一种城市轨道交通乘客出行路径建议方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种城市轨道交通乘客出行路径建议方法及系统。其中，所述方法对于乘客在城市轨道交通中的出行起到建议作用，可以帮助乘客在轨道交通中选择最优路径或次优路径出行。该方法根据区间及站点的广义费用选择最短路径，并使用Anylogic软件建立起客流分配模型达到对城市轨道交通系统客流的整体掌控，根据最短路径所在的线路及站点拥挤度是否达到阈值来判断乘客出行使用最短路径或是次短路径。实施本发明专利技术，可以提高乘客在城市轨道交通中的出行效率及判断轨道交通网中的拥挤路段及节点进而衡量轨道交通网络性能。

Urban rail transit passenger travel route proposal method and system

The invention discloses a passenger route proposal method and system for urban rail transit. Among them, the proposed method can help passengers to travel in urban rail transit, and can help passengers to choose the optimal path or sub optimal path in rail transit. The method based on the generalized cost interval and site selection of the shortest path, and establishes the traffic assignment model of city rail transit system to achieve the overall traffic control using the Anylogic software, according to the shortest path route and site congestion reached the threshold to determine the passenger travel time using the shortest path or shortest path. The invention can improve the travel efficiency of passengers in urban rail transit, and judge the congested sections and nodes in the rail network, and then measure the performance of the rail transportation network.

【技术实现步骤摘要】
一种城市轨道交通乘客出行路径建议方法及系统
本专利技术属于智能交通领域，尤其是一种城市轨道交通乘客出行路径建议方法及系统。
技术介绍
伴随城市轨道交通基础设施不断完善，城市轨道交通日趋网络化，城市轨道交通已经成为大型城市公共交通的重要组成部分。由于轨道交通形成网络化规模，乘客出行时存在多条路径可供选择，研究多路径情况下的城市轨道交通乘客出行路径选择模式及其在此基础上的客流分配，具有重要的理论价值和现实意义。在分析轨道交通系统客流分布时应该包含乘客选择的换乘车站及具体的出行路径信息，而当前轨道交通系统为了便利乘客出行在换乘车站通常使用的是无缝换乘的形式，使乘客不需要出站可以直接换乘至其他线路上继续旅行。由于采用这种运营方式导致不能有效统计换乘客流，只能得到换乘客流的始末站点，使轨道交通系统客流分布及线路客流量存在难以统计的问题。使用该专利技术模型可以有效地解决这类问题。
技术实现思路
