综合交通一体化网络枢纽节点拆解及虚拟网络构建方法技术

本发明专利技术公开了综合交通一体化网络枢纽节点拆解及虚拟网络构建方法，包括确定基础网络信息、确定虚拟网络构建方法、枢纽节点拆解及虚拟微型网络构建、路段阻抗赋值、枢纽节点检查及输出一体化网络等五个步骤。本发明专利技术针对传统网络构建方法中各交通方式相互独立，难以满足综合交通运输系统一体化分析需求等问题，提出“拆点构网”的基本思想，将网络中连接多种交通方式的综合交通枢纽节点，拆分成由多个节点、多条路段构成的虚拟网络，进而在物理层面实现多种交通方式网络之间的互联互通，为客运组合出行、货运多式联运分析奠定基础。货运多式联运分析奠定基础。货运多式联运分析奠定基础。

【技术实现步骤摘要】
综合交通一体化网络枢纽节点拆解及虚拟网络构建方法


[0001]本专利技术属于交通建设领域，特别涉及了一种综合交通一体化网络构建方法。

技术介绍

[0002]随着经济和科技的发展，交通发展模式应由各种交通方式相对独立发展向着一体化融合发展转变，构建现代化综合交通体系。这一要求树立了综合交通体系的发展目标，为公路、铁路、水运、航空、管道、城市道路等多种交通方式确立了以一体化融合为要求的新的发展方向。基于物理网、信息网、服务网三者之间的联系，通过公路、铁路、水运、航空、管道五大交通方式与城市交通系统的协同，打造客运出行一站式联程联运服务运输体系，建立多式联运的“门到门”服务物流体系，推进大宗货物及中长距离货物运输向铁路和水运有序转移，推动铁水、公铁、公水、空陆等联运。
[0003]综合交通一体化融合的发展目标对综合交通网络构建提出了切实的需求。虚拟仿真技术则作为促进综合交通一体化融合发展的重要手段，其基础支撑是综合交通网络构建。利用虚拟仿真技术中的综合交通网络构建方法对客运组合出行、货运多式联运等重点分析具有重要意义。传统的网络构建方法是在相同的空间尺度下分别建立各种交通方式网络，其本质上是单一的交通网络，即公路网内都是公路、铁路网内都是铁路，各交通方式网络之间相互独立、互不关联，无法满足综合交通运输系统一体化分析的要求。因此，必须打破方式间壁垒，构建互联互通的综合交通运输一体化网络。

