城市轨道交通大规模路网快速仿真系统技术方案

本发明专利技术提供了一种城市轨道交通大规模路网快速仿真系统。该系统包括人机交互终端、客流仿真服务器、乘客出行选择服务器、路网构建服务器和数据管理服务器。人机交互终端提供路网仿真的驱动，调取客流仿真服务器；客流仿真服务器调取出行选择服务器，进行客流仿真推演与统计；乘客出行选择服务器调取路网构建服务器，加载乘客出行需求与出行行为；路网构建服务器用于构建多层次的出行网络；数据管理服务器为系统提供必要的数据存储与维护。本发明专利技术为用户快速模拟乘客出行行为、获取地铁路网客流分布情况提供平台，为地铁运营的实时运输组织与智能决策提供支撑条件，提高路网运行效率，提升乘客出行质量。

Rapid simulation system for large-scale urban rail transit network

【技术实现步骤摘要】
城市轨道交通大规模路网快速仿真系统
本专利技术涉及轨道交通运营组织
，尤其涉及一种城市轨道交通大规模路网快速仿真系统。
技术介绍
随着城市轨道交通的建设，线路从单线向多线发展，逐步形成网络化结构。网络化带来日趋复杂的运输组织，为提高运营效率，保障运营安全，客流在路网上的分布规律成为运营管理者们重点关注的问题。对于大规模复杂城市轨道交通路网，仿真速度较慢，现场中只能支持历史回放或方案的离线评估，无法应用于实时的客流组织方案评估及智能辅助决策中。实时的客流组织方案评估及智能辅助决策，如在线客流控制、客流组织策略在线学习等，都需要对大规模路网的完整、准确、快速仿真。信息技术的发展使轨道交通运营部门已拥有基本的信息设备，目前尚无大规模路网快速仿真系统相关的应用。为从全网角度提高运营的协调性，及时推演客流分布状态，为轨道交通运营提供在线决策技术支持，进行大规模路网快速仿真系统的研制是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种城市轨道交通大规模路网快速仿真系统，以克服现有技术的问题。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。一种城市轨道交通大规模路网快速仿真系统，包括：人机交互终端、客流仿真服务器、乘客出行选择服务器、路网构建服务器和数据管理服务器，所述人机交互终端、客流仿真服务器、乘客出行选择服务器、路网构建服务器依次相连，所述数据管理服务器与所述人机交互终端、客流仿真服务器、乘客出行选择服务器和路网构建服务器连接；所述人机交互终端，用于与用户进行交互，通过用户对仿真的设定进行客流仿真控制，对仿真结果进行展示，并提供历史仿真数据的查询；所述客流仿真服务器，用于调用乘客出行选择服务器，通过加载外部事件和列车到发事件进行不同场景下的客流仿真推演单元，并统计客流仿真结果；所述乘客出行选择服务器，用于调用路网构建服务器，加载客流OD需求、乘客路径选择行为和上车选择行为，对乘客的出行选择进行模拟；所述路网构建服务器，用于通过构建路网的拓扑结构、运行计划网络和出行时空网络，抽象化和数字化地铁的路网结构与乘客的出行时空网络；所述数据管理服务器，用于管理和维护基础数据与动态数据。优选地，所述人机交互终端包括仿真控制单元、仿真展示单元和历史仿真查询单元；所述仿真控制单元，用于通过设置仿真参数和控制外部事件的加载，控制仿真推演的进度和状态；所述仿真展示单元，用于提供仿真结果的展示；所述历史仿真查询单元，用于提供历史仿真数据查询。优选地，所述客流仿真服务器包括外部事件加载单元、列车到发事件加载单元、客流仿真推演单元和仿真统计单元；所述外部事件加载单元，用于加载外部事件，该外部事件包括行车调整事件、客流控制事件、车站运营事件和线路运营事件；所述列车到发事件加载单元，用于根据列车运行图，提供不同列车在不同车站的到达时刻和离开时刻，并按时刻顺序依次存储在数据库中；所述客流仿真推演单元，用于根据仿真时钟和列车到发事件，进行车站和路网的客流仿真，根据事件列表更新客流状态，在仿真完成后清空列车信息；所述仿真统计单元，用于将客流仿真的结果进行汇总，并进行仿真展示和历史仿真查询，所述客流仿真的结果包括车站和列车的客流状态、运营指标、乘客行程、OD出行成本、路径出行成本和路径选择。优选地，所述乘客出行选择服务器包括客流OD需求加载、乘客路径选择加载单元和乘客上车选择加载单元；所述客流OD需求加载，用于读取分时OD需求信息，遍历所有OD和时段，将不同车站的客流分布加载到该车站的分时客流列表中；所述乘客路径选择加载单元，用于根据系统设置，使用静态模型将固定客流比例加载到路径中，或使用动态模型计算分时的客流比例并加载到路径中，或使用历史数据拟合相应的路径间的分时客流分布函数和参数，并将之加载到系统中；所述乘客上车选择加载单元，用于使用固定能力模型将不同车型的固定比例上限加载到列车，使用比例选择模型将分时的上车客流选择比例加载到列车，或使用历史数据拟合相应的上车选择函数和参数，并将模型的函数和相应参数加载到系统中。优选地，所述路网构建服务器包括拓扑网络构建单元、运行计划网络构建单元和出行时空网络构建单元；所述拓扑网络构建单元，用于根据车站所在线路信息，构建车站所在线路的位置关系、车站的站台候车关系，读取并存储车站的属性信息，读取换乘站关联的车站信息，构建并存储车站与车站之间的换乘关系；所述运行计划网络构建单元，用于构建所有列车的运行时刻信息表，该运行时刻信息表包括列车和线路关系、列车和始发终到站关系、列车和停靠车站及其候车站台的关系，以及列车间先后关系；读取数据库中的列车能力信息，并将其加载到列车能力信息表；所述出行时空网络构建单元，用于构建所有OD间的物理最短路径、有效路径以及特殊有效路径，并对OD对中的重复路径进行删减，根据成本进行索引标定，从而构建出行时空网络。优选地，所述数据管理服务器包括数据存储单元和数据维护单元；所述数据存储单元，用于通过数据库来存储数据，所述数据库包括：路网拓扑数据库、路网运营数据库、乘客出行需求数据库、出行路径库、出行选择模型库、仿真实时数据库和仿真历史数据库；所述数据维护单元，用于实现所述数据存储单元中存储的数据的查询、编辑、更新、同步与保护。由上述本专利技术的实施例提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例通过使用多层网络反映大规模路网的拓扑、运营和乘客出行产生，使得仿真能够体现大规模路网的复杂约束，并能够支持在不同维度和时空局部路网的灵活更新，提高仿真的灵活性与完整性。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域普通技术人员来讲，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为本专利技术实施例提供的一种城市轨道交通大规模路网快速仿真系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种仿真终端的界面示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种仿真结果展示示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种拓扑网络构建流程图；图5为本专利技术实施例提供的一种运行计划网络构建流程图；图6为本专利技术实施例提供的一种出行时空网络构建流程图；图7为本专利技术实施例提供的一种路径及节点空间复用示意图；图8为本专利技术实施例提供的一种OD需求加载流程图；图9为本专利技术实施例提供的一种乘客路径选择加载流程图；图10为本专利技术实施例提供的一种乘客上车选择加载流程图；图11为本专利技术实施例提供的一种列车到发事件结构示意图；图12为本专利技术实施例提供的一种客流群构成属性示意图；图13为本专利技术实施例提供的一种客流仿真推演单元流程图；图14为本专利技术实施例提供的一种仿真系统调用流程图。表1外部事件表表2乘客属性表表3客流属性表表4客流群属性表表5事件响应表表6仿真统计单元表。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种城市轨道交通大规模路网快速仿真系统，其特征在于，包括：人机交互终端、客流仿真服务器、乘客出行选择服务器、路网构建服务器和数据管理服务器，所述人机交互终端、客流仿真服务器、乘客出行选择服务器、路网构建服务器依次相连，所述数据管理服务器与所述人机交互终端、客流仿真服务器、乘客出行选择服务器和路网构建服务器连接；所述人机交互终端，用于与用户进行交互，通过用户对仿真的设定进行客流仿真控制，对仿真结果进行展示，并提供历史仿真数据的查询；所述客流仿真服务器，用于调用乘客出行选择服务器，通过加载外部事件和列车到发事件进行不同场景下的客流仿真推演单元，并统计客流仿真结果；所述乘客出行选择服务器，用于调用路网构建服务器，加载客流OD需求、乘客路径选择行为和上车选择行为，对乘客的出行选择进行模拟；所述路网构建服务器，用于通过构建路网的拓扑结构、运行计划网络和出行时空网络，抽象化和数字化地铁的路网结构与乘客的出行时空网络；所述数据管理服务器，用于管理和维护基础数据与动态数据。

