站点客流分布状态的控制方法及系统
技术领域
本发明涉及交通控制技术领域,尤其涉及站点客流分布状态的控制方法及系统。
背景技术
当前的站点客流控制的决策和执行主要由车站运营管理人员经过主观经验进行判断来完成,在客流量统计、客流控制措施的触发条件、控制位置及如何布设控制措施等方面并没有经过科学、客观的理论研究分析,缺乏一定的合理性和科学性,这在一定程度上增加了的客流组织工作的难度,加大了车站设施设备的负荷,也影响了乘客服务水平。
因此,在上述背景之下,需要对车站的结构特征、客流量、客流阈值和高峰期车站客流分析,并以此为基础,研究站点客流分布状态的控制方案,从而准确有效地掌握客流信息和变化状态,有针对性地对城市轨道交通客流进行组织,从而,能够有效提高运营效率,改善车站的乘车环境,降低大客流带来的安全隐患。
现有各种交通车站对客流分布状态控制方法一般基于行人流动力学模型,分别建立以通行能力最大为目标的车站通道客流控制模型和以服务水平为目标的集散客流分层控制模型。包括社会力模型、元胞自动机模型、格子气模型等在内的微观仿真模型将行人看作离散的个体,通过模拟个体行为体现群体动力学特征,这些微观模型凭借模型细致化程度高,场景适应性强等优点,成为研究对向行人流的一类重要模型。微观模型在模拟行人流各种现象如行人超越,冲突与吸引,行人偏走,随机分层和对向行人冲突所致的死锁堵塞现象等方面具有一定优势。
但纵观现有各种微观模型,在采集行人数据时往往采用瞬时采集行人数据来核算流量、密度或移动,然后再输入至一定的算法软件中,形成可视的模拟行人动态场,往往具有不准确性。另一方面,现有算法在提高站点服务水平的同时,往往要求进站人数的控制,这不符合现代化交通的实际需要,即将站内流量转嫁至站外,实际对出行人的要求反而起到副作用,亟待改进。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点,而提出的站点客流分布状态的控制方法及系统。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
本发明首先提出站点客流分布状态的控制方法,包括以下步骤:
S100、区域划分:
将站点全区域划分为进/出站口、开阔区域、通道、扶梯/直梯、站台,在各开放区域的全部部位、客流交汇处以及上下车站台部位均设置红外图像采集设备,并与站点内部的原始导航地图对比,将红外采集所得图像对比运算后,置入到原始导航地图,便于控制终端的总控平台实时监控客流量及客流趋势;
S200、区域内预设通行路线的建立:
根据站点内客流量的历史数据,建立已经刷卡或扫码进闸后的站点全区域内的预设通行路线L,并绘制在各区域的平面图上,该路线带有明确的方向性,以及该方向带有本该有一定曲率的弯曲箭头或直线箭头标识;
S300、质点矢量化:
通过红外图像采集设备拍摄区域内行人状态,以有效区域内行人的中心为质点中心,单位时间内间隔0.1s拍摄5~7张图片,通过rgb生成器,逐渐增加颜色深度,即后一张图片中的质点颜色深度比前一张图片中的质点颜色深度更深,标记质点的变化路径,并通过rgb生成器读取该变化路径上的rgb值,以第一张图片质点位置为起始位置,计算质点的位移长度和位移方向,得到各质点的运动速度u和运动方向θ,并计算区域内质点密度ρ;
S400、闭合区域矢量统计:
各红外图像采集设备定点拍摄形成闭合区域(一般为圆形、椭圆或矩形),各质点对应预设通行路线L;