专利技术目的：提供一种城市轨道交通乘客出行路径建议方法，以解决现有技术下的乘客出行路径选择问题，提高乘客出行效率并合理分配城市轨道交通系统客流。进一步的目的，提供一种城市轨道交通乘客出行路径建议系统。技术方案：一种城市轨道交通乘客出行路径建议方法，包括如下步骤：步骤1：乘客进站并选择出站信息，并将乘客进出站信息统计入系统；步骤2：计算城市轨道交通网络区间和站点的广义费用，并根据该广义费用作为路段权重，求解进出站之间的最短路径，作为乘客出行路径的选择之一；步骤3：利用Anylogic软件建立起城市轨道交通客流分配模型，反映轨道系统中所有乘客的出行信息，并以此模型判断步骤2中搜索的最短路径中车站拥挤度是否达到拥挤度的阈值，若未达到阈值，系统打印步骤2中搜索的最短路径出行小票，该乘客的路径分配结束；否则，转步骤4；步骤4：根据城市轨道交通网络区间和站点的广义费用，搜索进出站之间的次短路径，作为乘客出行路径的选择；步骤5：系统打印包含所述进出站之间的次短路径信息的出行小票，该乘客的路径分配结束；步骤6：乘客按照系统打印的出行路径建议小票出行，结束。所述步骤2进一步包括如下步骤：步骤21：城市轨道交通网络影响乘客进行路径选择的因素包括车载时间、等待时间和步行时间，通过分析三个广义费用影响因素对于乘客路径选择的影响建立广义费用函数；步骤22：根据步骤21所述的广义费用影响因素计算出行时间，出行时间是一个关于车载时间，等待时间和步行时间的加权函数f(t)：f(t)＝(t1,t2,t3)，其中，t1为车载时间，t2为等待时间，t3为步行时间，t为出行时间总和；步骤23：根据步骤21和步骤22所述的广义费用影响因素计算车载时间，车载时间t1由车辆运行时间和车辆停站时间组成：其中，ta为车辆运行时间，pa为车辆停站时间，车辆运行时间ta在城市轨道交通运行的过程中是指车辆在站间的运行时间，车辆运行时间等于运行站间的长度la和车辆运行速度va之比；车辆在系统中运行的停站时间为常数c，即车辆停站时间pa＝c；步骤24：根据步骤21和步骤22所述的广义费用影响因素计算等待时间t2，等待时间t2由购票等待时间以及排队等待时间构成，排队等待时间又可分为进站排队时的消耗时间，以及进站后上车前排队候车时间；购票等待时间以及进站排队时等候时间主要是由于进站闸机口的设置以及购票检票时的乘客滞留所产生的时间：其中，w1为购票等待时间及进站排队时间，其值为常数m，w2为乘客进站后等待列车的时间，该时间取决于线路的发车时间间隔，乘客进站候车的平均等待时间取为发车时间间隔h的一半；步骤25：根据步骤21和步骤22所述的广义费用影响因素计算步行时间，步行时间t3由进出站步行时间以及换乘步行时间构成，进出站步行时间为乘客进站时由车站某入口经过一系列步行行走至站台所消耗的时间及乘客到达终点车站下车后经过一系列步行直至车站某一出口所消耗的时间之和，进出站时间和车站的布局设计有关，进出站时间为wt1，进出站时间记为常量n；换乘步行时间是乘客换乘时在换乘通道上所花费的时间，换乘步行时间主要和换乘通道的距离相关，换乘步行时间可以由换乘通道距离比乘客平均步行速度得到，定义换乘步行时间为wt2，换乘通道长度为s，v人为1m/s，得到：由此得到步行时间t3：t3＝wt1+wt2＝n+s；步骤26：根据步骤22、步骤23、步骤24和步骤25所述广义费用影响因素建立广义费用函数，进一步如下：定义β1、β2、和β3为车载时间、等待时间和步行时间的加权因素，且β1，β2，β3≥1，由此得到考虑加权因素的路径广义费用函数F为：F＝β1t1+β2t2+β3t3，展开得到路径广义费用函数F为：式中：β1，β2，β3分别为车载时间，等待时间和步行时间的加权因素，la为起止点运行区间长度，va为列车平均运行速度，h为列车发车时间间隔，c为停站时间总和，m为购票排队进站时间，n为进出站总时间，s为换乘通道长度；步骤27：选择广义费用为权重的最短路径，使用Dijkstra最短路径算法搜索以广义费用作为路段及节点权重的最短路径，搜索出的最短路径即作为系统选择的路径之一。所述步骤27进一步包括：步骤271：将轨道交通网络所有的车站分为两部分：已知最短路径的车站集合P；未知最短路径的车站集合Q，在初始条件下，已知最短路径的车站集合P中只存在起始车站；定义book[i]数组用于记录哪些车站在集合P中，对于车站i，book[i]为1表示车站i在集合P中，book[i]为0则表示车站i在集合Q中；一维数组dis用于存储起始车站到其余各个车站的路程；步骤272：令起始车站a到自身的最短路径为0，即dis＝0，若起始车站存在可直接到达的车站i，则把dis[i]设为e[a][i]，同时设置所有起始车站不可直接到达的其他车站的最短路径为∞；步骤273：在集合Q的所有车站中选择一个离起始车站a最近的车站u加入到集合P中，即将dis[u]最小的车站u加入到集合P中；并检查所有以车站u为起点的路段，对每一条路段都进行松弛操作，如若存在一条从u到任一车站v的路段，则可以通过将路段uv添加到尾部来拓展一条从a到v的路径，且这条路径的长度为dis[u]+e[u][v]，若求出的值比目前已知的dis[v]的值要小，则可以用求解值替代当前dis[v]中的值；步骤274：重复执行步骤273，直到集合Q中无车站元素，算法结束，最终dis[]数组中的值就是起始车站到其他所有车站的最短路径。