技术实现思路

[0004]为了解决上述
技术介绍
提到的技术问题，本专利技术提出了综合交通一体化网络枢纽节点拆解及虚拟网络构建方法，解决传统网络构建方法中各种交通方式互不关联的问题。
[0005]为了实现上述技术目的，本专利技术的技术方案为：
[0006]综合交通一体化网络枢纽节点拆解及虚拟网络构建方法，包括以下步骤：
[0007](1)确定基础网络信息，包括当前网络中的节点总数量和路段总数量、网络中的节点类型、网络中的节点编号及坐标、各节点间的连接关系、网络中路段属性信息以及网络中路段阻抗信息；
[0008](2)根据数据存储空间大小、计算速率能力及综合枢纽分析需求，确定采用的虚拟网络构建方法；
[0009](3)首先判断节点属性，若不为枢纽节点，则继续读取下一节点进行判断；若为枢纽节点，则继续读取枢纽节点的编号、该枢纽节点连接的路段数量；然后根据确定的虚拟网络构建方法进行拆点构网，形成虚拟微型网络；
[0010](4)对虚拟微型网络中的路段进行路段阻抗赋值；
[0011](5)遍历虚拟微型网络中的所有节点，删除枢纽节点，最终输出综合交通一体化虚拟网络。
[0012]进一步地，在步骤(1)中，网络中的节点类型包括路段节点和枢纽节点，其中路段
节点包括公路节点、铁路节点、水路节点、航空节点和管道节点，枢纽节点包括汽车站、火车站、码头、机场和综合交通枢纽；各节点间的连接关系包含当前节点的编号、与当前节点连接的其他节点数量以及其他节点的编号；网络中路段属性信息包含路段起终点的节点编号、路段类型、路段等级、路段长度、路段限速和车道数；网络中路段阻抗信息包含路段起终点的节点编号、路段的时间阻抗和费用阻抗。
[0013]进一步地，在步骤(2)中，虚拟网络构建方法包括以下两类：
[0014]第一类：基于弧段的构建方法，将不同交通方式的所有双向路段之间分别通过一条双向弧段连接，以实现多种交通方式间的转运联通；该方法适用于分析综合枢纽各连接弧段的流向和流量；
[0015]第二类：基于交通方式的构建方法，将每一种交通方式的所有路段交于一点，并通过独立弧段将各种交通方式的交点连接，以实现多种交通方式间客货运的转换；该方法适用于分析连接路段较多、只需得到方式间转换流量的交通枢纽。
[0016]进一步地，在步骤(3)中，若采用基于弧段的构建方法，设枢纽节点连接的交通方式种类数为N，x
i
表示第i种交通方式包含的路段数，i取值为1、2、3、4、5时分别代表公路、铁路、水路、航空、管道交通方式，则枢纽节点拆解后，转化的虚拟微型网络节点数和路段数由下式确定：
[0017][0018][0019]上式中，N
node
和N
section
分别表示采用基于弧段的构建方法得到的虚拟微型网络节点数和路段数；
[0020]若采用基于交通方式的构建方法，则枢纽节点拆解后，转化的虚拟微型网络节点数和路段数由下式确定：
[0021]N
′
node
＝N
[0022]N
′
section
＝N(N
‑
1)
[0023]上式中，N
′
node
和N
′
section
分别表示采用基于交通方式的构建方法得到的虚拟微型网络节点数和路段数。
[0024]进一步地，在步骤(4)中，根据标准化阻抗模型，相对应获取不同交通方式在交通枢纽处的转换准备时间、地点转换时间、进入新载运工具的时间、运输等待时间及中转费用数据，应用这些数据及标准化阻抗模型求取路段阻抗并进行赋值；所述标准化阻抗模型如下：
[0025][0026]上式中，ζ为综合交通枢纽阻抗单位时间价值；(τ1,τ2)代表交通方式转换组合；为运送类别是σ、在综合交通枢纽e处，从τ1方式中转至τ2方式的阻抗；为运送类别是σ、τ1方式至τ2方式的转换准备时间；为运送类别是σ、τ1方式至τ2方式的地点转换时间；为运送类别是σ、τ1方式至τ2方式的进入新载运工具时间；为运送类别是
σ、τ1方式至τ2方式的运输等待时间；为中转费用。
[0027]采用上述技术方案带来的有益效果：
[0028]本专利技术有效解决了由于当前各交通方式网络相互独立，互不关联，导致难以对复合交通方式转换基础下的货物多式联运，客运组合出行进行综合交通运量分析的难题。本专利技术以“拆点构网”为基础思想，将网络中连接多种交通方式的综合交通枢纽节点，拆分成由多个节点、多条路段构成的虚拟网络，同时为这些虚拟网络的路段赋予阻抗，从而在物理层面上实现多种交通方式互联互通，为后续的客运组合出行、货运多式联运分析奠定基础。
[0029]本专利技术为多种交通方式融合，实现综合交通一体化分析奠定了理论基础。传统的综合交通网络构建方法仅解决了交通网络拓扑结构中网络表达与存储的问题，相较于此，本专利技术提出的方法在各交通方式一体化融合的需求下，通过枢纽节点拆解并构建虚拟网络，进一步实现了交通网络拓扑结构中不同交通方式转换的合理表达与分析。
[0030]本专利技术充分考虑了当前综合交通一体化分析的需求，从实际应用出发，将现有的公路、铁路、水运、航空、管道、城市道路等相对独立、互不关联的多种交通方式网络，在物理层面和功能层面实现互联互通，为综合交通系统一体化分析技术提供支持。本专利技术在进行虚拟网络构建时提出了基于弧段和基于交通方式的两种构建方法，分别面向了获取全路段流量流向和获取方式间流量流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.综合交通一体化网络枢纽节点拆解及虚拟网络构建方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)确定基础网络信息，包括当前网络中的节点总数量和路段总数量、网络中的节点类型、网络中的节点编号及坐标、各节点间的连接关系、网络中路段属性信息以及网络中路段阻抗信息；(2)根据数据存储空间大小、计算速率能力及综合枢纽分析需求，确定采用的虚拟网络构建方法；(3)首先判断节点属性，若不为枢纽节点，则继续读取下一节点进行判断；若为枢纽节点，则继续读取枢纽节点的编号、该枢纽节点连接的路段数量；然后根据确定的虚拟网络构建方法进行拆点构网，形成虚拟微型网络；(4)对虚拟微型网络中的路段进行路段阻抗赋值；(5)遍历虚拟微型网络中的所有节点，删除枢纽节点，最终输出综合交通一体化虚拟网络。2.根据权利要求1所述综合交通一体化网络枢纽节点拆解及虚拟网络构建方法，其特征在于，在步骤(1)中，网络中的节点类型包括路段节点和枢纽节点，其中路段节点包括公路节点、铁路节点、水路节点、航空节点和管道节点，枢纽节点包括汽车站、火车站、码头、机场和综合交通枢纽；各节点间的连接关系包含当前节点的编号、与当前节点连接的其他节点数量以及其他节点的编号；网络中路段属性信息包含路段起终点的节点编号、路段类型、路段等级、路段长度、路段限速和车道数；网络中路段阻抗信息包含路段起终点的节点编号、路段的时间阻抗和费用阻抗。3.根据权利要去1所述综合交通一体化网络枢纽节点拆解及虚拟网络构建方法，其特征在于，在步骤(2)中，虚拟网络构建方法包括以下两类：第一类：基于弧段的构建方法，将不同交通方式的所有双向路段之间分别通过一条双向弧段连接，以实现多种交通方式间的转运联通；该方法适用于分析综合枢纽各连接弧段的流向和流量；第二类：基于交通方式的构建方法，将每一种交通方式的所有路段交于一点，并通过独立弧段将各种交通方式的交点连接，以实现多种交通方式间客货运的转换；该方法适用于分析连接路段较多、只需得到方式间转换流量的交通枢纽。4.根据权利要求3所述综合交通一体化...

【专利技术属性】
技术研发人员：王炜，肖嘉梁，郑永涛，华雪东，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：