CN104766134A - 在运营中断下进行城市轨道交通乘客出行诱导系统及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在运营中断下进行城市轨道交通乘客出行诱导系统及应用，属于交通运输领域，该系统是：安装有相应应用程序的移动客户端、轨道交通车站乘客信息发布终端，应急处置部门决策支持终端，数据传输网络，以及用于大规模路径搜索计算的中央级服务器。该方法是：中央级服务器利用开发的应用程序快速计算出运营中断下乘客可达出行路径集、运营中断影响范围和影响程度，通过数据传输网路传送给应急处置部门决策支持终端，并将出行路径信息通过数据传输网络传送至相应的轨道交通车站乘客信息发布终端和移动客户端。本发明的系统与方法，一方面为轨道交通运营部门提供突发事件下的信息发布决策支撑，另一方面为乘客提供出行引导信息服务。

Description

在运营中断下进行城市轨道交通乘客出行诱导系统及其应用

技术领域

本发明属于应用于城市轨道交通客运组织领域，具体涉及一种在突发运营中断条件下进行城市轨道交通乘客出行诱导的系统及应用。

背景技术

为了提高乘客满意度和运营安全效率，当发生由突发事件或不可抗拒因素导致的运营中断时，城市轨道交通运营部门有必要为乘客发布合适的引导信息。当引导信息(例如可替代路径及其时间消耗、运营恢复时间、到达目的地的估计时间等)不足时，乘客难以做出最优出行决策。发生运营中断之后，给乘客提供什么样的出行引导信息，如何确定信息发布的范围，是运营管理部门亟待解决的重大现实问题。

轨道交通运营中断：轨道交通由于受到突发事件、设备故障、大客流等因素影响，造成列车被迫中断运行、车站封闭或换乘禁止等严重后果的的运营状态，称之为轨道交通运营中断。中断的基本属性包括中断发生的位置、中断的持续时间、中断的范围。根据中断发生的位置，主要可以分为：

表1运营中断场景描述及分类

城市交通流诱导系统首先起源于发达国家，美国、日本、英国、德国等对诱导系统的研究卓见成效。日本于1973年开发了世界上最早的城市交通流诱导系统——汽车综合控制系统(简称CACS)，而且，日本的VICS(道路交通信息系统)已跻身于国际上规模和应用价值较大的交通系统的行列。美国比较成功的诱导系统项目是TravTek系统；国际上最早的商用车载路径诱导系统是由英国开发Traffic Master，即现在的Traffic Mate；德国享有盛誉的是西门子公司开发的Ali-Scout系统。UTFGS在国内的发展相对较晚，研究和应用尚处于初级阶段，体系完善、功能强大的UTFGS仍在探索中，还没有形成具体的模型。UTFGS是对道路交通流进行的研究，但由于其理论的普遍适用性，可以进一步推广，应用到轨道交通客流诱导系统的研究中，主要研究内容有最优路径选择算法与交通分配理论等。

R.Bellm等人于20世纪50年代初，首先提出了解决最优路径选择问题的动态规划法，但由于少数问题不能明确划分出阶段，难以构造出动态规划方程。20世纪50年代至60年代，以图论为基础，很多专家、学者提出了解决最短路径问题的算法。动态规划法和以图论为基础的求最短路径的算法通过串行寻优，计算量大，耗时长，可能导致达不到实时性的要求。为确保实时性，一系列新型的最优路径选择算法被提出。1991年，Mar等人提出了蚁群算法，它是一种启发式仿生进化算法，用于在图中寻找优化路径，蚁群算法提出后被迅速推广至其它的优化领域。

为解决传统最优路径选择存在的问题，杨兆升教授提出了FNN算法(基于流体神经网络算法)。该算法的基本思想是：把交通网络看作是流体神经网络，将神经网络与遗传算法相结合，以在全局范围内搜索最优路径。交通分配理论在国内外都得到了深入研究，一般地，交通分配方法有平衡模型与非平衡模型之分，该原理的提出为交通分配奠定了理论基础。目前，国内外对道路交通分配理论的研究比较成熟，但却很少有对轨道交通的客流分配的研究。轨道交通客流分配的研究需要借鉴道路交通分配理论，但是，二者存在显著的区别：第一，研究对象不同，轨道交通是对出行者的交通选择行为的研究，形成是出行者客流在路网中的流动现象；道路交通是对车辆的路线选择的研究，形成的是车辆在路网中的流动现象；第二，考虑因素不同，轨道交通要考虑影响交通分配的多种因素，例如时间、费用、舒适度等，因素多而复杂；道路交通要考虑的因素只有时间，因素少而单一：第三，换乘的影响不同，轨道交通要考虑不同线路对客流分配的影响；道路交通不必考虑不同线路换乘的影响。轨道交通中客流分配的难点就在于换乘问题的影响。