所述步骤3进一步为：本模型中主要使用的功能模块有：Source模块：源模块，使用source模块，可以生成例如列车以及乘客等实体，这是基于离散事件建模的起始节点，也是轨道交通路网的源点。产生列车和乘客的方式可以通过定义到达概率函数及按照时刻表生成，或是按照一定的均匀到达速率生成。Delay模块：延迟模块，在本模型中，使用本模块的用途主要是假设一个乘客走行或是列车运行的过程模拟，乘客货列车在延迟模块延迟的时间，就是乘客在走行路段，列车在交通路段运行的时间。所产生的强制的延迟行为表达了在区间运行的时间和在车站停靠的时间。延迟的时间可以定义为不变的常数，也可由系统生成随机数来定义，也可通过定义路段的长度和走行速度或是列车运行速度之比得到。Hold模块：控制模块，使用控制模块在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种城市轨道交通乘客出行路径建议方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：乘客进站并选择出站信息，并将乘客进出站信息统计入系统；步骤2：计算城市轨道交通网络区间和站点的广义费用，并根据该广义费用作为路段权重，求解进出站之间的最短路径，作为乘客出行路径的选择之一；步骤3：利用Anylogic软件建立起城市轨道交通客流分配模型，反映轨道系统中所有乘客的出行信息，并以此模型判断步骤2中搜索的最短路径中车站拥挤度是否达到拥挤度的阈值，若未达到阈值，系统打印步骤2中搜索的最短路径出行小票，该乘客的路径分配结束；否则，转步骤4；步骤4：根据城市轨道交通网络区间和站点的广义费用，搜索进出站之间的次短路径，作为乘客出行路径的选择；步骤5：系统打印包含所述进出站之间的次短路径信息的出行小票，该乘客的路径分配结束；步骤6：乘客按照系统打印的出行路径建议小票出行，结束。

【技术特征摘要】
1.一种城市轨道交通乘客出行路径建议方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：乘客进站并选择出站信息，并将乘客进出站信息统计入系统；步骤2：计算城市轨道交通网络区间和站点的广义费用，并根据该广义费用作为路段权重，求解进出站之间的最短路径，作为乘客出行路径的选择之一；步骤3：利用Anylogic软件建立起城市轨道交通客流分配模型，反映轨道系统中所有乘客的出行信息，并以此模型判断步骤2中搜索的最短路径中车站拥挤度是否达到拥挤度的阈值，若未达到阈值，系统打印步骤2中搜索的最短路径出行小票，该乘客的路径分配结束；否则，转步骤4；步骤4：根据城市轨道交通网络区间和站点的广义费用，搜索进出站之间的次短路径，作为乘客出行路径的选择；步骤5：系统打印包含所述进出站之间的次短路径信息的出行小票，该乘客的路径分配结束；步骤6：乘客按照系统打印的出行路径建议小票出行，结束。2.根据权利要求1所述的城市轨道交通乘客出行路径建议方法，其特征在于，所述步骤2进一步包括如下步骤：步骤21：城市轨道交通网络影响乘客进行路径选择的因素包括车载时间、等待时间和步行时间，通过分析三个广义费用影响因素对于乘客路径选择的影响建立广义费用函数；步骤22：根据步骤21所述的广义费用影响因素计算出行时间，出行时间是一个关于车载时间，等待时间和步行时间的加权函数f(t)：f(t)＝(t1,t2,t3)，其中，t1为车载时间，t2为等待时间，t3为步行时间，t为出行时间总和；步骤23：根据步骤21和步骤22所述的广义费用影响因素计算车载时间，车载时间t1由车辆运行时间和车辆停站时间组成：其中，ta为车辆运行时间，pa为车辆停站时间，车辆运行时间ta在城市轨道交通运行的过程中是指车辆在站间的运行时间，车辆运行时间等于运行站间的长度la和车辆运行速度va之比；车辆在系统中运行的停站时间为常数c，即车辆停站时间pa＝c；步骤24：根据步骤21和步骤22所述的广义费用影响因素计算等待时间t2，等待时间t2由购票等待时间以及排队等待时间构成，排队等待时间又可分为进站排队时的消耗时间，以及进站后上车前排队候车时间；购票等待时间以及进站排队时等候时间主要是由于进站闸机口的设置以及购票检票时的乘客滞留所产生的时间：其中，w1为购票等待时间及进站排队时间，其值为常数m，w2为乘客进站后等待列车的时间，该时间取决于线路的发车时间间隔，乘客进站候车的平均等待时间取为发车时间间隔h的一半；步骤25：根据步骤21和步骤22所述的广义费用影响因素计算步行时间，步行时间t3由进出站步行时间以及换