一种轨道交通动态可达路径的生成方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种轨道交通动态可达路径的生成方法，该方法包括：根据城市轨道交通网络的基础物理信息和列车运行时刻表生成的轨道交通网络拓扑结构图和列车运行图构建时空棱柱，该时空棱柱中记录乘客的时空运行轨迹，搜索列车运行图调用TSA算法，搜索在该时空棱柱内乘客从起始站出发满足第一条件的可达区域，并反向搜索列车运行图调用反TSA算法，搜索该时空棱柱内乘客从目的站反推满足第二条件的经过区域，最后取可达区域和经过区域的空间交集，该交集中路径为乘客的动态可达路径集。其中，第一条件和第二条件均在时间约束下，该方法充分考虑了时间约束的问题，将地理路径与时间约束相结合，实现轨道交通路径的时空动态性综合考虑。

A method and system for generating dynamic reachable path of rail transit

The invention discloses a method for generating dynamic Accessible path of rail transit. The method includes: constructing a spatiotemporal prism according to the basic physical information of urban rail transit network and the topological structure diagram of rail transit network and train operation diagram generated by train operation timetable, in which the spatiotemporal prism records the spatiotemporal trajectory of passengers. The TSA algorithm is invoked to search the reachable area of passengers from the starting station to satisfy the first condition in the spatiotemporal prism, and the reverse TSA algorithm is invoked to search the transit area of passengers in the spatiotemporal prism to deduce the transit area from the destination station to satisfy the second condition. Finally, the reachable area and the transit area are selected. The intersection of domains, which is the dynamic reachable path set of passengers. Among them, the first and second conditions are all time constraints. This method fully considers the time constraints, and combines the geographical path and time constraints to realize the comprehensive consideration of the space-time dynamics of rail transit paths.

【技术实现步骤摘要】
一种轨道交通动态可达路径的生成方法及系统
本专利技术涉及路径搜索算法领域，尤其涉及一种轨道交通动态可达路径的生成方法及系统。
技术介绍
轨道交通网络动态可达性中的出行路径在时间层面上的可达性这一特征对乘客与轨道交通运营管理者均具有重要意义，首先，对乘客而言，未考虑出行时间的路径信息可能导致出行路径的不衔接，致使乘客无法在计划时间内到达目的地，特别是在末班车衔接上，易产生乘客在起始站顺利上车，但是却在换乘时无法抵达目的车站的尴尬情况，其次，对于运营者而言，目前的客流分配与客流分布方法没有考虑乘客出行路径随时间的改变，客流分配中会将部分客流分配到列车延误或停运的路径区段，还可能忽略某些实际可行的特殊路径，从而造成网络客流分配结果失准，这种情况较常发生在延误、高峰时期或者运营即将结束之际。因此判断轨道交通乘客出行路径的动态可达性或者生成动态可达路径的研究中考虑时间约束这一条件非常重要。传统的城市轨道交通出行路径生成算法，多是基于最短路算法、深度搜索算法和K短路算法，该类路径算法仅考虑了轨道的“静态性”特征，而忽略时间上的“动态性”。随后结合轨道交通运营特性，考虑“动态性”基于列车运行计划模型的路径生成算法被提出，该算法被广泛运用于交通流分配。