综上可知，既有研究中尚未提出一种突发运营中断条件下城市轨道交通客流诱导解决方法。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出了一种在突发运营中断条件下进行城市轨道交通乘客出行诱导的系统及应用。本发明提出的系统和应用，可以补充该领域的空白。

本方法采取的技术方案是：一种在突发运营中断条件下进行城市轨道交通乘客出行诱导的系统及应用，包括：

在运营中断下进行城市轨道交通乘客出行诱导系统，所述系统包括：

安装有相应工作模块的移动客户端、

轨道交通车站乘客信息发布终端、

应急处置部门决策支持终端、

用于大规模路径搜索计算的中央级服务器和

用于将移动客户端、轨道交通车站乘客信息发布终端、应急部门决策支持终端与中央级服务器进行数据传输的数据传输网络，其中移动客户端、轨道交通车站乘客信息发布终端、应急部门决策支持终端分别与中央级服务器进行数据连接；

各终端通过该数据传输网络向中央级服务器发送数据请求，中央服务器将数据请求结果通过数据传输网络传送至各终端，所述各终端包括移动客户端、轨道交通车站乘客信息发布终端、应急部门决策支持终端。

所述该系统中的车站乘客信息发布终端以及乘客客户端必须安装有相应的工作模块，所述模块能够获取乘客的路径查询的数据请求，并将其传输给中央级服务器；还能够响应乘客的操作请求，将推荐路径、运营中断信息查询结果展示在信息发布终端或乘客移动客户端。

所述系统的应用，包括：

所述中央级服务器通过工作模块计算运营中断下乘客可达出行路径集、运营中断影响范围和影响程度；

所述中央级服务器通过数据传输网络将所述运营中断影响范围、影响程度和可达路径集传送给应急处置部门决策支持终端；

所述中央级服务器通过数据传输网络将所述运营中断信息和可达路径信息，经应急处置部门确认后，传送至相应的轨道交通车站乘客信息发布终端和移动客户端。

中央服务器计算乘客可达出行路径集、运营中断影响范围和影响程度的具体操作步骤为，

步骤1：运营中断开始时，通过由轨道交通相关岗位搜集运营中断位置、恢复所需时间等信息，确定基础数据；

步骤2：根据轨道交通路网拓扑图、基本参数和运营中断基本信息，确定受中断影响的车站及信息发布范围；

步骤3：根据上述结果，计算路网连通指数，根据判断算法，并在受影响的车站发布乘客客流引导信息，并提供乘客个性化路径诱导信息查询服务；

步骤4：判断运营中断是否恢复，若恢复则结束信息发布流程，否则继续循环所述具体操作步骤。

在地图上用不同的颜色标注出乘客所到达车站是否受中断影响的信息，从而使在事发车站和非事发车站的乘客通过获知这种信息从而做出出行决策，是否该选择绕行、放弃轨道交通出行或继续等待。

