基于人工智能算法的公交行程时间预测文献综述

 2022-10-22 05:10

文献综述(或调研报告):

3.1 公交数据的应用研究现状

智能交通的发展促进了公共交通系统的信息化。智能公共交通系统通过车辆GPS定位和乘客刷卡以及实时路况等信息的记录,用于提高运营服务质量。在运营过程中,服务信息通过相应系统发布给出行者,方便其选择合理的出行方案。公交车辆到站时间作为服务信息的重要内容,广泛受到各国的关注。

国外率先将先进的计算机信息技术引入到公共交通系统中。美国城市公共交通管理局启动了智能公共交通系统项目“Advanced Public Transportation system(APTS)”, 主要研究基于动态公共交通信息的实时调度和实时信息发布理论,以提高公共交通服务水平和公共交通的吸引力,减缓交通拥堵并降低能源消耗。1992年美国还制定了《美国智能交通系统战略规划》,同时开展了大规模的智能交通试验,并且在智慧卡与预付卡在公共交通中的应用方面取得了丰富的经验。日本政府同样也大力支持APTS的发展并取得显著成功。控制中心通过与行驶中的公交车辆建立双向通信,动态获取车辆的位置信息,将计算得到的车辆到站时间等服务信息通过电子站牌、手机或电脑发布给乘客。调查显示,乘客候车时间减少了5-7分钟,受到出行者的高度认可。而韩国首尔的巴士系统,利用双向通信的优势,不仅正向将巴士运营位置信息发布给出行者,同时反向反馈道路信息给司机,让司机及时调整车速,避免串车现象发生,确保车辆的正点运行。

国内从公交车辆的定位出发,也对智能公共交通系统进行了探索与实践。如北京公交于1999年投入运行ITS示范工程,首次投入300多辆装有GPS定位系统的车辆。而后,各大城市也相应投入实施电子站牌系统。北京、上海、广州等大城市率先使用电子站牌系统,用以实时预测公交车辆到站时间;而其他大部分城市的电子站牌主要预报距需求站点的站数。这些实时信息的发布,有效的节约了乘客候车时间,提高其对公共交通的满意度。

然而,从目前的智能的预报系统使用情况来看,仍存在一些不足。(1)大多数城市的电子站牌只是显示车辆的位置和距离需求站点的站数,并未给出车辆的具体到站时间[3]。而乘客更想要获取具体的到站时间来合理安排自己的出行。(2)大多数的到站时间信息发布是基于历史数据时刻表安排,并未动态考虑到实时交通路况。所以此种方法仅适用于交通状态较稳定的情况,对于高峰期道路拥堵情况下,到站时间则预测不准确,影响乘客出行体验。因此,非常有必要对公交车辆到站时间的预测模型、技术等进行深入研究,分析影响其运营的因素,以便为乘客提供更为准确的到站时间信息,提升服务水平。

3.2 公交车辆运行状态预测方法

公交车辆运行状态的把握和预测对于实际应用具有重要意义,也是交通运输领域关注的热点。众多学者对公交车辆的站间行程时间、区间车速、停站时长、站点客流等指标进行了研究,他们致力于挖掘影响公交车辆运行的因素,并加以定性和定量化分析,以求更加准确地进行状态预测。

在现有的研究方法中,主要基于以下几类模型进行研究:历史数据模型、时间序列模型、统计回归理论预测模型、卡尔曼滤波模型、SVM支持向量机模型、人工神经网络模型等。

Lin 和 Zeng [5]等利用定位数据、公交时刻表等信息提出了历史数据预测模型,但该方法预测精度不高,仅适用于郊区车辆稀疏、交通状态较为稳定的情况。

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