但上述几类算法的思路均是先枚举网络上的所有可行路径，再依据列车运行图进行路径阻抗排序，并没有真正意义上将轨道交通网络的“静态性”和“动态性”结合分析；同时上述路径集生成算法受限于轨道交通网络结构的复杂程度，算法中枚举路径数过多会影响算法效率，而枚举路径数过少则可能漏掉可行出行路径。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种轨道交通动态可达路径的生成方法及系统，用于解决现有的轨道交通路径可达性的分析方法及系统中没有充分考虑动态时间的技术问题。为实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种轨道交通动态可达性路径的生成方法，所述方法包括：获取城市轨道交通网络基础信息和列车运行时刻表，生成轨道交通网络拓扑结构图和列车运行图，获取乘客输入的基础信息，所述基础信息包括目的站、起点站，计划出发时刻和到达时刻；基于所述轨道交通网络拓扑结构图和所述列车运行图构建时空棱柱，所述时空棱柱中记录所述乘客的时空运行轨迹；根据所述列车运行图调用列车运行轨迹搜索TSA算法，搜索在所述时空棱柱内满足第一条件的可达区域，所述第一条件为：乘客从出发站出发时刻为计划出发时刻，终点站为目的站或搜索过程的时刻已到乘客计划到达时刻；根据所述列车运行图并调用反TSA算法，搜索在所述时空棱柱内满足第二条件的经过区域，所述第二条件为：乘客在计划到达时刻到达目的站，起点站的出发时刻不早于乘客计划的出发时刻或起点站为乘客出发站；获取所述可达区域和所述经过区域的交集，所述交集中的路径为乘客的动态可达路径集。本专利技术第二方面提供一种轨道交通动态可达路径的生成系统，所述系统包括：获取信息模块，用于获取城市轨道交通网络基础信息和列车运行时刻表，生成轨道交通网络拓扑结构图和列车运行图，获取乘客输入的基础信息，所述基础信息包括目的站、起点站，计划出发时刻和到达时刻；准备模块，用于基于所述轨道交通网络拓扑结构图和所述列车运行图构建时空棱柱，所述时空棱柱中记录所述乘客的时空运行轨迹；正向搜索模块，用于根据所述列车运行图调用列车运行轨迹搜索TSA算法，搜索在所述时空棱柱内满足第一条件的可达区域，所述第一条件为：乘客从出发站出发时刻为计划出发时刻，终点站为目的站或搜索过程的时刻已到乘客计划到达时刻；反向搜索模块，用于根据所述列车运行图并调用反TSA算法，搜索在所述时空棱柱内满足第二条件的经过区域，所述第二条件为：乘客在计划到达时刻到达目的站，起点站的出发时刻不早于乘客计划的出发时刻或起点站为乘客出发站；处理模块，用于获取所述可达区域和所述经过区域的交集，所述交集中的路径为乘客的动态可达路径集。从上述提供的技术方案可知，该分析方法通过获取城市轨道交通网络基础信息和列车运行时刻表，生成轨道交通网络拓扑结构图和列车运行图，再结合网络拓扑结构图和列车运行图构建时空棱柱，该时空棱柱中记录乘客的时空运行轨迹，根据乘客输入的信息结合列车运行图和TSA算法在时空棱柱中正向搜索在时间约束内乘客能够到达的区域，同时也根据乘客输入的信息结合列车运行图和反TSA算法在时空棱柱中反向搜索在时间约束内乘客经过的区域，取两种区域的交集，该交集为两个搜索方向下乘客时空运行轨迹的交集，充分考虑了时间约束的问题，且将地理路径与时间约束结合，获取乘客的动态路径可达路径集，实现轨道交通路径的时空动态性综合考虑。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术第一实施例提供的一种轨道交通动态可达路径的生成方法的流程示意图；图2为步骤103的细化步骤的流程示意图；图3为城市轨道交通背景下的时空棱柱生成可达路径示意图；图4为列车运行图搜索算法示意图；图5为步骤104的细化步骤的流程示意图；图6为步骤105的细化步骤的流程示意图；图7为本专利技术第二实施例提供的一种轨道交通动态可达路径的生成系统的结构示意图；图8为本专利技术第二实施例提供的获取信息模块的细化模块的结构示意图；图9为本专利技术第二实施例提供的正向搜索模块的细化模块的结构示意图；图10为本专利技术第二实施例提供的反向搜索模块的细化模块的结构示意图；图11为本专利技术第二实施例提供的处理模块的细化模块的结构示意图。具体实施方式为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。由于现有技术中现有的轨道交通路径可达性的分析方法及系统中没有充分考虑动态时间的技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种轨道交通动态可达路径的生成方法及系统。请参阅图1，为本专利技术第一实施例提供的一种轨道交通动态可达路径的生成方法的流程示意图，该方法包括：步骤101、获取城市轨道交通网络基础信息和列车运行时刻表，生成轨道交通网络拓扑结构图和列车运行图，获取乘客输入的基础信息，该基础信息包括目的站、起点站，计划出发时刻和到达时刻。