高速公路行程时间Bootstrap-KNN区间预测分析与实证
CSTR:
作者:
作者单位:

(1. 西安石油大学电子工程学院,西安710065;2. 中交第一公路勘察设计研究院有限公司,西安710075;3. 长安大学公路学院,西安710064)

作者简介:

陈娇娜(1989-), 女, 讲师, 博士, 从事数据挖掘和智能交通的研究;张生瑞(1963-), 男, 教授, 博士生导师,从事综合交通运输等研究.

通讯作者:

E-mail: chenjn@xsyu.edu.cn

中图分类号:

TP491

基金项目:

陕西省交通运输厅科研项目(14-40X).


Analysis and empirical study on highway travel time interval prediction based on Bootstrap-KNN
Author:
Affiliation:

(1. School of Electronic Engineering, Xián Shiyou University,Xián710065,China;2. CCCC First Highway Consultants CoLtd,Xián710075,China;3. School of Highway, Changán University,Xián710064,China)

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    摘要:

    针对行程时间点预测不能描述预测结果的可信度问题,以高速公路收费系统作为基础数据源,提出基于Bootstrap的高速公路行程时间区间预测模型,通过范围概率(PICP)、预测区间平均宽度(MPIW)以及综合指标(CWC)反映区间预测性能.对预测模型建模和Bootstrap置信区间估计方法两个关键步骤进行分析和实证,比较小波神经网络和K最近邻两种常用数据驱动方法的预测误差,并分析4种Bootstrap置信区间估计方法的区间预测性能.在相同的置信水平下,Percentile Bootstrap-KNN模型的综合指标值CWC最小,说明该模型区间预测性能最佳.对陕西省高速公路某热点OD进行实例分析,结果表明,采用相同预测算法的区间预测比点预测的误差小,且预测区间宽度可以表征预测结果的可信度和参考价值.

    Abstract:

    With the data source from highway charge system, the prediction model is established based on Bootstrap to improve the reliability of point prediction in travel time. Three indexes are used to evaluate the interval prediction performance, including prediction interval coverage probability(PICP), mean prediction interval width(MPIW), and coverage width-based criterion(CWC). Two key steps are analyzed and verified with actual data in modeling. As the methods used frequently in data-driven, the wavelet neural network and $ K $ nearest neighbor are compared about prediction error. The confidence interval prediction performance is analyzed among four kinds of Bootstrap methods. Under the same confidence level, the result shows that Percentile Bootstrap-KNN is the best with the minimum CWC. The proposed model is validated by Shanxi expressway in the case study. It is proved that interval prediction is better than point prediction under the same algorithm, as the reliability and value can be reflected by the prediction interval width.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

陈娇娜,张翔,张生瑞.高速公路行程时间Bootstrap-KNN区间预测分析与实证[J].控制与决策,2018,33(11):2080-2086

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  • 在线发布日期: 2018-10-26
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