统计各区域的矢量值,当运动方向θ与所在L之间的夹角差不超过10°时,则判断该质点为L通行方向相同,即为方向明确的质点;当运动方向θ与所在L之间的夹角差>10%时,且与任一正确行走方向不同,则判断该质点为L通行方向不明,即为方向不明确的质点;当区域内方向不明确的质点占比超过30%时,表明客流方向需要引导;
通过计数器统计各方向上的质点矢量总和,各方向分类归置标号为1~m,m≥2且m为正整数,即该区域质点的趋势,包括该运动方向的总质点数n和该n个质点的平均速度ū,从而推断出行人的流动趋势,即从一个区域去往下一个或几个区域的趋势,结合车辆进站时间及可载客量、各进站口进客量以及各出站口出客量,判断下一时刻客流量的变化,以便提前调整和广播各区域;
S500、相关区域矢量统计:
将各相邻闭合区域的质点矢量总和进行对比,包括各方向m上的总质点数n和该n个质点的平均速度ū,得到相邻区域的干涉系数,包括从该相邻区域进入到本区域质点数Δn和即将进入到本区域的时间Δt,从而预报各区域即将遇到的客流量;
S600、统计数据的收敛:
根据各区域方向引导标识和相邻区域干涉系数的反馈以及进行广播后对客流量的影响,针对区域内方向不明确质点占比过高以及各方向上质点矢量总和的误差问题,对历史数据进行收敛处理,以提高标识引导方案和通行状态预告方案的准确性。
优选地,S200中预设通行路线L包括出站路线和进站路线,是根据历史数据的流量动态图,经过流线化处理后,包括行走距离和行走时长的核算,并排除多重线路交叉,实际得到为通行线路的优化结果路线网络结构图,即预设通行路线L中的各个线条带有明显的矢量方向性特征。
优选地,在S300的质点矢量化完成后,设定运动速度u、运动方向θ及区域内质点密度ρ的阈值,当u<0.4m/s则视为无效质点,u≥0.4m/s则为有效质点,其中u>2m/s则视为助力质点,如清理车、道路疏通车以及货运车;当ρ≥2.5人/m2,则初步判断为拥挤状态;当区域内无效质点占比≥50%,则表明区域为严重堵塞,需要紧急疏通;30%≤无效质点占比<50%,则表明区域为一般堵塞,需要减小客流量;10%≤无效质点占比<30%,则表明区域为一般畅通状态;无效质点占比<10%,则表明区域为非常畅通状态,可增加客流量;并根据以上情况实时标记站点各区域的通行状态。
优选地,S400中各质点对应预设通行路线L的方法为:当质点周围有多根预设通行路线L的线条时,首先选择距离最近的线条,其次距离差不超过1m时(在实际环境中质点与线条的距离,在导航地图上需要等比例换算)选择矢量方向与质点最接近的线条。
优选地,S500中Δt的计算是根据预设通行路线L的某一方向上,以总质点数n按照平均速度ū匀速前进,计算各质点的到达时间,取数均平均值,即为Δt。
优选地,S600中的引导标识包括固定设置的物理标识和灯光投影标识,物理标识根据一段历史数据进行人工更替,灯光投影标识根据区域内现场通行状态进行实时更新。
优选地,S600中的收敛处理包括以下步骤:
S601、与历史数据进行对比,当区域内方向不明确的质点占比有所降低,则证明客流方向的引导有效果;当区域内方向不明确的质点占比几乎不变甚至有所提高,则应查明情况,是否为进站客流量增加或拥挤程度增加导致;当在客流量不变的情况下,区域内方向不明确的质点占比几乎不变甚至有所提高,检查引导方向是否正确;根据以上情况反馈,调整各引导标识的位置及形状,直至区域内方向不明确的质点占比显著减少,表明客流方向的引导有明显效果;
S602、当某一区域分岔路口较多时,可能会出现各闭合区域的质点矢量总和以及相邻区域的干涉系数出现混乱现象,即实际行走方向与各方向m划分差别较大,造成有效质点和无效质点统计数量误差较大,证明该区域预设通行路线L及其标识均需要调整,调整方式为:根据统计混乱时刻的质点分布流线图对比预设通行路线L,将可能绕行的路线添加到预设通行路线L中,不断地完善预设通行路线L的网络图,即原方向不确定的质点部位,按照统计概率大小归置到可能的入口/出口方向,计算质点矢量总和的期望值,并根据历史数据的更新,不断完善各方向m所得质点矢量总和的期望值,从而提高该方向上预报准确率。
