Short-term passenger flow prediction is an important but challenging task for better managing urban rail transit (URT) systems. Some emerging deep learning models provide good insights to improve short-term prediction accuracy. However, there exist many complex spatiotemporal dependencies in URT systems. Most previous methods only consider the absolute error between ground truth and predictions as the optimization objective, which fails to account for spatial and temporal constraints on the predictions. Furthermore, a large number of existing prediction models introduce complex neural network layers to improve accuracy while ignoring their training efficiency and memory occupancy, decreasing the chances to be applied to the real world. To overcome these limitations, we propose a novel deep learning-based spatiotemporal graph generative adversarial network (STG-GAN) model with higher prediction accuracy, higher efficiency, and lower memory occupancy to predict short-term passenger flows of the URT network. Our model consists of two major parts, which are optimized in an adversarial learning manner: (1) a generator network including gated temporal conventional networks (TCN) and weight sharing graph convolution networks (GCN) to capture structural spatiotemporal dependencies and generate predictions with a relatively small computational burden; (2) a discriminator network including a spatial discriminator and a temporal discriminator to enhance the spatial and temporal constraints of the predictions. The STG-GAN is evaluated on two large-scale real-world datasets from Beijing Subway. A comparison with those of several state-of-the-art models illustrates its superiority and robustness. This study can provide critical experience in conducting short-term passenger flow predictions, especially from the perspective of real-world applications.


翻译:短期客运流量预测是一项重要但具有挑战性的任务,有助于更好地管理城市铁路运输系统。一些新兴的深层次学习模式为改进短期预测准确性提供了很好的洞察力。然而,在坦桑尼亚联合共和国系统中,存在着许多复杂的超时依赖性。多数以往的方法只是将地面真相与预测之间的绝对错误视为优化目标,这不能说明预测的时空限制。此外,大量现有预测模型引入复杂的神经网络层,以提高准确性,同时忽视其培训效率和记忆占用率,减少应用于现实世界的机会。为了克服这些局限性,我们建议采用一种新的基于深层次学习的超时图质对质对抗网络(STG-GAN)模型,其预测准确性、效率更高和记忆占用率较低,以预测URT网络的短期客流量。我们的模型由两大部分组成,它们以对抗性学习方式优化:(1)发电机网络,包括封闭的时空常规网络(TCN)和共享状态变压网络(GCN),提供了用于真实世界应用的临界性变压网络。为了克服这些局限性,我们建议采用基于深度的深度学习的深度对地震图像形图变现模型的模型的模型(GN)应用,其结构结构变化性网络,特别是分析性网络和空间变压测测测算,并模拟分析性模型,并模拟分析性地测测测测测测地计算。

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