Short-term forecasting of passenger flow is critical for transit management and crowd regulation. Spatial dependencies, temporal dependencies, inter-station correlations driven by other latent factors, and exogenous factors bring challenges to the short-term forecasts of passenger flow of urban rail transit networks. An innovative deep learning approach, Multi-Graph Convolutional-Recurrent Neural Network (MGC-RNN) is proposed to forecast passenger flow in urban rail transit systems to incorporate these complex factors. We propose to use multiple graphs to encode the spatial and other heterogenous inter-station correlations. The temporal dynamics of the inter-station correlations are also modeled via the proposed multi-graph convolutional-recurrent neural network structure. Inflow and outflow of all stations can be collectively predicted with multiple time steps ahead via a sequence to sequence(seq2seq) architecture. The proposed method is applied to the short-term forecasts of passenger flow in Shenzhen Metro, China. The experimental results show that MGC-RNN outperforms the benchmark algorithms in terms of forecasting accuracy. Besides, it is found that the inter-station driven by network distance, network structure, and recent flow patterns are significant factors for passenger flow forecasting. Moreover, the architecture of LSTM-encoder-decoder can capture the temporal dependencies well. In general, the proposed framework could provide multiple views of passenger flow dynamics for fine prediction and exhibit a possibility for multi-source heterogeneous data fusion in the spatiotemporal forecast tasks.


翻译:空间依赖性、时间依赖性、由其他潜在因素驱动的部门间关联以及外源因素对城市铁路交通网络乘客流动的短期预测提出了挑战。提出了一种创新的深层次学习方法,即多大革命-再现神经网络(MGC-RNNN),以预测城市铁路过境系统的旅客流动情况,纳入这些复杂因素。我们提议使用多张图表来编码空间和其他不均匀的跨站间关联关系。跨站关系的时间动态也通过拟议的多层相联周期-经常神经网络结构来模拟。所有站的流入和流出都可以通过顺序(seq2seq)结构的多个步骤共同预测。拟议方法用于城市铁路过境系统旅客流动的短期预测,以纳入这些复杂因素。我们提议采用的方法,从预测准确性的角度来看,MGC-RNNN可以超越基准算。此外,还发现,跨站的跨站间关联关系的时间动态、多流流流流流流、跨层网络结构的预测性结构可以提供高层次的跨层流流数据。

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