[发明专利]一种基于里奇曲率的地铁网络脆弱线路识别方法

说明书

本发明公开了一种基于里奇曲率的地铁网络脆弱线路识别方法，包括以下步骤：基于地铁线数据和站点客流量数据，建立地铁网络，并将客流量作为权重赋给站点；计算地铁网络中线路的里奇曲率值；依据里奇曲率值由负到正的顺序对线路进行排序，依次移除地铁网络中的线路，计算最大连通子图相对大小的变化，以此识别脆弱线路。本发明方法提供了一种结合实际客流量数据，从流量传输角度提取地铁网络脆弱线路的方法，解决了现有方法多仅从地铁网络的拓扑结构分析脆弱线路，没有充分考虑线路在实际客流传输中各站点实际客流量分布情况以及地铁网络中流量传输特性的问题，具有较强的普适性。

技术领域

本发明涉及智能交通技术领域，尤其涉及一种基于里奇曲率的地铁网络脆弱线路识别方法。

背景技术

在交通系统中，地铁系统由于其速度快、准时以及大容量的特点成为解决城市交通拥堵问题关键。地铁系统网络由一组具有分布式站点的固定线路组成，乘客通过站点之间的线路交互完成出行，因此其天然可以作为网络来进行分析。

目前对于地铁系统的复杂性研究已较为系统，但是研究主要集中在统计视角，主要分析的是地铁系统中站点的连接特性，而忽视了站点之间的实际客流传输能力。当研究地铁线地铁网络中线路客流传输能力时，不能仅考虑构成该线路的两个站点的客流量现状，还需考虑当前线路客流量的来向站点，以及该线路上客流量通过站点向外传送的能力。目前现有地铁网络脆弱线路识别方法大多仅从地铁网络的拓扑结构出发识别脆弱线路，没有充分考虑站点之间的实际流量传输能力的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于里奇曲率的地铁网络脆弱线路识别方法，所述方法将里奇曲率与客流加权地铁网络相结合，通过计算地铁网络各线路的加权里奇曲率值，依据里奇曲率值由负到正对线路进行排序，依次移除网络中的线路，计算网络最大连通子图相对大小作为网络连通性能的评估，结合真实客流信息对地铁网络中脆弱线路进行识别，使得识别效果更加真实稳定可靠。

本发明的目的是这样实现的，一种基于里奇曲率的地铁网络脆弱线路识别方法，包括以下步骤：

步骤1，基于地铁线数据和站点客流量数据，建立地铁网络，并将客流量作为权重赋给站点；

步骤2，计算地铁网络中线路的里奇曲率值；

步骤3，依据里奇曲率值由负到正的顺序对线路进行排序，依次移除地铁网络中的线路，计算最大连通子图相对大小的变化，以此识别脆弱线路。

具体地，所述的站点客流量数据是指根据地铁刷卡数据的入站及出站信息转换成站点上的客流量特征；步骤1中包含以下步骤：

步骤101：以实际站点为节点，以连接两个相邻站点之间的线路为边构建地铁网络；

步骤102：统计地铁刷卡数据中各站点的出现频次，即统计每个站点的总客流量；

步骤103：将站点的总客流量除以站点的节点度作为站点的权重。

具体地，步骤2中所述的线路的里奇曲率值的计算公式为：表示相邻站点S与站点T之间的线路的里奇曲率值，m_S表示待传入S站点的客流量在S站点相邻站点间的分布，m_T则表示将要通过线路传向与T站点相邻的其他站点的客流量分布，W₁(m_S,m_T)表示需要计算待传入客流量分布与待转出客流量两个客流分布之间的最优传输距离，d(S，T)表示地铁网络中站点S到站点T之间的最短路径长度，相邻站点之间的d(S，T)为1，步骤2中包括以下步骤：

步骤201：归一化与站点S相邻的各站点的实际客流量分布，令W_S表示与站点S相邻的其他站点的权重之和，W_Si表示与站点S相邻的站点Si的权重值，则归一化公式为W_Si/W_S，所得归一化后实际客流量分布即为m_S；