为实现前述站点客流分布状态的控制方法,本发明还提出站点客流分布状态的控制系统,其架构包括以下模块:
区域监控设备,用于生成监控图像,并归纳运算为导航地图;
红外图像采集设备,用于采集区域内行人位置及运行速度,最终与导航地图合并形成控制终端的矢量化质点的新导航地图;
质点运算模块,包括图像运算单元、质点计数器、计时器、rgb生成器、参数写入单元,用于将行人图像转换为质点,并得到质点矢量值,并根据历史数据建立预设通行路线L,均导入到新导航地图中显示,实现实时监控和广播通告;
广播,分布在站点内各区域,用于通知行人车辆进出站以及相邻各区域的拥堵情况和可通行状态,便于行人调整移速或更改进出站安排;
标识及路线管理模块,包括物理标识和灯光投影标识的更新、疏通管理员的安排、紧急情况下的预告;
控制终端,用于实时监控各区域的可通行状态,加以干预,整理并实时更新历史数据,根据质点运动方向的概率,重新期望运算对预设通行路线L进行归纳、更正及更新,对各区域、各方向m上的总质点数n和该n个质点的平均速度ū,导入运算,使各区域对相邻区域的干涉系数,使各质点的运动速度u、运动方向θ及区域内质点密度ρ的数据得到收敛,即降低区域内方向不明确的质点数和降低无效质点数,最终得到适应各种客流量下的最优标识引导方案和通行状态预告方案。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1.本发明首先通过红外动态拍摄的方式和质点运算,将行人信息转化为矢量化质点,并根据历史数据建立预设通行路线L,将矢量化质点和预设通行路线L与实时地图结合,形成新导航地图,实现各区域客流量的可视化管理,大幅减少现有技术根据实时图像来实时管理的运算量;
2.本发明通过质点运算模块向控制终端反馈实时质点信息,整理并实时更新历史数据,并根据质点运动方向的概率,重新期望运算对预设通行路线L进行归纳、更正及更新,使各区域对相邻区域的干涉系数、各质点的运动速度u、运动方向θ及区域内质点密度ρ的数据得到收敛,即降低区域内方向不明确的质点数和降低无效质点数,最终得到适应各种客流量下的最优标识引导方案和通行状态预告方案;
3.本发明通过标识及路线管理模块,对实时或短暂延迟更新的预设通行路线L进行物理标识和灯光投影标识,配合各区域质点矢量总和的通行状态通告,可及时引导客流量,避免站点某一区域的相对拥堵或通行量过少,实现客流量的均匀分布。
附图说明
图1为本发明提出的站点客流分布状态的控制方法实现的通行导航地图简图;
图2为图1中矢量化质点的运算原理简图;
图3为本发明提出的站点客流分布状态的控制系统的架构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
实施例1:
参照图3,站点客流分布状态的控制系统,其架构包括以下模块:
区域监控设备,用于生成监控图像,并归纳运算为导航地图;
红外图像采集设备,用于采集区域内行人位置及运行速度,最终与导航地图合并形成控制终端的矢量化质点的新导航地图;
质点运算模块,包括图像运算单元、质点计数器、计时器、rgb生成器、参数写入单元,用于将行人图像转换为质点,并得到质点矢量值,并根据历史数据建立预设通行路线L,均导入到新导航地图中显示,实现实时监控和广播通告;
