一种新型的公共交通超级网络构建方法技术

本发明专利技术公开了一种新型的公共交通超级网络的构建方法，包括以下步骤：S1：对公共交通网络原始数据进行空间校正和冗余处理；S2：构建公共交通虚拟连接弧，模拟现实世界出行路径；S3：构建地铁站与道路的虚拟连接弧；S4：构建所有行驶弧、虚拟连接弧的路段阻抗函数；S5：构建所有行驶弧和虚拟连接弧融合成的公共交通超级网络；S6：构建公共交通超级网络拓扑结构。本发明专利技术考虑了利用传统GIS软件构建公共交通网络的时效和精度所带来的缺陷，提出了一种基于GeoPandas的公共交通超级网络的构建方法，该方法不仅实用性高、实施性强、时效快、精度高，还可应用于最短路径搜索与网络分配预测等场景，能有效地模拟现实世界公共交通出行行为。

【技术实现步骤摘要】
一种新型的公共交通超级网络构建方法
本专利技术涉及交通规划领域，尤其涉及一种新型的公共交通超级网络的构建方法。
技术介绍
随着城市轨道交通网络规模的不断扩大，结构不断完善，常规公交和轨道交通处于既竞争又互补的状态，轨道交通对于公共交通出行者的吸引远强于常规公交，但是常规公交的可达性要优于轨道交通，公共交通使用者常常通过对常规公交与轨道交通的混合使用来达到减少广义出行费用的目的。然而，在现有公共交通网络的研究中，大多针对于单一交通方式，网络结构较为简单。随着技术和经济的发展，单一模式交通网络已不再适用，混合多种交通模式的交通网络更能真实的反映当今社会的城市交通情况，对于多模式交通网络的研究也逐渐成为城市交通规划的研究重点。超级网络是指通过构建虚拟连接弧的方式将多种不同的网络融合到一起，通过多层网络互相融合，可以良好地表达网络之间的复杂关系，通过构建虚拟连接的方式表达各级子网络之间的相互影响，可使抽象的问题具体化，复杂的问题简单化。如果能够提供一种技术手段，可快速构建城市公共交通超级网络并解析为程序可识别的语言，就可以提升传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型的公共交通超级网络的构建方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/nS1：对公共交通网络的GIS数据进行空间校正和冗余处理，对处理后的公共交通线路进行打断处理，并将处理后的公共交通线路作为行驶弧；/nS2：根据步骤S1产生的打断后的公共交通线路，利用地理数据可视化工具GeoPandas构建各类模拟现实公共交通中出行路径的虚拟连接弧；/nS3：利用地理数据可视化工具GeoPandas构建地铁站与道路的虚拟连接弧；/nS4：构建所有行驶弧、虚拟连接弧的路段阻抗函数；/nS5：根据步骤S4得到的路段阻抗函数，将步骤S1-步骤S3产生的所有行驶弧和虚拟连接弧融合成公共交通超级网络；/nS6：...

【技术特征摘要】
1.一种新型的公共交通超级网络的构建方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1：对公共交通网络的GIS数据进行空间校正和冗余处理，对处理后的公共交通线路进行打断处理，并将处理后的公共交通线路作为行驶弧；
S2：根据步骤S1产生的打断后的公共交通线路，利用地理数据可视化工具GeoPandas构建各类模拟现实公共交通中出行路径的虚拟连接弧；
S3：利用地理数据可视化工具GeoPandas构建地铁站与道路的虚拟连接弧；
S4：构建所有行驶弧、虚拟连接弧的路段阻抗函数；
S5：根据步骤S4得到的路段阻抗函数，将步骤S1-步骤S3产生的所有行驶弧和虚拟连接弧融合成公共交通超级网络；
S6：构建公共交通超级网络拓扑结构，建立计算机语言可识别的公共交通超级网络。


