论文中文题名: | 基于Levy-Choa-BP的地铁短时客流预测 |
姓名: | |
学号: | 21201221060 |
保密级别: | 公开 |
论文语种: | chi |
学科代码: | 025200 |
学科名称: | 经济学 - 应用统计 |
学生类型: | 硕士 |
学位级别: | 经济学硕士 |
学位年度: | 2024 |
培养单位: | 西安科技大学 |
院系: | |
专业: | |
研究方向: | 大数据分析 |
第一导师姓名: | |
第一导师单位: | |
论文提交日期: | 2024-06-13 |
论文答辩日期: | 2024-06-04 |
论文外文题名: | Prediction of short-term subway passenger flow based on Levy-Choa-BP |
论文中文关键词: | |
论文外文关键词: | Chimpanzee optimization algorithm ; Algorithm improvement ; BP neural network ; Passenger flow prediction ; Mean square error |
论文中文摘要: |
随着交通压力的逐步上升,利用好交通客流的历史数据,分析其内在规律,对未来时段的客流进行准确预测,不仅为交通运输管理的优化奠定了基础,同时也具有重要的理论意义。近年来,在地铁营运过程中自动售票检票系统(AFC)的普及,可以帮助我们获得充分的数据基础,而群智能优化算法和神经网络的组合模型在复杂数据的拟合上表现更好,因此本文结合黑猩猩优化算法和BP神经网络构成组合模型,来对地铁短时客流进行预测,并进一步利用杭州市地铁客流数据对该模型进行实例分析,评估其预测效果,具体内容如下: 首先,分析并处理地铁客流数据。基于所收集到的杭州市地铁客流数据,对原数据进行预处理,最后将连续日期的地铁AFC刷卡数据合并在一个文件中,做好模型预测前的数据准备工作。在数据分析阶段,主要包括数据中的异常值处理、空值填充并进一步分析数据的整体特征和分线路站点客流数据的特征。 其次,优化黑猩猩算法。深入学习群智能优化算法的基础理论,分析并改进黑猩猩优化算法。在初始化种群阶段,本文引入Circle混沌映射,得到分布更为均匀的初始种群;在迭代寻优过程中,引入Levy飞行来对寻优过程优化,并分析改进后的寻优是否优于原算法,最终构建得到引入Levy飞行的黑猩猩优化算法(Levy-Choa)。 再次,构建Levy-Choa-BP的组合预测模型。利用引入Levy飞行的黑猩猩优化算法(Levy-Choa)对BP神经网络的权重进行优化,寻找能使预测误差最小的最优权重值,并分析该组合模型的网络设计,得到最优节点数等参数。 最后,利用Levy-Choa-BP组合预测模型对地铁客流数据进行预测并评价预测效果。在评价预测效果时,共选用三个预测模型以及四个评价指标对模型进行评估,三个对比预测模型包括LSTM神经网络、原始BP神经网络以及未改进的黑猩猩优化算法(Choa)和BP神经网络结合构建的对比模型(Choa-BP),四个评价指标分别为拟合度(R2)、平均绝对百分比误差(MAPE)、平均绝对误差(MAE)、均方误差(MSE)。最终本文通过实例分析证实了所构建的Levy-Choa-BP组合模型的预测效果更好。 |
论文外文摘要: |
As traffic pressures gradually increase, utilizing historical traffic passenger data to analyze its inherent patterns and accurately predict passenger flow in future periods not only lays the foundation for the optimization of transportation management but also holds significant theoretical importance. In recent years, the widespread adoption of automatic ticketing and fare inspection systems (AFC) during the operation of subways has enabled the acquisition of a sufficient data basis. Furthermore, the combination model of swarm intelligence optimization algorithms and neural networks exhibits superior performance in fitting complex data. Consequently, this paper proposes a combined model incorporating the chimpanzee optimization algorithm and the BP neural network to predict short-term subway passenger flow. Additionally, the model is exemplarily analyzed using Hangzhou subway passenger data to evaluate its predictive effectiveness, the details of which are provided as follows: Firstly, analyze and process urban rail transit passenger flow data. Utilizing the gathered Hangzhou subway passenger flow data, the raw information was subjected to analytical and contaminant removal processes, and finally the subway AFC card swiping data of consecutive dates were combined into a file to prepare the data before the model prediction. In the data analysis stage, it mainly includes outlier processing and null value filling of data types, and further analysis of the overall characteristics of the data and the characteristics of sub-line stations. Secondly, optimize the chimpanzee optimization algorithm. By learning the basic theory of swarm intelligence optimization algorithm, analyzing the optimization process of chimpanzee optimization algorithm, this paper introduces circle chaos map to obtain a more uniformly distributed initial population, in the iterative process, Levy flight is introduced to optimize the optimization process, and analyzes whether the new solution is better than the iterative solution of the original algorithm, and finally constructs the chimpanzee optimization algorithm introduced by Levy flight (Levy-Choa). Thirdly, construct a Levy-Choa-BP combined prediction model. The weight of the BP neural network was optimized by using the chimpanzee optimization algorithm introduced into Levy flight, and the optimal weight value that could minimize the prediction error was found, and the network design of the combined model was analyzed to obtain the optimal number of nodes and other parameters. Finally, use the Levy-Choa-BP combined prediction model to forecast the subway passenger flow data and evaluate the prediction effectiveness. In assessing the forecasting performance, three predictive models and four evaluation indicators are employed to appraise the models’ performance. The three comparative prediction models include the LSTM neural network, the original BP neural network, and the unimproved Chimpanzee Optimization Algorithm (Choa) combined with the BP neural network to construct the comparative model (Choa-BP). The four evaluation indicators are fitness(R2), Mean Absolute Percentage Error (MAPE), Mean Absolute Error (MAE), and Mean Squared Error (MSE). Ultimately, this paper confirmes through case analysis that the constructed Levy-Choa-BP combined model has better predictive performance. |
参考文献: |
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中图分类号: | F572.88 |
开放日期: | 2024-06-14 |