在诱导信息的基础上，进一步设计能够满足乘客个性化需求的诱导信息发布内容，为乘客个体提供具体的绕行路径、运营中断恢复信息和绕行路径耗时信息。

根据运营中断发生的区段和运营中断恢复预计耗时信息，按照以下原则确定信息发布的范围，

若判断为直接影响，则利用红色表示，表明该站某些去向的乘客确定无法按时到达目的地，需要提前绕行或者等待运营恢复，影响等级为严重；

若判断为间接影响，则利用黄色表示，表明该站某些去向的乘客可能无法按时到达目的地，需要提前绕行或者等待运营恢复，影响等级为一般；

若判断为无影响，则利用绿色表示，表明该车站不受到运营中断的影响，影响等级为无影响。

路网联通指数是指运营中断条件下全路网可用原始最短路径的数量与所有原始最短路径总数量的比值，其比值1表示无影响，0表示影响最为严重。

所述应用包括如下步骤：

步骤101，利用路网基础数据库，遍历车站列表，对于每一个车站，进行步骤102到步骤108的循环；

步骤102，基于突发时间运营中断数据，首先定义历终端区间集合，找 到与车站i最近的中断区间的起始车站j；

步骤103，判断车站i到车站j的最短路的旅行时间t₀是否大于t₁，如果大于，跳转到步骤104，如果不是，则跳转到步骤105；

步骤104，判断车站i到车站k的最短路的旅行时间t₁是否大于1.2×t₀，如果是大于，跳转到步骤107，否则跳转到步骤106；

步骤105，判断车站受到运营中断的直接影响，将车站标记为红色，跳转到步骤108；

步骤106，判断车站受到运营中断的间接影响，将车站标记为黄色，跳转到步骤108；

步骤107，判断车站不受到运营中断影响，车站颜色不变，跳转到108；

步骤108，判断是否为最后一个车站，若不是，返回101进行循环；若是，跳转至步骤109；

步骤109，将系统时钟进行推进；

步骤110，判断运营中断恢复所需时间是否大于0，若是，跳转至步骤101，否则判断运营中断造成的影响已经结束。

本发明的有益效果为：

利用本发明提出的方法和系统，解决了突发运营中断条件下信息发布范围的确定和诱导信息发布内容两大难题，一方面为轨道交通运营部门提供突发运营中断条件下的信息发布决策支撑，另一方面为乘客提供突发运营中断条件下的出行信息服务。

附图说明

图1是实施例1提供的乘客出行客流诱导决策与信息发布流程图；

图2是实施例1提供的一种突发事件运营中断条件下发布范围的确定及动态更新算法流程图；

图3(a)是实施例1提供的乘客个性化路径信息的结果示意图，包括运营中断信息及推荐路径；

图3(b)是实施例1提供的运营中断条件下乘客推荐路径的示意图；

图4是实施例1提供的突发运营中断条件下诱导信息发布内容的示意图；

图5是实施例1提供的突发运营中断条件下诱导信息发布范围的示意图。

具体实施例

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

实施例1

本实施例提出了一突发运营中断条件下城市轨道交通客流诱导信息发布流程，如图1所示，包括：

步骤S1：运营阶段开始时，通过由轨道交通相关岗位估计运营中断恢复，确定基础数据。

步骤S2：根据轨道交通路网拓扑图、基本参数和运营中断基本信息等，确定受中断影响的车站及信息发布范围。

步骤S3：根据上述结果，计算路网连通指数，根据判断算法，并在受影响的车站发布乘客客流诱导信息，并提供乘客个性化路径诱导信息查询服务。

步骤S4：判断运营中断是否恢复，若恢复则结束信息发布流程，否则继续循环该方法。

所述步骤S3中，路网连通指数是指运营中断条件下全路网可用原始最短路径的数量与所有最短路径总数量的比值，其比值1表示无影响，0表示影响最为严重。

所述步骤S3中，诱导信息指在地图上用不同的颜色标注出乘客所到达车站是否受中断影响等信息，从而使在事发车站和非事发车站的乘客通过获 知这种信息从而做出出行决策：是否该选择绕行、放弃轨道交通出行或继续等待。

本发明中发布范围的确定及动态更新算法的具体实现流程如图2所示，如下：

步骤101：利用路网基础数据库，遍历车站列表，对于每一个车站，进行步骤102到步骤108的循环。

步骤102：基于突发时间运营中断数据，首先定义历终端区间集合，找到与车站i最近的中断区间的起始车站j。

步骤103：判断车站i到车站j的最短路的旅行时间t0是否大于t1？如果是，跳转到步骤104，如果不是跳转到步骤105

步骤104：判断车站i到车站K的最短路的旅行时间t1是否大于1.2*t0,如果是，跳转到步骤107，否则跳转到步骤106

步骤105：判断车站受到运营中断的直接影响，将车站标记为红色，跳转到步骤108

步骤106：判断车站受到运营中断的间接影响，将车站标记为黄色，跳转到步骤108

步骤107：判断车站不受到运营中断影响

步骤108：判断是否为最后一个车站，若不是，返回101进行循环；若是，跳转至步骤109

步骤109：将系统时钟进行推进

步骤110:判断运营中断恢复所需时间是否大于0，若是，跳转至步骤101，若否判断运营中断造成的影响已经结束 。

Claims (9)

1.在运营中断下进行城市轨道交通乘客出行诱导系统，其特征在于，所述系统包括：

安装有相应工作模块的移动客户端、

轨道交通车站乘客信息发布终端、

应急处置部门决策支持终端、

用于大规模路径搜索计算的中央级服务器和

用于将移动客户端、轨道交通车站乘客信息发布终端、应急部门决策支持终端与中央级服务器进行数据传输的数据传输网络，其中移动客户端、轨道交通车站乘客信息发布终端、应急部门决策支持终端分别与中央级服务器进行数据连接；