2.根据权利要求1所述的新型的公共交通超级网络的构建方法，其特征在于，所述步骤S1中，对公共交通网络的GIS数据进行处理，具体步骤为：
S1.1：获取常规公交、轨道交通、轮渡、BRT及基础道路网络、交通小区质心的GIS数据；
S1.2：针对常规公交、轨道交通、轮渡、BRT及基础道路网络的GIS数据存在偏移问题，以常规公交网络为基础，对其他网络进行空间校正；
S1.3：处理冗余、杂乱站点GIS数据；
S1.4：利用站点数据，将相同交通方式的线路数据进行垂直打断，提取断点GIS数据。


3.根据权利要求2所述的新型的公共交通超级网络的构建方法，其特征在于，所述步骤S2中，包括构建各类模拟出行者出行行为的虚拟连接弧，即构建一定距离范围内的交通小区质心与公交站、小区质心与地铁站、公交站与公交线、公交站与道路、地铁站与地铁线、公交站与地铁站的虚拟连接弧，具体步骤为：
S2.1：以所需构建虚拟连接弧的其中一端的点为基础，即基准点，寻找最近的一定数量的断点或基准点，即搜索点，计算这些点的坐标；
S2.2：计算基准点与搜索点间的距离的计算公式为：



其中，x1、y1为基准点横、纵坐标，x2、y2为搜索点横、纵坐标；
S2.3：根据步骤S2.2中所计算的结果，筛选指定距离范围内的搜索点；
S2.4：根据已知坐标构建虚拟连接弧；
S2.5：依据步骤S2.1-S2.4，按照不同种类虚拟连接弧的要求，包括距离、数量，依次构建不同类型的虚拟连接弧。


4.根据权利要求3所述的新型的公共交通超级网络的构建方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
构建地铁站与道路的虚拟连接弧，与S2唯一的区别在于：S2.1中搜索距离基准点最近的搜索点，而S3与创建质心连接杆类似，并非寻找最近的搜索点，而是随机寻找一定范围内的道路断点，然后按照步骤S2.2-S2.4利用地理数据可视化工具GeoPandas构建虚拟连接弧。


5.根据权利要求1所述的新型的公共交通超级网络的构建方法，其特征在于，所述步骤S4中，利用地理数据可视化工具GeoPandas构建各类路段的阻抗函数，具体如下：



式中，C(i,j)为一个OD对中路径的综合阻抗；m为组成该路径的m个路段；Fk(i,j)为第k个路段(i,j)的费用成本；Tk(i,j)为第k个路段(i,j)的时间阻抗；E为一个OD对中的所有路段的集合；
S4.1：构建基础道路网络、交通小区质心与公交站、小区质心与地铁站、地铁站与道路、公交站与道路、公交站与地铁站虚拟连接弧的阻抗函数；该类路段没有费用阻抗，只含有时间阻抗，时间阻抗函数表示为：



式中，Twalk(i,j)为网络中路段(i,j)的时间阻抗；λwalk为步行路段时间权重折算系数；lwalk(i,j)为路段(i,j)的长度，单位km；Vwalk为步行速度，单位km/h；Ewalk为步行网络边的集合；
S4.2：构建常规公交路段的阻抗函数；将公交出行的货币费用转移到公交站与公交线路之间的连接弧中，公交网络中不再考虑费用阻抗，仅考虑时间阻抗，表示为：



式中，Tbus(i,j)为公交路段(i,j)的时间阻抗；λbus为公交路段时间权重折算系数；lbus(i,j)为路段(i,j)的长度，单位km；Vbus为公交路段的旅行速度，单位km/h；ρij为常规公交路段(i,j)的拥挤度系数；Ebus为常规公交网络边的集合；
S4.3：构建轨道交通路段的阻抗函数；费用阻抗计算公式如下：
Fsub(i,j)＝ηsubρsublsub(i,j),(i,j)∈Esub
式中，Fsub(i,j)轨道交通区段(i,j)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟鸣，陈丽欣，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42