基于组团划分的城市轨道交通线网生成方法技术

本发明专利技术提出一种基于城市空间结构的城市轨道交通线网生成方法，生成与城市空间相匹配的线网方案：选择距离修正的InfoMap算法进行城市组团划分，按照“组团间线网生成——组团内线网生成——线网整合与优化”技术路线生成线网。采用回归分析、灰色关联度分析、熵值法等方式对线网密度，线网客流强度和线网规模三个参数进行推算；基于组团间Logit方法的客流分配结果，生成组团间的连接关系；应用自适应遗传算法得到组团内部的备选路段集合；根据组团间的连接关系从全网层面得到最终的优化线网布局。布局。布局。

【技术实现步骤摘要】
基于组团划分的城市轨道交通线网生成方法


[0001]本申请涉及计算机
，尤其涉及一种基于组团划分的城市轨道交通线网生成方法。

技术介绍

[0002]城市轨道交通的可持续发展对我国经济发展和社会稳定具有重要的战略意义。通过多年城市轨道交通建设和运营经验反馈，在规划阶段进行合理的线网规划可大大降低后期建设和运维成本。但国内线网规划的现状是并没有形成统一的，高效的，客观的，自动化的规划方法。实际应用层面的线网规划方法倾向于从宏观角度进行考虑即城市空间结构角度，而理论研究层面的线网规划方法则集中于微观层面的线网局部优化角度。线网规划方案与城市发展和延伸方向不符导致交通需求与供给在时间和空间两个维度上不能很好匹配。既有线网规划方法，量化分析较为欠缺，方案主观随意性较大，使得方案的不确定性较强。
[0003]一般来说，线网规划问题的整体思路为设置目标函数和约束条件，应用高效的算法进行求解。对于目标函数的设计，Zhao等以乘客旅行时间，换乘时间和等待时间最小化为目标函数进行线网优化；Nayeem等引入精英算子，应用多目标求解算法进行求解。最常考本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于组团划分的城市轨道交通线网生成方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，备选布设位置的确定；步骤2，InfoMap组团划分，以城市交通小区划分结果为基础，基于交通小区之间的全方式OD客流量，应用距离修正的InfoMap算法，根据交通小区之间的人口流动规律对交通小区进行聚类，实现对城市潜在空间结构的探测；步骤3，城市交通规模约束；步骤3.1，求解未来预测年份的全线的线网密度；步骤3.2、求解全网客流强度；步骤3.3、求解全网线网规模；步骤4、组团间线网生成；步骤4.1计算道路阻抗；步骤4.2、组团间线网布设；步骤5、组团内线网生成步骤5.1、应用组团内部线网生成模型，结合步骤3中的参数推算结果，得到组团内部线网生成模型；步骤5.2、对各组团适应度值收敛情况进行判断；将组团间线网生成通过组团划分和组团间线网生成模型实现；组团内线网生成模型以乘客出行时间成本和建设成本为目标函数，以影响城市轨道交通规模的指标为约束条件；线网整合与优化模型中增加线路布局变量，同时考虑线网布局和线路布局，得到最终城市轨道交通网络。2.根据权利要求1所述的基于组团划分的城市轨道交通线网生成方法，其特征在于，所述步骤1中，备选布设位置的确定的具体步骤为：步骤1.1、城市发展现状，确定线网生成的范围；步骤1.2、保留机动车道数为4及以上的城市道路筛选出主要道路网；步骤1.3、通过常规公交网络，将研究区域分成1km
×
1km的网格，统计每个网格内的常规公交站点数量，在常规公交站点高密度区域设置城市轨道交通线网规划过程中的备选锚定点，并且在线网生成过程中将备选锚定点近似为城市轨道交通线路的车站位置；步骤1.4、综合考虑道路网和城市常规公交网络，确定城市轨道交通线网备选锚定点位置分布；按照道路网走向，确定备选锚定点之间的连接关系，作为城市轨道交通备选布设位置。3.根据权利要求1所述的基于组团划分的城市轨道交通线网生成方法，其特征在于，所述步骤2中，步骤2.1获取城市数据年份交通小区之间的全方式矩形客流交换矩阵，将任意两个交通小区之间的来往客流相加得到居民出行客流三角矩阵；步骤2.2已知任意两个交通小区的坐标，求得任意两个交通质心点之间的距离；步骤2.3应用Infomap组团划分方法求解组团划分结果：其中，Infomap组团划分方法步骤为：步骤2.3.1定义转移概率p