【技术特征摘要】
1.一种城市轨道交通大规模路网快速仿真系统，其特征在于，包括：人机交互终端、客流仿真服务器、乘客出行选择服务器、路网构建服务器和数据管理服务器，所述人机交互终端、客流仿真服务器、乘客出行选择服务器、路网构建服务器依次相连，所述数据管理服务器与所述人机交互终端、客流仿真服务器、乘客出行选择服务器和路网构建服务器连接；所述人机交互终端，用于与用户进行交互，通过用户对仿真的设定进行客流仿真控制，对仿真结果进行展示，并提供历史仿真数据的查询；所述客流仿真服务器，用于调用乘客出行选择服务器，通过加载外部事件和列车到发事件进行不同场景下的客流仿真推演单元，并统计客流仿真结果；所述乘客出行选择服务器，用于调用路网构建服务器，加载客流OD需求、乘客路径选择行为和上车选择行为，对乘客的出行选择进行模拟；所述路网构建服务器，用于通过构建路网的拓扑结构、运行计划网络和出行时空网络，抽象化和数字化地铁的路网结构与乘客的出行时空网络；所述数据管理服务器，用于管理和维护基础数据与动态数据。2.根据权利要求1所述的城市轨道交通大规模路网快速仿真系统，其特征在于，所述人机交互终端包括仿真控制单元、仿真展示单元和历史仿真查询单元；所述仿真控制单元，用于通过设置仿真参数和控制外部事件的加载，控制仿真推演的进度和状态；所述仿真展示单元，用于提供仿真结果的展示；所述历史仿真查询单元，用于提供历史仿真数据查询。3.根据权利要求1所述的城市轨道交通大规模路网快速仿真系统，其特征在于，所述客流仿真服务器包括外部事件加载单元、列车到发事件加载单元、客流仿真推演单元和仿真统计单元；所述外部事件加载单元，用于加载外部事件，该外部事件包括行车调整事件、客流控制事件、车站运营事件和线路运营事件；所述列车到发事件加载单元，用于根据列车运行图，提供不同列车在不同车站的到达时刻和离开时刻，并按时刻顺序依次存储在数据库中；所述客流仿真推演单元，用于根据仿真时钟和列车到发事件，进行车站和路网的客流仿真，根据事件列表更新客流状态，在仿真完成后清空列车信息；所述仿真统计单元，用于将客流仿真的结果进行汇总，并进行仿真展示和历史仿真查询，所述客流仿真的结果包括车站和列车的客流状态、运营指标、乘客...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭建媛，谢臻，贾利民，秦勇，王雅观，孙璇，高江华，薛宏娇，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11