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宗威, 武春霞, 张书铭, 高宇星, 吴锋
摘要: 随着城市化的快速发展,地铁作为公共交通的重要组成部分,在缓解交通压力和改善交通环境方面扮演着重要角色。因此,精确预测地铁客流量对于地铁运营管理、资源优化配置和应急事件处理具有重要意义。由于地铁站点和线路间存在复杂关联性,加之地铁运营数据的大规模和高维度特性,现有方法虽然考虑了多个站点和线路,但未能充分考虑站点间的高阶关系以及深入探索乘客在地铁复杂图结构中隐含的演变规律,导致预测准确性有限。因此,本文提出了一个新的模型——地铁客流时空特征集成网络(STIN),从多维度、多层次的角度全面捕捉地铁系统中站点和线路间的复杂关联性,旨在提高地铁OD客流量的短时预测精度。该模型结合了物理网络图、相似性网络图、行为相关性网络图的特点,以及基础和高级超图,能够从多维度捕捉地铁系统中站点间的复杂关系。特别是,超图卷积部分通过考虑站点间的高阶依赖性,为理解乘客流动模式和站点间动态变化提供了新的视角。本研究在杭州2019年1个月27天的地铁数据集上进行了实验,涉及3条地铁线路和80个站点。实验结果显示,STIN在预测准确性方面优于传统GCN、STCGN、ASTGCN模型。总体而言,本研究展示了深度学习技术在地铁客流量预测领域的应用潜力,为地铁运营管理和城市交通的智能化提供了新的方向。