广播,分布在站点内各区域,用于通知行人车辆进出站以及相邻各区域的拥堵情况和可通行状态,便于行人调整移速或更改进出站安排;
标识及路线管理模块,包括物理标识和灯光投影标识的更新、疏通管理员的安排、紧急情况下的预告;
控制终端,用于实时监控各区域的可通行状态,加以干预,整理并实时更新历史数据,根据质点运动方向的概率,重新期望运算对预设通行路线L进行归纳、更正及更新,对各区域、各方向m上的总质点数n和该n个质点的平均速度ū,导入运算,使各区域对相邻区域的干涉系数,使各质点的运动速度u、运动方向θ及区域内质点密度ρ的数据得到收敛。
其逻辑运算原理可简要总结如下:
1)区域监控设备导出各区域的导航地图,红外图像采集设备动态拍摄行人位置的图片,并经过质点运算模块将行人信息转化为矢量化质点,质点运算模块根据历史数据建立预设通行路线L;将矢量化质点和预设通行路线L导入至导航地图,形成新导航地图;
2)通过标识及路线管理模块,设置物理标识和灯光投影标识的更新、疏通管理员的安排、紧急情况下的预告;
3)通过广播通知行人车辆进出站以及相邻各区域的拥堵情况和可通行状态,便于行人调整移速或更改进出站安排;
4)通过质点运算模块向控制终端反馈实时质点信息,整理并实时更新历史数据,并根据质点运动方向的概率,重新期望运算对预设通行路线L进行归纳、更正及更新,对各区域、各方向m上的总质点数n和该n个质点的平均速度ū,导入质点运算模块,使各区域对相邻区域的干涉系数、各质点的运动速度u、运动方向θ及区域内质点密度ρ的数据得到收敛,即降低区域内方向不明确的质点数和降低无效质点数,最终得到适应各种客流量下的最优标识引导方案和通行状态预告方案。
实施例2:
参照图1-2,在前述系统架构支持下,实现一种站点客流分布状态的控制方法,包括以下步骤:
S100、区域划分:
将站点全区域划分为进/出站口、开阔区域、通道、扶梯/直梯、站台,在各开放区域的全部部位、客流交汇处以及上下车站台部位均设置红外图像采集设备,并与站点内部的原始导航地图对比,将红外采集所得图像对比运算后,置入到原始导航地图,便于控制终端的总控平台实时监控客流量及客流趋势;
S200、区域内预设通行路线的建立:
根据站点内客流量的历史数据,建立已经刷卡或扫码进闸后的站点全区域内的预设通行路线L,并绘制在各区域的平面图上,该路线带有明确的方向性,以及该方向带有本该有一定曲率的弯曲箭头或直线箭头标识;
预设通行路线L包括出站路线和进站路线,是根据历史数据的流量动态图,经过流线化处理后,包括行走距离和行走时长的核算,并排除多重线路交叉,实际得到为通行线路的优化结果路线网络结构图,即预设通行路线L中的各个线条带有明显的矢量方向性特征;
S300、质点矢量化:
通过红外图像采集设备拍摄区域内行人状态,以有效区域内行人的中心为质点中心,单位时间内间隔0.1s拍摄5~7张图片,通过rgb生成器,逐渐增加颜色深度,即后一张图片中的质点颜色深度比前一张图片中的质点颜色深度更深,标记质点的变化路径,并通过rgb生成器读取该变化路径上的rgb值,以第一张图片质点位置为起始位置,计算质点的位移长度和位移方向,得到各质点的运动速度u和运动方向θ,并计算区域内质点密度ρ;
S400、闭合区域矢量统计:
各红外图像采集设备定点拍摄形成闭合区域(一般为圆形、椭圆或矩形),各质点对应预设通行路线L;
各质点对应预设通行路线L的方法为:当质点周围有多根预设通行路线L的线条时,首先选择距离最近的线条,其次距离差不超过1m时(在实际环境中质点与线条的距离,在导航地图上需要等比例换算)选择矢量方向与质点最接近的线条;
