數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在城市軌道交通信息系統(tǒng)中的應(yīng)用

陸人杰

（蘭州交通大學(xué) 自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

0 引 言

隨著城市軌道交通各系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)量飛速增長(zhǎng)，對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行有效存儲(chǔ)并發(fā)揮這些數(shù)據(jù)的價(jià)值成為一個(gè)難題，而應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)能很好地解決此類問題[1-2]。鑒于此，對(duì)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在城市軌道交通信息系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析具有重要意義。

1 城市軌道交通信息系統(tǒng)

隨著3C技術(shù)（計(jì)算機(jī)、通信、控制技術(shù)）的發(fā)展[3]，城市軌道交通系統(tǒng)已成為一個(gè)擁有較高自動(dòng)化程度的集成系統(tǒng)。目前，城市軌道交通信息系統(tǒng)主要由6大模塊組成，具體如圖1所示。

2 城市軌道交通數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)

城市軌道交通數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)的設(shè)計(jì)基于Hadoop分布式架構(gòu)。Hadoop平臺(tái)具有擴(kuò)展性良好、計(jì)算能力高速便捷等優(yōu)勢(shì)[4]。HDFS文件系統(tǒng)和MapReduce并行計(jì)算機(jī)接口是整個(gè)架構(gòu)的核心部分，前者為底層的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)提供支持，后者為搜集錄入的海量數(shù)據(jù)提供計(jì)算支持。依據(jù)城市軌道交通大數(shù)據(jù)的整體特點(diǎn)，設(shè)計(jì)基于Hadoop框架的城市軌道交通數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)，總體架構(gòu)如圖2所示。

3 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在城市軌道交通信息系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 客流數(shù)據(jù)運(yùn)用和處理

隨著時(shí)間、氣候等條件的變化，城市軌道交通中的客流數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)變化[5]。城市軌道交通客流具有很強(qiáng)的隨機(jī)性和不穩(wěn)定性。隨機(jī)性體現(xiàn)在城市在舉辦相關(guān)大型體育賽事或文藝活動(dòng)時(shí)，容易引起客流變化；而不穩(wěn)定性體現(xiàn)在早高峰、晚高峰以及不同城市區(qū)域的客流差異上。

自動(dòng)售檢票系統(tǒng)AFC能記錄乘客每天乘坐的地鐵信息，通過Hadoop數(shù)據(jù)分析平臺(tái)采集AFC系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析各個(gè)車站和各條線路在一天內(nèi)的客流量數(shù)據(jù)，以便幫助運(yùn)營(yíng)調(diào)度人員安排合理的列車行車計(jì)劃。在客流信息預(yù)測(cè)方面，出行者的出行偏好可通過統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析模擬，為出行者提出符合其出行習(xí)慣的建議。采用大數(shù)據(jù)技術(shù)能迅速有效地找出數(shù)據(jù)內(nèi)部規(guī)律，分析城市軌道交通客流數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)，為運(yùn)營(yíng)人員作出準(zhǔn)確的決策信息提供支持。

3.2 列車運(yùn)行評(píng)價(jià)平臺(tái)的構(gòu)建

根據(jù)城市軌道交通運(yùn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，基于各項(xiàng)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)列車運(yùn)行的平穩(wěn)性、安全性以及乘客的舒適性程度，建立基于大數(shù)據(jù)的地鐵運(yùn)行評(píng)價(jià)平臺(tái)十分必要。通過采集平穩(wěn)性、安全性和舒適性3個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的相關(guān)內(nèi)容，確定列車的總體運(yùn)行狀況。從長(zhǎng)期發(fā)展的角度看，利用地鐵列車運(yùn)行過程中的大數(shù)據(jù)環(huán)境，完善列車運(yùn)行評(píng)價(jià)機(jī)制，其作用程度日益凸顯。

圖1 城市軌道交通信息系統(tǒng)

圖2 城市軌道交通數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)架構(gòu)

3.3 設(shè)備運(yùn)營(yíng)維修

通過大數(shù)據(jù)檢測(cè)的方式，當(dāng)某項(xiàng)設(shè)備數(shù)據(jù)被檢測(cè)到的參數(shù)超過預(yù)先確定的警戒值時(shí)，人工需對(duì)其進(jìn)行干預(yù)并維修處理，從而大大縮短傳統(tǒng)檢修模式中查找問題所耗費(fèi)的時(shí)間。利用后臺(tái)設(shè)備運(yùn)營(yíng)的相關(guān)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)中心接入的設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以便設(shè)備檢修。例如，在Hive數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中建立各種信號(hào)設(shè)備維修指標(biāo)的相關(guān)實(shí)體表，通過實(shí)體表實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各信號(hào)設(shè)備的使用狀態(tài)和對(duì)設(shè)備連續(xù)工作時(shí)間的統(tǒng)計(jì)設(shè)置閾值，達(dá)到閾值即有報(bào)警提示，以提醒工作人員及時(shí)對(duì)信號(hào)設(shè)備進(jìn)行維修處理。

4 結(jié) 論

隨著大數(shù)據(jù)的發(fā)展，城市軌道交通中的大數(shù)據(jù)研究是地鐵管理升級(jí)的需要，也是滿足乘客多種需求的必然要求。通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，深入探究城市軌道交通信息系統(tǒng)的運(yùn)維和數(shù)據(jù)規(guī)律，指導(dǎo)運(yùn)營(yíng)實(shí)踐和規(guī)劃，對(duì)提升城市軌道交通的運(yùn)營(yíng)管理水平具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。