α
→
β
：为避免单纯随机游走过度依赖初始解，引入穿越概率以的概率进行p
α
→
β
概率的随机游走，以的概率随机选择跳转点，即转移概率表示为：
步骤2.3.2求解节点n生成概率p
α
:利用定义的转移概率p
α
→
β
进行求解，具体表示为：步骤2.3.3求解分类标准符和终止符出现概率当网络结构中正在处理的节点所包含信息与已处理节点的信息差异较大时，则先生成终止符，表示一组类别的结束，再生成分类标准符，表示新一组类别的开始。第i种分类标准的分类标准符和终止符产生的概率为：步骤2.3.4使用优化方法求解使目标函数最小的分类方式:由信息论基本原理知，若一组信息有n个元素，每个元素出现的概率为d
α
(d
α
∈D)，则这组信息的最小熵结果为：无论采用何种编码方式，一组信息的最小信息熵是已知的，因此将式(2
‑
4)作为编码方式的目标函数进行优化。应用在网络结构中，网络节点的出现概率p
α
与分类标准符的出现概率以及终止符的出现概率是不同的，需要用不同的表达式进行表示。分类标准符和终止符的最小信息熵表示为：第i种分类标准的最小信息熵表示为：第i种分类标准的最小信息熵表示为：最后将H(Q)和H(P
i
)进行加权平均求得，求得网络结构信息熵最小值为：步骤2.4、得到组团划分结果，结合城市的POI分布，可对城市的功能区进行分析。4.根据权利要求1所述的基于组团划分的城市轨道交通线网生成方法，其特征在于，所述步骤3中，步骤3.1，求解未来预测年份的全线的线网密度，有两种方法：方法A:用已知年份的城市道路网密度和城市轨道交通线网密度并对其进行回归分析，求解相关系数R2，判断城市道路网密度和城市轨道交通线网密度的相关关系。推算结果与实际情况相近，验证线性关系可行性；方法B:以人口计算线网密度，分别统计国内主要城市的人口密度和岗位密度。计算城市人口密度加城市岗位密度之和，并将其与该城市以服务人口计算线网密度进行回归分析，得到二者线性关系，进而求得城市以服务人口计算线网密度值。5.根据权利要求1所述的基于组团划分的城市轨道交通线网生成方法，其特征在于，所
述步骤3中，步骤3.2、求解全网客流强度；步骤3.2.1将影响城市轨道交通线网客流强度的影响因素分为城市规模，出行特征，供给水平，城市发展水平四个层次，在每个层次下选取相应的量化指标进行分析。步骤3.2.2应用灰色关联度分析方法，对量化指标和城市轨道交通客流强度之间的相关关系进行量化排序，得到不同影响因素的重要程度，计算求得各个量化指标的关联度；其中，灰色关联度分析法主要步骤为：步骤3.2.2.1选取评价指标：基于对评价对象的主观认知和感受，选择能够影响评价对象变化的指标，确定评价对象的影响因素，建立指标评价体系。反映评价目的的量化指标称为参考序列，影响评价目的的量化指标称为比较序列。假设有n个影响因素，统计m组数据，建立数据矩阵为：式中：X
i
(i＝0,1,...,n)——数据序列，其中X0是参考序列，X
i
(i＝1,2,...,n)是比较序列。步骤3.2.2.2数据无量纲化处理：求得每列数据序列的平均值，再用数据序列中每个数除以数据序列的平均值，即得到无量纲化数据序列。无量纲化处理后的数据序列如(3
‑
2)所示：步骤3.2.2.3求解灰色关联系数：关联度即参考序列和比较序列对应位置曲线的相似程度。计算对应位置参考序列和比较序列的差值。计算公式如(3
‑
3)所示：步骤3.2.2.4求关联度：将比较序列和参考序列各个位置的灰色关联系数求解平均值，作为每个比较序列的关联度，计算公式如(3
‑
4)所示：步骤3.2.2.5关联度排序：根据灰色关联度值，将评价指标进行分类，一般分为显著性影响因素，重要影响因素和一般影响因素。显著影响因素，灰色关联度取值范围为(0.85,1]；重要影响因素，灰色关联度取值范围为(0.65,0.85]；一般影响因素，灰色关联度取值范围为(0.45,0.65]；轻微影响因素，灰色关联...

【专利技术属性】
技术研发人员：王子甲，邹林沐，冯丹泳，任兵杰，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：