统计各区域的矢量值,当运动方向θ与所在L之间的夹角差不超过10°时,则判断该质点为L通行方向相同,即为方向明确的质点;当运动方向θ与所在L之间的夹角差>10%时,且与任一正确行走方向不同,则判断该质点为L通行方向不明,即为方向不明确的质点;当区域内方向不明确的质点占比超过30%时,表明客流方向需要引导;
通过计数器统计各方向上的质点矢量总和,各方向分类归置标号为1~m,m≥2且m为正整数,即该区域质点的趋势,包括该运动方向的总质点数n和该n个质点的平均速度ū,从而推断出行人的流动趋势,即从一个区域去往下一个或几个区域的趋势,结合车辆进站时间及可载客量、各进站口进客量以及各出站口出客量,判断下一时刻客流量的变化,以便提前调整和广播各区域;
S500、相关区域矢量统计:
将各相邻闭合区域的质点矢量总和进行对比,包括各方向m上的总质点数n和该n个质点的平均速度ū,得到相邻区域的干涉系数,包括从该相邻区域进入到本区域质点数Δn和即将进入到本区域的时间Δt,从而预报各区域即将遇到的客流量;
Δt的计算是根据预设通行路线L的某一方向上,以总质点数n按照平均速度ū匀速前进,计算各质点的到达时间,取数均平均值,即为Δt
S600、统计数据的收敛:
根据各区域方向引导标识和相邻区域干涉系数的反馈以及进行广播后对客流量的影响,针对区域内方向不明确质点占比过高以及各方向上质点矢量总和的误差问题,对历史数据进行收敛处理,以提高标识引导方案和通行状态预告方案的准确性;
S600中的引导标识包括固定设置的物理标识和灯光投影标识,物理标识根据一段历史数据进行人工更替,灯光投影标识根据区域内现场通行状态进行实时更新;
收敛处理包括以下步骤:
S601、与历史数据进行对比,当区域内方向不明确的质点占比有所降低,则证明客流方向的引导有效果;当区域内方向不明确的质点占比几乎不变甚至有所提高,则应查明情况,是否为进站客流量增加或拥挤程度增加导致;当在客流量不变的情况下,区域内方向不明确的质点占比几乎不变甚至有所提高,检查引导方向是否正确;根据以上情况反馈,调整各引导标识的位置及形状,直至区域内方向不明确的质点占比显著减少,表明客流方向的引导有明显效果;
S602、当某一区域分岔路口较多时,可能会出现各闭合区域的质点矢量总和以及相邻区域的干涉系数出现混乱现象,即实际行走方向与各方向m划分差别较大,造成有效质点和无效质点统计数量误差较大,证明该区域预设通行路线L及其标识均需要调整,调整方式为:根据统计混乱时刻的质点分布流线图对比预设通行路线L,将可能绕行的路线添加到预设通行路线L中,不断地完善预设通行路线L的网络图,即原方向不确定的质点部位,按照统计概率大小归置到可能的入口/出口方向,计算质点矢量总和的期望值,并根据历史数据的更新,不断完善各方向m所得质点矢量总和的期望值,从而提高该方向上预报准确率。
实施例3:
在实施例2的基础上,还可以添加以下设置:在S300的质点矢量化完成后,设定运动速度u、运动方向θ及区域内质点密度ρ的阈值,当u<0.4m/s则视为无效质点,u≥0.4m/s则为有效质点,其中u>2m/s则视为助力质点,如清理车、道路疏通车以及货运车;当ρ≥2.5人/m2,则初步判断为拥挤状态;当区域内无效质点占比≥50%,则表明区域为严重堵塞,需要紧急疏通;30%≤无效质点占比<50%,则表明区域为一般堵塞,需要减小客流量;10%≤无效质点占比<30%,则表明区域为一般畅通状态;无效质点占比<10%,则表明区域为非常畅通状态,可增加客流量;并根据以上情况实时标记站点各区域的通行状态。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。