Prediction of short-time passenger flow on multi-station urban rail based on SAE-ConvLSTM deep learning model

Prediction of short-time passenger flow on multi-station urban rail based on SAE-ConvLSTM deep learning model
Li Sha1
Wang Qiuwen2
Chen Yanru1
Qin Juan1
1. College of Economics & Management, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China
2. College of Economics & Management, West Yunnan University, Lincang Yunnan 677000, China

摘要

In order to accurately predict the short-term passenger flow of urban rail transit for multiple stations, this paper proposed a deep learning model, SAE-ConvLSTM, combining convolutional long short-term memory(ConvLSTM) and stack autoencoder(SAE). This paper considered thirteen external factors related to passenger flow, whose features would be extracted by SAE with successive layers and thus obtain more representative features. It proposed ConvLSTM to extract spatiotemporal features of passenger flow, which was combined with the resulting external factors to predict short-term passenger flow of multiple stations simultaneously. And it developed latent action Monte Carlo tree search(LA-MCTS) to optimize the parameters of SAE. Compared with genetic algorithm(GA), particle swarm optimization(PSO), simulated annealing algorithm(SA) and tabu search(TS), LA-MCTS performed best in terms of effect and efficiency. This paper conducted extensive experiments. The results show that SAE-ConvLSTM works better than shallow machine learning model—back propagation neural network(BPNN), support vector regression mode(SVR), autoregressive integrated moving average model(ARIMA), and deep learning model—long and short time memory network(LSTM), convolutional neural network(CNN) and ConvLSTM without external features, ConvLSTM external features without SAE, CNN+LSTM and CNN+LSTM with external features, in terms of root mean square errors(RMSE), mean absolute errors(MAE) and mean absolute percentage errors(MAPE), and the goodness of fit(R2).

基金项目

国家重点研发计划资助项目(2018YFC0705000)
西南交通大学经济管理学院资助项目(JGSF06)

出版信息

DOI: 10.19734/j.issn.1001-3695.2021.12.0678
出版期卷: 《计算机应用研究》 Printed Article, 2022年第39卷 第7期
所属栏目: Algorithm Research & Explore
出版页码: 2025-2031
文章编号: 1001-3695(2022)07-016-2025-07

发布历史

[2022-03-08] Accepted Paper
[2022-07-05] Printed Article

引用本文

李莎, 王秋雯, 陈彦如, 等. 基于SAE-ConvLSTM深度学习模型的多站城轨短时客流预测 [J]. 计算机应用研究, 2022, 39 (7): 2025-2031. (Li Sha, Wang Qiuwen, Chen Yanru, et al. Prediction of short-time passenger flow on multi-station urban rail based on SAE-ConvLSTM deep learning model [J]. Application Research of Computers, 2022, 39 (7): 2025-2031. )

关于期刊

  • 计算机应用研究 月刊
  • Application Research of Computers
  • 刊号 ISSN 1001-3695
    CN  51-1196/TP

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