各终端通过该数据传输网络向中央级服务器发送数据请求，中央服务器将数据请求结果通过数据传输网络传送至各终端，所述各终端包括移动客户端、轨道交通车站乘客信息发布终端、应急部门决策支持终端。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征是，所述该系统中的车站乘客信息发布终端以及乘客客户端必须安装有相应的工作模块，所述模块能够获取乘客的路径查询的数据请求，并将其传输给中央级服务器；还能够响应乘客的操作请求，将推荐路径、运营中断信息查询结果展示在信息发布终端或乘客移动客户端。

3.根据权利要求1所述系统的应用，其特征在于，包括：

所述中央级服务器通过工作模块计算运营中断下乘客可达出行路径集、运营中断影响范围和影响程度；

所述中央级服务器通过数据传输网络将所述运营中断影响范围、影响程度和可达路径集传送给应急处置部门决策支持终端；

所述中央级服务器通过数据传输网络将所述运营中断信息和可达路径信息，经应急处置部门确认后，传送至相应的轨道交通车站乘客信息发布终端和移动客户端。

4.如权利要求3所述的应用，其特征在于：中央服务器计算乘客可达出行路径集、运营中断影响范围和影响程度的具体操作步骤为，

步骤1：运营中断开始时，通过由轨道交通相关岗位搜集运营中断位置、恢复所需时间等信息，确定基础数据；

步骤2：根据轨道交通路网拓扑图、基本参数和运营中断基本信息，确定受中断影响的车站及信息发布范围；

步骤3：根据上述结果，计算路网连通指数，根据判断算法，并在受影响的车站发布乘客客流引导信息，并提供乘客个性化路径诱导信息查询服务；

步骤4：判断运营中断是否恢复，若恢复则结束信息发布流程，否则继续循环所述具体操作步骤。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：在地图上用不同的颜色标注出乘客所到达车站是否受中断影响的信息，从而使在事发车站和非事发车站的乘客通过获知这种信息从而做出出行决策，是否该选择绕行、放弃轨道交通出行或继续等待。

6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：在诱导信息的基础上，进一步设计能够满足乘客个性化需求的诱导信息发布内容，为乘客个体提供具体的绕行路径、运营中断恢复信息和绕行路径耗时信息。

7.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：根据运营中断发生的区段和运营中断恢复预计耗时信息，按照以下原则确定信息发布的范围，

若判断为直接影响，则利用红色表示，表明该站某些去向的乘客确定无法按时到达目的地，需要提前绕行或者等待运营恢复，影响等级为严重；

若判断为间接影响，则利用黄色表示，表明该站某些去向的乘客可能无法按时到达目的地，需要提前绕行或者等待运营恢复，影响等级为一般；

若判断为无影响，则利用绿色表示，表明该车站不受到运营中断的影响，影响等级为无影响。

8.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：路网联通指数是指运营中断条件下全路网可用原始最短路径的数量与所有原始最短路径总数量的比值，其比值1表示无影响，0表示影响最为严重。

9.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：所述应用包括如下步骤：

步骤101，利用路网基础数据库，遍历车站列表，对于每一个车站，进行步骤102到步骤108的循环；

步骤102，基于突发时间运营中断数据，首先定义历终端区间集合，找到与车站i最近的中断区间的起始车站j；

步骤103，判断车站i到车站j的最短路的旅行时间t₀是否大于t₁，如果大于，跳转到步骤104，如果不是，则跳转到步骤105；

步骤104，判断车站i到车站k的最短路的旅行时间t₁是否大于1.2×t₀，如果是大于，跳转到步骤107，否则跳转到步骤106；

步骤105，判断车站受到运营中断的直接影响，将车站标记为红色，跳转到步骤108；

步骤106，判断车站受到运营中断的间接影响，将车站标记为黄色，跳转到步骤108；

步骤107，判断车站不受到运营中断影响，车站颜色不变，跳转到108；

步骤108，判断是否为最后一个车站，若不是，返回101进行循环；若是，跳转至步骤109；

步骤109，将系统时钟进行推进；

步骤110，判断运营中断恢复所需时间是否大于0，若是，跳转至步骤101，否则判断运营中断造成的影响已经结束。