基于SARIMA模型的广珠城际铁路客流量预测

更新时间:2023-05-28

【摘要】为实现铁路车站发送客流量的短期预测,研究预测步长对短期客流预测效果的影响,分析了广珠城际铁路车站发送客流的特征和变化规律,结合客流特征及季节性差分自回归滑动平均模型(seasonal autoregressive integrated moving average,SARIMA)的适用性,构建了SARIMA客流预测模型,利用Python软件中的Statsmodels模块完成了SARIMA客流模型的精细化调参,以广州南站、小榄站的发送客流量为例验证了模型的有效性.结果表明,SARIMA预测模型可以较好地适用于不同数量等级的客流预测,其预测精度随预测步长的增加而降低.预测步长为1时,广州南站、小榄站、珠海站客流预测平均绝对百分比误差(mean absolute percentage error,MAPE)值分别为3.97%,5.83%,5.43%;预测步长增加为2时,各车站客流预测误差显著增加,广州南站、小榄站、珠海站客流预测误差MAPE值分别为5.31%,6.79%,7.62%;预测步长大于2时,预测误差基本保持稳定.将SARIMA模型预测效果与随机森林(random forest, RF)、支持向量机(supportvector machine, SVM)、梯度提升算法(gradient boosting, GB)、K最近邻算法(K-nearest neighbor,KNN)模型或方法的预测效果进行对比,预测步长为1时,SARIMA模型预测效果略优于其余4种模型,5种预测模型预测精度差距较小;预测步长大于1时,RF、SVM、GB、KNN模型预测误差随预测步长显著增加,预测误差为SARIMA模型的数倍. SARIMA模型在客流时间序列的多步预测方面具有较大的优势.

【关键词】 铁路运输 SARIMA模型 广珠城际铁路 车站发送客流 客流预测

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