乘步行时间构成，进出站步行时间为乘客进站时由车站某入口经过一系列步行行走至站台所消耗的时间及乘客到达终点车站下车后经过一系列步行直至车站某一出口所消耗的时间之和，进出站时间和车站的布局设计有关，进出站时间为wt1，进出站时间记为常量n；换乘步行时间是乘客换乘时在换乘通道上所花费的时间，换乘步行时间主要和换乘通道的距离相关，换乘步行时间可以由换乘通道距离比乘客平均步行速度得到，定义换乘步行时间为wt2，换乘通道长度为s，v人为1m/s，得到：由此得到步行时间t3：t3＝wt1+wt2＝n+s；步骤26：根据步骤22、步骤23、步骤24和步骤25所述广义费用影响因素建立广义费用函数，进一步如下：定义β1、β2、、β3为车载时间、等待时间、步行时间的加权因素，且β1，β2，β3≥1，由此得到考虑加权因素的路径广义费用函数F为：F＝β1t1+β2t2+β3t3，展开得到路径广义费用函数F为：式中：β1，β2，β3分别为车载时间，等待时间和步行时间的加权因素，la为起止点运行区间长度，va为列车平均运行速度，h为列车发车时间间隔，c为停站时间总和，m为购票排队进站时间，n为进出站总时间，s为换乘通道长度；步骤27：选择广义费用为权重的最短路径，使用Dijkstra最短路径算法搜索以广义费用作为路段及节点权重的最短路径，搜索出的最短路径即作为系统选择的路径之一。3.根据权利要求2所述的城市轨道交通乘客出行路径建议方法，其特征在于，所述步骤27进一步包括：步骤271：将轨道交通网络所有的车站分为两部分：已知最短路径的车站集合P；未知最短路径的车站集合Q，在初始条件下，已知最短路径的车站集合P中只存在起始车站；定义book[i]数组用于记录哪些车站在集合P中，对于车站i，book[i]为1表示车站i在集合P中，book[i]为0则表示车站i在集合Q中；一维数组dis用于存储起始车站到其余各个车站的路程；步骤272：令起始车站a到自身的最短路径为0，即dis＝0，若起始车站存在可直接到达的车站i，则把dis[i]设为e[a][i]，同时设置所有起始车站不可直接到达的其他车站的最短路径为∞；步骤273：在集合Q的所有车站中选择一个离起始车站a最近的车站u加入到集合P中，即将dis[u]最小的车站u加入到集合P中；并检查所有以车站u为起点的路段，对每一条路段都进行松弛操作，如若存在一条从u到任一车站v的路段，则可以通过将路段uv添加到尾部来拓展一条从a到v的路径，且这条路径的长度为dis[u]+e[u][v]，若求出的值比目前已知的dis[v]的值要小，则可以用求解值替代当前dis[v]中的值；步骤274：重复执行步骤273，直到集合Q中无车站元素，算法结束，最终dis[]数组中的值就是起始车站到其他所有车站的最短路径。4.根据权利要求3所述的城市轨道交通乘客出行路径建议方法，其特征在于，所述步骤3进一步为：步骤31：使用Anylogic软件建立起城市轨道交通客流分配模型，以反映轨道系统中所有乘客的出行信息，该客流分配模型分为轨道系统线路模型和车门控制模型两个部分；步骤32：轨道系统线路模型部分模型模拟静态轨道交通网络，其包括车站、列车及运行线路、线路换乘和选择支模型四个部分；车站：乘客进站时经历售票排队及由售票处步行至站台两处延误，模型使用delay模块模拟两项延误，source控件EnterL1_1、EnterL1_2、EnterL1_3、EnterL1_4、EnterL2_1、EnterL2_2生成乘客，乘客到达车站后经由delay控件StninL1_1、StninL1_2、StninL1_3、StninL1_4、StninL2_1、StninL2_2产生购票时间延误，随后经过售票处步行至站台时间延误，PfL1_1、PfL1_2、PfL1_3、PfL1_4、PfL2_1、PfL2_2表示，hold控件cStninL1_1、cStninL1_2、cStninL1_3、cStninL1_4、cStninL2_1、cStninL2_2表示进站闸机形成第一处客流控制，另一处hold控件TctrlL1_1、TctrlL1_2、TctrlL1_3、TctrlL1_4、TctrlL2_1、TctrlL2_2表示乘客到达站台后等待列车到达的客流阻断；乘客出站时经历从站台步行至车站出口与离开系统两个事件，使用delay控件S...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶智锐，陈明华，王超，王梦迪，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32