSt，TDt，ZHk)，隨機(jī)選擇一個(gè)動(dòng)作A t，動(dòng)作進(jìn)行 后到達(dá)下一個(gè)狀態(tài)St+1= (HD k+1，TSt+1，TDt+1，ZHk+1)，計(jì)算居民完成該動(dòng)作計(jì)算得到A t帶來的 回報(bào)值rt;
[0014] 24)，根據(jù)所選動(dòng)作At帶來的回報(bào)值r t，更新Q值矩陣QV ;
[0015] 25)，重復(fù)步驟23)和24)，直到Q值矩陣依據(jù)收斂判定標(biāo)準(zhǔn)收斂為止，獲得一日內(nèi) 每個(gè)時(shí)間步的最優(yōu)選擇，得到最合理的活動(dòng)出行方案，獲取該居民活動(dòng)鏈完整時(shí)空信息；
[0016] 26)，選擇另一個(gè)居民Rx+1按照以上5步仿真其一天出行的完整時(shí)空信息，直到判 定確認(rèn)該居民為最后一個(gè)居民為止。
[0017] 所述步驟3)中獲取整個(gè)城市公交客流時(shí)空分布的過程如下：
[0018] 步驟31)，按照各區(qū)居民出行調(diào)查的抽樣率，依次對(duì)各區(qū)居民的活動(dòng)鏈進(jìn)行擴(kuò)樣； [0019] 步驟32)，提取城市所有居民的活動(dòng)鏈中的公交出行，對(duì)該類出行的0D，出發(fā)時(shí)間 和到達(dá)時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，獲取城市整體公交客流時(shí)空分布。
[0020] 所述回報(bào)值rt = r attract+rduration+rstart time+rtravel，中 ' -^attract 為地點(diǎn)吸引的回報(bào)， rduratim為活動(dòng)持續(xù)時(shí)間的回報(bào)，r start tinre為活動(dòng)開始時(shí)間的回報(bào)，r travel為地點(diǎn)轉(zhuǎn)移的回報(bào)；
[0021]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于個(gè)體活動(dòng)鏈的公交客流時(shí)空分布仿真方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1)，根據(jù)居民出行情況、交通小區(qū)和城市路網(wǎng)的現(xiàn)有歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，得 到居民出行數(shù)據(jù)、交通小區(qū)數(shù)據(jù)、道路網(wǎng)數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)空檢驗(yàn)； 步驟2)，根據(jù)居民出行數(shù)據(jù)、交通小區(qū)數(shù)據(jù)、道路網(wǎng)數(shù)據(jù)，利用強(qiáng)化學(xué)習(xí)理論對(duì)居民活 動(dòng)出行鏈的時(shí)空信息進(jìn)行仿真； 步驟3)，根據(jù)居民活動(dòng)出行鏈的時(shí)空信息提取城市整個(gè)公交客流時(shí)空分布信息。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于個(gè)體活動(dòng)鏈的公交客流時(shí)空分布仿真方法，其特征在 于：所述步驟2)中居民活動(dòng)出行鏈的時(shí)空信息仿真過程如下： 21) ，根據(jù)居民出行數(shù)據(jù)、交通小區(qū)數(shù)據(jù)、道路網(wǎng)數(shù)據(jù)，抽取一個(gè)居民Rx的出行屬性，所 述出行屬性包括居住地所在的交通小區(qū)ZH，工作地所在的小區(qū)ZW和當(dāng)天的活動(dòng)出行鏈P， 所述活動(dòng)出行鏈P = (HD1-FS1-HD2--FSlri-HD n)，其中HD = (HD1, HD2，…，HDn)為居民當(dāng) 天所進(jìn)行的活動(dòng)，F(xiàn)S= (FS1, FS2，…，F(xiàn)Slri)為居民活動(dòng)而采用的交通出行方式，η為該居民 當(dāng)天進(jìn)行的總活動(dòng)數(shù)； 22) ，將一天24小時(shí)離散化為96個(gè)間隔為15min的時(shí)間序列向量T = (Τ1，Τ2，··· ，Τ96)，且活動(dòng)的開始時(shí)間TS e Τ，獲得持續(xù)時(shí)間TD e Τ，得到初始的居民活動(dòng)狀態(tài)SO = (HDi, TSQ，TD。，ZHi)，HDi為隨機(jī)選擇活動(dòng)，TS。為隨機(jī)選擇活動(dòng)HD i的開始時(shí)間，TD。為隨機(jī)選 擇活動(dòng)HDi已經(jīng)持續(xù)的時(shí)間，，ZHiS隨機(jī)選擇活動(dòng)HD ,所在的交通小區(qū)，根據(jù)活動(dòng)類型Nat 初始化Q值矩陣QV，所述初始化Q值矩陣QV為Nat*96*96*NZ*NZ的零矩陣，NZ為交通小區(qū)