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在铁路事业快速发展的大环境下,深入研究铁路客流量问题是改善铁路的资源配置、提升铁路的客运效率和收益的基础。但是铁路客流易受到多种因素影响而发生变化,如在非节假日期间,旅客出行人数减少,某些线路内车次的上座率低,出现铁路运营成本过高的问题,而在节假日期间,铁路客流人数骤然增加,出现铁路运力无法满足旅客基本出行需求的问题。针对上述问题,本文对铁路车站客流量预测问题进行研究,旨在实现客流量的准确预测,为编写合理有效的车辆调度方案,提供科学依据。
本文的主要工作及研究成果如下:
(1)统计分析获得了铁路客流的时序特征。通过绘制时序图,在分析平日客流和暑假客流的同时,对节假日客流进行研究,获得平日和节假日期间客流的时序特征,为后续制订合理预测方法提供依据。研究了铁路客流的相关影响因素,提出分级评分的方法,分析天气和温度情况对铁路客流的影响。
(2)从模态识别角度获取铁路客流的波动特征。首次采用基于自适应波形匹配端点延拓的EMD算法分解多种客流混合叠加的铁路客流,并通过希尔伯特频谱分析法计算各分量的连续频率和周期,获得铁路客流各叠加分量的时序特征和客流量变化趋势。
(3)提出了基于自适应波形匹配端点延拓的EMD-SVR平日客流量预测模型。在对铁路客流采用改进EMD算法分解后,对分量采用基于遗传算法优化的支持向量回归模型进行预测,根据各分量与原始时间序列的相关性和功率贡献率,建立基于全部分量的EMD-SVR1模型和基于合并分量的EMD-SVR2模型,实验选取适合模型获得较为精确的平日客流预测结果。
(4)建立基于客流波动系数的节假日客流预测模型。针对节假日期间客流变化幅度大、缺乏历史数据的问题,采用层次聚类法对客流波动系数序列进行聚类,根据聚类结果定义车站间的相似程度,然后以客流基数为指标,提出了基于客流量相似程度的波动系数定义方法,并将平日客流预测值与波动系数相结合,获得节假日客流预测结果,实验验证该模型具有较高的预测精度。
本文的主要工作及研究成果如下:
(1)统计分析获得了铁路客流的时序特征。通过绘制时序图,在分析平日客流和暑假客流的同时,对节假日客流进行研究,获得平日和节假日期间客流的时序特征,为后续制订合理预测方法提供依据。研究了铁路客流的相关影响因素,提出分级评分的方法,分析天气和温度情况对铁路客流的影响。
(2)从模态识别角度获取铁路客流的波动特征。首次采用基于自适应波形匹配端点延拓的EMD算法分解多种客流混合叠加的铁路客流,并通过希尔伯特频谱分析法计算各分量的连续频率和周期,获得铁路客流各叠加分量的时序特征和客流量变化趋势。
(3)提出了基于自适应波形匹配端点延拓的EMD-SVR平日客流量预测模型。在对铁路客流采用改进EMD算法分解后,对分量采用基于遗传算法优化的支持向量回归模型进行预测,根据各分量与原始时间序列的相关性和功率贡献率,建立基于全部分量的EMD-SVR1模型和基于合并分量的EMD-SVR2模型,实验选取适合模型获得较为精确的平日客流预测结果。
(4)建立基于客流波动系数的节假日客流预测模型。针对节假日期间客流变化幅度大、缺乏历史数据的问题,采用层次聚类法对客流波动系数序列进行聚类,根据聚类结果定义车站间的相似程度,然后以客流基数为指标,提出了基于客流量相似程度的波动系数定义方法,并将平日客流预测值与波动系数相结合,获得节假日客流预测结果,实验验证该模型具有较高的预测精度。