其中，城市轨道交通网络基础信息包括：车站、换乘站和首末站等信息，初始化获取的城市轨道交通网络基础信息和列车运行时刻表，分别生成城市轨道交通网络拓扑结构图和列车运行图，根据城市轨道交通网络拓扑结构图可获取该城市轨道交通各个列车运行路线和换乘站等信息，列车运行图是列车运行的时间与空间关系的图解，根据列车运行图可获取列车在每个车站的到达和发车时刻，列车在区间的运行时间和列车在车站的停站时间等。另，乘客输入的基础信息包括：出发站、目的站、计划出发时刻和到达时刻。步骤102、基于轨道交通网络拓扑结构图和列车运行图构建时空棱柱，该时空棱柱中记录乘客的时空运行轨迹。其中，轨道网络拓扑结构图可表示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轨道交通动态可达路径的生成方法，其特征在于，所述方法包括：获取城市轨道交通网络基础信息和列车运行时刻表，生成轨道交通网络拓扑结构图和列车运行图，获取乘客输入的基础信息，所述基础信息包括目的站、起点站，计划出发时刻和到达时刻；基于所述轨道交通网络拓扑结构图和所述列车运行图构建时空棱柱，所述时空棱柱中记录所述乘客的时空运行轨迹；根据所述列车运行图调用列车运行轨迹搜索TSA算法，搜索在所述时空棱柱内满足第一条件的可达区域，所述第一条件为：乘客从出发站出发时刻为计划出发时刻，终点站为目的站或搜索过程的时刻已到乘客计划到达时刻；根据所述列车运行图并调用反TSA算法，搜索在所述时空棱柱内满足第二条件的经过区域，所述第二条件为：乘客在计划到达时刻到达目的站，起点站的出发时刻不早于乘客计划的出发时刻或起点站为乘客出发站；获取所述可达区域和所述经过区域的交集，所述交集中的路径为乘客的动态可达路径集。

【技术特征摘要】
1.一种轨道交通动态可达路径的生成方法，其特征在于，所述方法包括：获取城市轨道交通网络基础信息和列车运行时刻表，生成轨道交通网络拓扑结构图和列车运行图，获取乘客输入的基础信息，所述基础信息包括目的站、起点站，计划出发时刻和到达时刻；基于所述轨道交通网络拓扑结构图和所述列车运行图构建时空棱柱，所述时空棱柱中记录所述乘客的时空运行轨迹；根据所述列车运行图调用列车运行轨迹搜索TSA算法，搜索在所述时空棱柱内满足第一条件的可达区域，所述第一条件为：乘客从出发站出发时刻为计划出发时刻，终点站为目的站或搜索过程的时刻已到乘客计划到达时刻；根据所述列车运行图并调用反TSA算法，搜索在所述时空棱柱内满足第二条件的经过区域，所述第二条件为：乘客在计划到达时刻到达目的站，起点站的出发时刻不早于乘客计划的出发时刻或起点站为乘客出发站；获取所述可达区域和所述经过区域的交集，所述交集中的路径为乘客的动态可达路径集。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取乘客输入的基础信息的步骤包括：获取乘客输入的出发站O站、目的站D站、计划的出发时刻ts和到达时刻te。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述列车运行图并调用列车运行轨迹搜索TSA算法，搜索在所述时空棱柱内满足第一条件的可达区域，所述第一条件为：乘客从出发站出发时刻为计划出发时刻，终点站为目的站或搜索过程的时刻已到乘客计划到达时刻的步骤具体包括：查阅列车运行图，调用TSA算法，在所述时空棱柱中从出发站为O站出发时刻为计划出发时刻ts的轨迹点正向搜索，所述TSA算法包括：设置乘客的移动时刻为t，当t满足下列条件，所述乘客乘车出发时刻为其中，j表示列车车次，l表示轨道线路，i表示列车停靠的车站，D表示列车发车时刻，表示线路l上j列车在i车站发车时刻，表示线路l上j-1列车在i车站发车时刻；从所述列车时刻表中获取所述列车所在线路的所有换乘站的到达时刻，获取所述换乘站的换乘时间T，得到新出发时刻t，所述新出发时刻t为：其中，A表示列车到达时刻，表示l线路的j列车在换乘站i'的到达时刻，Tl,i'表示乘客在l线路的i'站的换乘时间；将所述换乘站添加至所述可达区域的轨迹中，根据所述换乘站所在的线路和列车运行图，获取新的换乘站,当t已到计划到达时刻te或乘客已到达D站，停止搜索。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述列车运行图并调用反TSA算法，搜索在所述时空棱柱内满足第二条件的经过区域，所述第二条件为：乘客在计划到达时刻到达目的站，起点站的出发时刻不早于乘客计划的出发时刻或起点站为乘客出发站的步骤具体包括：查阅列车运行图，调用反TSA算法，在所述时空棱柱中从终点站为D站到达时刻为计划到达时刻te的轨迹点反向搜索，所述反TSA算法包括：设置乘客的移动时刻为t，当t满足下列条件，所述乘客乘车到达时刻为其中，j表示列车车次，l表示轨道线路，i'表示列车停靠的车站，A表示列车到达时刻，表示线路l上j列车在i'车站到达时刻，表示线路l上j+...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，罗钦，莫义弘，王卓群，吕一彤，郝丽，张雄飞，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44