Accurate forecasting of passenger flow (i.e., ridership) is critical to the operation of urban metro systems. Previous studies mainly model passenger flow as time series by aggregating individual trips and then perform forecasting based on the values in the past several steps. However, this approach essentially overlooks the fact that passenger flow consists of trips from each individual traveler. For example, a traveler's work trip in the morning can help predict his/her home trip in the evening, while this causal structure cannot be explicitly encoded in standard time series models. In this paper, we propose a new forecasting framework for boarding flow by incorporating the generative mechanism into standard time series models and leveraging the strong regularity rooted in travel behavior. In doing so, we introduce returning flow from previous alighting trips as a new covariate, which captures the causal structure and long-range dependencies in passenger flow data based on travel behavior. We develop the return probability parallelogram (RPP) to summarize the causal relationships and estimate the return flow. The proposed framework is evaluated using real-world passenger flow data, and the results confirm that the returning flow -- a single covariate -- can substantially and consistently improve various forecasting tasks, including one-step ahead forecasting, multi-step ahead forecasting, and forecasting under special events. And the proposed method is more effective for business-type stations with most passengers come and return within the same day. This study can be extended to other modes of transport, and it also sheds new light on general demand time series forecasting problems, in which causal structure and long-range dependencies are generated by the user behavior.


翻译:对客流的准确预测(即骑车)对于城市地铁系统的运作至关重要。以往的研究主要是将客流模型作为时间序列,汇总单次旅行,然后根据过去几个步骤的价值进行预测。然而,这种方法基本上忽略了旅客流动由每个旅行者的旅行组成这一事实。例如,上午旅行者的工作旅行可以帮助预测晚上的家访,而这种因果结构无法在标准时间序列模型中明确编码。在本文中,我们提出一个新的登船流动预测框架,方法是将基因化机制纳入标准时间序列模型,并利用基于旅行行为的强烈规律性规则。在这样做时,我们将以前启航旅行的回流作为一种新的共变体,反映因果结构以及旅客流动数据的长期依赖性。我们开发回程概率平行图(RPPP),以总结因果关系并估计回程流。拟议框架通过使用真实世界客流数据来评估登船流动的新预测。 并且结果证实,回路流的较轻的回流是一次回流 -- 一次回路流,在一次预测中,在一次预测中可以持续地预测,在另一种方式下,在一次前的回程中,在一次预测中可以持续进行。

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